1、1人工湿地处理技术在城镇生活污水处理中的应用摘要：人工湿地污水处理技术主要是模拟天然湿地的结构，通过人为的选择生物种类来构建湿地生态系统，利用其生态功能来处理污水的一项技术。它可以充分发挥资源的生产潜力，防止环境的第二次污染，比较适合于处理水量不大和管理水平不高的城市污水，在一定程度上可解决目前城市发展所面临的生态问题，正日益得到人们的关注。 关键词：人工湿地处理技术 城镇生活污水 处理 应用 中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 1.人工湿地污水处理技术地位和优势 人工湿地污水处理系统其实就是生态学中的人工湿地系统，在这个系统中，生态系统能流、物流可以得到正常循环，生物多样性、人类的
2、环境和动植物的生境均得到了很好的保护。人工湿地建成后可以节约水资源和能源消耗，增加城市绿化面积，推动城市建设走可持续发展道路，因此人工湿地污水处理技术在生态文明建设中具有举足轻重的地位。 人工湿地污水处理技术在生态文明建设中优势明显，主要体现在以下几方面： 1.1 人工湿地能耗少、维持技术低 在人工湿地系统中，由于污水沿着基质的坡度自然流动，基本上不需要机电设备，因而对能源的消耗非常少，可是传统工艺中的提升泵房2和鼓风机房则需要消耗大量的电能。对于运行期间的维护，人工湿地也简单得多，主要是清理渠道及管理作物，普通人员完全可以承担，只需个别专业人员进行定期检查即可。 1.2 显著的环境效益 人工
3、湿地的建成和运行将起到涵蓄水源、调节水量、补充地下水资源的作用，而且处理后的出水还可作为灌溉用水、工业或城市生活用水的水源，有利于缓解用水紧缺的状况，促进区域环境的良性发展。 1.3 生态与景观效益 人工湿地系统不仅可以为水禽类提供丰富的食物来源、繁茂的植物群落，也可以为多种水生生物提供栖息繁殖场所，在增加生物多样性、生态系统的复杂和稳定性、维持自然平衡、调节局部气候中起着非常重要的作用。 2.人工湿地植物类型 人工湿地的植物类型主要有 2.1 漂浮植物 漂浮植物中常用作人工湿地系统处理的有水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。漂浮植物的特点：生命力强，对环境适应性好，根系发达
4、；生物量大，生长迅速；具有季节性休眠现象；生育周期短，主要以营养生长为主，对 N 的需求量最高。 2.2 根茎、球茎及种子植物 这类植物主要包括睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角、薏米、芡实等。它们或具有发达的地下根茎或块根，或能产生大3量的种子果实，多为季节性休眠植物类型，一般是冬季枯萎春季萌发，生长季节主要集中在 4-9 月。这类植物具有以下特点：耐淤能力较好，适宜生长在淤土层深厚肥沃的地方，生长离不开土壤；适宜生长环境的水深一般为 40-100 CM 左右；具有发达的地下块根或块茎，其根茎的形成对磷元素的需求较多，因此，对磷的吸收量较大；种子果实类植物，其种子和果实的形成需要
5、大量的磷和钾元素。 2.3 挺水草本植物类型 这类植物包括芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、藨草、水葱、水莎草、纸莎草等，为人工湿地系统主要的植物选配品种。这些植物的共同特性在于：适应能力强，或为本土优势品种；根系发达，生长量大，营养生长与生殖生长并存，对氮和磷、钾的吸收都比较丰富；能于无土环境生长。根据植物的根系分布深浅及分布范围，可以将这类植物分成四种生长类型，即深根丛生型、深根散生型、浅根丛生型和浅根散生型。 3.人工湿地植物的选用配置原则 人工湿地植物的选用配置应遵循以下原则： 3.1 植物应具有良好的生态适应能力和生态营建功能 构建人工湿地选择物种的适地适种原则包括适应当地的气候条件
