王明秀、徐红梅
浙江问源环保科技股份有限公司 浙江省杭州市 310000
摘要：随着我国经济建设的快速发展，我国对于环境保护和能源节约有了新的认知。发展中国家的水环境问题特别突出，随着国家的不断发展，建成了各种污水处理设施来应对各类废水排放量的日益增加。但经过处理的水仍不能满足排放标准，排放进河流会造成水体富营养化以及藻类的大面积爆发，对水体中的鱼类等动物造成不可避免的伤害。人工湿地以其净化效率高、投资省、出水水质稳定等优点得到广泛应用。
关键词：人工湿地；小城市污水处理；应用
引言
高科技术技术的不断进步使得我国各行业有了更大的发展空间和发展机遇，为我国基础建设的不断进步贡献力量。人工湿地技术已经广泛应用于各种废水的处理。随着我国小城市污水排放标准日趋严格，独立运行的人工湿地系统在某些情况下已经无法满足新标准的要求。因此，越来越多的研究将人工湿地与其他处理技术相结合，以实现更高的处理效率。
1人工湿地类型
人工湿地根据径流方向的区别，通常将人工湿地分为表面流人工湿地和潜流人工湿地。1.表面人工湿地，表流人工湿地从湿地的一边进水，污水通过植物根系、微生物、基质吸附等的共同作用得到净化，然后再从另一端排出。表面流人工湿地在北美地区得到了广泛的应用，其最表层含氧量高，水体处于好氧状态。位置较深的水体DO较低，大多处在缺氧或厌氧状态。但表面流人工湿地由于和自然人工湿地类似，易受气候条件的影响，冬季温度低时去污能力受到限制。2.潜流人工湿地，潜流人工湿地又可以细分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。潜流湿地中的好氧、缺氧交叉能更好地适应湿地中不同类型菌群的生长和代谢，提高对污染物的降解能力和处理容量。污水在床体内的自由流动，很大程度上利用基质层上的生物膜，而且还可以利用水生植物的根系对污染物的去除作用。污水环境温度相对稳定，处理效果所受限制较小，且对温度变化没有表流人工湿地敏感。所以目前我国潜流人工湿地的研究和实际应用较多。潜流人工湿地结构不同，则其水流方式也不同，进而影响湿地脱氮除磷的效果。
2人工湿地在我国小城市污水处理中的应用
2.1人工湿地深度处理生活污水
多年来，水处理的工艺设计不断发展创新，其中的活性污泥法由于工艺技术成熟、运行工况稳定、出水水质较好等优势，在城镇污水处理厂中获得了普遍的应用。然而传统的活性污泥法去除碳源污染物效果较好，但对氮、磷等营养盐的去除能力一般，导致污水厂的出水排入自然水体后，自然水体的水体富营养化问题较为严峻。而人工湿地尤其是潜流人工湿地由于其复杂而独特的处理机理，对氮磷等污染物的去除效果极其明显。因此，可在传统污水处理工艺后接人工湿地作为深度处理工艺，进一步去除水中污染物，有效提升排水水质，并美化污水厂景观。
2.2微生物在人工湿地系统中的作用
微生物作为“分解者”，能有效降解污水中有机大分子物质和氮磷等污染物。好氧微生物能降解污水中大部分有机氮，硝化细菌能起到硝化作用，反硝化细菌和其他厌氧氨氧化微生物能继续将反应后的硝态氮、氨态氮等转化为气体而排出水体。研究表明，通过人工湿地微生物去除的氮量占人工湿地氮去除总量的60％-90％，起到相对主导作用。植物不能直接吸收水体中的有机磷以及大部分无机磷盐。而人工湿地中微生物（磷细菌等）能够将有机磷化合物分解矿化，将无机磷进行氧化还原进而被植物吸收利用。
2.3人工湿地与电解组合技术
电解或电化学氧化（electronicoxidation,EO）是一种应用外部电流来驱动一些非自发反应的技术。
由于电化学氧化技术在环境中具有兼容性、多功能性、安全性和选择性方面的优势，该技术是废水处理的潜在技术，特别是针对含有不可生物降解的有机物和高浓度氨氮的废水。在电化学过程中，不同电压形成的不同氧化还原电位可以驱动特定的反应，这可以实现有机物或氨氮氧化。有机物氧化主要依赖于在电极表面产生的羟基自由基，而在间接电化学氧化过程中，在阳极产生的氯促进了氨氮的氧化。此外，通过选择特定材料作为电极，可以得到多重收益，如磷的吸附和消毒。因此，与电解等电化学技术相结合的人工湿地组合技术引起了人们的极大兴趣。
2.4人工湿地净化
人工湿地大多由基质填料、植物和微生物组成。利用三者的物理、化学生物作用将污水中的污染物去除，提高水质质量。1.基质，当污水进入湿地系统后，基质将污染物截留下来，然后通过吸附、沉淀、络合等途径去除水中富含氮磷等物质。基质还是植物和微生物的生存场所，植物在基质中扎根，微生物则可以有稳定的附着场所。不同基质对COD、总氮、氨氮、总磷的去除效果不同，我们要根据具体水质选择基质。经过改性的基质可以将pH从强酸性提升为弱酸性，减少酸性废水对环境的伤害。通过16SrDNA扩增子测序探究硝化及反硝化菌群得知不同孔隙率的基质可以改善人工湿地的溶解氧，从而提高氮的去除。基质对磷的吸附容量较大，定期更换基质、按时收割植物，短期内不会达到磷的吸附饱和。加强人工湿地基质的管理，将更换下的基质和收割的植物妥善处理，尽可能减少二次污染。2.植物，植物是人工湿地系统的重要组成成分之一。植物能吸收污染物，而且植物根部可给微生物提供生存和附着的场所。人工湿地的主要植物有浮水植物、挺水植物和沉水植物。发现有植物存在的湿地，HRT为1d时出水已基本满足排污要求。湿地配合相应的植物可以降低水体中重金属(铁、锰、铝、钴、镍、铬)的浓度，改善水环境质量。选择合适的植物将氧气传送到根部，可以提高湿地对植物的净化效果。在选择湿地植物时可以从以下几个方面作为参考:根据所在地区的环境条件选择合适的植物;根系发达，生长旺盛;抗病能力强;耐污和抗寒能力强;收割后还可以带来经济价值。
2.5研究和实践
1.开展人工湿地机理研究。通过植物根系微生物群落结构、基因测序、根系研究等更深层次去研究揭示人工湿地污染物去除机理，通过机理研究进一步明确如何采取相应措施优化提高性能。2.通过植物选择、补充曝气、污水回流等措施优化工艺或操作条件，提高人工湿地在寒冷环境中污染物去除率，扩大在广大寒冷农村地区的应用范围。3.强化设计和运行管理，严格按照人工湿地相关技术规范进行工程设计和运行维护，提高系统运行稳定性和适用寿命。
结语
人工湿地在我国作为一种成本低、操作简便，又可以美化环境的污水处理新工艺，适用于中小城镇及农村地区，有着广阔的应用前景。人工湿地的广泛应用是非常有必要的，选择适合的植物和基质可以提高湿地的氮磷去除率，使湿地的处理效果事半功倍，同时还能增加观赏性。减少对受纳水体的污染，使我国的水环境越变越好。
参考文献
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