简析人工湿地污水处理技术
人工湿地是在模拟自然湿地的基础上建立起来的人工生态系统，由人类自行建造和监管控制。人工湿地污水处理技术是在20世纪70年代发展起来的一种特色净污技术，综合运用生物、化学、物理原理来实现对污水的处理和净化，与传统的二级生化处理工艺相比，不仅净污效果好、工艺设备简单、维护费用低廉、系统配置可塑性强，而且净化之后的水源具有一定的生物安全性，因此，社会效益和生态效益显著。随着近年来人工湿地污水处理技术在我国的应用研究，促成了许多城市都开始建造本地区的人工湿地工程，并取得了良好的经济效益和生态效益，其发展前景也更加广阔。
1 人工湿地污水处理技术概述
1.1 人工湿地污水处理机制
早在1953年，德国的凯撒博士就在研究中证实芦苇能够有效清洁水中的有机质和无机物，并由此开发出了植物过滤系统。1977年“根区法”理论的提出，标志着人工湿地污水处理技术的初步萌芽形成，在此后的几十年里，人工湿地污水处理技术得到不断的完善和发展，并在西方国家得到广泛的应用。人工湿地由人工基质作为填料，和水生植物组成一个生态系统，利用该系统中基质、水生植物、微生物之间的相互作用，借助基质的过滤、沉淀、吸附、离子交换、微生物分解等化学、生物、物理原理实现对污水的高度净化。
1.2 人工湿地污水处理系统的基本类型
根据工程设计原理和水体流动差异，可以将人工湿地污水处理系统分为水平潜流湿地系统、表面流湿地系统、垂直流湿地系统三种类型。其中，水平潜流湿地系统的保湿性良好，对一些重金属和有机物能够起到良好的去除效果，而且不易受自然环境的影响。表面流湿地系统不需要人工基质作为填料，工程造价较低，但是对水的负荷力较低，净污能力有限。垂直流湿地系统很好地综合了两者的优势，但是由于工程造价高，其应用范围受到限制，并没有在大范围内得到推广使用。
2 人工湿地污水处理技术的应用优势与不足
2.1 人工湿地污水处理技术的应用优势 人工湿地污水处理技术与传统的二级生化处理工艺相比，其应用优势主要体现在以下四个方面：（1）人工湿地污水处理系统的工程建造成本低廉，设备维护也比较简单，其建设成本和运营成本是普通污水处理厂的10%甚至更多，因而大面积的推广使用可以取得可观的经济效益；（2）人工湿地污水处理系统主要由人工基质和水生植物组成，人工基质的选择空间较大，土壤、细沙、石灰石、砾石等都可以作为填料，填料组成不同，基质的净污能力也不同，因此，可以根据污染物的种类和性质选择合适的填料组合，有针对性地处理污水。此外，水生植物种类也比较多，灯芯草、茭白、浮萍、凤眼莲、芦苇等都是常见的挺水植物，这些水生植物对氮、磷、无机物等污染物的净化能力存在差异，因此可以通过水生植物的合理选取提高污水净化能力；（3）在进水浓度较低的情况下，人工湿地污水处理系统对COD的去除率可以达到85%以上，对氮的去除率可以达到65%以上，对磷的去除率可以达到90%以上，除了这些常见的无机物之外，对其他农药类、重金属等的去除率也保持在90%以上，因此，人工湿地污水处理系统与传统污水处理工艺相比，去污能力更高；（4）传统污水处理厂只具有单一的污水处理功能，不具备生态功能，但是人工湿地污水处理系统却由于其独特的组成部分而与自然湿地类似，对周围环境可以起到较强的影响作用，大规模人工湿地的建成，不仅增加了地球的绿地面积，还能为人们提供一个全新的城市生态景观，在发挥污水净化功能的同时，达到了生态效益和社会效益的双重收益。
人工湿地技术的应用与发展
1 、前言
随着工业的发展，水污染的加剧，同时淡水资源短缺与人民生活水平提高之间的矛盾日益加剧，水环境保护的任务也越来越艰巨。近年来，环境科学研究在迅速发展，正在积极探索水环境污染全球效应问题，各种水处理污染的方法层出不穷，其中生态处理技术——人工湿地技术由于其低投资，出水水质好，抗冲击力强，操作简单，建造和运行费用低(仅为传统二级污水处理厂的1/10----1/2),维护方便，氨氮去除率高，同时可使污水处理与环境生态建设有机结合，在处理污水同时创造城市生态景观等特点逐步被越来越多的国家接受，并广泛应用。
2、人工湿地的定义及分类
2.1 人工湿地的定义
用人工湿地(Constructed wetland)来处理城市污水是发达国家近十年来才兴起的生态处理法,它是为处理污水而人为地在有一定长宽比和底面坡度的洼地上用土壤和填料(如砾石等)混合组成填料床，使污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动，并在床体表面种植具有性能好，成活率高，抗水性强，生长周期长，美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇，蒲草等)形成一个独特的动植物生态体系。(1)
