如何利用湿地来净化城市废水

A. 人工湿地如何去除水体污染物(简要说明)

人工湿来地去除水体污染物有好多自不同工艺，效果差别较大。
主要看要求了。
如芦苇湿地可用于处理生活污水和部分工业废水,如造纸废水、纺织废水、啤酒废水、炼油废水、养殖和饲料及食品加工废水等。其基建投资、运转费用和能耗均为常规二级处理方法的1/3～1/5,并有较好的经济效益和生态效益。
利用香蒲、芦苇、美人蕉等观赏性水生植物,经过1块湿地和3个池塘构成的宾馆和游泳池污水处理系统,在达到去污目的的同时也营造了优美的水体景观。发现进入湿地约50%的总氮是被植物吸收的。
湿地系统去除污染物的机理主要是通过沉降、过滤、化学沉淀和吸附、微生物反应和植物吸收等反应过程除去水中的污染物。所以湿地是一种低成本、易操作和高效率的污水处理方法。
总的来说COD还不错，可以80%以上，TN不太好，基本超不过60%，TP更差，一般不超过40%，加填料的就另算了，TP效果提升较大。而且北方冬季很考验出水，很容易就超标了，即使做了保温效果也不好。

B. 湿地净化环境的功能

一、湿地，以它复杂而微妙的方式扮演着自然的净化器的角色，显示了地球生态系统的严谨、完善和神奇。湿地的过滤作用是指湿地独特的吸附、降解和排除水中污染物、悬浮物和营养物的功能，使潜在的污染物转化为资源的过程。

二、这一过程主要包括复杂界面的过滤过程和生存于其间的多样性生物群落与其环境间的相互作用过程。该过程既有物理的作用、也有化学和生物的作用。物理作用主要是湿地的过滤、沉积和吸附作用；化学作用主要是吸附于湿地孔隙中的有机微生物提供酸性环境，转化和降解水中的重金属；

三、生物作用包括微生物作用和植物作用，前者是指湿地土壤和根际土壤中的微生物如细菌对污染物的降解作用，后者是指大型植物如芦苇、香蒲以及藻类在生长过程中从污水中汲取营养物质的作用，从而使污水净化。生物作用是湿地环境净化功能的主要方式。

C. 某城市利用人工建立的湿地对生活污水进行净化处理，还在湿地养殖鱼、虾、鸭，获得良好的经济效益，如图．

（1）在抄如图人工湿地所列举的生物中，鱼、鸭体内有脊椎骨组成的脊柱，属于脊椎动物．
（2）细菌、真菌属于人工湿地中的分解者，通过呼吸作用分解污水中有机物，达到净化污水的目的，为了提高分解的效率，可采取的有效措施是通氧气．
（3）一定量的生活污水排入人工湿地中，引起藻类大量繁殖，进而食藻浮游动物大量繁殖，藻类开始减少，接着又引起浮游动物减少，说明生态系统有自我调节能力．
故答案为：（1）鱼、鸭；（2）通氧气；（3）自我调节．

D. 湿地水质净化技术有哪些

天然湿地是处于水陆交接相的复杂生态系统，而人工湿地（Constructed Wetland）则是处理污水而人为设计建造的，工程化的湿地系统，是近些年出现的一种新型的水处理技术，其去除污染物的范围较为广泛，包括有机物、氮（N）、磷（P）、悬浮物（SS）、微量元素、病原体等，其净化机理十分复杂，综合了物理、化学和生物的三种作用，供给湿地床除污需要的氧气；同时由于发达的植物根系及填料表面生长的生物膜的净化作用、填料床体的截留及植物对营养物质的吸收作用，而实现对水体的净化。
人工湿地对有机物的去除：
人工湿地对有机物有较强的处理能力。不容性有机物通过湿地的沉淀、过滤可以很快从废水中截流下来，被微生物加以利用；可溶性有机物则可通过微生物的吸附及微生物的代谢过程被去除。废水中大部分有机物的最终归宿是被异养微生物转化为微生物细胞及CO2和H2O。
人工湿地对氮的去除：
废水中氮主要通过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过微生物的硝化、反硝化作用来完成的。人工湿地比传统活性污泥处理系统（一般无法完成反硝化作用）具有更强的氮的处理能力，比A/A/O系统则节省许多基建和运行费用。
人工湿地对磷的去除：
人工湿地对磷的去除是植物吸收、微生物去除及物理化学作用三方面共同作用的结果。废水中无机磷在植物吸收及同化作用下可变成植物的ATP，DNA及RNA等有机成分，通过植物的收割而去除。物理化学作用包括填料对磷的吸附及填料与磷酸根离子的化学反应。微生物对磷的去除包括它们对磷的正常同化（将磷纳入其分子组成）和对磷的过量积累。其中，填料的物理化学作用对于磷的去除贡献最大。
人工湿地主要优点：
投资省、能耗低、维护简便
人工湿地不采用大量人工构筑物和机电设备，无需曝气、投加药剂和回流污泥，也没有剩余污泥产生，因而可大大节省投资和运行费用。至于维护技术，人工湿地基本上不需要机电设备，故维护上只是清理渠道及管理作物，一般人员完全可以承担，只需个别专业人员定期检查。
脱氮除磷效果好、病源微生物去除率高
人工湿地是低投入、高效率的脱氮除磷工艺，无需专门消毒便可对病源微生物大副去除，处理后的水可直接排入湖泊、水库或河流中，亦可用作冲厕、洗车、灌溉、绿化及工业回用等。
可与水景观建设有机结合
人工湿地可作为滨水景观的一部分，沿着河流和湖泊的堤岸建设，可大可小，就地利用，部分湿生植物（如美人蕉、鸢尾等）本身即具有良好的景观效果。

