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摘要：人工濕地系統(tǒng)具有高效、節(jié)能、基建和運(yùn)行費(fèi)用低、操作與維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是一種高效的污水生態(tài)處理技術(shù)，其去除機(jī)理錯(cuò)綜復(fù)雜。本文綜述了人工濕地的系統(tǒng)構(gòu)造、分類和凈化機(jī)理，并通過(guò)其影響因素的分析，提出了人工濕地污水處理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行管理中應(yīng)注意的問(wèn)題。

1. 前言

濕地是地球上一種重要的生態(tài)系統(tǒng)，享有“地球之腎”的美譽(yù)。它以復(fù)雜而微妙的方式扮演著自然凈化器的角色，顯示了地球生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)謹(jǐn)、完善和神奇。正是認(rèn)識(shí)到了濕地的作用，人們根據(jù)不同污染物類型以及當(dāng)?shù)刈匀粭l件，有目的地構(gòu)建起不同類型的人工濕地，模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)理，人工濕地作為一種新型的污水處理技術(shù)被國(guó)內(nèi)外學(xué)者深入研究并廣泛應(yīng)用。

2. 人工濕地概述

人工濕地是為處理污水而人為地在有一定長(zhǎng)寬比和底面坡度的洼地上用土壤和填料( 如礫石等)混合組成填料床，使污水在床體的填料縫隙中流動(dòng)或在床體表面流動(dòng)，并在床體表面種植耐污能力強(qiáng)，較高污染物去除能力，成活率高，抗水性強(qiáng)，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，美觀及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物( 如蘆葦，蒲草等) 形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)體系［1］。

人工濕地是20 世紀(jì)70 年代末發(fā)展起來(lái)的一種新型污水生態(tài)處理技術(shù)，以其投資少、建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本低; 凈化效果好、有較強(qiáng)的氮、磷去除能力; 工藝簡(jiǎn)單、組合多樣化，在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。目前，普遍認(rèn)為構(gòu)成人工濕地污水處理系統(tǒng)的4 個(gè)基本組成要素是水體、基質(zhì)、水生植被和微生物［2］。

(1) 基質(zhì)。人工濕地的基質(zhì)用來(lái)支撐濕地植物、蓄納污水和為污染物提供物理、化學(xué)和生物轉(zhuǎn)化場(chǎng)所。常用的人工濕地基質(zhì)主要包括礫石、碎石、砂、土壤等。

(2) 植被。植被是人工濕地的重要組成部分，它最主要的功能就是向基質(zhì)輸送氧氣，為微生物降解污染物創(chuàng)造好氧微環(huán)境。另一方面，植物的生長(zhǎng)吸收污水及填料表面吸附的氮、磷、有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，達(dá)到削減污染物的作用。另外，某些植物對(duì)特定重金屬有較強(qiáng)的吸收能力，因此人工濕地也用于某些工業(yè)污水的處理。最常用的人工濕地植物是自然濕地中的挺水植物，如蘆葦和香蒲等。

(3) 水體。水文系統(tǒng)是控制濕地生態(tài)、物理和化學(xué)特征的最重要的因素。濕地中水的運(yùn)動(dòng)受降雨、蒸發(fā)、基質(zhì)的性質(zhì)及植物的影響。對(duì)人工濕地而言，這些因素將以各種方式影響污水處理的效果。

(4) 微生物。人工濕地的許多功能是由微生物及其代謝作用調(diào)節(jié)的。人工濕地中的微生物包括細(xì)菌、酵母菌、真菌、原生動(dòng)物和藻類，它們是凈化廢水的主要貢獻(xiàn)者。濕地凈化污水就是濕地中的基質(zhì)、植物和微生物相互關(guān)聯(lián)，物理、化學(xué)、生物過(guò)程協(xié)同作用的結(jié)果。

