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摘要：人工湿地污水处理系统作为一种方便快捷、节能经济的生态化污水处理技术在近几年受到广泛的应用，它主要是模拟自然湿地的人工生态系统，将石砂、土壤、煤渣等介质混合并植入植物的污水处理系统。通过物理、化学、生物作用来净化污水，天然无污染。本文从人工湿地污水处理系统的工作原理，提出完善人工湿地污水处理系统的性能，并探讨人工湿地污水处理系统的应用前景。
关键词：人工湿地；污水处理；原理
人工湿地处理系统投资较低，运行时耗能较少，同时管理方便，可以创造持续的经济效益，目前已经广泛使用，并取得了良好的成效。但是系统还存在着枯草早衰、植物根系较浅，长期有机物质的积累易造成介质的阻塞，占地面积大等缺点，这就需要研究人员在不断的实践中去完善人工湿地污水处理系统。相信随着人们环境保护意识的不断提高和可持续发展观念的传播，人工湿地污水处理系统定能得到更好的应用。
一、发展趋势
人工湿地污水处理系统在发达国家与发展中国家的生活污水处理中均得到了广泛的应用。近年来，一些研究开始涉及用人工湿地处理工业废水与农业废水等的研究。人工湿地独特而复杂的净化机理使其能够在重金属工业废水、难降解有机废水的处理中发挥良好的作用，因此人工湿地污水处理系统的应用有向特殊工业废水与农业面源污染治理方面转移的趋势，国内外许多学者与工程技术人员已对人工湿地进行工艺改进或与其他系统联合后用于农业面源污染、城市与公路非点源污染的治理。目前，应用人工湿地对工业废水的研究主要集中于对淀粉、制糖、奶制品、炼油、造纸和油田开采等工业废水以及矿山酸性废水的处理。这些废水的特征污染物主要有重金属离子、BOD、COD和病原菌及油类污染物等。为更好地采用人工湿地处理工业废水与农业废水及公路径流污水，今后需在以下几个方面进行研究：① 以废水的特征污染物为指标，研究合理的人工湿地构造与工程参数，推算系统设计方程；② 研究低浓度、高盐、有毒、难降解有机废水对湿地系统中氧的分布、微生物生境的影响；③结合不同地区不同污水的特性筛选出抗性强、净化效果好的工程植物；④ 根据不同地区、不同气候条件及不同特性工业废水的使用数据建立数据库，促进人工湿地处理工业废水治理技术的推广。
二、人工湿地污水处理系统的工作原理
1、湿地的主要组成。人工湿地主要由介质、植物、微生物3 个部分。人工介质不仅可以为植物提供生长所需的营养物质，还可以保证微生物能够稳定的依附其表面。当污水流过人工湿地时，介质可以通过吸附、过滤、离子交换等物理和化学方法来除去水中的化学成分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆植物在人工湿地中占有较大的地位，它们是净化污水的关键：首先，水生植物可以直接吸收水中的营养成分，供自己使用，还可以吸附一些重金属和其它的有害物质；其次，这些植物可以为其根系的好氧微生物提供氧气；最后，它们可以加强介质的水力传输能力。湿地中的微生物则主要承担着降解有害物质的作用，水生植物把氧气传输到根区，在植物周围生长的微生物主要分为好氧微生物、兼氧微生物、厌氧微生物，微生物种类繁多，有放线菌、硫细菌、硝化细菌等，它们对对于分解有机物，脱氮去磷有着很大的作用。
2、人工湿地的工艺形式。人工湿地的工艺形式主要分为两种：一种是地表流工艺，废水在湿地的表层流动，水位一般只有20cm一60cm，这种工艺形式的投资较低，负荷较小，但是有很多不便之处，冬季在严寒地区污水可能会结冰，夏季会繁衍蚊子、苍蝇等，还会产生恶臭味；另外一种是地下潜流工艺，废水在湿地地表下流动，这种工艺形式受气候的影响较小，但是投资相对较高，负荷也较大。由湿地净化过的水质因污水水质和污水在湿地中停留时间的不同而有差异，系统可以按照出水水质的要求来选择处理工艺，控制净化时间，设计湿地面积。
