【正文】 人工濕地的工藝流程有多種，目前采用的主要有：推流式、階梯進(jìn)水式、回流式和綜合式4種，如圖1所示[7]。北方地區(qū)冬季表面會(huì)結(jié)冰，夏季會(huì)滋生蚊蠅、散發(fā)臭味，目前已較少采用。FWS系統(tǒng)中，廢水在濕地的土壤表層流動(dòng)，水深較淺(～)。此種濕地系統(tǒng)是在一定長(zhǎng)寬比及底面坡度的洼地中，由土壤和填料混合組成填料床，廢水在床體的填料縫隙或在床體表面流動(dòng)，并在床體表面種植具有處理性能好、成活率高、抗水性強(qiáng)、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、美觀及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物，形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)、植物生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)廢水進(jìn)行處理[7]。本文將在闡述人工濕地污水處理系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及存在的若干問題的同時(shí)，提出一些開展人工濕地工藝設(shè)計(jì)研究的設(shè)想和展望，以供廣大環(huán)境保護(hù)工作者參考。由于人工濕地具有處理效果好、建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用低、易于維護(hù)管理等優(yōu)點(diǎn)[2,5 ]，因而受到世界各國(guó)的普遍重視，成為近年來發(fā)展較快的一種污水處理新技術(shù)[6]。70年代以來，人工濕地處理技術(shù)的提出和發(fā)展，為綜合解決上述問題提供了一種新的選擇。三級(jí)處理雖可解決上述問題，但因投資和運(yùn)行費(fèi)用昂貴而難以大面積推廣。wastewater treatment。為了適應(yīng)我國(guó)對(duì)這一技術(shù)的迫切需要，本文介紹了目前人工濕地污水處理的工藝結(jié)構(gòu)、基本設(shè)計(jì)方法，闡述了人工濕地污水處理系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及存在的若干問題，并提出了開展人工濕地工藝設(shè)計(jì)研究的一些設(shè)想。參考文獻(xiàn)：[1] 華濤，周啟星，[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，15(7)：1289~1293.[2] 于少鵬，王海霞，萬忠娟，[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2004,23（1）：23—29.[3] 蔡佩英，[J].Subtropical Soil and Water Conservation，2008，20（1）：8~11.[4] 龔帆，王文成，[J].人工濕地污水處理技術(shù)綜述，2013，36（4）：1519.[5] [J].四川化工，2013,16（3）：5154.[6]高侃，[J].吉林林業(yè)科技,2014,43（3）：3841 [7] 朱夕珍，崔理華，劉雯，[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2004，23（4）：761765.[8] [J].環(huán)境科學(xué)動(dòng)太，2000，（2）：2830.[9] 曹優(yōu)明，[J].工業(yè)水處理,2012,32(7):4345.[10] 曹優(yōu)明，朱啟紅，戴濤，[J].工業(yè)水處理，2012,32（2）：4143.[11] [J].江西科學(xué)，2006,24（6）：513516.[12] 孫桂琴, 董瑞斌, 潘樂英,[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2006,29:144150.[13] [J].環(huán)境與生活,2014,(71):143144.[14] [J].環(huán)境與生活, ,(65)[15] 崔冬冬，張海靜，[J]，科技論壇：27 [16] 李小霞，解慶林，游少鴻，[J].工程安全與環(huán)保,2008,34(3)5456.[17] 梁繼東，周啟星，[J].生態(tài)學(xué)雜志，2003,22(2):49~55.[18] [J].四川環(huán)境，2014，33（1）：144149.[19] 萬寧，趙文喜，[J].廣東化工,2013,40(16):166168.[20] [J].