6、、地形条件和人文景观条件。筛选适宜于人工湿地生境的植物种类。大多数植物对于污染这种特殊的逆境有个适应性，产生一定的抗性，并且这种抗性在一定程度上具有遗传性，从而可以进行代间传递。利用植物这种对污染的适应性进化，可以筛选出符合要求的人工湿地植物,包括净化4特定污水的特异性植物。应用植物的相生相克原理,有可能筛选出对杂草具有克生作用的、能自身快速生长的湿地植物种类。 3.2 植物应具有很强的生命力和旺盛的生长势，即具有抗逆性 （1）抗冻、抗热能力 由于污水处理系统是全年连续运行的,故要求水生植物即使在恶劣的环境下也能基本正常生长,而那些对自然条件适应性较差或不能适应的植物都将直接影响净化效果。例如
7、北方地区四季分明,冬季气温较低,植物生长受到一定影响。因此,应该在广泛调查的基础上,优先利用当地原有水生生物种类,对于引进的物种可以在开展实验研究后再作出选择。 （2）抗病害、虫害能力 污水生态处理系统中的植物易滋生病虫害,抗病虫害能力直接关系到植物自身的生长与生存,也直接影响其在处理系统中的净化效果。 （3）耐盐能力 根据实际情况的需要, 如在盐沼地区若需要选用人工湿地技术, 那么必须考虑选择耐盐能力强的植物物种。 3.3 植物的根系发达且年生长期长，最好是冬季半枯萎或常绿植物 选用根系发达、茎叶茂密的植物。污水中的 BOD5 、COD、TN、TP 主要是靠附着生长在水生植物根区表面及附近的
8、微生物去除的, 因此应选择根系比较发达的物种。 人工湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象，因此，应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。 53.4 易管理 管理简单、方便是人工湿地生态污水处理工程的主要特点之一。若能筛选出净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,将会减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多麻烦。 3.5 美化景观 由于城镇污水的处理系统一般都靠近城郊,同时面积较大,故美化景观也是必须考虑的。 4.人工湿地污水处理技术的社会经济性 目前处理大量生活污水的措施主要是采用二级生化处理工艺，但是这需要庞大的充氧曝气设施，大规模的收集管网来辅助，而且
9、运行起来往往需要较高的费用和管理水平加以维持，其中，较大的缺点就是去除磷、氮等污染物的能力较差，容易造成水体富营养化，另外，由于产生的污泥并未找到真正“减量化、资源化”的出路，目前国内大城市，均面临一个“污泥围城”的难题。而人工湿地污水处理技术的应用则不需要大规模的收集管网，运距的成本也比较低，其建设成本可由政府或采取 BOT 模式承担，减轻了政府治理水污染资金短缺的问题。 人工湿地的土建施工比较简单并且基本不需耗能，因而其处理系统的投资和运行费用仅为二级污水处理厂的 1/10-1/2，一般每吨污水的处理费用仅为 0.1-0.2 元，基建费用分摊到每吨污水上也仅为 150-800 元，是传统二
10、级污水处理厂的 1/5-1/2。现今，城市居民缴纳的污水处理费足以承担其必要的维护和运行费用。 人工湿地污水处理技术的重要优势是其能够将受污染的水体处理净6化后作为中水回收，对于城市生态建设来讲，这样不仅补充了区域的中水回用，还兼顾了绿化和美化区域环境的作用。另外湿地的水生植物还能创造经济价值，例如席草可以用来编织草席，芦苇可用作造纸或编制人造纤维布；同样的，水生动物如鱼、虾等也可以创造经济价值。人工湿地污水处理技术投资小、可充分利用闲置的荒地、绿地，具有良好的环境效益和经济效益。 5.人工湿地污水处理技术处理城市生活废水的可行性 城市生活废水主要含有大量固体悬浮物、可化学或生物降解的溶解性或