3、人工湿地的净化机理。人工湿地通过介质、植物、微生物的共同作用来净化污水，主要是脱氮除磷。脱氮：人工湿地的脱氮主要是通过介质的吸附和过滤，植物的吸收和吸附，微生物的硝化和反硝化。废水中的氮主要分为有机氮和无机氮两种，微生物通过硝化和反硝化可以去掉有机氮，介质的吸附和过滤还有植物的吸收和吸附可以去除水中的无机氮。除磷：人工湿地主要通过化学沉淀、藻类物质的吸收，磷细菌的分解来去除污水中的磷，污水流经人工湿地时，水中的有机磷被磷细菌分解转化，无机磷则被藻类物质吸收，更多的是和介质中的铁、铝、钙的的氧化物发生反应而生成磷酸铁、磷酸铝、磷酸钙这些难以溶解的物质，最后通过沉淀去除。
三、完善人工湿地污水处理系统的性能
1、选择合适的介质。介质在人工湿地污水处理系统中有着重大意义，介质的选择将会影响到污水的处理效果，水生植物的生长，微生物的繁衍。目前广泛采用的介质较多的有土壤填料、卵石填料、陶瓷填料等，每种介质都有它的优缺点，但是所有介质的选择都应该要满足以下要求：1）介质的质地要轻，松散度小，有足够的机械强度能够承载植物的生长；2）表面积大，孔隙较多，利于微生物的附着，提高湿地的水力性能；3）介质无污染，不会放射有害物质，化学性能良好；4）在水中的损耗程度较小，形状系数高，有较强的吸附能力，长久使用不会变性；5）过滤效果好，净化后的水质较好，介质中铁、铝、钙的氧化物含量高。
2、选择合适的植物。植物具有一定的观赏效果，能净化空气，还具有气味控制提高污水处理效果的功效，同时也创造了微生物生长的环境，对于人工湿地污水处理系统，选择合适的植物是很重要的。灯芯草能够去除病原体，去除水中的氯化烃和酚类等化学物质；香蒲叶可以吸收水中重金属元素、氯化烃等物质，同时根部能够分泌天然的抗生素，有效地去除水中的细菌；捕蝇草主要用于捕捉蚊子、苍蝇等昆虫；每100g 水葱在100 小时内可以净化200mg 的酚，14 天内可以使水中的BOD 下降60%一90% ；每100g 芦苇一天可以分解8mg 的酚。在人工湿地的建设中应当根据不同的需要选择合适的植物，以提高污水处理系统的性能。
3、选择正确的湿地床构造形式。人工湿地污水处理系统的湿地床的构造有两种形式：水平流系统，垂直流系统。水平流系统易于除去SS 和细菌，在一定的溶解氧水平下可以除去BODs，便于微生物的反硝化作用，但是由于该系统的输氧能力差，所以不利于微生物的硝化作用；垂直流系统由于输氧能力好，利于微生物进行硝化作用，能很好的除去BODs 和COD，可以除去水中的细菌，但是它容易堵塞，处理效果不好。最开始人们使用的是水平系统，主要因为它的成本较低，消耗小，后来垂直系统又得以广泛的应用。在选择处理系统的时候，应当将两者结合起来，取长补短，可以将垂直流系统置于系统前面，便于输氧，也可将水平处理系统置于垂直系统前，先去除TSS，防治阻塞。在设计时，要注意两种处理系统的结合使用，创建最有的处理系统构造。
总之，人工湿地处理后的出水水质较好，可再利用于农、林、牧、副、渔业，亦可用于娱乐业，湿地植物也可回收利用，如用其生产沼气、生产饲料等；人工湿地可利用荒废的山沟地、低洼地改造而成，在合理地开发利用土地的同时，给环境增加了绿色，为野生动物增加了栖息场所，从而提高了区域景观价值，给人们带来了美的享受；人工湿地还可作为环境教育与宣传的基地。助于改变人们的生态观念，提倡节约水资源、重复利用可再生资源的理念，使人们建立起尊重自然的崭新生活观。
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论文作者:马彬1,张磊2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/13
标签：湿地论文; 系统论文; 污水处理论文; 微生物论文; 介质论文; 植物论文; 污水论文; 《防护工程》2017年第10期论文;