人工湿地净化污水的原理

『壹』 人工湿地技术的介绍

人工湿地是利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。

人工湿地是应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。

随着环境保护的迅速发展，人们对湿地功能也有了广泛的认识。湿地作为"地球之肾"，担负着对地球自然水体的净化和处理功能。由于城市中天然湿地的逐渐减少和消亡，因此人工湿地以其独到的优越性受到了越来越多的关注和发展。

人工湿地系统水质净化技术作为一种新型生态污水净化处理方法,其基本原理是在人工湿地填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统。当污水通过湿地系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，而使水质得到净化。

在全国范围内选择了3处人工湿地进行比较和综合评价，它们分别是山东威海荣成人工湿地、湖北武汉桃花岛人工湿地和辽宁沈阳浑南人工湿地。三者分别处在我国的东部、南方和北方，处理对象分别为城市污水、城市地表径流和小区生活污水，所选择的湿地类型、流型、湿地植物和基质组成也都存在着差别，但是3处湿地建成后都在成功地运行。

荣成市人工湿地位于山东半岛最东端，属于暖温带季风型湿润气候区，年平均气温为12℃左右，年平均日照2600h左右，年平均降雨量800mm左右。武汉市桃花岛人工湿地示范工程位于武汉市城区的西南部，属亚热带大陆季风性（湿润）气候，年平均气温15.8～17.8℃，年无霜期一般为211～272d，年平均日照时数1810～2100h，年降雨量1150～1450mm。浑南新区人工湿地位于沈阳市浑南新区，属于北温带受季风影响的半湿润大陆性气候，年平均气温在8.9℃左右，最低气温为-30.6℃，发生在1月份，年平均日照时数为2554h，年平均降水量为727.4mm，7～8月降水量占50%左右。

荣成污水处理厂采用芦苇湿地处理工艺，处理系统占地面积80hm2，处理规模为2.0万m3/d，于1998年10月投入运行，承担约12万居民的生活污水及少量工业废水。进水水质情况为:COD，200～350mg/L;BOD5，80～120mg/L;SS，150～200mg/L;TP，2～4mg/L;####NH+4-N，10～30mg/L;pH，7～8。湿地类型采用渗滤型人工湿地，是对原有的天然芦苇湿地进行改造，实现单元化，基质没有更换仍采用原有土壤，该湿地建在市郊，远离居民区，与海相邻，出水直接排海，有力地缓解了海水水质的污染。湿地运行至今达7a时间，运行比较正常，为了保证湿地功能的长效发挥，2005年在湿地的预处理部分增加了浮动生物床强化一级处理，来保证整个系统的处理效果。

桃花岛示范工程主要用于控制桃花岛小区1.33km2汇水面积的初期暴雨径流，主要由储存塘系统、景观塘系统、水平潜流人工湿地系统、复合人工湿地系统等工程组成。储存塘系统总面积20800m2，设计蓄水量14500m3;水平潜流人工湿地采用半地上式布置，面积5000m2，平均深度0.7m，采用由砾石、碎石、砂子和种植土组成的组合基质，设计处理水量为700～1200m3/d，设计进水水质指标为:SS，120mg/L;TP，1.6mg/L;TN，20mg/L;CODCr，160mg/L。景观塘系统总面积3100m2。复合人工湿地系统包括一个垂直流人工湿地、3个水平潜流人工湿地和两个表流人工湿地，垂直流人工湿地面积为300m2，水平潜流人工湿地面积为1500m2，平均深度0.5m，采用由砾石、碎石和砂子组成的组合基质，设计处理水量为560～900m3/d，设计进水水质指标为:SS，120mg/L;TP，1.6mg/L;TN，20mg/L;CODCr，160mg/L。桃花岛人工湿地邻湖而建，离居民区很近，湿地出水直接排入湖中。

浑南人工湿地占地10.1万m2，包括:雨水湿地生态工程、污水湿地生态工程、污泥矿化床湿地工程3部分。其中，污水人工湿地占地6000m2，每天处理6000人住宅小区的生活污水，约1000t/d;雨水湿地占地74000m2，每天处理2km2汇水区内雨水约2000t/d;污泥矿化湿地工程占地21000m2，每年处理湿地污泥2000t/a。污水处理湿地采用垂直流形式，种植湿地植物芦苇，平均深度1.5m，采用碎石、砂子和种植土组成的组合基质，设计进水水质:COD，300mg/L;BOD，150mg/L;SS，50mg/L。浑南污水处理湿地位于居民区附近，出水用于周围的景观建设和作为中水回用。湿地运行至今将近3a，基本达到稳定运行。

对荣成人工湿地污水处理系统COD、BOD5、SS、NH+4-N、TP监测数据进行统计分析，结果表明荣成人工湿地对污水中污染物具有很好的去除效果，特别是对SS、COD和BOD5等指标，但对NH+4-N和TP的去除效果相对较差。桃花岛人工湿地示范工程中的塘—潜流人工湿地生态工程适合城市地表径流污水的处理，塘系统的沉降作用去除了大量的SS及其携带的其它污染物，有效地防止湿地的堵塞和减轻湿地的污染负荷，湿地系统进一步净化处理保证了良好的出水水质。浑南新区人工湿地对污染物具有很好的去除效果，特别是对CODCr、NH+4-N、TP和BOD5的去除率都超过了90%;SS的去除率虽然不高，但是由于进水SS的浓度很低，出水中SS的浓度不超过20mg/L;湿地对TN的去除效率比较低。