E. 某城市利用人工湿地对生活污水（主要含有机物）进行净化处理（见图1）．（1）请用箭头和文字补充虚线框中

（1）人工湿地中的好氧微生物能吸收有有机碳，并将其分解为无机碳．藻类能进行光合作用吸收无机碳，也进行呼吸作用释放无机碳，所以虚线框中应补充的碳转化途径如图：

（5）②①③②

F. 下面左图表示利用人工生态湿地净化生活污水的原理示意图

（1）在种群密度的调查过程中，常用抽样检测法调查藻类的种群密度，并主要依据种群的年龄组回成答（年龄结构）来预测种群数量的变化趋势．
（2）绿藻等藻类出现垂直分层现象的生态因素是光质．
（3）输入该生态系统的能量除了常规的生产者固定的光能外，还有生活污水中有机物的化学能． C属于分解者，不纳入营养级，不满足生态系统后一级生物量为前一级生物量的10%--20%．
（4）该人工湿地中的芦苇、藻类等植物生长迅速．当生活污水过度流入人工生态湿地会使该生态系统遭到破坏，这说明生态系统的自我调节能力是有一定限度的．
故答案为：
（1）抽样检测 年龄组成
（2）光质
（3）生产者A固定的光能和生活污水中有机物的化学能
否 C属于分解者，不纳入营养级，不满足生态系统后一级生物量为前一级生物量的10%--20%（十分之一法则）
（4）自我调节能力

G. 湿地对于地球生态环境具有什么作用

（一）提供水源：湿地常常作为居民生活用水、工业生产用水和农业灌溉用水的水源。溪流、河流、池塘、湖泊中都有可以直接利用的水。其它湿地，如泥炭沼泽森林可以成为浅水水井的水源。

（二）补充地下水：平时所用的水有很多是从地下开采出来的，而湿地可以为地下蓄水层补充水源。从湿地到蓄水层的水可以成为地下水系统的一部分，又可以为周围地区的工农生产提供水源。

如果湿地受到破坏或消失，就无法为地下蓄水层供水，地下水资源就会减少。

（三）调节流量，控制洪水：湿地是一个巨大的蓄水库，可以在暴雨和河流涨水期储存过量的降水，均匀地把径流放出，减弱危害下游的洪水，因此保护湿地就是保护天然储水系统。

（四）保护堤岸，防风：湿地中生长着多种多样的植物，这些湿地植被可以抵御海浪、台风和风暴的冲击力，防止对海岸的侵蚀，同时它们的根系可以固定、稳定堤岸和海岸，保护沿海工农业生产。如果没有湿地，海岸和河流堤岸就会遭到海浪的破坏。

(7)如何利用湿地来净化城市废水扩展阅读

湿地最富有生物的多样性，仅中国有记载的湿地植物就有2760余种，其中湿地高等植物156科、437属、1380多种。

湿地植物从生长环境看，可分为水生、沼生、湿生三类；从植物生活类型看，有挺水型、浮叶型、沉水型和飘浮型等；从植物种类看，有的是细弱小草，有的是粗大草本，有的是矮小灌木，有的是高大乔木。

湿地动物的种类也异常丰富，中国已记录到的湿地动物有1500种左右（不含昆虫、无脊椎动物、真菌和微生物），其中水大约250种，鱼类约1040种。鱼类中淡水鱼有500种左右，占世界上淡水鱼类总数的80%以上。因此，无论从经济学还是生态学的观点看，湿地都是最具有价值和生产力最高的生态系统。

