如何利用濕地來凈化城市廢水

A. 人工濕地如何去除水體污染物(簡要說明)

人工濕來地去除水體污染物有好多自不同工藝，效果差別較大。
主要看要求了。
如蘆葦濕地可用於處理生活污水和部分工業廢水,如造紙廢水、紡織廢水、啤酒廢水、煉油廢水、養殖和飼料及食品加工廢水等。其基建投資、運轉費用和能耗均為常規二級處理方法的1/3～1/5,並有較好的經濟效益和生態效益。
利用香蒲、蘆葦、美人蕉等觀賞性水生植物,經過1塊濕地和3個池塘構成的賓館和游泳池污水處理系統,在達到去污目的的同時也營造了優美的水體景觀。發現進入濕地約50%的總氮是被植物吸收的。
濕地系統去除污染物的機理主要是通過沉降、過濾、化學沉澱和吸附、微生物反應和植物吸收等反應過程除去水中的污染物。所以濕地是一種低成本、易操作和高效率的污水處理方法。
總的來說COD還不錯，可以80%以上，TN不太好，基本超不過60%，TP更差，一般不超過40%，加填料的就另算了，TP效果提升較大。而且北方冬季很考驗出水，很容易就超標了，即使做了保溫效果也不好。

B. 濕地凈化環境的功能

一、濕地，以它復雜而微妙的方式扮演著自然的凈化器的角色，顯示了地球生態系統的嚴謹、完善和神奇。濕地的過濾作用是指濕地獨特的吸附、降解和排除水中污染物、懸浮物和營養物的功能，使潛在的污染物轉化為資源的過程。

二、這一過程主要包括復雜界面的過濾過程和生存於其間的多樣性生物群落與其環境間的相互作用過程。該過程既有物理的作用、也有化學和生物的作用。物理作用主要是濕地的過濾、沉積和吸附作用；化學作用主要是吸附於濕地孔隙中的有機微生物提供酸性環境，轉化和降解水中的重金屬；

三、生物作用包括微生物作用和植物作用，前者是指濕地土壤和根際土壤中的微生物如細菌對污染物的降解作用，後者是指大型植物如蘆葦、香蒲以及藻類在生長過程中從污水中汲取營養物質的作用，從而使污水凈化。生物作用是濕地環境凈化功能的主要方式。

C. 某城市利用人工建立的濕地對生活污水進行凈化處理，還在濕地養殖魚、蝦、鴨，獲得良好的經濟效益，如圖．

（1）在抄如圖人工濕地所列舉的生物中，魚、鴨體內有脊椎骨組成的脊柱，屬於脊椎動物．
（2）細菌、真菌屬於人工濕地中的分解者，通過呼吸作用分解污水中有機物，達到凈化污水的目的，為了提高分解的效率，可採取的有效措施是通氧氣．
（3）一定量的生活污水排入人工濕地中，引起藻類大量繁殖，進而食藻浮游動物大量繁殖，藻類開始減少，接著又引起浮游動物減少，說明生態系統有自我調節能力．
故答案為：（1）魚、鴨；（2）通氧氣；（3）自我調節．