安 徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,18(4):5155.[21] 陳翔，武周虎，、NH4N和TP的動(dòng)力學(xué)探討[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007,（5）：6265.[22] [J].北方環(huán)境,2011,23(6):2326.[23] 張虎成，俞穆清，田衛(wèi)，[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境2004，18(4):163168.[24] 徐青山，常杰，蔣躍平,[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版),2005, 31(5)： 561～ 566.[25] 袁東海，任全進(jìn)，高士祥,、總氮效果比較[J].應(yīng) 用生態(tài)學(xué)報(bào),2004,15(12):23372341.[26] 廖新 亻弟，[J].應(yīng) 用生態(tài)學(xué)報(bào),2002,13(6):719722.[27] 張翔凌，張 晟，賀 鋒，[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007,26(5): 19051910.[28] 陳明利, 吳曉芙, [J].中南林學(xué)院學(xué)報(bào), 2006,26(3):123127.[29] 李曉東,孫鐵珩,李海波,[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2007,27(3):12261232.[30] 李志杰，孫井梅，[J].工業(yè)水處理,2012,32(4):15.[31] [J].環(huán)境科學(xué)與管理,2012,37(9):107109.[32] 王力實(shí)，柳小康，史永強(qiáng),[J].科技論壇:8384.[33] 徐和勝，付融冰，[J].生態(tài)環(huán)境 2007, 16(5): 13721375.[34] 管 策，郁達(dá)偉，鄭祥，[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) 2012,31(12):23092320.[35] 夏宏生,湯 [J].四川環(huán)境，2005,24（1）：8386.[36] 李海波,楊瑞崧,李曉東，[J].環(huán)境科學(xué),2009,30(8):23022308.[37] 簡(jiǎn)敏菲, 弓曉峰, 游海, 、鉛、鋅等重金屬元素富集作用的評(píng)價(jià)研究 [ J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào)另外，應(yīng)該積極開展與廣泛利用人工濕地處理污水的國(guó)家間的信息交流工作。從景觀上來看，人工濕地系統(tǒng)在奧運(yùn)公園中形成獨(dú)特的濕地景觀，豐富公園的景觀多樣性，為運(yùn)動(dòng)員和游客提供良好的休閑空間。工程內(nèi)的人工濕地系統(tǒng)作為奧林匹克森林公園水質(zhì)改善、生態(tài)自然凈化系統(tǒng)的重要組成部分，主要功能是深度處理，保障奧林匹克森林公園主湖循環(huán)湖水水質(zhì)，并與其他水質(zhì)改善措施協(xié)同作用，保持整個(gè)水系水質(zhì)，同時(shí)創(chuàng)造獨(dú)特的濕地生態(tài)景觀，成為一個(gè)向世界展示北京生態(tài)城市內(nèi)涵的窗口。此工程是迄今為止，國(guó)內(nèi)外面積最大的填料型人工濕地，工程出水除磷和氨氮外，均達(dá)到了地表3類標(biāo)準(zhǔn)，其藍(lán)藻的去除率達(dá)到99%以上。(3)玉溪市九溪人工濕地污水處理工程。建設(shè)時(shí)間：2004年11月；工程工藝：氧化塘+水平潛流；污水類型：農(nóng)村生活污水+農(nóng)業(yè)面源污染；處理能力：10000m3/d；占地面積：13000m2；達(dá)標(biāo)要求：地表水Ⅳ類水要求，部分滿足Ⅲ類要求；目前狀況：正常運(yùn)行，部分指標(biāo)達(dá)標(biāo)。馬料河人工濕地是云南省乃至國(guó)內(nèi)填料型人工濕地污水處理系統(tǒng)工程化應(yīng)用的典范之一。（1）澄江縣馬料河人工濕地污水處理工程。除此之外，要加強(qiáng)對(duì)人工濕地管理人員的培訓(xùn)。在解決植物單一性方面，需要相關(guān)部門，加強(qiáng)對(duì)適合該地區(qū) 氣候生長(zhǎng)的物種進(jìn)行研究，多模仿 自然濕地環(huán)境，最大程度的發(fā)揮生物的凈化作用。