3. 人工濕地分類

人工濕地系統(tǒng)根據(jù)濕地中主要植物類型可分為浮生植物系統(tǒng)、挺水植物系統(tǒng)和沉水植物系統(tǒng)。沉水植物( 如狐尾藻、金魚(yú)藻) 系統(tǒng)主要應(yīng)用于初級(jí)處理和二級(jí)處理后的精處理。浮水植物( 如浮萍、鳳眼蓮) 主要用于N、P 去除和提高傳統(tǒng)穩(wěn)定塘效率［3］。

通常采用的分類方式是根據(jù)水在濕地中流動(dòng)的方式不同分為3 種類型: 表面流人工濕地( SFCW，Sur Flow Constructed Wetland) 、水平流人工濕地( HFCW，Horizontal Flow Constructed Wetland)和垂直流人工濕地( VFCW，Vertical FlowConstructed Wetland) 。

3. 1 表面流人工濕地

表面流人工濕地( SFCW) 類似于自然濕地，污水以較慢的速度從濕地表面流過(guò)，污水中有機(jī)物的去除主要依靠生長(zhǎng)在水下的植物的莖和桿上的生物膜來(lái)完成，濕地中的氧主要來(lái)自于水體表面擴(kuò)散、植物根系的傳輸和植物的光合作用。這種類型的人工濕地具有投資少、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但占地面積較大，水力負(fù)荷較小，去污能力有限; 而且系統(tǒng)的運(yùn)行受氣候影響較大，水面冬季易結(jié)冰，夏季易生蚊蠅，散發(fā)臭氣。

3. 2 水平流人工濕地

水平潛流人工濕( HFCW) 地因污水水平流過(guò)填料床而得名，它由一個(gè)或多個(gè)填料床組成，床體填充基質(zhì)，床體設(shè)有防滲層以防止污染地下水。與表面人工濕地相比，水平流保證人工濕地具有較大的水力負(fù)荷和污染負(fù)荷。在潛流型濕地系統(tǒng)中，污水在濕地床的內(nèi)部流動(dòng)，一方面可以充分利用填料表面生長(zhǎng)的生物膜，分布的植物根系及表層填料截留等的作用，以提高其處理效果和處理能力; 另一方面，由于水流在地表以下流動(dòng)，故其具有保溫性較好、處理效果受氣候影響小、衛(wèi)生條件較好的特點(diǎn)。

3. 3 垂直流人工濕地

垂直流人工濕地( VFCW) 的水流情況綜合了表面流濕地和水平流濕地的特性，水流在填料床中基本上呈由上向下的垂直流，床體處于不飽和狀態(tài)，氧可通過(guò)大氣擴(kuò)散和植物傳輸進(jìn)入人工濕地系統(tǒng)。垂直流人工濕地的硝化能力高于水平潛流濕地，可用于處理氨氮含量較高的污水，但對(duì)有機(jī)物的去除能力不如水平流濕地，控制相對(duì)復(fù)雜，基建要求較高，夏季有孳生蚊蠅的現(xiàn)象。

4. 人工濕地的污染物去除機(jī)理

人工濕地與傳統(tǒng)的污水處理方法( 活性污泥法和穩(wěn)定塘法等) 相比，其處理效果較好。其對(duì)BOD5的去除率可達(dá)85 % ～ 95 % ，COD 的去除率可達(dá)80 %以上，處理出水中的BOD5小于10 mg /L，SS 小于20 mg /L［4］，氮和磷的去除率也達(dá)到50%左右［5］。

人工濕地系統(tǒng)對(duì)水體的凈化機(jī)理十分復(fù)雜，但一般認(rèn)為，凈化過(guò)程綜合了物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用。物理作用，主要是對(duì)可沉固體、BOD5、氮、磷、難溶有機(jī)物等的沉淀作用，填料和植物根系對(duì)污染物的過(guò)濾和吸附作用; 化學(xué)作用是指人工濕地系統(tǒng)中由于植物、填料、微生物及酶的多樣性而發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，包括化學(xué)沉淀、吸附、離子交換、氧化還原等; 生物作用則主要是依靠微生物的代謝( 包括同化、異化作用) 、細(xì)菌的硝化與反硝化、植物的代謝與吸收等作用，達(dá)到對(duì)污染物的去除。最后通過(guò)對(duì)濕地填料的定期更換或?qū)υ苑N植物的收割，而使污染物質(zhì)最終從系統(tǒng)中去除。