荣成人工湿地的处理成本为0.16元/m3。另外，湿地芦苇在冬季进行收获，主要用于当地造纸厂的原料，也具有一定的经济效益。桃花岛人工湿地的运行成本为0.184元/m3。浑南新区人工湿地的运行成本为0.715元/m3。人工湿地的初期运行一般都比较良好，系统功能要达到长效维持，在运行过程中需要根据实际的运行进行相应的调整;渗滤湿地的功能维护需要强化一级处理来做保证。

浑南湿地的单吨污水的运行成本远高于其它两处湿地，说明垂直流人工湿地在造价方面要更高一些，这主要跟垂直流湿地的布水和收水系统比较复杂，而且深度通常比水平潜流湿地深等原因有关。人工湿地的运行费用如果可以维持在0.2元/t以下，则仅为传统污水处理工艺期望运行费用的1/5，环境效益和社会效益都比较显著。

湿地处理工艺作为一种自然生物处理方法，利用闲置盐碱地，具有投资少、运行管理简单、费用低、处理后出水水质稳定的特点;从长远考虑，具有改进生态结构，促进物质能量的循环，保护湿地系统，防止近海区域赤潮发生的优点。污水直接资源化可利用净水沟进行淡水养殖，水生植物种植，能获得一定的经济效益。

通过比较不难发现全国各地都在利用人工湿地污水处理技术，不同类型的人工湿地都在被推广和应用，处理对象也多种多样。对于人工湿地技术采用的是否合理，该技术是否具有普适性和空间移植性，在不同地区是否应该采用不同的类型等许多问题，研究者和应用者都存在着认识上的分歧或者说观点不统一。

传统的渗滤湿地、水平潜流人工湿地和垂直流湿地都存在自身的优缺点，而且也都有一定的应用范围。但是，如今在不断的研究和应用中发现人工湿地的应用范围在被不断的拓宽，特别是在中国，人工湿地成为一种可以跟传统污水处理技术相媲美的一种污水处理技术，近几年在全国范围内得到大力的推广和应用，不但处理对象在不断增多，而且处理负荷也在不切实际地增加;研究报道铺天盖地，但可供参考的有价值的文献少之又少，以致于到目前为止在国内没有一个可供参考的普遍性的人工湿地设计规范，当然这种窘境在世界范围内也同样存在。这些问题值得我们去深度思考。

『贰』 污水处理厂尾水排放为什么要设人工湿地

人工湿地通过吸收和降解氮、磷等富营养物，有助于缓解和改善城市生态环境，从而提升水质。配合雨水收集系统和城市中水、污水处理系统，以及适当的植物配置，可以实现水资源的循环利用。这不仅有助于净化轻度污染的水体，还能降低城市污水处理的成本，促进绿色经济的发展。

在污水处理厂尾水排放过程中，人工湿地能够进一步处理污水，有效去除水质中少量的氮、磷等污染物。这不仅可以避免尾水直接排放对环境造成污染，还能保护水体生态系统的健康。

具体而言，人工湿地能够通过物理、化学和生物作用，有效去除污水中的氮、磷等污染物。植物根系能够吸附和过滤污染物，微生物则通过生物降解作用进一步净化水质。此外，人工湿地还能促进生物多样性，为各种水生生物提供栖息地，进一步提高水体的生态质量。

值得注意的是，人工湿地在处理污水的过程中，不仅能去除污染物，还能通过植物吸收、微生物降解等方式实现资源的循环利用。例如，湿地中的植物可以作为饲料或肥料，为农业生产提供支持，从而实现经济效益和生态效益的双赢。

综上所述，人工湿地在污水处理厂尾水排放中扮演着至关重要的角色，不仅可以有效净化水质，还能实现资源的循环利用，促进绿色经济的发展。因此，在城市建设和污水处理过程中，应充分考虑人工湿地的应用，以实现水资源的可持续利用。

『叁』 人工湿地主要是什么原理啊

人工湿地中的氮通过微生物的氨化、硝化与反硝化作用，植物的吸收，基质的吸附、过滤、沉淀等途径去除。其中氨化、硝化与反硝化作用是去除氮的主要途径，其基本条件是湿地中存在大量的氨化菌、硝化菌、反硝化菌和适当的湿地土壤环境条件。

氨氮可被植物直接摄取，合成植物蛋白质与有机氮后，再通过植物的收割从湿地系统中除去。

基质是人工湿地不可缺少的组成部分，它为人工湿地中微生物的生长提供稳定的依附表面，为水生植物提供生长载体和营养物质，同时，基质本身对污水净化也有重要的作用。

不同基质类型对脱氮效果的影响不同。研究表明：在相同进水水质和水力负荷条件下，第3代活性生物滤料对COD、TN、TP去除效果最好，去除率可分别达到60%以上、80%以上、85%以上。

此外，一般来说，分层的基质要比不分层的处理效果好。研究表明，不同粒径分层级配基质对COD的去除率均高于单一粒径基质。

『肆』 简述人工湿地去除污水中氮磷的基本原理

湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。