第四點(diǎn)是人工濕地污水處理效果受氣候的影響較大，有些水生植物在冬季難成活，【】有些不耐高溫，有些易生病蟲13。第二點(diǎn)是人工濕地污水處理占地面積較大，對(duì)廢水的處理效率比較低。相比之下，曹優(yōu)明等用金邊麥冬人工濕地對(duì)含鉛廢水中的鉛進(jìn)行凈化處理實(shí)驗(yàn)，得到流量為 3 L／d時(shí)，金邊麥冬人工濕地對(duì)鉛的去除率最高，可達(dá)到【】98．30％； 在流量為 18 L／ d 時(shí)，去除率仍可達(dá)到 82．63％的良好效果10。例如，吳敏等研究發(fā)現(xiàn)種植植物可提高濕地除砷效率； 以陶粒為填料的各組砷去除率分別是５０％（空白對(duì)照組），６４％（蜈蚣草組）和７４％（燈心草組）；以錳砂為填料各組相應(yīng)的砷去除率分別是８９％，９５％和９１％【39】。鳳眼蓮對(duì)鋅的富【】集能力稍高于對(duì)鎘38。水生植物表現(xiàn)出的對(duì)銀、銅、鉛、鎘和鋅等微量元素的富集【】作用和對(duì)營(yíng)養(yǎng)大量需求的特性可以被充分利用37。研究發(fā)現(xiàn)，濕地系統(tǒng)對(duì)于鉻的去【】除效果最佳13。而夏宏生等認(rèn)為植物從污水中直接吸磷并非人工濕地系統(tǒng)除磷的主要機(jī)理，他提出人工濕地除磷技術(shù)仍處于應(yīng)用研究階段,主要集中【】在以下幾方面:城鎮(zhèn)生活污水處理,非點(diǎn)源污染控制,水體水質(zhì)恢復(fù)35。濕地進(jìn)水 TP 負(fù)荷與磷去除速率之間有【】較好的線性關(guān)系（R 2 ）33。不同植物的除磷效果是不同的,同一種植物的不同部位的除磷效果也是不【】同的32。另一方面，濕地植物本身可以直接吸收磷的化合物，通過定期收割而除去這一部分磷，這一部分磷最終從濕地系統(tǒng)中分離出來，但只占很少一部分[31]。研究表明，由于水芹濕地和鳳眼蓮濕地中含有大量的磷細(xì)菌，%、% [30]。kg1,其水溶性鈣含量為【】01084%,，適合作為濕地除磷基質(zhì)36。探索不同基質(zhì)的組合除磷作用是今后濕地基質(zhì)研究的熱點(diǎn),此外,深入研【】究基質(zhì)中磷素解析釋放,也是今后需要重點(diǎn)開展的工作29。李曉東等得出濕地基質(zhì)的除磷作用最大，富含Al3+、Fe3+、Ca2+的基質(zhì)通過吸附和沉淀反應(yīng)有很好的除磷效果。對(duì)磷的吸收作用最強(qiáng)的是基質(zhì)的吸收作用，吸收效【】果與基質(zhì)中鐵，鋁和鈣等離子濃度有關(guān)。人工濕地對(duì)磷的去除主要是通過基質(zhì)物理化學(xué)作用、植物吸收、與有機(jī)物結(jié)合、微生物的正常同化和過量積累等，而磷最終從系統(tǒng)中去除是依賴于濕地植物的收割和飽和基質(zhì)的更換[18]。人工濕地系統(tǒng)中除氮的關(guān)鍵在于選擇填料, 因此新型價(jià)廉高效的吸附材料的開發(fā)應(yīng)用是目前人【】工濕地污水處理的研究重點(diǎn)28。不過現(xiàn)在基本認(rèn)定濕地中的填料也可通過一些物理和化學(xué)的途徑如吸收、吸附、過濾、離子交換等去除一部分污水中的【】氮。污水經(jīng)過時(shí)，可以依靠基質(zhì)層的吸附作用而得到凈化，黏【】土含量高的基質(zhì)層對(duì)氨態(tài)氮還有離子交換作用20。廖新亻弟26等通過研究香根草和風(fēng)車草對(duì)豬場(chǎng)廢水氮磷處理效果得知香根草在水中能正常生長(zhǎng) ,并在去除垃圾污水和生活污水 N、P表現(xiàn)出明顯效果，是一種良好的凈化富營(yíng)養(yǎng)水體的植物。不同的植物對(duì)系統(tǒng)的除氮效率也有不同的影響。植物主要吸收氨氮和硝態(tài)氮，優(yōu)先吸收氨氮[22]。一般在潛流型人工濕地中，主要是厭氧環(huán)境的，反硝化速率明顯高于硝化速【】率，硝化作用是脫氮的限制步驟22。研究表明，當(dāng)pH — 反硝化不同形態(tài)的氮在人工濕地中會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，有機(jī)氮在氨化細(xì)菌的氨化作用下轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3N，再通過硝化作用，硝化細(xì)菌把NH3N轉(zhuǎn)化為NO2N和NO3N, 最后通過反硝化過程，細(xì)菌在厭氧或缺氧環(huán)境中利用有機(jī)物產(chǎn)能,將NO2N和NO3—N代替O2作為電子受體，最終使氮以N2O和N2形式從系統(tǒng)中根本去除[18]。人工濕地系統(tǒng)氮的主要轉(zhuǎn)化途徑有: 礦化、基質(zhì)吸附固定、植物/微生物同化吸收、硝化、反硝化和氨揮發(fā)等作用, 但是揮發(fā)、填料吸附和植物攝取的氮量十分有限【22,23】。