4. 1 人工濕地對(duì)有機(jī)物的去除

污水中的有機(jī)物包括不溶性有機(jī)物和可溶性有機(jī)物。前者通過(guò)沉淀和過(guò)濾可迅速去除，而后者則通過(guò)植物根系和生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過(guò)程被分解而去除。濕地對(duì)有機(jī)物的去除是物理的截留沉淀和生物的吸收降解共同作用的結(jié)果。水中大部分有機(jī)物最終是被異氧微生物轉(zhuǎn)化為微生物自身物質(zhì)及CO2和H2O，以及通過(guò)對(duì)基質(zhì)的定期更換及對(duì)濕地植物的收割而將新生的有機(jī)體從系統(tǒng)中去除。人工濕地系統(tǒng)雖然對(duì)有機(jī)物的去除率較高，但是隨著系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間增加會(huì)出現(xiàn)有機(jī)物的積累現(xiàn)象，而影響凈化效果。研究表明，水體在植物床填料內(nèi)流動(dòng)時(shí)，隨著遷移距離的延長(zhǎng)，COD 的降解速率呈現(xiàn)減慢的趨勢(shì)［6］。

4. 2 人工濕地對(duì)氮的去除

氮在人工濕地內(nèi)的轉(zhuǎn)化途徑包括基質(zhì)的吸附、過(guò)濾、沉淀和離子交換、水生植物吸收、微生物的氨化、硝化、反硝化以及氨的揮發(fā)［7］等。

氮在廢水中以4 種形態(tài)存在: 有機(jī)氮、氨態(tài)氮( NH3-N)、硝態(tài)氮( NO－3 -N) 和亞硝態(tài)氮( NO－2 -N)。

經(jīng)過(guò)微生物的氨化、硝化和反硝化過(guò)程最終變成氣態(tài)氮從濕地中去除是氮的主要去除途徑。其基本條件是存在大量的氨化菌、硝化菌、反硝化菌和適當(dāng)?shù)臐竦赝寥拉h(huán)境條件［8］。人工濕地作為一個(gè)獨(dú)立的生態(tài)系統(tǒng)，水體表面充氧和根系的輸氧形成好氧環(huán)境，而非根系區(qū)就形成厭氧環(huán)境，這樣在同一系統(tǒng)內(nèi)形成不同的溶氧環(huán)境，使根系周圍連續(xù)呈現(xiàn)好氧、厭氧、缺氧的狀態(tài)，相當(dāng)于許多串聯(lián)或并聯(lián)的A2O 處理單元［9］。不同形態(tài)的氮在人工濕地中會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，有機(jī)氮在氨化細(xì)菌的氨化作用下轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3-N，再通過(guò)硝化作用，硝化細(xì)菌把NH3-N 轉(zhuǎn)化為NO －2 -N 和NO －3 -N，最后通過(guò)反硝化過(guò)程，細(xì)菌在厭氧或缺氧環(huán)境中利用有機(jī)物產(chǎn)能，將NO －2 -N和NO －3 -N 代替O2作為電子受體，最終使氮以N2O和N2形式從系統(tǒng)中根本去除。有研究表明，人工濕地進(jìn)水氮的主要形態(tài)為硝態(tài)氮時(shí)，硝態(tài)氮在人工濕地內(nèi)的主要去除途徑為直接反硝化過(guò)程，進(jìn)水氮的主要形態(tài)為氨氮時(shí)，氨氮在人工濕地內(nèi)主要去除途徑為植物吸收、吸附和硝化、氨化過(guò)程［10］。而N2O 是一種溫室氣體，過(guò)度排放可能會(huì)導(dǎo)致全球溫室效應(yīng)。也有研究表明當(dāng)pH 值較低時(shí)，N2的產(chǎn)生受到抑制，此時(shí)所有的N 將以N2O 的形式排放到大氣中。從環(huán)保的角度看來(lái)，濕地土壤的pH 值應(yīng)該保持在6. 0 以上，這樣很大比例的廢水中的N將會(huì)以氣態(tài)形式去除［5］。

