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摘要：众所周知，人工湿地实际上是模拟自然净化系统的缩影。自然本身具有净化功能，但需要一定的运作周期才可以实现稳定运作。然而，人工湿地可缩短自然净化周期和搬迁湿地位置，从而实现广泛运用。但人工湿地污水处理工艺的使用中还存在较多的问题，这些问题需要通过实践加以解决。相信在不久的将来，人工湿地污水处理的工艺的发展会越来越好，经过不断完善后，将会实现高效化。本文介绍了我国城市生活污水的背景、来源、组成和特点，针对人工湿地对生活废水处理的三个类型以及人工湿地污水处理技术进行综述，提出了城市生活污水的资源再生和再利用，达到节约水资源的目的。
关键词：城市生活废水处理；人工湿地；性能改进
近年来，我国城市化进程的快速发展，城镇人口急剧增加，然而自然环境的破坏越来越严重，我国对自然环境的保护力度也逐渐加强，各地都在积极加强生态环境建设。而人工湿地污水处理技术是现在和今后污水处理的一个热点技术，随着我们对其相关内容进行深入分析和研究、解决其不完善的地方，人工湿地必将会有更加广泛的应用前景。本文简单的阐述了人工湿地在处理城市生活污水的应用。
一、城市生活污水的来源
生活污水的来源渠道众多，主要由居民家庭、机关单位学校、各种服务业及城市公用服务设施产生，其污染主要是脂肪、淀粉、蛋白质、矿物质等有机物，其中化学需氧、氮、总磷、总氮的含量非常之高。生活污水经过沉淀、吸附等一级物理处理环节，以及二级生物和化学方法处理后需氧量、凯氏氮、生物需氧量等大幅度降低，但总磷、总氮仍较高，如果直接排入水体，容易造成水体的富营养化现象，生长繁殖大量藻类植物，造成赤潮和水华，形成水体污染。藻类生物原生质含有较大成分的氮和磷两种元素，由此可知如果水中含有氮、磷，会导致藻类大量生长，而当藻类代谢大量死亡时，就使水域内水体腐败发臭，出现水质恶化的情况。
二、人工湿地污水处理技术
2.1人工湿地简介及其分类。所谓湿地，是指地球陆地上长期积水以及土壤的水分含量较高的区域，同时包含周边的动植物共同组成的生态单元。而人工湿地则是通过人工技术因素，根据自然湿地系统的原理，进行模拟而产生的类似沼泽地的地面。人工湿地主要是利用自然生态系统中的物理、化学和生物的力量，来实现对污水的净化作用。以湿地中的植物为区分标准，可将人工湿地分为浮生、挺水、沉水三种植物系统。目前，在人工湿地的建造中，挺水植物系统较为常用。通常情况下，以污水在湿地中的流动方式为标准，又可以将挺水植物系统分为潜流湿地、地表流湿地以及垂直流湿地为三种类型。
2.1.1地表流湿地。地表流湿地，也称水面湿地系统，在我国南方地区应用较为普遍。是与自然湿地最为接近的人工湿地类型，主要依靠水生植物的茎、竿上的生物膜来去除污水中的有机物质。地表流湿地具有建造难度低，投资量较小的优势，同时，它的也具有污水处理能力低、卫生环境较差等不足之处。
2.1.2潜流湿地。潜流湿地又称渗滤湿地系统。在该湿地系统中，污水主要在湿地床的内部流动。去污原理是通过生长在基质表面的生物膜、表层土的截留等实现污水处理；同时，因为水流是在地表下方流动的，因此保温性较好、不易受气候影响以及卫生环境较好。然而，它的建设难度相对较大，所需资金量较多，对氮、磷等元素的处理能力不足。
2.1.3垂直流湿地。垂直流湿地是对前两种系统的综合，是利用水流在基质床中垂直动力作用来实现对污染物质的去除。它的缺陷是对基础建设有比较高的要求，同时容易滋生蚊虫等。
2.2人工湿地污水处理技术
人工湿地生态系统之中，动植物类型众多，又有人为进行检测、控制，处理能力较强，处理效果稳定，是未来污水处理的必然发展趋势。其在污水处理中的作用主要通过基质净化、微生物净化和植物净化三个方面来实现。
2.2，1“基质一微生物一植物”人工湿地净化系统。“基质一微生物一植物”系统是人工湿地净化的核心环节，类似于“活化的过滤器”，具有生命的基本特征。“基质一微生物一植物”系统也是可再生资源，通过它的自然条件污水实现，具有效果好、稳定、可控的特点。
（1）基质净化。基质净化的原理是污水中的杂质在砾质砂土、砂壤土等基质颗粒表面进行沉淀作用，进而实现去除。基质层就好像一个庞大的沉淀池，在重力的作用下，污水中的杂质沉淀到砾质砂土、砂壤土等颗粒的表面，达到去除作用。同时，基质中的细砂粒、矿物质以及腐殖质有着较强的吸附活性，对污水中的溶解性污染物进行吸附。
（2）微生物净化。在基质环境中生长着大量的霉菌、细菌、真菌、原生和后生动物等动植物，周围伴随着基质微生物酶系，是一个有机构成的、独立的生态系统。污水中的有机质及营养素通过微生物的降解和吸收，达到去除的效果。其中，主要由植物根部的微生物活动实现对有机物的降解和转化，生物作用是起到了关键作用。
