浅述湿地系统进行污水处理的机理

摘 要：本文对人工湿地系统的构造以及类型进行了分析，对人工湿地内的填料、植物以及微生物在污水净化当中的作用进行了讨论。阐述了湿地系统脱氮除磷和去除有机物的机理。最后举例说明了郑东新区湿地公园对如意湖水系进行处理的案例，总结了人工湿地在生态环境以及社会经济当中发挥的重要作用。

关键词：人工湿地 污水处理 脱氮除磷 湿地公园

1.人工湿地系统的概念及其分类

人工湿地系统是由人为建造而成的湿地系统。人工湿地系统人为地将土壤基质以及各种植物和各种微生物按照既定的方式所配置成一种复合的生态系统。需要处理的污水经过人工湿地系统的处理之后，其中的污染物以及营养物质能够被植物吸收、转化并分解，使水质得到净化。人工湿地系统利用生态系统中物理、化学以及生物的三重作用净化水质，利用了过滤、吸附、沉淀以及植物吸收和微生物降解等方法，实现了对污染物的分解和净化。

污水在床体表面或填料当中流动。在填料的表层土壤中种植着很多污水处理性能好并且成活率高、生长周期较长、抗水性能强、美观以及有着较大经济价值的水生植物。目前世界上的人工湿地系统已经能够同时拥很多有性能和功能，已然成为了污水生态处理的新型方式。一般将人工湿地系统按照水流方式的差异分为以下三重：一是潜流湿地（SSFW）：污水在填料表面下渗流，利用填料表面以及植物根系上的生物膜处理废水。二是地表流湿地（SFW）：污水在填料表面漫流，接近自然的湿地系统。不能够充分利用填料层丰富的植物根系，目前应用较少。三是垂直流湿地（VFW）：建造成本高，易滋长蚊蝇等生物，所以未被广泛采用。按照湿地的功能和性质的不同，可将人工湿地分为以下几种类型：维系水平衡型（防洪调蓄，调节区域气候，属水库类湿地）、改善水质型（净化城市雨水、污水，属工业湿地）、生态型、生态保育型、综合型（综合生态、环境和经济等多种功能，属于城市湿地公园）、景观型和生态补偿型。

2.人工湿地进行污水处理的机制

人工湿地系统由植物以及填料，和微生物等重要部分组成，本文将依次对这些组分进行讨论分析。首先是植物：我们知道，植物本身就有净化作用。其中直接净化作用是指通过吸收、富集等作用，直接去除污水中的污染物，如污水中的氮磷和重金属等。间接净化作用是指植物能够提供去除污染物的过程的适当的条件或者环境，例如：为植物根区提供氧，为土壤通气并进行水力传导等等。为了能够体现人工湿地的景观效果，有景观美化功能的水生草本植物被大量种植在湿地公园当中，这些景观植物不仅对污水中污染物的处理效果好，而且还有着耐污性能好，对污染物的吸收能力强，植物本身的生长周期也比较长等特点。在我国的人工湿地植当中，就芦苇而言，这种植物不仅对环境的适应性好，还有着较好的抗逆性，因此同时具备了观赏价值和净化作用。其余较为常见的植物还有：水竹、美人蕉、香蒲、浮萍、马蹄莲、水葱、伞草、苍蒲和睡莲等。然后是微生物：在不同环境中，微生物对有机物有着不同的降解方式，例如异化和同化，氨化以及硝化和反硝化等在一定程度上相互联系并且相互影响的作用。微生物能够降解污染物，并利用污染物中的某些成分与植物达到共生的生存机理。最后是填料：在湿地系统中主要的填料就是土壤。人工湿地采用的填料一般为：砂，石和土壤，这些填料最终构成了湿地的滤床，能够承载各种植物。填料在为植物的生长提供基质的同时，又能对部分污染物进行去除，同时土壤还能够通过影响植物或者微生物的代谢和生长的工程从而间接地影响湿地的污水处理效果。

人工湿地系统脱氮除磷的作用以及对有机物去除的原理如下：氮的去除一般是通过植物的吸收作用和微生物的硝化和反硝化作用实现去除。微生物的生物降解作用对氮含量的去除有着十分显著的效果。磷的去除一般是通过基质即土壤等的吸附作用，同时利用植物的吸收以及同化作用，以及微生物的固定和同化吸收作用实现磷的去除。磷含量的去除和氮的去除方式有很大的不同，磷含量的去除主要通过土壤的吸附作用来实现的，其去除率高于百分之九十左右。有机物的去除一般是通过填料以及植物的根系来进行第一步的去除，这样的物理截留作用能夠初步截留下不溶性的有机物，进而才能被被微生物所降解去除；植物的根系及填料的表层生物膜都能够吸附污水中的溶解型有机物，从而进一步被生物降解去除。

3.湿地公园案例分析

本文以郑州市的郑东新区人工湿地为案例进行分析，该湿地公园占地四万平方米，包括一个控制室，一个温室和十六个生物塘以及十六个碎石床。该人工湿地系统用于处理郑州市内如意湖水体，其日设计处理量约为一万立方米，最大日处理量可达两万立方米。如意湖可收纳郑东新区CBD内的雨水，再经人工湿地的生态处理后重新流入如意湖水系。该生态处理系统的处理效果非常理想，经其处理过的如意湖水可达到Ⅱ类水质。该人工湿地已经成功完成了生态用水的循环利用，使如意湖内水体常年能够保持为三类水质，保障了如意湖水体的质量程度，并且具有显著的水资源节约的效果，其节约用水量相当于该区域三分之一的自来水总量（年），约为三百万立方米。利用人工湿地来完成水质的净化工作具有很多的优点，这种生态净水的方式优于传统的污水处理技术，例如过滤撒药，与其不同的是，湿地系统利用植物的生物化学作用和物理作用以及多种微生物的降解，吸收或分解作用来去除污水中的污染物等杂质，从而实现净化水质的设计目标并同时兼备景观效果。与此同时，人工湿地系统还拥有这建造成本比较低，运行管理工作比较方便等多种传统污水处理难以比拟的优点。目前世界上很多的人工湿地公园都已经成为了当地的特色景观之一，并发挥着很大的社会经济效益。在实现节约水资源的同时，也能够减轻城市的排水系统的处理压力，同时也能改善生态环境。

4.结论

人工湿地系统持续的研究进展当中，已经受到了各界学者的人民的重视以及青睐。由于人工湿地系统能够在很大程度上节约有限的水资源，并且能够减少能源的消耗，同时具有较好的景观功能价值，因此湿地系统能够与城市共同发展，为所在的城市带来很大的生态环境以及社会经济价值，故人工湿地系统的未来发展十分美好。

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作者简介：

解子藤（1999.07.16-）男，汉族，山西省临汾市，142630199907161035，本科生，研究方向：给排水科学与工程。