人工湿地在污水处理中的研究现状与应用.docx

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人工湿地在污水处理中的研究现状与应用

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摘要：随着经济和科技水平的快速发展，人工湿地的去除效果还受运行条件、湿地类型、结构特点等因素的影响。因此通过筛选使用合适的填料、植物，或采取改善湿地结构、环境条件和优化人工湿地运行参数等合理措施，可达到湿地系统中高效去除受污染水体中氮磷等污染物的效果。

关键词：人工湿地；基质；植物；微生物

引言

人工湿地通过基质、植物、微生物三者之间协同作用去除水体中污染物。基质具有大的比表面积，为微生物的附着提供了良好的场所，同时基质可以通过吸附、离子交换等途径去除水体中的一部分污染物。植物对进入人工湿地中的污染物具有截留的作用;并生长同化吸收的营养元素及其他污染物;根系及根际分泌物等构建根际微环境，影响根际微生物群落结构与代谢．微生物通过各种生理代谢途径将污染物从水体中进行去除。

1人工湿地理论概述

人工湿地是由人工建造、具有自然湿地净化功效并可以人工强化控制，是一种集物理、化学和生化反应于一体的污水处理体系，是通过铺设人工介质、种植植物和微生物培养，利用三者之间的物理、化学和微生物的协同作用，在一定程度上模拟自然湿地的生态工程系统。表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地是根据水流形态定义的三种类型的人工湿地，由其中两个或者更多类型的人工湿地可以组成复合人工湿地系统，这种系统被认为是一个比较新型而且去除效率稳定的人工湿地。虽然人工湿地对净化水质、改善水环境带来了巨大的贡献，且人工湿地系统具有资金投入低、操作简单、能耗低等优点，但在发展与应用过程中较多的问题开始凸显出来：1）占地面积大，在建设人工湿地时，需要考虑选址的经济效益和环境效益的结合与统一；2）易堵塞，导致系统处理条件恶化，污染物去除效果下降；3）人工湿地研究过程中，与自然湿地相比使用的植物过于单一；4）环境因素（温度、区域差异和气候特征等）、湿地运行工况（进水负荷、水力停留时间等）和系统设计类型等都会对人工湿地净化效果产生影响，而且关于人工湿地研究与应用中，缺少统一的对比标准，导致研究结果缺乏可比性。

2人工湿地技术在我国的应用与发展

2.1微生物在人工湿地中的作用

污水性质是影响人工湿地微生物特征的重要因子，而微生物在污染物去除以及物质能量代谢和转化过程中至关重要，此外微生物特征也是评价人工湿地功能的重要指标。反映微生物特征的参数主要包括：微生物数量、酶活性、代谢强度、群落结构等。微生物在好氧或缺氧的条件下可以通过生物降解作用去除有机化合物，此过程涉及到很多种类的微生物，例如异养细菌、自养细菌等。微生物脱氮作用包括氨化作用和硝化-反硝化作用，在微生物正常生理活动中有磷的参与，主要是通过微生物对磷的吸收和累积两种途径。

2.2布置填料床设施

填料床设施可以用于承载微生物与植物，进而构成了关键的污水处理场所。具体而言，流经填料床的化工污水将会表现为吸附、沉淀、离子交换以及吸收现象，并且填料床还能用于拦截污水附带的各种营养成分。经过以上的填料床处理后，污水就可以脱除磷元素与氮元素等很多营养物质。此外，填料床的基质还可以用来过滤有机物，确保做到全面滤除有机物。在此过程中，关于布置填料床的污水处理设施需要做到格外注意渗透系数的设计，避免填料床被堵塞。

2.3基质在人工湿地中的应用

基质又可以叫做填料、滤料，在人工湿地体系中起到支撑骨架的作用，对水质净化起作用的大部分生化反应都是在基质中进行的，同时也可以为植物提供适当的生长介质。良好的透水性和透气性应是人工湿地基质应具有的首要条件，因此在人工湿地系统中选择合适的基质对污水处理是一个关键的问题。目前人工湿地主要以天然材料、工业废料、人工合成材料中的一种或者几种组合作为基质。天然材料具有便于取材、价格低廉等优点，贝壳、页岩、沸石、砾石、黏土、大理石、石灰石、沙子、灰土等是经常使用的天然材料；当前研究较多的工业废料有煤矸石、碎砖块、炉渣、钢渣等；人工合成基质填料是通过加工天然材料、工业垃圾、工业废料等，生产新的基质填料，或是对已有基质进行改性、改善理化性质从而增强其吸附性能。污水中的污染物可以经基质交换、吸收、沉淀和络合作用而去除，但随着人工湿地系统运行的时间延长，系统内的水压和污染负荷容易影响基质对氮、磷等污染物的吸附能力。人工湿地中氮的去除是通过湿地基质过滤吸附、植物吸收、微生物硝化和反硝化协同作用实现对氮的去除。

2.4植物在人工湿地中的应用

人工湿地中生长的植物，对水质净化起着重要的生态功能，是湿地设计的基本组成部分。湿地中植物自身的生长状况与生理特性，影响着水质最终的净化效果。湿地中植物的根系发育程度、根系泌氧能力以及光合效率等都与污染物的去除有密不可分的关联。湿地床层中由于植物