D. 濕地水質凈化技術有哪些

天然濕地是處於水陸交接相的復雜生態系統，而人工濕地（Constructed Wetland）則是處理污水而人為設計建造的，工程化的濕地系統，是近些年出現的一種新型的水處理技術，其去除污染物的范圍較為廣泛，包括有機物、氮（N）、磷（P）、懸浮物（SS）、微量元素、病原體等，其凈化機理十分復雜，綜合了物理、化學和生物的三種作用，供給濕地床除污需要的氧氣；同時由於發達的植物根系及填料表面生長的生物膜的凈化作用、填料床體的截留及植物對營養物質的吸收作用，而實現對水體的凈化。
人工濕地對有機物的去除：
人工濕地對有機物有較強的處理能力。不容性有機物通過濕地的沉澱、過濾可以很快從廢水中截流下來，被微生物加以利用；可溶性有機物則可通過微生物的吸附及微生物的代謝過程被去除。廢水中大部分有機物的最終歸宿是被異養微生物轉化為微生物細胞及CO2和H2O。
人工濕地對氮的去除：
廢水中氮主要通過植物吸收和微生物的硝化反硝化作用被去除，其中植物吸收只去除了污水中小部分的氮，而污水中氮的去除主要是通過微生物的硝化、反硝化作用來完成的。人工濕地比傳統活性污泥處理系統（一般無法完成反硝化作用）具有更強的氮的處理能力，比A/A/O系統則節省許多基建和運行費用。
人工濕地對磷的去除：
人工濕地對磷的去除是植物吸收、微生物去除及物理化學作用三方面共同作用的結果。廢水中無機磷在植物吸收及同化作用下可變成植物的ATP，DNA及RNA等有機成分，通過植物的收割而去除。物理化學作用包括填料對磷的吸附及填料與磷酸根離子的化學反應。微生物對磷的去除包括它們對磷的正常同化（將磷納入其分子組成）和對磷的過量積累。其中，填料的物理化學作用對於磷的去除貢獻最大。
人工濕地主要優點：
投資省、能耗低、維護簡便
人工濕地不採用大量人工構築物和機電設備，無需曝氣、投加葯劑和迴流污泥，也沒有剩餘污泥產生，因而可大大節省投資和運行費用。至於維護技術，人工濕地基本上不需要機電設備，故維護上只是清理渠道及管理作物，一般人員完全可以承擔，只需個別專業人員定期檢查。
脫氮除磷效果好、病源微生物去除率高
人工濕地是低投入、高效率的脫氮除磷工藝，無需專門消毒便可對病源微生物大副去除，處理後的水可直接排入湖泊、水庫或河流中，亦可用作沖廁、洗車、灌溉、綠化及工業回用等。
可與水景觀建設有機結合
人工濕地可作為濱水景觀的一部分，沿著河流和湖泊的堤岸建設，可大可小，就地利用，部分濕生植物（如美人蕉、鳶尾等）本身即具有良好的景觀效果。

E. 某城市利用人工濕地對生活污水（主要含有機物）進行凈化處理（見圖1）．（1）請用箭頭和文字補充虛線框中

（1）人工濕地中的好氧微生物能吸收有有機碳，並將其分解為無機碳．藻類能進行光合作用吸收無機碳，也進行呼吸作用釋放無機碳，所以虛線框中應補充的碳轉化途徑如圖：

（5）②①③②

F. 下面左圖表示利用人工生態濕地凈化生活污水的原理示意圖

（1）在種群密度的調查過程中，常用抽樣檢測法調查藻類的種群密度，並主要依據種群的年齡組回成答（年齡結構）來預測種群數量的變化趨勢．
（2）綠藻等藻類出現垂直分層現象的生態因素是光質．
（3）輸入該生態系統的能量除了常規的生產者固定的光能外，還有生活污水中有機物的化學能． C屬於分解者，不納入營養級，不滿足生態系統後一級生物量為前一級生物量的10%--20%．
（4）該人工濕地中的蘆葦、藻類等植物生長迅速．當生活污水過度流入人工生態濕地會使該生態系統遭到破壞，這說明生態系統的自我調節能力是有一定限度的．
故答案為：
（1）抽樣檢測 年齡組成
（2）光質
（3）生產者A固定的光能和生活污水中有機物的化學能
否 C屬於分解者，不納入營養級，不滿足生態系統後一級生物量為前一級生物量的10%--20%（十分之一法則）
（4）自我調節能力

G. 濕地對於地球生態環境具有什麼作用

（一）提供水源：濕地常常作為居民生活用水、工業生產用水和農業灌溉用水的水源。溪流、河流、池塘、湖泊中都有可以直接利用的水。其它濕地，如泥炭沼澤森林可以成為淺水水井的水源。