另外，濕地中的填料也可通過(guò)一些物理和化學(xué)的途徑如吸收、吸附、過(guò)濾、離子交換等去除一部分污水中的氮。沸石對(duì)氨態(tài)氮具有一定的吸附功能，并且大多都用此填料來(lái)處理含氮廢水的試驗(yàn)［11］。還有研究表明，蛭石對(duì)氨氮的去除要好過(guò)沸石，其主要是通過(guò)離子交換作用來(lái)去除污水中氨氮，物理吸附作用相對(duì)很少，并且陽(yáng)離子交換反應(yīng)速度快，飽和吸附量可達(dá)20. 83mg /L。因此，強(qiáng)化濕地內(nèi)部填料層的作用，有利于提高系統(tǒng)的硝化能力［12］。

4. 3 人工濕地對(duì)磷的去除

污水中磷的存在形式常見(jiàn)的有磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷酸鹽等。人工濕地對(duì)磷的去除主要是通過(guò)基質(zhì)物理化學(xué)作用、植物吸收、與有機(jī)物結(jié)合、微生物的正常同化和過(guò)量積累等，而磷最終從系統(tǒng)中去除是依賴于濕地植物的收割和飽和基質(zhì)的更換。

廢水中的無(wú)機(jī)磷跟無(wú)機(jī)氮一樣在植物吸收及同化作用下，變成植物的有機(jī)成分( 如ATP 和核酸等) ，最終通過(guò)植物的收割而得以去除。

微生物對(duì)磷的去除主要包括對(duì)磷的正常同化和過(guò)量積累。濕地系統(tǒng)中植物光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)交替進(jìn)行，形成根毛輸氧的交替出現(xiàn)，以及系統(tǒng)內(nèi)部不同區(qū)域?qū)ρ跸牧康牟町?，?dǎo)致了系統(tǒng)中厭氧、好氧環(huán)境的交替出現(xiàn)。在好氧區(qū)微生物的作用下將磷以磷酸鹽的形成釋放出來(lái)，通過(guò)水生植物吸收去除［13］。

基質(zhì)對(duì)磷的物理化學(xué)作用被認(rèn)為是人工濕地除磷最有效的機(jī)制，一方面，填料為濕地生物膜的形成提供了可依附的表面; 另一方面，基質(zhì)可以通過(guò)吸附沉淀作用將廢水中的含磷污物去除?；|(zhì)對(duì)磷素的吸附主要為化學(xué)吸附，即可溶性磷與基質(zhì)中的Ca、Al、Fe 和土壤顆粒吸附、絡(luò)合，形成難溶性物質(zhì)沉淀去除［14］，但這個(gè)吸附沉淀并不是永久的，而是有限和部分可逆的。實(shí)驗(yàn)表明，基質(zhì)對(duì)磷的吸附過(guò)程存在著積累現(xiàn)象，當(dāng)達(dá)到飽和狀態(tài)后，會(huì)降低對(duì)磷的去除率［15］，當(dāng)污水中磷的濃度過(guò)低時(shí)，填料中有部分被吸附的磷會(huì)重新回到水中［16］。

