人工濕地生態(tài)系統在廢水處理中的功能與應用

隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，人口數量的劇增，各種污染也相應增加。其中水污染（工業(yè)廢水、生活污水、農業(yè)面源污水）最為嚴重，據有關(guān)資料顯示，我國已有85%的江河湖泊受到不同程度的污染，僅1994年全國城市廢水排放量高達360億噸，其中80%廢水未經(jīng)處理直接排入江河湖泊。進(jìn)入21世紀以來(lái)，人們更注重生活質(zhì)量的提高，無(wú)論是政府還是個(gè)人都認識到水污染問(wèn)題的嚴重性，這就需要找到一條解決該問(wèn)題的有效途徑。

一、人工濕地在廢水處理中的應用

人工濕地是近三十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種廢水處理新技術(shù)。1974年，自前西德首先建造人工濕地以來(lái)，該技術(shù)在美國、加拿大及歐洲一些發(fā)達國家得到迅速發(fā)展。我國人工濕地的研究起步較晚，于1990年7月在深圳建起我國第一個(gè)人工濕地污水處理工程白泥坑人工濕地污水處理系統。

目前，可以利用人工濕地處理各種類(lèi)型的廢水，例如日常生活污水、采礦廢水、農業(yè)污水、垃圾滲出液、富營(yíng)養水體。而人工濕地之所以被廣泛地應用于廢水處理，主要有三個(gè)原因：

（1）它能夠利用基質(zhì)-微生物一植物這個(gè)復合生態(tài)系統的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)調作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、微生物同化分解和植物吸收等途徑去除廢水中的懸浮物、有機物、氮、磷和重金屬等，來(lái)實(shí)現對污水的高效凈化，同時(shí)通過(guò)營(yíng)養物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán)，促進(jìn)綠色植物生長(cháng)并使其增產(chǎn)，實(shí)現廢水的資源化與無(wú)害化。

（2）它具有投資低（150～800元/噸）、耗能少、操作簡(jiǎn)單、運行成本低廉（0.1～0.2元/噸）的特點(diǎn)，因此有較高的經(jīng)濟效益。

（3）它作為一個(gè)生態(tài)系統，能維持生物多樣性及構成景觀(guān)的一部分，在去除污染物的同時(shí)，具有美化環(huán)境的功能，因此有較高的生態(tài)效益。

二、濕地的定義與人工濕地的構建

由于濕地種類(lèi)繁多、分布廣泛，而且不同濕地之間差異也較大，因此很難給濕地下一個(gè)明確的定義。1994年的《中國濕地生態(tài)環(huán)境保護規劃》會(huì )議上對濕地的解釋是：處于陸地與水域的交匯處，水位接近或處于地表面，或有淺層積水，一般以低水位時(shí)水深2米處為界，并具有以下特征：（1）至少周期性的以水生、濕生植物為植物優(yōu)勢種；（2）低層土主要是濕生土壤；（3）在每年的生長(cháng)季節底層土被水淹沒(méi)4個(gè)月以上。

人工濕地是把選定的填料（如沙礫）按一定的坡度填在一定長(cháng)寬比及底面坡降的淺池內或低洼地中，在填料表層土壤中種植一些處理性能好、成活率高、生長(cháng)周期長(cháng)、根系發(fā)達、美觀(guān)及具有經(jīng)濟價(jià)值的水生植物（如水葫蘆、菹草、蘆葦等），構成一個(gè)濕地生態(tài)系統。

三、人工濕地的類(lèi)型

在廢水處理中，主要應用兩種類(lèi)型，即表層流人工濕地（廢水水平流動(dòng)，通過(guò)濕地而沉淀）和滲漏人工濕地（廢水垂直流入，經(jīng)滲透沉積后排水去除），它們具有不同的作用，可以根據需要選擇。

目前，美國、澳大利亞、日本、英國、荷蘭、德國等國家已廣泛應用表層流人工濕地來(lái)處理廢水。廢水從它表面流過(guò)，一般有一個(gè)或幾個(gè)填料床組成，床底填有基質(zhì)，并有防漏層來(lái)阻止廢水滲入地下而污染地下水，在系統中種植一些水生植物如水葫蘆、蘆葦、菹草等，廢水經(jīng)常同表層水流相混合，在濕地內流動(dòng)，持續時(shí)間一般為10天左右。這種類(lèi)型的濕地，對生化需氧量（BOD）、化學(xué)需氧量（COD）、懸浮物等指標的去除率高于滲漏人工濕地。滲漏人工濕地使污水從濕地表面縱向流入填料床的底部，床體處于不飽和狀態(tài)，氧可通過(guò)大氣擴散和植物傳輸進(jìn)入人工濕地系統。垂直潛流人工濕地的硝化能力高于水平潛流濕地，可用于處理氨氮含量較高的污水，但其缺點(diǎn)是對有機物的去除能力不如表層流人工濕地。

四、人工濕地處理廢水的效果

隨著(zhù)研究的發(fā)展，對濕地去污能力的研究不再停留在定性上，而是更注重定量的研究。其中一個(gè)反映濕地去污能力的重要數據庫是NADB（NorthAmericanDataBase），它是通過(guò)對100多個(gè)廢水處理型濕地的調查研究而建立（Knightetal.，1992）。該數據庫說(shuō)明濕地對BOD、COD的去除率可達80～90%，但對氮、磷的去除率相對較低，而且變化也較大，一般在50%左右。J.T.A.Verhoeven和A.F.M.Meuleman（1999）通過(guò)對滲漏濕地十年的研究，也得出了反應濕地去污能力的一些數據。從實(shí)踐的角度來(lái)說(shuō)，人工濕地的去污能力會(huì )更強。因為它們的目的性更明確，而且可在最大程度上受人為控制。在歐洲和美國，凡是投入運行并達到成熟的人工濕地，基本上都能達到尾水排放標準。

五、前景展望與實(shí)踐應用

從人工濕地成功的應用實(shí)例可以看出，它是一種正在得到不斷研究、應用的廢水處理技術(shù)。盡管運用人工濕地來(lái)處理工業(yè)廢水、日常生活污水、農業(yè)廢水等方面的研究已有三四十年的歷史，但是迄今為止應用人工濕地處理養殖廢水的研究卻只有510年的時(shí)間，而且具體的研究事例也尚未多見(jiàn)。因此，我們通過(guò)構建人工濕地來(lái)凈化這些富營(yíng)養水體，并要進(jìn)行長(cháng)期的實(shí)驗來(lái)說(shuō)明濕地的去污能力。來(lái)源：中國建筑文摘