【正文】 出人工濕地系統(tǒng)。污水進入濕地系統(tǒng)，污水中的固體顆粒與基質(zhì)顆粒之間會發(fā)生作用，水流中的固體顆粒直接碰到基質(zhì)顆粒表面被攔截。水中顆粒遷移到基質(zhì)顆粒表面時，在范德華力和靜電力作用下以及某些化學(xué)鍵和某些特殊的化學(xué)吸附力作用下，被粘附與基質(zhì)顆粒上，也可能因為存在絮凝顆粒的架橋作用而被吸附。此外，由于濕地床體長時間處于浸水狀態(tài)，床體很多區(qū)域內(nèi)基質(zhì)形成土壤膠體，土壤膠體本身具有極大的吸附性能，也能夠截留和吸附進水中的懸浮顆粒。物理過濾和吸附作用是濕地系統(tǒng)對污水中的污染物進行攔截從而達到凈化污水的目的的重要途徑之一。植物是人工濕地的重要組成部分。人工濕地根據(jù)主要植物優(yōu)勢種的不同，被分為浮水植物人工濕地，浮葉植物人工濕地，挺水植物人工濕地，沉水植物人工濕地等不同類型。濕地中的植物對于濕地凈化污水的作用能起到極重要的影響。首先，濕地植物和所有進行光合自養(yǎng)的有機體一樣，具有分解和轉(zhuǎn)化有機物和其他物質(zhì)的能力。植物通過吸收同化作用，能直接從污水中吸收可利用的營養(yǎng)物質(zhì)，如水體中的氮和磷等。水中的銨鹽、硝酸鹽以及磷酸鹽都能通過這種作用被植物體吸收，最后通過被收割而離開水體。其次，植物的根系能吸附和富集重金屬和有毒有害物質(zhì)。植物的根莖葉都有吸收富集重金屬的作用，其中根部的吸收能力最強。在不同的植物種類中，沉水植物的吸附能力較強。根系密集發(fā)達交織在一起的植物亦能對固體顆粒起到攔截吸附作用。再次，植物為微生物的吸附生長提供了更大的表面積。植物的根系是微生物重要的棲息、附著和繁殖的場所。相關(guān)文獻表明，植物根際的微生物數(shù)量比非根際微生物數(shù)量多得多，而微生物能起到重要的降解水中污染物的作用。人工濕地處理系統(tǒng)特點：人工濕地處理系統(tǒng)具有緩沖容量大、處理效果好、工藝簡單、投資省、運行費用低等特點，非常適合中、小城鎮(zhèn)的污水處理。人工濕地處理系統(tǒng)可以分為以下幾種類型：（1）自由水面人工濕地處理系統(tǒng)；（2）人工潛流濕地處理系統(tǒng)。（3）垂直水流型人工濕地處理系統(tǒng)。優(yōu)點：人工濕地污水處理系統(tǒng)是一個綜合的生態(tài)系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點:①建造和運行費用便宜②易于維護,技術(shù)含量低③可進行有效可靠的廢水處理④可緩沖對水力和污染負荷的沖擊⑤可提供和間接提供效益,如水產(chǎn)、畜產(chǎn)、造紙原料、建材、綠化、野生動物棲息、娛樂和教育。但也有不足：①占地面積大②易受病蟲害影響③生物和水力復(fù)雜性加大了對其處理機制、工藝動力學(xué)和影響因素的認識理解，設(shè)計運行參數(shù)不精確，因此常由于設(shè)計不當使出水達不到設(shè)計要求或不能達標排放，有的人工濕地反而成了污染源。另外，據(jù)已有數(shù)據(jù),當上下表面植物密度增大時,人工濕地系統(tǒng)處理效率提高,在達到其最優(yōu)效率時,需2~3個生長周期，所以需建成幾年后才達到完全穩(wěn)定的運行。因此，目前人工濕地技術(shù)最大問題在于缺乏長期運行系統(tǒng)的詳細資料?？偟膩碚f,人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種較好的廢水處理方式，特別是它充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力,防止環(huán)境的再污染,獲得污水處理與資源化的最佳效益，因此具有較高的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益及社會效益,比較適合于處理水量不大、水質(zhì)變化不很大、管理水平不很高的城鎮(zhèn)污水,如我國農(nóng)村中、小城鎮(zhèn)的污水處理。人工濕地作為一種處理污水的新技術(shù)有待于進一步改良，有必要更細致地研究不同地區(qū)特征和運行數(shù)據(jù)以便在將來的建設(shè)中提供更合理的參數(shù)。摘要:人工濕地作為一種新型的污水處理系統(tǒng),具有眾多的優(yōu)點。