我国位于欧亚大陆东部，东临太平洋，横跨温带、亚热带和部分热带地区，自然条件复杂，湿地分布广，是世界湿地植物种类和植被类型丰富的国家之一。

根据全国湿地资源调查，我国湿地高等植物约225科815属2276种，分别占全国科、属、种的63.7%，25.6%，7.7%。全国湿地 调查将全国的湿地植被划分为7组、16个植被型、180个群系（严承高等，2005）。

H. 人工湿地如何有效发挥湿地的净化作用

湿地在恢复和改善生态环境、净化污水等方面发挥着重要作用，很多地方都开展了人工湿地建设工程。
但是，目前人工湿地也暴露出一些问题：一是人工湿地受环境条件特别是区域地理和气候条件限制。比如在黄河以北建设的湿地，冬季难以发挥净化作用，夏季暴雨雨水对湿地造成致命破坏。二是湿地净化效果受进水水质及水量变化影响。三是非专业湿地管理人员的技术及素质直接影响湿地管理，间接影响湿地净化水质效果。四是湿地长期运行，积累的悬浮固体增多，影响水质净化效果。如何更有效地发挥湿地的净化作用？笔者有以下几点建议：
积极探索，引进技术。随着国家对环境保护要求越来越高，污染物排放标准逐步加严，湿地是污水处理系统不可缺少的处理单元，要积极引进创新型技术，因地制宜地管理湿地。
统筹考虑，预先调节。湿地处理工程在污水处理系统中既是庞大、复杂的工程，又是稳定、慢节奏的工程，进入湿地处理的污水量可小不可大，不能超过设计流量。湿地处理污水需要时间，必须按照设计停留时间进行规范操作，不可污水快进快出或慢进快出。
培养人才，加强管理。湿地管理工作是一项复杂的系统工程，涉及环保、水利、林业等行业，要求管理者知识面广。要引进知识型人才，经营好湿地工程。
收割植物，清理杂物。湿地的净化处理功能是利用水生植物对污水中悬浮物及营养元素进行吸附、截留沉降，通过水体微生物和土壤微生物对有机质进行消化分解，再由植物体吸收净化，最终去除污染物。需要专人负责对水生植物果实、枯枝进行收割、清运，配备水上交通工具及打捞设备。
制定制度，注意防火。在秋冬季节，地表种植的湿生植物地表以上部分将枯死，而北方秋冬季节降水较少，要制定严格的防火制度。作者单位:山东省茌平县环保局

I. 湿地处理废水的研究现状

煤矿山排出的废水和煤矸石渗出液，含硫量较高。根据大峪沟矿区的实际情况，即使采用综合一体化处理方法，出水的除硫效果并不明显，水中SO^2－₄仍高达1994.21～2144.06mg/L。虽然现有的《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426—2006)对SO^2－₄的排放浓度没有明确限制，但高硫酸盐水对大峪沟的地下水和凉水泉水库的水质仍有严重影响。

目前，去除水中SO^2－₄的方法主要有中和法、反渗透膜法、生物化学处理法和湿地法。前几种运行费用高，效果不一，有的还存在二次污染或技术不够完善等问题，更多地采用廉价、清洁的处理方法，即利用湿地除硫。

一般而言，煤矿开采尤其是井工开采都需疏排地下水，在地表形成小溪或小河进入洼地，形成湿地。湿地具有显著的生态功能，能够起到净化水质，调节空气湿度、温度，繁衍各种湿生-水生植物，改善人居环境的作用。据调研，目前煤矿山湿地生态功能常常被忽视，要么弃置不用要么受损严重。本次研究的目的是试图利用矿区排水形成的湿地解决终端外排水的去硫问题，使之资源化，可以说是前述综合一体化处理方案的最终一个环节，同时也是解决煤矿山湿地生态修复和湿地生态利用的专门性课题。

利用人工湿地去除水中硫酸根的研究仍处于探索阶段，人工湿地属于人工构筑物的范畴，通常的做法是建几个处理池，池内铺盖底泥并种植植物，依靠植物、底泥等要素的作用达到去硫效果;煤矿山湿地显然不属于上述的人工湿地，有关煤矿山湿地的生态功能、除污能力的研究，目前还比较少见。据国内外的相关文献，人工湿地脱硫效果相差较大，有的可以达91.9%，有的为53%，甚至有的去除率几乎为零。究其原因，主要是湿地规模、水质、气候、底泥和水生植被的差异。所以在对煤矿山湿地进行研究时，必须查明生态地质的基本条件。