（3）植物净化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆人工湿地水处理系统中，黄菖蒲、芦苇、香蒲、睡莲、眼子菜等水生植物是人工湿地处理系统的重要有机组成部分，对水生植物的选择直接影响到人工湿地的处理效果。水生植物不仅可以和基质同时过滤污水中的悬浮物，而且通过吸收水中的某些污染物质来获取自身需要的营养物，将水中的悬浮物去除。此外，由于植物对氧具有输送、释放和扩散作用，可以将氧输送到根部周围的区域，因此会在植物根部形成好氧区域，而对于氧扩散不到的区域会形成厌氧区域。这些区域就为微生物进行脱氮除磷提供良好的环境。这也是人工湿地具有良好的脱氮除磷效果的原因之一。最后，植物还会吸收一些有机物和重金属从而达到去除效果。
三、污水处理工艺的不足及其对策
3.1 人工湿地占地面积较大，进水负荷较小
人工湿地的建设需要一定的土地面积，约为生化处理厂的3倍左右，且对土地的要求相对较高。这对于一些城市而言，无法满足其土地要求。因此，需要优化人工湿地污水处理工艺的应用，尽量缩小其用地面积。
3.2 易堵塞，运行周期短
人工湿地污水处理是通过吸附、过滤、分解等自然措施进行水与废物的分离的，分离过后的水可流至其他区域，而废物无法自己流动，会沉积在整个湿地中，进而造成湿地堵塞。就目前而言，人们还未找到解决人工湿地堵塞问题的方法，国外普遍采取床体自我休整法。然而，这种方法的实践时间较长，且会受到天气的影响。
3.3 达到稳定的时间较长
人工湿地是模拟的湿地系统，多数是以人的自我意识为主的。而要想实现湿地的净化效果，需要与自然生态的一些因素相对应。要想使人工湿地与自然湿地的某些因素契合，就需要经过较长的时间，使湿地自行运作。就目前而言，初次净水的湿地需要半年左右的运行阶段才可以达到较好的效果，即一篇湿地建设完成后，需要半年才可以稳定投入使用。
3.4 处理效果不稳定
由于人工湿地模拟了生态湿地，所以，在很多特性上都与生态湿地一致，但有些方面与生态湿地的差异较大。比如，其湿地内的物种丰富性比生态湿地差，导致其处理效果不稳定。
四、人工湿地污水处理系统的性能改进
4.1人工湿地污水处理系统的性能。人工湿地系统由植物、微生物、基质及动物组成，其中，湿地中的水生植物起到固定床体、提供较好的过滤作用：人为设计的具有—定厚度铺成的供植物生长、微生物附着的的基质，不仅能为植物、微生物的成长提供营养，而且具有过滤、沉淀、吸附等作用，能有效的把水体中的SS去除，系统中各组成成分在相互协同作用下达到处理污水效果。
4.2影响人工湿地净化能力的因素分析。影响人工湿地净化能力的因素主要有：当地的气候环境、湿地中植物的种类以及去污能力、湿地中动物种类、湿地中水流动力学特性、湿地中微生物类群及基质的组成，其中起主要作用的是湿地中植物的种类及其去污能力。
4.3人工湿地污水处理系统的性能改进。目前人们对人工湿地净化过程的了解多基于“黑箱”理论，而对于人工湿地在实际中的污水净化过程并不是很了解，从而导致人工湿地技术还未达到理想的效果，对于人工湿地污水处理系统的性能改进方面主要有以下三方面：第一，深入了解人工湿地的工艺参数，在建造各地的人工湿地要根据各地要处理的污水的降解反应动力学的规律，设计最优的人工湿地；第二，统计不同地区的人工湿地去污能力的数据，结合当下的大数据技术，具体准确的掌握不同类型的人工湿地系统的去污能力，从而能更准确的选择合理的人工湿地系统的组成比例；第三，湿地系统中氧含量是影响湿地N和P净化效果的关键因素，为测出系统中氧含量的最佳值，可以结合计算机信息化技术，通过计算机软件模拟对人工湿地系统的不同的氧含量进行模拟，通过模拟实验找到系统中最佳的氧含量。
五、结束语
目前，在工农业生产和城市居民生活中广泛应用的洒水降尘用水、绿化等形式的用水，已经有较大的比例是经人工湿地处理后形成的“中水”综合来说，相比于传统的污水处理方法，人工湿地具有经济、简易、节能等优势，随着人工湿地处理技术的不断发展完善，势必有着广阔的发展前景。
参考文献
[1]李羚.人工湿地处理污水技术及其在我国的应用现状和对策[J].现代城市研究，2004（12）.
[2]梁继东，周启星，孙铁珩.人工湿地污水处理系统研究及性能改进分析[J].生态学杂志，2003（02）.
[3] 路宏伟.人工湿地技术在处理农村生活污水中的应用[J].安徽农业科学，2011，（35）.
[4] 徐敬亮.人工湿地技术在处理农村生活污水中的应用研究[D].南昌大学，2014.
[5] 董贝，刘杨，杨平.人工湿地处理农村生活污水研究与应用进展[J].水资源保护，2011，（2）.
论文作者:吴赛珍
论文发表刊物:《基层建设》2016年35期
论文发表时间:2017/3/27
标签：湿地论文; 基质论文; 污水论文; 污水处理论文; 系统论文; 微生物论文; 植物论文; 《基层建设》2016年35期论文;