基質(zhì)的物理化學(xué)作用、水生植物的吸收和微生物的作用是廢水中除磷的3 條平行的途徑，3 者對(duì)除磷的作用各不相同。植物直接吸收的磷量最小;基質(zhì)吸附對(duì)除磷起的作用最大，但基質(zhì)單獨(dú)的凈化作用是有限的。因此，只有把植物和基質(zhì)結(jié)合為一個(gè)整體的濕地系統(tǒng)，才可能對(duì)污水中的磷起最有效長(zhǎng)久的凈化作用。

4. 4 人工濕地對(duì)重金屬及病原菌的去除

人工濕地對(duì)重金屬也有很強(qiáng)的去除能力。金屬離子去除機(jī)理主要有: 植物的吸收和富集作用、土壤膠體顆粒的吸附、懸浮顆粒的過(guò)濾和沉淀，人工濕地對(duì)污水中重金屬去除是通過(guò)植物、微生物、土壤基質(zhì)等組成成分共同起作用的。

研究發(fā)現(xiàn)，像大多數(shù)自然處理技術(shù)一樣，人工濕地可以去除污水中的病原菌，其原理尚不清楚，去除率不確定，但很有效。

5. 人工濕地的影響因素

5. 1 基質(zhì)和植物

不同的基質(zhì)含有不同的礦物元素、具有不同的孔隙度、復(fù)氧能力; 不同的植物對(duì)特定的元素吸收量以及根系的供氧能力也不同，這些都影響著對(duì)廢水的凈化。正如前面所說(shuō)，Ca、Al、Fe 含量較高的基質(zhì)對(duì)磷的去除率較高，沸石和蛭石對(duì)氮的去除也有較好的效果; 也有研究表明濕地植物吸收營(yíng)養(yǎng)物的能力與植物的根系深度及生活形態(tài)相關(guān)，那些根系易暴露于污水中的植物比根系深但分布于基質(zhì)中的植物具有更好的吸收能力［17］。

5. 2 溫度和pH

溫度的變化直接影響N 的氨化、硝化與反硝化過(guò)程，從而影響人工濕地對(duì)N 的去除。低溫下微生物基質(zhì)酶的活性將受到抑制，導(dǎo)致酶促反應(yīng)速度很慢，進(jìn)而影響到硝化和含氮有機(jī)物的降解。除此外，隨著季節(jié)氣溫的變化，植物不斷生長(zhǎng)，植物在不同生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)氮磷的吸收能力也是不同的，一般在春季和夏季，植物生長(zhǎng)迅速，生物量增加，對(duì)氮磷的吸收增加，出水中氮磷含量較少，在秋季植物枯萎后，吸收速度放慢，而冬季死亡的植株甚至?xí)尫帕椎綕竦刂校率钩鏊辛缀可仙?，無(wú)機(jī)磷含量甚至高于進(jìn)水。因此，對(duì)植物的及時(shí)收割和填料的定期更換有助于延長(zhǎng)濕地系統(tǒng)的處理壽命。pH 值對(duì)人工濕地磷的去除影響較大。因?yàn)閺U水中磷的去除主要是靠基質(zhì)的物理化學(xué)作用，這與介質(zhì)的酸堿環(huán)境有關(guān)。這主要和基質(zhì)中的金屬離子有關(guān)，一般認(rèn)為其中Ca2 + 易于在堿性或中性環(huán)境條件下發(fā)生反應(yīng)，而與A13 +、Fe2 + 主要是在中性或酸性環(huán)境條件下發(fā)生反應(yīng)。污水在經(jīng)過(guò)濕地系統(tǒng)時(shí)，會(huì)引起系統(tǒng)的pH 值的變化，過(guò)長(zhǎng)的水力停留時(shí)間會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的pH 值的降低。