（二）補充地下水：平時所用的水有很多是從地下開采出來的，而濕地可以為地下蓄水層補充水源。從濕地到蓄水層的水可以成為地下水系統的一部分，又可以為周圍地區的工農生產提供水源。

如果濕地受到破壞或消失，就無法為地下蓄水層供水，地下水資源就會減少。

（三）調節流量，控制洪水：濕地是一個巨大的蓄水庫，可以在暴雨和河流漲水期儲存過量的降水，均勻地把徑流放出，減弱危害下游的洪水，因此保護濕地就是保護天然儲水系統。

（四）保護堤岸，防風：濕地中生長著多種多樣的植物，這些濕地植被可以抵禦海浪、台風和風暴的沖擊力，防止對海岸的侵蝕，同時它們的根系可以固定、穩定堤岸和海岸，保護沿海工農業生產。如果沒有濕地，海岸和河流堤岸就會遭到海浪的破壞。

(7)如何利用濕地來凈化城市廢水擴展閱讀

濕地最富有生物的多樣性，僅中國有記載的濕地植物就有2760餘種，其中濕地高等植物156科、437屬、1380多種。

濕地植物從生長環境看，可分為水生、沼生、濕生三類；從植物生活類型看，有挺水型、浮葉型、沉水型和飄浮型等；從植物種類看，有的是細弱小草，有的是粗大草本，有的是矮小灌木，有的是高大喬木。

濕地動物的種類也異常豐富，中國已記錄到的濕地動物有1500種左右（不含昆蟲、無脊椎動物、真菌和微生物），其中水大約250種，魚類約1040種。魚類中淡水魚有500種左右，佔世界上淡水魚類總數的80%以上。因此，無論從經濟學還是生態學的觀點看，濕地都是最具有價值和生產力最高的生態系統。

我國位於歐亞大陸東部，東臨太平洋，橫跨溫帶、亞熱帶和部分熱帶地區，自然條件復雜，濕地分布廣，是世界濕地植物種類和植被類型豐富的國家之一。

根據全國濕地資源調查，我國濕地高等植物約225科815屬2276種，分別佔全國科、屬、種的63.7%，25.6%，7.7%。全國濕地 調查將全國的濕地植被劃分為7組、16個植被型、180個群系（嚴承高等，2005）。

H. 人工濕地如何有效發揮濕地的凈化作用

濕地在恢復和改善生態環境、凈化污水等方面發揮著重要作用，很多地方都開展了人工濕地建設工程。
但是，目前人工濕地也暴露出一些問題：一是人工濕地受環境條件特別是區域地理和氣候條件限制。比如在黃河以北建設的濕地，冬季難以發揮凈化作用，夏季暴雨雨水對濕地造成致命破壞。二是濕地凈化效果受進水水質及水量變化影響。三是非專業濕地管理人員的技術及素質直接影響濕地管理，間接影響濕地凈化水質效果。四是濕地長期運行，積累的懸浮固體增多，影響水質凈化效果。如何更有效地發揮濕地的凈化作用？筆者有以下幾點建議：
積極探索，引進技術。隨著國家對環境保護要求越來越高，污染物排放標准逐步加嚴，濕地是污水處理系統不可缺少的處理單元，要積極引進創新型技術，因地制宜地管理濕地。
統籌考慮，預先調節。濕地處理工程在污水處理系統中既是龐大、復雜的工程，又是穩定、慢節奏的工程，進入濕地處理的污水量可小不可大，不能超過設計流量。濕地處理污水需要時間，必須按照設計停留時間進行規范操作，不可污水快進快出或慢進快出。
培養人才，加強管理。濕地管理工作是一項復雜的系統工程，涉及環保、水利、林業等行業，要求管理者知識面廣。要引進知識型人才，經營好濕地工程。
收割植物，清理雜物。濕地的凈化處理功能是利用水生植物對污水中懸浮物及營養元素進行吸附、截留沉降，通過水體微生物和土壤微生物對有機質進行消化分解，再由植物體吸收凈化，最終去除污染物。需要專人負責對水生植物果實、枯枝進行收割、清運，配備水上交通工具及打撈設備。
制定製度，注意防火。在秋冬季節，地表種植的濕生植物地表以上部分將枯死，而北方秋冬季節降水較少，要制定嚴格的防火制度。作者單位:山東省茌平縣環保局

