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1、人工湿地生态系统在废水处理中的功能与应用 - 工程设计随着社会经济的发展，人口数量的剧增，各种污染也相应增加。 其中水污染（工业废水、生活污水、农业面源污水）最为严重，据 有关资料显示，我国已有 85%的江河湖泊受到不同程度的污染，仅 1994 年全国城市废水排放量高达 360 亿吨，其中 80%废水未经处理 直接排入江河湖泊。进入 21 世纪以来，人们更注重生活质量的提高， 无论是政府还是个人都认识到水污染问题的严重性，这就需要找到 一条解决该问题的有效途径。一、人工湿地在废水处理中的应用人工湿地是近三十年来发展起来的一种废水处理新技术。 1974 年，自前西德首先建造人工湿地以来，该技术在
2、美国、加拿大 及欧洲一些发达国家得到迅速发展。我国人工湿地的研究起步较晚， 于 1990 年 7 月在深圳建起我国第一个人工湿地污水处理工程白泥坑 人工湿地污水处理系统。目前，可以利用人工湿地处理各种类型的废水，例如日常生 活污水、采矿废水、农业污水、垃圾渗出液、富营养水体。而人工 湿地之所以被广泛地应用于废水处理，主要有三个原因：（1）它能够利用基质-微生物一植物这个复合生态系统的物 理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交 换、微生物同化分解和植物吸收等途径去除废水中的悬浮物、有机 物、氮、磷和重金属等，来实现对污水的高效净化，同时通过营养 物质和水分的生物地球化学循环，
3、促进绿色植物生长并使其增产，实现废水的资源化与无害化。（2）它具有投资低（150800 元/吨） 、耗能少、操作简单、 运行成本低廉（0.10.2 元/吨）的特点，因此有较高的经济效益。（3）它作为一个生态系统，能维持生物多样性及构成景观的 一部分，在去除污染物的同时，具有美化环境的功能，因此有较高 的生态效益。二、湿地的定义与人工湿地的构建由于湿地种类繁多、分布广泛，而且不同湿地之间差异也较 大，因此很难给湿地下一个明确的定义。1994 年的中国湿地生态 环境保护规划会议上对湿地的解释是：处于陆地与水域的交汇处， 水位接近或处于地表面，或有浅层积水，一般以低水位时水深 2 米 处为界，并具有
4、以下特征：（1）至少周期性的以水生、湿生植物为 植物优势种；（2）低层土主要是湿生土壤；（3）在每年的生长季 节底层土被水淹没 4 个月以上。人工湿地是把选定的填料（如沙砾）按一定的坡度填在一定 长宽比及底面坡降的浅池内或低洼地中，在填料表层土壤中种植一 些处理性能好、成活率高、生长周期长、根系发达、美观及具有经 济价值的水生植物（如水葫芦、菹草、芦苇等） ，构成一个湿地生态 系统。三、人工湿地的类型在废水处理中，主要应用两种类型，即表层流人工湿地（废 水水平流动，通过湿地而沉淀）和渗漏人工湿地（废水垂直流入，经渗透沉积后排水去除） ，它们具有不同的作用，可以根据需要选择。目前，美国、澳大利亚
5、、日本、英国、荷兰、德国等国家已 广泛应用表层流人工湿地来处理废水。废水从它表面流过，一般有 一个或几个填料床组成，床底填有基质，并有防漏层来阻止废水渗 入地下而污染地下水，在系统中种植一些水生植物如水葫芦、芦苇、 菹草等，废水经常同表层水流相混合，在湿地内流动，持续时间一 般为 10 天左右。这种类型的湿地，对生化需氧量（BOD） 、化学需 氧量（COD） 、悬浮物等指标的去除率高于渗漏人工湿地。渗漏人工 湿地使污水从湿地表面纵向流入填料床的底部，床体处于不饱和状 态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。垂直潜流人 工湿地的硝化能力高于水平潜流湿地，可用于处理氨氮含量较高的 污水，但
6、其缺点是对有机物的去除能力不如表层流人工湿地。四、人工湿地处理废水的效果随着研究的发展，对湿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。其中一个反映湿地去污能力的重要数据库 是 NADB（NorthAmericanDataBase ） ，它是通过对 100 多个废水处 理型湿地的调查研究而建立（Knightetal.，1992） 。该数据库说明湿 地对 BOD、COD 的去除率可达 8090% ，但对氮、磷的去除率相 对较低，而且变化也较大，一般在 50%左右。J.T.A.Verhoeven 和 A.F.M.Meuleman（1999 ）通过对渗漏湿地十年的研究，也得出了反 应湿地去污能力的一些数据。从实践的角度来说，人工湿地的去污能力会更强。因为它们的目的性更明确，而且可在最大程度上受人 为控制。在欧洲和美国，凡是投入运行并达到成熟的人工湿地，基 本上都能达到尾水排放标准。五、前景展望与实践应用从人工湿地成功的应用实例可以看出，它是一种正在得到不 断研究、应用的废水处理技术。尽管运用人工湿地来处理工业废水、 日常生活污水、农业废水等方面的研究已有三四十年的历史，但是 迄今为止应用人工湿地处理养殖废水的研究却只有 510 年的时间， 而且具体的研究事例也尚未多见。因此，我们通过构建人工湿地来 净化这些富营养水体，并要进行长期的实验来说明湿地的去污能力。
