湿地技术在污水处理与环境保护中应用

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摘要：近阶段，处理工业污水，通常会采用人工湿地技术，人工湿地技术由于成本低、运行和维护都非常简单被广泛运用到处理各行业污水中，使得有关设计指南和数据库也逐渐提升起来。文章主要介绍了人工湿技术在污水处理与水环境保护中的应用，希望为相关人员提供帮助。

关键词：人工湿地；净化机理；应用范围

1前言

当前我国水质型缺水已然变为制约我国经济社会全方面发展与长久发展的核心障碍。在目前污水处理区域中，活性污泥由于技术较为成熟，运行平稳，变为当前处理污水普遍运用的主流工艺。当时，活性污染处理系统仍然存在许多需要解决的问题，如果只是一味的依靠传统人工处理不容易解决水污染问题，因此，运用人工湿地处理技术为污水提供了全新的思路。

2人工湿地污染物净化原理

一般情况下，人工湿地是经过水体、基质、水生植物、微生物以及腐殖化繁琐的物理和化学反应，通过沉淀、过滤、吸附等方式达到水中许多悬浮物和有机金属离子等物品将污染物去除。在SF系统与HF系统中，祛除悬浮固体都是在湿地进口处完成的，主要通过物理过程进行去除，例如：沉淀与过滤。当悬浮固体和基质、植物根系与茎部发生碰撞的过程就已经将其过滤。所以，能将悬浮固体很快清除干净。溶解性有机物一般是水中可生物降解颗粒性有机物经过在系统中沉淀亦或过滤，溶解性有机物会传至到四周植物茎部亦或根区以及基质表面的生物膜上，根据溶解氧浓度的不相同，之后经过好氧、缺氧以及厌氧的路径进行降解。湿地进水中的氮主要存在的方式是有机氮与氨氮的方式存在的。去除氮主要是经过微生物的氨化和硝化以及反硝的方式去除的。植物的吸收以及收割只有在低负荷人工湿地系统中对脱氮方可起到一定的作用。惰性氮会长时间的存在于碎屑的惰性成分中，如果平衡度高于规定值数值后，水中所含的氨氮将会将大气中散发。和脱氮相似，植物的吸收和收割只能在低负荷人工湿地系统中对磷才能起到一定的作用，即使微生物会对吸收一些磷，但是死亡后又会重新释放一些出来。对于磷来讲意义不大。

进行除磷主要采取的方式是通过基质对磷的吸收并与其余金属离子产生了化学沉积。金属离子的去除路径主要是植物的吸收与生物聚集的作用，基质的吸收沉淀与金属离子等形成硫化物的沉积。和以往污水处理工艺对比，湿地处理系统能在一定程度上很好的去除非常不容易降解的有机物，这与湿地中包含杂质种类较多，且数量居多的微生物群有较为直观的联系。研究表明，水生植物的代谢作用与直接吸收针对较难分解的有机物去除有一定的作用。所以湿地系统可在一定程度上处理多种工业废气水。流出的水中细菌与寄生虫卵的含量是较为主要的卫生学指标。湿地针对细菌与寄生虫卵的去除机理有：根系分泌物对病原体有一定的灭活作用；在不好的条件下死亡；基质层的沉积与过滤。水利的暂停时间，一般来讲就是水利负荷对沉淀与过滤作用的影响非常大。

3使用区域

居民运用人工湿地对污水进行处理已经有多年的历史，众多情况下，人工湿地可用来处理市政亦或生活污水的处理。由于每个国家与地区间的污染物溶度存在较大的差别。所以，一些文献针对市政和生活污水进水浓度的报道变化区域也非常大。值得注意的是，人工湿地能在一定程度上处理低浓度有机废水。然而以往活性污泥去除法没有办法达到，所以，人工湿地逐渐被用以净化城市污水厂二三级的处理，并且慢慢变为连续污水厂尾水和地表水的主要纽带。当前，人工湿地被大范围的运用在处理其余各种种类的废水。其中人工湿地在工业废水处理的使用区域涵盖各个行业。各个行业的使用与工业废水水质差距较为明显，并且很多都是含高浓度污染物的废水，由于进入人工湿地之前经常会通过不同程度的预处理阶段，人工湿地对各食品加工工业废水处理的非常好，当前已经得到大区域的运用。人工湿地针对各类农业废水的处理也非常好，运用区域涵盖：畜牧业以及奶品加工。处理的模式主要是通过预处理以及表面流人工湿地。为了促使人工湿地能有效达到预期的设计要求，国外一些国家陆续制定了属于自己的人工湿地设计指南和对应的规范。

以上设计指南服务对象主要是市政和生活污水，设计模式会运用一级推流动力学模型[4]。当前影响人工湿地处理效率的原因都较为繁琐。所以各个国家的设计指南报道动力学参数也存在一定的差别。尤其是当前一些寒带和热带区域湿地设计指南的出版，加大了湿地世界区域内尤其是发展中国家的应用，当前人工湿地运用区域逐渐加大。通过农业废水、工业废水以及暴雨径流等服务对象的人工湿地设计指南和对应的文献也已经绘制成为手册。