5. 3 DO 值

DO 對(duì)氮的硝化、反硝化及磷的生物吸收和同化具有很大的影響。DO 值過(guò)低是，出現(xiàn)缺氧狀態(tài)抑制了硝化作用的進(jìn)行，不能產(chǎn)生大量的亞硝酸鹽和硝酸鹽，繼而使反硝化過(guò)程不能進(jìn)行。DO 值的提高可以有效增強(qiáng)微生物的代謝能力，促進(jìn)微生物對(duì)磷的吸收和同化，也使硝化細(xì)菌的呼吸活動(dòng)加強(qiáng)，對(duì)有機(jī)物的降解起到了促進(jìn)作用。

為提高人工濕地中的DO，我們可以通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)改善系統(tǒng)充氧能力，如曝氣、分段進(jìn)水、多點(diǎn)布水、出水循環(huán)，改善基質(zhì)狀況，增加植物密度［18］。

6. 人工濕地工程實(shí)踐中的問(wèn)題和不足

近年來(lái)隨著對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展重要性的認(rèn)識(shí)，污水生態(tài)處理工藝受到越來(lái)越多的重視，人工濕地污水處理技術(shù)作為一種新型的生態(tài)型污染治理技術(shù)，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，但是人工濕地技術(shù)在工程應(yīng)用中仍然存在諸多問(wèn)題，如: 污染負(fù)荷較低，占地面積大; 填料易堵塞; 污染物負(fù)荷易飽和，難以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行等。

6. 1 占地面積相對(duì)較大

人工濕地凈污的效果與污水在濕地中流動(dòng)的時(shí)間和空間充足與否有著很大的相關(guān)關(guān)系。其次，當(dāng)系統(tǒng)中的填料和植物納污達(dá)到飽和程度時(shí)需要用備用池來(lái)交替運(yùn)行。另外，為防止淤積，往往建造預(yù)處理池對(duì)污水進(jìn)行先期處理。所以，與傳統(tǒng)的污水處理廠相比，人工濕地污水處理系統(tǒng)需要較大的占地面積，一般認(rèn)為大約是傳統(tǒng)污水處理廠的2 ～ 3倍左右。其中，表面流濕地由于水力負(fù)荷小，需要較大的占地面積。因此，人工濕地系統(tǒng)的選址問(wèn)題要考慮到環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益綜合最優(yōu)化、規(guī)?；囊蛩兀绕湓诳罩猛恋乇容^少的大城市。最佳的解決辦法就是將工程選址在市郊區(qū)域，這樣不但不占用寶貴的市區(qū)土地資源，而且還可以減輕風(fēng)沙等對(duì)市區(qū)的環(huán)境影響。

6. 2 容易產(chǎn)生淤積、飽和現(xiàn)象

人工濕地能有效地去除污水中的有機(jī)物、懸浮物、TN、TP、SS、重金屬、病原體等污染物質(zhì)。但是隨著時(shí)間的推移，部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)逐漸地積累、濕地中的微生物相應(yīng)地繁殖，如果維護(hù)不當(dāng)，便很容易產(chǎn)生淤積、阻塞現(xiàn)象，使水力傳導(dǎo)性、濕地處理效果和運(yùn)行壽命降低。隨著污水處理過(guò)程的不斷運(yùn)行，數(shù)年內(nèi)基質(zhì)的吸附能力通常會(huì)趨于飽和，也會(huì)影響濕地的處理效果。排除淤積、飽和現(xiàn)象的最佳途徑是要在有備用池的前提下，定期地對(duì)基質(zhì)進(jìn)行去淤更換，對(duì)植物進(jìn)行收割。此外，人工濕地中栽培的植物還易受到病蟲(chóng)害、火災(zāi)的威脅以及自身生長(zhǎng)周期的影響，也是應(yīng)該加以重視的問(wèn)題。

從上述分析來(lái)看，人工濕地污水處理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)仍然占據(jù)著主要層面。其巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益促使許多國(guó)家都在積極地克服困難，不斷地去研究、應(yīng)用。