人工湿地是人对自然湿地系统的模拟，利用生态的方法来去除污染物，以达到净化污水的目的，它利用自然生态系统中的物理、化学和生物三者的协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化(彭超英等，2000)。实践表明，与其他处理污水的方法相比，人工湿地系统具有高效率、低投资、低运行费、低维护技术、基本不耗电即“一高三低一不”的特点(丁疆华等，2000)。自1974年第一个用于污水处理的人工湿地系统在西德建成以来，因其优越的性能，使它获得较快的发展(刘自莲等，2005)。20世纪80年代从欧洲到美洲、澳洲等地区和国家都广泛开展了这方面的研究工作。目前，在美国有600多处人工湿地工程用于处理市政、工业和农业废水;在丹麦、德国、英国等国至少有200处人工湿地(主要为地下潜流湿地)系统在运行，新西兰也有80多处人工湿地系统投入使用(李丽等，2007)。而且大量的监测表明，湿地净化污水的效果是显而易见的。例如，Knight(2000)等对1300多条已报道的数据进行分析，人工湿地对饲养家畜排放水的净化效率平均为:BOD₅，65%;TSS，53%;NH₄—N，48%;TN，42%和TP，42%。来自美国环保机构的数据库资料显示出了更高的处理效率，BOD₅，TSS，TN，NH₄—N，NO₃—N和TP分别高达95%、88%、67%、61%、72%和76%(Braskerud等，2002)。

我国的湿地研究起步较晚。从“七五”时期开始试验，取得了人工湿地工艺特征、技术要点和工程参数等研究成果(胡康萍等，1991)。20世纪90年代以来，我国对人工湿地的研究发现灯心草、香蒲等植物在人工湿地中净化污水能达到国家二、三级地面水标准，人工湿地可以广泛应用于工业废水处理、农业水处理、雨水处理等。在研究利用人工湿地生态系统去除水体中藻类方面，说明人工湿地系统在污水深度处理或减少水体富营养化、抑制藻类生长等方面也具有特色。全国数十个城市开展人工湿地研究，很多已投入生产;已有不少城市建立了芦苇人工湿地污水处理系统。这些系统运行以来，产生了良好的经济和社会效益，为我国环境保护做出了贡献。广东韶关市铅锌矿废水治理，在人工湿地中种植香蒲的研究表明(阳承胜等，2000)，利用香蒲净化含铅、锌工业废水的效果非常好，COD、SS、Pb、Zn、Cu和Cd的去除率分别为92.19%、99.62%、93.98%、97.02%、96.87%和96.39%，水质得到明显改善，主要污染物TSS、Pb、Zn、Cu和Cd等均达到排放标准。此外，人工湿地在处理铁矿酸性废水的试验结果表明(唐述虞，1996)，酸水pH值由2.6升高到6.1;铜离子、铁离子和锰离子去除率分别为99.7%、99.8%、70.9%。在利用湿地去除废水中常见的硫酸根离子方面，通过查阅国内外文献发现，前人的研究尚不充分，而且在不多的文献报道中，脱硫效果相差很大。研究资料表明，经生化预处理的纺织废水在经过湿地前后SO^2－₄由1235mg/L变为1244mg/L，去除率几乎为零(尹军等，2004);美国佛罗里达州的Hidden River雨水湿地处理系统的SO^2－₄去除率达到53%(王世和等，2007);另有研究表明，畜禽舍污水经过湿地后，硫化物的降解率可达88.3%(汪植三等，1995);在对湿地净化养猪场猪粪水的研究时发现，SO^2－₄去除率达到91.9%(刘开容等，1997);国外学者研究认为，人工湿地对生活污水中无机硫的去除率可达95%(Buisma 等，1990)。