I. 濕地處理廢水的研究現狀

煤礦山排出的廢水和煤矸石滲出液，含硫量較高。根據大峪溝礦區的實際情況，即使採用綜合一體化處理方法，出水的除硫效果並不明顯，水中SO^2－₄仍高達1994.21～2144.06mg/L。雖然現有的《煤炭工業污染物排放標准》(GB20426—2006)對SO^2－₄的排放濃度沒有明確限制，但高硫酸鹽水對大峪溝的地下水和涼水泉水庫的水質仍有嚴重影響。

目前，去除水中SO^2－₄的方法主要有中和法、反滲透膜法、生物化學處理法和濕地法。前幾種運行費用高，效果不一，有的還存在二次污染或技術不夠完善等問題，更多地採用廉價、清潔的處理方法，即利用濕地除硫。

一般而言，煤礦開采尤其是井工開采都需疏排地下水，在地表形成小溪或小河進入窪地，形成濕地。濕地具有顯著的生態功能，能夠起到凈化水質，調節空氣濕度、溫度，繁衍各種濕生-水生植物，改善人居環境的作用。據調研，目前煤礦山濕地生態功能常常被忽視，要麼棄置不用要麼受損嚴重。本次研究的目的是試圖利用礦區排水形成的濕地解決終端外排水的去硫問題，使之資源化，可以說是前述綜合一體化處理方案的最終一個環節，同時也是解決煤礦山濕地生態修復和濕地生態利用的專門性課題。

利用人工濕地去除水中硫酸根的研究仍處於探索階段，人工濕地屬於人工構築物的范疇，通常的做法是建幾個處理池，池內鋪蓋底泥並種植植物，依靠植物、底泥等要素的作用達到去硫效果;煤礦山濕地顯然不屬於上述的人工濕地，有關煤礦山濕地的生態功能、除污能力的研究，目前還比較少見。據國內外的相關文獻，人工濕地脫硫效果相差較大，有的可以達91.9%，有的為53%，甚至有的去除率幾乎為零。究其原因，主要是濕地規模、水質、氣候、底泥和水生植被的差異。所以在對煤礦山濕地進行研究時，必須查明生態地質的基本條件。

人工濕地是人對自然濕地系統的模擬，利用生態的方法來去除污染物，以達到凈化污水的目的，它利用自然生態系統中的物理、化學和生物三者的協同作用，通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對污水的高效凈化(彭超英等，2000)。實踐表明，與其他處理污水的方法相比，人工濕地系統具有高效率、低投資、低運行費、低維護技術、基本不耗電即「一高三低一不」的特點(丁疆華等，2000)。自1974年第一個用於污水處理的人工濕地系統在西德建成以來，因其優越的性能，使它獲得較快的發展(劉自蓮等，2005)。20世紀80年代從歐洲到美洲、澳洲等地區和國家都廣泛開展了這方面的研究工作。目前，在美國有600多處人工濕地工程用於處理市政、工業和農業廢水;在丹麥、德國、英國等國至少有200處人工濕地(主要為地下潛流濕地)系統在運行，紐西蘭也有80多處人工濕地系統投入使用(李麗等，2007)。而且大量的監測表明，濕地凈化污水的效果是顯而易見的。例如，Knight(2000)等對1300多條已報道的數據進行分析，人工濕地對飼養家畜排放水的凈化效率平均為:BOD₅，65%;TSS，53%;NH₄—N，48%;TN，42%和TP，42%。來自美國環保機構的資料庫資料顯示出了更高的處理效率，BOD₅，TSS，TN，NH₄—N，NO₃—N和TP分別高達95%、88%、67%、61%、72%和76%(Braskerud等，2002)。