分析了人工濕地的特點、組成、分類及運行機理,總結(jié)了人工濕地系統(tǒng)在我國污水處理中應(yīng)用的發(fā)展歷史及優(yōu)勢,結(jié)合有關(guān)工程實例,得出國內(nèi)應(yīng)用濕地污水處理存在的問題,最后對人工濕地污水處理系統(tǒng)在我國的應(yīng)用及前景做了展望。1人工濕地污水處理系統(tǒng)概述人工濕地主要由三部分組成:植物、微生物、填料。植物如蘆葦、風(fēng)車草等水生植物,可以直接吸收污水中的有機物作為其生長的營養(yǎng)物質(zhì),也可以吸附、富集一些有毒的重金屬,可以將空氣中的氧氣輸送到根區(qū),為床體中好氧和厭氧微生物提供良好的環(huán)境。微生物在濕地對污水中污染物的生物降解過程中起到了重要的作用,有機物被生物膜吸附后通過微生物的呼吸作用去除。填料如土壤、砂子、礫石等,是微生物生長的空間和場所,是濕地水生植物的載體。,廢水在土壤的上層水平流動,固態(tài)懸浮物被填料及根系阻擋截留,通過濕地而沉淀,同時微生物也附著在填料或植物的根莖葉上,發(fā)揮生物降解作用。,床體處于不飽和狀態(tài),氧可通過大氣擴散和植物傳輸進入人工濕地系統(tǒng),但生物作用主要是厭氧反應(yīng)。,但其建造要求高,易滋長蚊蠅,尚不多見。濕地系統(tǒng)的投資和運行費用平均僅為傳統(tǒng)二級污水廠的1/10～1/2，費用低。基本上都能達到規(guī)定的污水排放標準。據(jù)現(xiàn)有資料分析，濕地處理系統(tǒng)不僅可處理以耗氧有機物和氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)為主的生活污水，尤其是對重金屬和酸性的有機及無機礦物質(zhì)污染有良好的去除效果。且對負荷變化的適應(yīng)能力強，能全年運轉(zhuǎn)，管理維護方便，但北方地區(qū)冬季易結(jié)冰。2我國人工濕地污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀近年來，我國在人工濕地的技術(shù)開發(fā)方面取得了一定的進展。1988～1990年，在北京昌平進行了表層流人工濕地處理系統(tǒng)的研究，處理量為500t/d的生活污水和工業(yè)廢水，占地2hm2，%，%。1990年7月，國家環(huán)保局華南科學(xué)研究所在深圳市郊設(shè)計、建成了白泥坑人工濕地污水處理試驗工程，整個系統(tǒng)采用潛流式植物碎石體和兼性穩(wěn)定塘相組合的設(shè)計，COD去除效率為71%，BOD去除效率為90%。深圳市河流綜合治理重點工程之一的沙田人工濕地污水處理廠，于2000年12月開始建設(shè)，2001年7月建成投產(chǎn)，處理規(guī)模為5000m3/d，占地2萬m2，COD去除效率76%，BOD去除效率78%。目前，山東省也在積極開展人工濕地系統(tǒng)的設(shè)計、規(guī)劃工作。人工濕地除處理生活污水外，還廣泛應(yīng)用于處理農(nóng)業(yè)面源污染、垃圾場滲濾液、富營養(yǎng)化水體、采油廢水、采礦廢水等。隨著研究的逐漸深入，人工濕地還被用于改善飲用水源的水質(zhì)，如利用人工濕地改善北京官廳水庫水質(zhì)，出水基本滿足地面水Ⅲ類標準。長期以來，村鎮(zhèn)與社區(qū)的污水處理沒有受到應(yīng)有的重視。據(jù)統(tǒng)計，95%以上的生活污水及糞便廢水被直接排入地下或江河湖泊，加重了水污染控制的難度。因此，可將適當負荷的人工濕地污水處理系統(tǒng)應(yīng)用于面源污染控制。目前，國內(nèi)外普遍采用二級生化處理工藝來集中處理量大面廣的生活污水，往往需要龐大的充氧曝氣設(shè)施，大規(guī)模的收集管網(wǎng)，較高的運行費用和管理水平。同時，去除氮、磷污染物的能力較差，易造成受納水體的富營養(yǎng)化。應(yīng)用人工濕地進行小型分散化的污水就地處理模式，不需要大量的污水收集管網(wǎng)，而且其建造費用可由開發(fā)商、居民和政府共同承擔(dān)，在某種意義上緩解了水污染日益增多與政府資金短缺之間的矛盾。人工濕地系統(tǒng)較能充分地利用自然中的濕地植物以及基質(zhì)的自然凈化能力，并在污水凈化工程中促進植物的生長，增加綠化面積，并為野生動物提供棲息地，有利于生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。