[科普中国]-人工湿地生态系统

简介

湿地是指每年在足够长的时间内均具有浅的表面水层，能维持大型水生植物的生长的生态系统。人工湿地是根据自然湿地模拟的人工生态系统，用于处理废水。

湿地的这种特点，使它既不同于氧化塘，也不同于普通的陆地，与其他的废水处理土地系统也有明显的区别。自然湿地的生态系统可以用于处理废水，但是在地点、负荷量等方面难以与实际需要相符合，自然湿地基本上是一个不可控制的环境。而人工建造的湿地，其生态系统中的生物种类多种多样，并处于人为的控制之下，综合处理废水的能力受到人工设计控制，处理完全可以超过自然湿地。

应用人工湿地生态系统处理废水，其净化效率优于氧化塘，运转费用低于常规的污水处理厂。特别需要指出的是，湿地系统对废水处理厂难以去除的营养元素有较好的净化效果。

人工湿地生态系统净化废水的研究，已涉及湿地生态系统的结构、湿地生态系统的净化废水的原理、功能及限制条件，湿地生态系统多个单元的组合，湿地生态系统的参数设计，湿地生态系统处理废水的经济效益分析，湿地生态系统中的大型水生植物，湿地生态系统的调控等各个方面。

净化污水的基本原理投放到人工湿地的污（废）水被着生在基质中的水生植物根系吸收，由于根际和根面发生着丰富、多种多样的生物化学作用，将污（废）水中的有机污染物降解、无机化，释放出来的CO2被植物吸收进行光合作用，由H2O作供氢体，还原CO2合成有机物，构成自身细胞；放出的氧气供其自身根系的呼吸和根际中的好氧微生物分解有机物所需；有机物被好氧微生物分解、矿化成的无机物（其中的氮和磷是植物首要的营养元素）由植物根系吸收。再经过土壤、沙石的过滤作用，最终使水质得到净化。

因此，人工湿地实际是利用基质-微生物-植物的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、植物吸收和微生物分解等机制共同使污(废)水高效净化。

人工湿地的类型按水流方式，人工湿地可以分为地表流和地下流两大类型。

(1) 地表流湿地：水在生长稠密的水生（沼泽）植物丛中流动，具有自有水面。

(2) 地下流湿地：水以潜流形式渗过长有植物的潜层多孔滤床。

地表流湿地在美国比较流行，尤其是用于大型污水处理系统和营养物质去除。地下流湿地则在欧洲、澳大利亚和南非得到广泛接受。近年来这两种类型在我国都有研究和应用。

人工湿地组成人工湿地生态系统通常可以分为预处理、湿地田、水质水量监控三个组成部分。

(1) 预处理：预处理一般包括沉砂池、提升泵、配水井、沉淀池或酸化水解池，其作用是保证后续工艺的正常运行。

(2) 湿地田：湿地田一般由一些具有缓坡的长方形单元地块组合而成。湿地包括床基层、水层、植物、动物、微生物五个基本组分。

(3) 水质水量监控：水质监测包括BOD5、CODcr、SS、pH值、水温等项目。水量调控应根据运行要求确定。

人工湿地的特点（1）优点

人工湿地处理系统与传统的处理工艺相比有以下优点。

① 需要的构筑物和设备较少，不需人工曝气供氧，基建投资和运行费用较低，一般只需常规处理的1/5～1/2左右。

② 湿地处理系统不设二沉池，处理系统的产泥量较少。

③ 处理系统有效可靠，不仅能去除常规污染物，而且对营养物质等具有明显的处理效果。

④ 易于维护管理，对水利负荷和污染物负荷的波动具有较强耐受力。

⑤ 可间接生产其他效益。如绿化、收割芦苇、野生生物保护等。

（2）不足之处

① 占地面积较大。

② 需要经过两三个植物生长季节，形成稳定的植物和微生物系统后，才能达到设计要求。2