我國的濕地研究起步較晚。從「七五」時期開始試驗，取得了人工濕地工藝特徵、技術要點和工程參數等研究成果(胡康萍等，1991)。20世紀90年代以來，我國對人工濕地的研究發現燈心草、香蒲等植物在人工濕地中凈化污水能達到國家二、三級地面水標准，人工濕地可以廣泛應用於工業廢水處理、農業水處理、雨水處理等。在研究利用人工濕地生態系統去除水體中藻類方面，說明人工濕地系統在污水深度處理或減少水體富營養化、抑制藻類生長等方面也具有特色。全國數十個城市開展人工濕地研究，很多已投入生產;已有不少城市建立了蘆葦人工濕地污水處理系統。這些系統運行以來，產生了良好的經濟和社會效益，為我國環境保護做出了貢獻。廣東韶關市鉛鋅礦廢水治理，在人工濕地中種植香蒲的研究表明(陽承勝等，2000)，利用香蒲凈化含鉛、鋅工業廢水的效果非常好，COD、SS、Pb、Zn、Cu和Cd的去除率分別為92.19%、99.62%、93.98%、97.02%、96.87%和96.39%，水質得到明顯改善，主要污染物TSS、Pb、Zn、Cu和Cd等均達到排放標准。此外，人工濕地在處理鐵礦酸性廢水的試驗結果表明(唐述虞，1996)，酸水pH值由2.6升高到6.1;銅離子、鐵離子和錳離子去除率分別為99.7%、99.8%、70.9%。在利用濕地去除廢水中常見的硫酸根離子方面，通過查閱國內外文獻發現，前人的研究尚不充分，而且在不多的文獻報道中，脫硫效果相差很大。研究資料表明，經生化預處理的紡織廢水在經過濕地前後SO^2－₄由1235mg/L變為1244mg/L，去除率幾乎為零(尹軍等，2004);美國佛羅里達州的Hidden River雨水濕地處理系統的SO^2－₄去除率達到53%(王世和等，2007);另有研究表明，畜禽舍污水經過濕地後，硫化物的降解率可達88.3%(汪植三等，1995);在對濕地凈化養豬場豬糞水的研究時發現，SO^2－₄去除率達到91.9%(劉開容等，1997);國外學者研究認為，人工濕地對生活污水中無機硫的去除率可達95%(Buisma 等，1990)。

在濕地設計方面，國外學者通過示蹤劑實驗發現，在同樣的濕地面積下，填料深度為0.45m的濕地系統的BOD去除效果比深度為0.3m的濕地系統去除效果稍好(George，2000)。美國環保局在關於構建濕地處理市政廢水的手冊中認為，潛流濕地進水區域水深一般為0.4m，基質深度應比水深深0.1m，即系統總體深度為0.5m(USEPA，2000)。國內有學者研究了20cm、40cm、60cm三個水深條件下COD的去除率，發現水深為60cm時，即使運行的水力負荷較高(433.3cm/d)，COD的去除率仍然可達84.9%(王世和等，2003)。另有研究發現，進水負荷的增大引起水力停留時間和出水速率的下降，不利於污水的凈化處理。但另一方面，進水負荷太小又不能充分發揮濕地的凈化潛力，因此濕地系統都存在一個較佳的進水負荷(吳振斌等，2001)。研究表明，低流速和高水力停留時間(HRT)對有機物和TSS(總懸浮固體)有較好的去除作用，過高的HRT會增加人工濕地水分的蒸騰作用。鑒於濕地植物在處理廢水中有機物和重金屬的重要作用，目前國外對人工濕地的植物選擇研究不斷深入，總的來看一般有三種植物較為常用，為風車草、蘆葦和香蒲(Ciria等，2005; Karathanasis 等，2003)。國外有學者研究了人工濕地處理系統中八種植物對污染物的去除效果，發現香蒲的去除能力最強(Klomjek，2005)。國內人工濕地系統植物的應用情況和國外基本相同，在研究香蒲、美人蕉、燈心草、蘆葦、營蒲、茭白和黃花鶯尾這七種武漢地區常見濕地植物對生活污水的處理效果時，發現其中香蒲、美人蕉、黃花鶯尾、茭白和營蒲的處理效果相對較好(魯敏等，2004)。風車草、香根草、香蒲、蘆葦和燈心草是國內人工濕地應用比較多的植物(靖元孝等，2002;廖新梯，2002;成水平等，1997;王全金等，2004)。