4人工湿地在我国的运用

4.1景区运用人工湿地我

国物产丰富，地域辽阔，具备运用人工湿地的天然特点。但是实行湿地处理系统研究却非常晚，最早开始探索人工湿地是在“七五”时期，之后在“八五”、“九五”期间着重探讨了人工湿地和稳定塘以及天然土地处理系统的联合运用；在“十五”期间将人工湿地用来处理主体，积极探讨存在的工艺参数，运用区域以及处理机理。最先运用的人工湿地处理污水研究是在1987年建立的芦苇湿地工程。之后陆续建成人工湿地，用以处理生活污水以及工业废水，都取得了较为良好的生态效益。在20世纪末，成都的活水公园更是为人们展示了人工湿地污水处理新工艺，此项工程采用绿叶鲜花装扮大地，将“清水活鱼归还给大自然”，推动生态和环境效益的完美融合，达到污水资源化合理运用、美化水体以及复原了水域良好的生态环境。

4.2调节城市气候，促进低碳生活一

般情况下，人工湿地系统采用多种模式，将系统中的水分转变为水蒸汽，加大地方空气湿度，运用降雨的方式降至四周地区，以此达到调节四周气候的作用。通过对应的研究表明，湿地蒸发量通常是采用水面蒸发量的2~3倍，与此同时，人工湿地经过人工种植的湿地植被和自然驯化的湿地水生物，促使扔湿地的热容量不断提升，这是人工湿地蒸发量较大的主要因素，同时也是湿地调节气候能力大于普通水面的主要因素之一，人工湿地不但可以减小地区气温，同时也能提升区域空气中的湿度，来达到舒缓热岛效应，改良空气质量等。经过湿地植物的光合作用与呼吸作用和大气交换二氧化碳，以此达到对大气中二氧化碳与水动态的平衡，大量减小温室气体二氧化碳的含量，非常有助于地方经济发展。换句话说人工湿地对于调整地区局部小气候拥有较为关键的价值，同时能推动地区低碳经济发展。

4.3净化水资源，提升水资源运用率当

前我国各个地区水系统都出现了程度不一的水体富营养化，存在的主要因素是污水中的氮磷富集所导致的。经研究表明，以往进行污水处理工艺对氮、磷的去除效果非常低，造成氮磷排除之后慢慢富集，产生地表水位的富营养化。单一的脱氮除磷工艺投资较大且运行成本高，形成的污泥非常容易产生二次污染，然而，人工湿地处理系统中的湿地植物能吸收以及吸附污水中各种物质尤其是氮与磷，将以上物质转变为植物生长的微量元素并吸收植物根系微生物分解，国外一些地方湿地除氮和磷生态工程，能良好的去除地表水中高含量的氮与磷。通过测量发现，几乎全部的氮与磷都被净化干净了，使得湿地可重新为居民生活与生产提供干净水源。人工湿地系统可提供城市地下蓄水层补水资源，从湿地融入到蓄水层的水变为浅层地下水系统水，支撑浅层地下水系统能为四周地区供水维持水位以及最后达到补充流入深层地下水系统，进而达到补充地下水的作用。当前城市低下空间的开发，造成地下水位逐渐减小，发生一些地区下沉现象，经过人工湿地可对地下水适当补给，预防地面下沉使得地质灾害发生。与此同时，湿地是较大的蓄水，根据容量大的特点，可在暴雨期间存储一定的降水，达到调节自然水量的目的，通过人工渠道对城市地下水实行有效的补给，直接用来地面洒水、城市绿地等市政用水，可暂缓城市新鲜水供给的压力，达到节约用水的目的。

5结束语

综上所述，中国很大一部分的城市污水处理厂都运用以往二级活性污泥处理工艺，此种工艺工程投资高、能耗高、运转管理也较高等不足，实行人工湿地污水处理系统是集环境效益、经济效益以及社会效益为一体的污水处理模式，投资与日常运行费用都较低。另外，人工湿地拥有处理效果好、氮、磷去除能力强和负荷变化适应能力强的特点，较为适合技术管理水平不高，在进行处理水量不是特别大的城镇污水项目中。根据当前我国国内对人工湿地此项技术的研究运用还处于初级阶段，一些工艺设计资料与实例不常见，需融合我国不同地区的详细状况，更进一步的进行研究工作，以此获得符合不同地区以及环境的气候条件和污水实用数据，来推动我国地区的有效运用。

参考文献：

[1]刘灵,李晓梅.探析人工湿地技术在污水处理中的应用[J].低碳世界,2018(3):22~23.

[2]谭剑钊.探讨人工湿地技术对城市污水处理的应用及管理措施[J].建材与装饰,2018(11):294~295.

[3]王敏.人工湿地技术在处理农村生活污水中的应用[J].科技风,2018(1):118.

[4]吴瑜燕.人工湿地污水处理技术专利申请分析及行业趋势研究[J].城市道桥与防洪,2017(9):107~109+13.

[5]崔玉波.人工湿地污泥处理技术研究进展[J].吉林农业大学学报,2017(1):1~9.

作者:陈晨 单位:宁夏环境科学研究院