利用人工濕地處理系統(tǒng)處理城市公園、綠地景觀水的同時，也美化了環(huán)境，為市民、游人創(chuàng)造了良好的生態(tài)環(huán)境，取得了顯著的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益。人工濕地處理分散型生活污水的一個重要優(yōu)勢，便是經(jīng)過人工濕地系統(tǒng)處理凈化的污水可做中水回用，以解決目前普遍面臨的水資源危機。在農(nóng)村地區(qū)，可以利用凈化后的污水用于當?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等；在城鎮(zhèn)社區(qū)，生活污水集中于人工濕地系統(tǒng)處理后，可直接用于社區(qū)的花木澆灌等，兼具了綠化和美化小區(qū)環(huán)境的作用。此外，在人工濕地系統(tǒng)推廣種植用于生產(chǎn)生物質(zhì)能源的植物，具有很大的經(jīng)濟潛力。目前，多數(shù)能源植物的研究尚處于實驗和示范階段，而我國在能源植物作為濕地植物種植方面所開展的工作幾乎空白。我國在人工濕地系統(tǒng)應(yīng)用中普遍存在的問題有：①淤積阻塞。造成這種情況的原因，往往是污水沒有經(jīng)過預(yù)處理直接排入濕地，或是在人工濕地運行的初期，植物根系不發(fā)達導(dǎo)致去除懸浮物能力較差，有些情況下，甚至是由于進水水力負荷太大或是洪水暴雨對人工濕地床體的沖擊而造成堵塞。②坡降變化。由于水流的不斷流動、沖刷，造成處理單元的坡降發(fā)生改變，致使配水不均，增加了單位面積處理單元的水力負荷，同時也使得有機負荷的區(qū)域分配不均，降低了處理效果。③水生動植物對處理系統(tǒng)的影響。④對周圍土壤有滲透的影響。一般來說，人工濕地處理負荷較低，因此占地面積較大。以深圳沙田污水廠為例，總用地為4m2/m3。如果以每人每天平均用水300L計算。由深圳白泥坑人工濕地污水處理試驗工程可知，相較于傳統(tǒng)生化二級處理，單位污水處理用地明顯較大，特別是我國大部分地區(qū)土地資源都較為緊張的情況下，人工濕地污水處理系統(tǒng)的應(yīng)用更受影響。我國南方地區(qū)洪水及雨季對人工濕地的運行影響很大，往往改變了實地處理單元中的坡降甚至淹沒濕地，嚴重影響了系統(tǒng)。而在北方地區(qū)，氣溫則是影響構(gòu)建濕地運行的最重要因素，系統(tǒng)的處理效率最低或者甚至為零。由于我國人工濕地污水處理技術(shù)起步較晚，且目前投入運行試驗的人工濕地污水處理系統(tǒng)較少，所以關(guān)于人工濕地的設(shè)計、建造、運行、維護等過程的相關(guān)數(shù)據(jù)和資料，目前還沒有系統(tǒng)的統(tǒng)計和整理，長期運行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也缺乏可靠積累。3展望人工濕地是一種很有發(fā)展前景的污水處理系統(tǒng)，今后應(yīng)該從以下幾個方面尋求新的突破。由于各地的氣候條件,濕地規(guī)模，負荷率，幾何布置，植物種類構(gòu)成，及廢水的類型構(gòu)成等變化很大，因而對人工濕地很難有統(tǒng)一的設(shè)計和運行參數(shù)。因此，建立必要的數(shù)據(jù)庫，有助于濕地系統(tǒng)的設(shè)計和管理維護。由于其所涉及機理的復(fù)雜性和領(lǐng)域的廣泛性，雖然有些機理研究已經(jīng)得到初步的認可，但是仍有許多問題需要進一步研究。比如，目前仍未完整地建立起各種污染物的去除反應(yīng)動力學(xué)模型，現(xiàn)有的模型基本為一些經(jīng)驗?zāi)Ｐ投鵁o法得到廣泛的應(yīng)用。目前，世界各國都投入了大量精力以改良人工濕地技術(shù)，將一些傳統(tǒng)污水處理技術(shù)引入人工濕地。除了對現(xiàn)有的人工濕地系統(tǒng)進行研究以改良和優(yōu)化工程設(shè)計參數(shù)外，對系統(tǒng)的長期運行能力和管理問題也正在得到深入研究。例如，選擇適當?shù)牟僮鞣绞?以防止填料的堵塞。選擇新型的填料,以確保長期的除磷效果。選擇新型的水生植物,以提高濕地系統(tǒng)的綜合效益等。濕地植物具有很大的生物質(zhì)能價值，開發(fā)合適的經(jīng)濟的生物質(zhì)能的利用技術(shù)，最大化人工濕地系統(tǒng)資源利用，在發(fā)揮其生態(tài)效益的同時，可增加一定的經(jīng)濟效益。