11、胶态分散有机物，并且含有大量的氮化合物、磷酸盐、钾钠及重金属离子等，如果污水不经过处理直接排除，则将导致生态环境恶化。人工湿地污水处理技术可以去除污水中的氮、磷等离子，具体如下： （1）人工湿地污水处理技术对氮的去除主要包括植物吸收、氨的挥发、介质的吸附以及微生物的硝化和反硝化脱氨，湿地中氮的循环主要是通过一系列复杂生物化学作用方式发生的，包括直接转化成氮化物和其他矿物质结合起来。 （2）人工湿地污水处理技术对磷的去除主要是通过基质吸附，植物摄取和微生物同化三方面一起进行，其中基质吸附是最主要的一个因素，而磷最终从系统中去除依赖于湿地植物的收割和饱和基质的更换。 （3）人工湿地污水处理技术对重
12、金属的去除主要集中在植物对重金属的去除作用上，包括植物稳定、生物富集和摄取吸收，还可通过植物挥发、甲基化等作用达到目的。 （4）人工湿地对一些有机质、悬浮物、病原体和非金属元素也有一7定的去除效果。例如，在人工湿地水体的厌氧区域部分硫离子发生氧化还原反应后被还原成硫酸根离子，硫酸根离子随着水流的波动在水体表层经过曝气作用又被氧化成硫单质，从系统中去除。 人工湿地系统能全面利用自然中的湿地植物和基质的自然净化能力，并在污水净化工程中促进植物的生长，增加绿化面积，并为野生动物提供栖息地，有利于生态环境的建设。在当前国内许多城市努力争创生态文明城市的前提下，选择生态化的污水处理技术用于城市生活污水的
13、处理、饮用水源的保护、绿地公共景观的建设便成为一项重要的指标。在利用人工湿地处理城市生活废水的同时可以美化环境，为市民和外来游客创造良好的生态人居环境，取得显著的社会效益和经济效益。 6.如何推动人工湿地污水处理技术的运用 首先，根据城市的功能区划，结合地理条件和区域实际，规划设计相对集中的人工湿地污水处理系统，对规模、收集区域、投资、运行维护、回报等方面进行科学筹划。之后采用政府投资或 BOT 项目投资等方式解决项目投入问题。人工湿地对生活污水进行处理，能营造出一个绿化美景，经人工湿地净化过的水，也可以用于灌溉植被、冲洗小区等，给居民产生许多方便，这样的结果是居民所乐于接受的。 对于较大的人
14、工湿地，还应该做好人工湿地的运行期管理工作，确保有足够的专业人员、充足的管理费用来维护人工湿地的正常运作。其建成后结合城市发展实际，加大对人工湿地污水处理技术的科研投入，与科研单位联合建立研究基地，将人工湿地打造成污水处理的示范基地，注重污水处理、生态旅游和环保教育为一体，推动城市环保事业的发展。8与此同时我们还可以利用湿地污水处理技术与湿地园林造景技术建成人工湿地生态公园，从根本上解决城市市区景观单调的问题，另外还能改善水体质量，为城市居民提供休憩、娱乐的场所。利用湿地植被进行人工培植，打造一道独特的城市风景线，开发利用湿地自身的生物学价值，为城市生态文明建设尽一份力。 7.结束语 综上所述
15、，人工湿地污水处理技术通过模拟天然湿地的结构达到污水治理的良好效果，不仅具有较好的经济效益和生态效益，在处理城市生活废水方面也具有独到的可行性，能很大程度地改善当前的城市水体污染问题，对城市生态建设具有非常重要的推动作用。它非常适合中国建设节约型城市的国情，是创新思维与城市可持续发展相结合的一个新举措，具有广阔的应用前景。 参考文献： 1 郑蕾,丁爱中,左丽丽,孔德川,钟林.人工湿地设计分析J. 北京师范大学学报(自然科学版). 2009(Z1) 2 潘科,杨顺生,陈钰.人工湿地污水处理技术在我国的发展研究J.四川环境. 2005(02) 3 李洋,周孝德,苗得雨,江和侦.浅谈人工湿地污水处理技术J. 水利科技与经济. 2007(01) 4 冯杰.人工湿地在横南铁路车站生活污水处理中的应用J. 铁9道标准设计. 2009(05)