在湿地设计方面，国外学者通过示踪剂实验发现，在同样的湿地面积下，填料深度为0.45m的湿地系统的BOD去除效果比深度为0.3m的湿地系统去除效果稍好(George，2000)。美国环保局在关于构建湿地处理市政废水的手册中认为，潜流湿地进水区域水深一般为0.4m，基质深度应比水深深0.1m，即系统总体深度为0.5m(USEPA，2000)。国内有学者研究了20cm、40cm、60cm三个水深条件下COD的去除率，发现水深为60cm时，即使运行的水力负荷较高(433.3cm/d)，COD的去除率仍然可达84.9%(王世和等，2003)。另有研究发现，进水负荷的增大引起水力停留时间和出水速率的下降，不利于污水的净化处理。但另一方面，进水负荷太小又不能充分发挥湿地的净化潜力，因此湿地系统都存在一个较佳的进水负荷(吴振斌等，2001)。研究表明，低流速和高水力停留时间(HRT)对有机物和TSS(总悬浮固体)有较好的去除作用，过高的HRT会增加人工湿地水分的蒸腾作用。鉴于湿地植物在处理废水中有机物和重金属的重要作用，目前国外对人工湿地的植物选择研究不断深入，总的来看一般有三种植物较为常用，为风车草、芦苇和香蒲(Ciria等，2005; Karathanasis 等，2003)。国外有学者研究了人工湿地处理系统中八种植物对污染物的去除效果，发现香蒲的去除能力最强(Klomjek，2005)。国内人工湿地系统植物的应用情况和国外基本相同，在研究香蒲、美人蕉、灯心草、芦苇、营蒲、茭白和黄花莺尾这七种武汉地区常见湿地植物对生活污水的处理效果时，发现其中香蒲、美人蕉、黄花莺尾、茭白和营蒲的处理效果相对较好(鲁敏等，2004)。风车草、香根草、香蒲、芦苇和灯心草是国内人工湿地应用比较多的植物(靖元孝等，2002;廖新梯，2002;成水平等，1997;王全金等，2004)。

通过以上总结，可以发现，目前针对湿地处理废水的研究和应用在国内外均是一个热点问题，取得了一定的理论和实践成果，但是，由于湿地作为一个特殊的生态系统有其自身的复杂性，加之废水类型的复杂多样，具体的情况千差万别，所以，在利用湿地净化废水特别是煤矿山废水方面，还有着诸多问题亟待解决，可以说还在“摸着石头过河”。目前国内外对于湿地净化污染物能力的评估，多是根据溶质平衡的原理，将湿地进水口与出水口的溶质量相减，认为其结果就是湿地的净化能力。这种评价方法有许多弊端，一是必须依赖于长期、大量的监测数据作为基础，二是不能给出较为准确的单位面积的净化效率数据，三是只能在湿地建成后进行评估，而想要更科学地进行湿地设计，在建设之前就必须对湿地净化能力进行合理的预测。目前，国内外的湿地设计往往多着眼于水力学参数和化学指标，对于影响净化效果的关键因素例如植物、底泥等涉及较少，特别是缺少对湿地各要素研究成果的综合分析，现有的很多研究，实际上，或是将湿地看做是常有植物，铺有底泥的“反应釜”，或是仅从植物、化学等单一学科角度出发来研究湿地净化这种多学科问题。

另外，国内外的研究虽已证明了湿地处理废水的有效性和实用性，然而多数研究都注重于湿地对废水中氮、磷、pH值和金属离子去除的研究，很少有针对酸性废水中含量相当高的硫酸根离子去除情况的研究。高硫废水是工业生产特别是煤矿开采中大量产生的一类污染，在利用湿地来去除水中的硫酸根离子方面，国内外研究不多，并且所得的结论也是差异较大。造成这一现象的原因是，前人所研究的各个湿地的环境，包括气候、底泥、面积、植物种类、数量等，以及所排放废水的性质包括水量、pH值、硫酸根浓度、COD、BOD₅等都差异较大。因此，在对具体某处湿地进行研究时，应该实地展开调查取样，来评价该处湿地对SO^2－₄的去除作用。从根本上说，正是由于对湿地生态系统结构的生态地质学研究不够，才导致了湿地净化废水研究方面的欠缺，使其功能没有得到充分发挥。

J. 湿地生态系统是怎样用于污水处理的

人工湿复地技术是
20
世纪
70
年代末发制展起来的一种新型的污水生态处理新技术
,
其特点是投资少、效率高、抗冲击、处理效果稳定、运行费用低、维护方便和景观生态相容
性好。目前已被用于处理各种类型的废水
,
如居民生活污水、养殖废水、酸性矿排水、暴雨
径流、
面源污染控制以及河流、
湖泊湿地恢复和重建
,
同时在城市市政工程建设中发挥作用。
一般认为
,
人工湿地是通过植物
-
土壤
-
微生物的综合作用实现对污染物去除的
,
其中微生物
是对污染物进行吸收和降解的主要生物群体和承担者
,
微生物在湿地基质中与其他动物和植
物共生体的相互关系往往起着核心作用。在人工湿地系统净化污水过程中
,
基质中的微生物
起到十分重要的作用
,
一方面它们既是生态系统中的重要组成部分
,
另一方面又是有机污染
物去除的积极分解者
,
它们的组成以及功能的发挥将直接影响人工湿地的净化效果。