通過以上總結，可以發現，目前針對濕地處理廢水的研究和應用在國內外均是一個熱點問題，取得了一定的理論和實踐成果，但是，由於濕地作為一個特殊的生態系統有其自身的復雜性，加之廢水類型的復雜多樣，具體的情況千差萬別，所以，在利用濕地凈化廢水特別是煤礦山廢水方面，還有著諸多問題亟待解決，可以說還在「摸著石頭過河」。目前國內外對於濕地凈化污染物能力的評估，多是根據溶質平衡的原理，將濕地進水口與出水口的溶質量相減，認為其結果就是濕地的凈化能力。這種評價方法有許多弊端，一是必須依賴於長期、大量的監測數據作為基礎，二是不能給出較為准確的單位面積的凈化效率數據，三是只能在濕地建成後進行評估，而想要更科學地進行濕地設計，在建設之前就必須對濕地凈化能力進行合理的預測。目前，國內外的濕地設計往往多著眼於水力學參數和化學指標，對於影響凈化效果的關鍵因素例如植物、底泥等涉及較少，特別是缺少對濕地各要素研究成果的綜合分析，現有的很多研究，實際上，或是將濕地看做是常有植物，鋪有底泥的「反應釜」，或是僅從植物、化學等單一學科角度出發來研究濕地凈化這種多學科問題。

另外，國內外的研究雖已證明了濕地處理廢水的有效性和實用性，然而多數研究都注重於濕地對廢水中氮、磷、pH值和金屬離子去除的研究，很少有針對酸性廢水中含量相當高的硫酸根離子去除情況的研究。高硫廢水是工業生產特別是煤礦開采中大量產生的一類污染，在利用濕地來去除水中的硫酸根離子方面，國內外研究不多，並且所得的結論也是差異較大。造成這一現象的原因是，前人所研究的各個濕地的環境，包括氣候、底泥、面積、植物種類、數量等，以及所排放廢水的性質包括水量、pH值、硫酸根濃度、COD、BOD₅等都差異較大。因此，在對具體某處濕地進行研究時，應該實地展開調查取樣，來評價該處濕地對SO^2－₄的去除作用。從根本上說，正是由於對濕地生態系統結構的生態地質學研究不夠，才導致了濕地凈化廢水研究方面的欠缺，使其功能沒有得到充分發揮。

J. 濕地生態系統是怎樣用於污水處理的

人工濕復地技術是
20
世紀
70
年代末發制展起來的一種新型的污水生態處理新技術
,
其特點是投資少、效率高、抗沖擊、處理效果穩定、運行費用低、維護方便和景觀生態相容
性好。目前已被用於處理各種類型的廢水
,
如居民生活污水、養殖廢水、酸性礦排水、暴雨
徑流、
面源污染控制以及河流、
湖泊濕地恢復和重建
,
同時在城市市政工程建設中發揮作用。
一般認為
,
人工濕地是通過植物
-
土壤
-
微生物的綜合作用實現對污染物去除的
,
其中微生物
是對污染物進行吸收和降解的主要生物群體和承擔者
,
微生物在濕地基質中與其他動物和植
物共生體的相互關系往往起著核心作用。在人工濕地系統凈化污水過程中
,
基質中的微生物
起到十分重要的作用
,
一方面它們既是生態系統中的重要組成部分
,
另一方面又是有機污染
物去除的積極分解者
,
它們的組成以及功能的發揮將直接影響人工濕地的凈化效果。