人工湿地去除的污染物范围广泛，包括N , P , SS , 有机物，微量元素，病原体等。有关研究结果表明，在进水浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除率可达85％――95％，COD去除率可达80％以上，处理出水中BOD5的浓度在10mg/l左右，SS小于20mg/l。(2)废水中大部分有机物作为异样微生物的有机养分，最终被转化为微生物体及CO2 , H2O。
人工湿地面积可视情况而言，可在市郊结合部，也可在污水处理厂出水的附近建造。一些人工湿地属预处理型，在那些目前还不具备建造污水处理厂的城乡结合部建造人工湿地，将生活污水排入，利用所种植物对其进行处理，然后再排入自然水系，保护水体；还有些湿地属于加强型，在污水处理厂附近建造人工湿地，将污水处理厂处理过的水引入，再经过人工湿地的加强处理，提高其水质，然后排入自然水系，作为其补充水源。
解析人工湿地技术在污水处理与水环境保护中的应用
随着经济与社会的发展，水环境问题日益突显。城市化与工业化进程加速，给水的需求急剧增加，同时废水的排放也快速增长。这些废水含有大量有机物、氮、磷等污染物，不但影响环境的质量，还危及人们的健康和生命安全。因此，处理废水及维护水生生物生态系统已经成为每个国家的重要任务，人工湿地技术即是其中一项比较有效的解决方案之一。
什么是人工湿地
人工湿地是一种模拟自然湿地生态系统来提高水质的技术，旨在还原自然湿地的自净能力。这种技术利用湿地生态系统的生物、化学和物理过程扩散和传递污染物，降低废水中的污染物浓度并去除废水中的营养盐和有机物。人工湿地技术分为潜流湿地和表流湿地两类，它们的设计原理、构造和运行方式不同。通常，人工湿地采用多重生态学技术，如植物净化、微生物沉淀、生物调控等，其内部透过石沙、细砾、沙子等材料，漫漫排泄过来的污水顺着这些材料的空隙慢慢地流至底层，其中有一些污染物在这一过程中被吸附、分解或者转移。
人工湿地的应用
人工湿地可以用于处理很多类型的废水，包括生活污水、工业废水、城市雨水和农业污水。人工湿地技术在水环境保护中的应用主要包括以下方面。
1. 处理生活污水
2. 处理工业废水
工业废水通常含有高浓度的有机物、重金属和其他有害物质，比如油、炼焦化学废水、电镀废水、造纸废水、化妆品废水等。利用人工湿地技术，通过植物吸收和微生物处理，可以有效地处理这些工业废水。人工湿地系统可以模拟自然湿地系统，利用植物细胞和吸附能力等特性，将化学污染物净化掉，从而深度降低工业废水的污染程度，并且隔离或分解废水中的重金属离子，从而保护水生生物的生态系统
3. 水环境保护和修复
除了处理污水外，人工湿地技术也可以用于生态环境的修复与保护。废弃农田、污染沿岸、河流湖泊等地方的湿地恢复和建设，可助于改善水质、增加洪泛容量、保护水生生物和促进生态系统的平衡等。
人工湿地与水环境的若干方面思考
当今社会随着经济的发展，人民生活水平的提高，伴随着环境持续恶化，特别是水环境污染越来越严重，全国各大水系地表水90%以上在Ⅲ类水以下，经济发达地区小河小溪严重污染，全县几呼没有一条可游泳的河流。为此，为了治理水污染，改善水环境，各地政府采取许多治理方法，投入大量的人力、物力、财力来改善水质，其中最为重要的是集污纳管，建污水处理厂。但由于技术、成本等原因，通过处理过的污水还是劣Ⅴ类水。为了进一步改善水质，各地政府纷纷采取生态恢复的办法来改善水质，而生态治水的一个重要方法就是建人工湿地。人工湿地是一个系统的生態工程。通过人工填料过虑阻滞，水生植物吸收，微生物降解氧化等方法，达到污水尾水在人工湿地内循环自净改善水质的目的。因此，在建人工湿地时充分考虑以下几个方面的问题：
一、人工湿地选择
人工湿地有以下几种基本类型：（1）表面流湿地，是一种污水从湿地表面漫流而过的湿地，结构简单，工程造价低;污水从入口以一定速度在填料表面缓慢流过湿地，部分污水或蒸发或渗入地下。在流动的过程中废水得到净化。水深一般0.3-0.5米，水流呈推流式前进。近水面部分为好氧生物区，较深部分及底部通常为厌氧生物区。处理效率较低。（2）潜流湿地，污水在填料间渗流，可充分利用填料表面及植物根系，出水水质好。与表面流人工湿地相比，污水流程较长，有利于硝化和反硝化作用的发生，脱氮、除磷、氧化效果较好。（3）垂直流湿地污水沿垂直方向流动，氧供应能力较强，硝化作用较充分，占地面积较小，可实现较大的水力负荷长期运行。对于氨氮含量较高的污水废水有较好的处理效果。（4）复合潜流人工湿地，结合了以上几种的优点，具有去除效果好，节省土地的优点。人工湿地要达到一定的效果，污水在湿地滞留的时间要相对长一些，但也不宜太长，一般为5天左右，滞留时间短，达不到效果，因此，要达到效果，湿地占地面积较大，因此，在建湿地时要因地制宜，尽量利用滩涂或与建公园相结合，以节省土地。在建湿地时，要考虑去除污染物的重点是什么，因为湿地不是万能的，根据要求不同，有针对性的设计建设。