研究表明，水體在植物床填料內(nèi)流動(dòng)時(shí)，隨著遷移距離的延長(zhǎng)，COD 的降解速率呈現(xiàn)減慢的趨勢(shì)[21]。萬寧19等人經(jīng)過研究指出濕地中植物和填料可以為微生物提供一個(gè)好氧、缺氧和厭氧環(huán)境，這種有氧和缺氧區(qū)域的共同存在為根區(qū)好氧菌，厭氧菌和兼性菌等各種微生物提供了適宜的生存環(huán)境，促進(jìn)了根區(qū)微生物的生長(zhǎng)繁殖，從而提高系統(tǒng)的凈化能力。污水中的有機(jī)物包括溶解性有機(jī)物和顆粒性有機(jī)物。5人工濕地的污染物去除機(jī)理人工濕地可通過水體、基質(zhì)、水生植物、微生物和腐殖化碎屑之間一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)和生化反應(yīng)，通過沉淀、過濾、吸附、離子交換、植物吸收和微生物分解、轉(zhuǎn)化及吸收途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)水中諸如懸浮物、有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)元素、金屬離子、病原體和難降解有機(jī)物等污染【】物的去除4。DO值過低是，出現(xiàn)缺氧狀態(tài)抑制了硝化作用的進(jìn)行，不能產(chǎn)生大量的亞硝酸鹽和硝酸鹽，繼而使反硝化過程不能進(jìn)行。PH值對(duì)人工濕地磷的去除【】，這與介質(zhì)的酸堿環(huán)境有關(guān)18。 PH值溫度的變化直接影響 , 的氨化、硝化與反硝化過程，從而影響人工濕地對(duì) , 的去除低溫下微生物基質(zhì)酶的活性將受到抑制，導(dǎo)致酶促反應(yīng)速度很慢，進(jìn)而影響到硝化和含氮有機(jī)物的降解。表面流型的濕地對(duì)污水的處理能力比較弱；水平潛流濕地對(duì)一些特定的有機(jī)物和重金屬能很好地去除；垂直流濕地系統(tǒng)的硝化水平比較高。當(dāng)然，不同的基質(zhì)對(duì)污水的處理能力不同，如果基質(zhì)的選材和材料的大小選擇不當(dāng)，則對(duì)污水的凈化能力會(huì)很弱。香蒲，菱白等植物有很好的凈污效果，使水質(zhì)更清澈。其中當(dāng)?shù)貧夂蚴侵饕绊懸蛩?因?yàn)槠溆杏绊懫渌麕醉?xiàng)因素的作用,濕地植物 種類、微生物活性和土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生化循環(huán)都與氣候有關(guān)[3,17]。微生物不光吸收污水中的有機(jī)物質(zhì)，還對(duì)有毒物質(zhì)降解和對(duì)重金屬進(jìn)行分解，以去除污水中的有機(jī)物質(zhì)和重金屬[12,13,17]。人工濕地中的微生物數(shù)目是一定的，當(dāng)廢水排放量增加時(shí)，會(huì)導(dǎo)致某類別的微生物數(shù)量增多，但會(huì)在一段時(shí)間后恢復(fù)平穩(wěn)。微生物的數(shù)目可以直接反映出人工濕地的處理廢水的能力。另外，植物的根系腐爛后，剩下許多的空隙和通道，這些空隙和通道增強(qiáng)了土壤的通透性，也【16,】有利于土壤水力傳輸。人工濕地植物能將光合作用產(chǎn)生的氧氣通過氣道輸送至根區(qū)，在植物根區(qū)的還原態(tài)介質(zhì)中形成部分氧化態(tài)的微環(huán)境，這種有氧態(tài)和缺氧態(tài)微環(huán)境的共同作用為根區(qū)的好氧!缺氧和厭氧微生物提供了各自適宜的小環(huán)境，使不同的微生物生長(zhǎng)在一起，發(fā)揮相輔相成的作用，這樣污水中的污染物能在微生物的新陳代謝作用下完全去除。一般認(rèn)為植物對(duì)重金屬的吸收能力為沉水植物漂浮植物挺水植物，不同植物以及同一植物的不同部位對(duì)重金屬的吸收作用也不同，一般為根莖葉，且各部位對(duì)重金屬的累積系數(shù)隨【13】 污染物濃度的上升而下降。人工濕地法在處理污水時(shí)，廢水中的無機(jī)磷在植物吸收劑同化作用下可轉(zhuǎn)化成ATP、DNA、RBA等有機(jī)成分，然后通過收割植物而去除。污水中的氮以有機(jī)氮和無機(jī)氮兩種形式存在，其中無機(jī)氮被植物吸收利用，污水中的氮以有機(jī)氮和無機(jī)氮兩種形式存在，其中無機(jī)氮被植物吸收利用，作為生長(zhǎng)過程中不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；部分有機(jī)氮被微生物分解成氨氮后，也能被植物吸收利用。植物在人工濕地系統(tǒng)中起