7. 人工濕地技術(shù)進(jìn)一步研究建議 

目前，人工濕地系統(tǒng)在許多國(guó)家已被用來(lái)處理各類受污染水體，包括家畜與家禽的糞水、尾礦排出液、工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)廢水、垃圾場(chǎng)滲濾液、暴雨徑流、生活污水、富營(yíng)養(yǎng)化湖水等。但縱觀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，我們也注意到，人工濕地污水處理技術(shù)還有很多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究，其急待解決的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾方面。

7. 1 人工濕地對(duì)污染物去除機(jī)理有待進(jìn)一步研究

人工濕地除污機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，很多化學(xué)過(guò)程與生物化學(xué)過(guò)程至今尚未完全弄清或存在不同觀點(diǎn)，主要包括有有機(jī)物、磷素、氮素等去除的主要機(jī)理尚不明確。例如，關(guān)于除磷的主要機(jī)理尚存在爭(zhēng)議，一些人認(rèn)為是植物的吸收作用，另一些人則認(rèn)為是基質(zhì)的吸附作用。另外，不同類型的人工濕地對(duì)污染物的去除效果亦存在差異，如水平潛流人工濕地除總氮效果較好、而硝化效果較差，垂直潛流人工濕地落空運(yùn)行條件下硝化效果較好但總氮去除率不高等，有必要進(jìn)一步研究其各自人工濕地內(nèi)部氮素的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，從而提高各種人工濕地對(duì)氮素的去除效果。

7. 2 人工濕地構(gòu)造需進(jìn)一步研究

根據(jù)需凈化污染水體的種類不同，如何選擇濕地類型、基質(zhì)種類、基質(zhì)粒徑和組配、植物種類及搭配有待進(jìn)一步的研究。不同的人工濕地類型對(duì)各種污染物有著不同的去除效果，針對(duì)特定的污染水體，如何選擇合適的人工濕地類型，目前沒(méi)有統(tǒng)一的原則和標(biāo)準(zhǔn)。同樣，不同基質(zhì)對(duì)污水中污染物的去除效果也是有差異的，如何通過(guò)基質(zhì)種類選擇及其組配來(lái)提高人工濕地對(duì)污染物的去除效果，亟待進(jìn)一步研究; 另外，基質(zhì)粒徑的選擇對(duì)于人工濕地能否長(zhǎng)久持續(xù)運(yùn)行、污染物去除效果等起著至關(guān)重要的作用，亦需開(kāi)展此方面的研究工作。

人工濕地能否有效處理污水的一個(gè)重要因素是選擇合適的植物種類。目前，全球發(fā)現(xiàn)的濕地高等植物多達(dá)6700 余種，而已被用于處理濕地且具有處理效果的不過(guò)幾十種，很多植物從未使用過(guò)。一些地處熱帶和亞熱帶的發(fā)展中國(guó)家，有豐富的濕地物種。但由于受經(jīng)費(fèi)限制，無(wú)力開(kāi)展觀測(cè)研究，通常照搬發(fā)達(dá)國(guó)家的成果，包括在物種的利用上，而對(duì)本國(guó)本地區(qū)很有凈化潛力的植物視而不見(jiàn)，又因?yàn)槭褂煤凸芾硭接邢?，其處理效果較差。因此，今后開(kāi)展?jié)竦丶夹g(shù)時(shí)，選擇合適的植物種類，特別是通過(guò)試驗(yàn)觀測(cè)，從當(dāng)?shù)氐奶烊粷竦刂羞x擇抗污力強(qiáng)、凈化效果好的物種是一項(xiàng)優(yōu)先考慮的工作。另外，在植物選擇方面，還應(yīng)考慮多個(gè)物種的合理搭配，單一物種的凈化能力總是有限的。

7. 3 運(yùn)行和管理需進(jìn)一步研究

人們建造濕地處理污水的原因之一是因?yàn)槿斯竦赝忍烊粷竦赜懈叩膬艋芰?，但人工濕地的處理功能并不是長(zhǎng)久保持的，幾年之后就可能演變成自然濕地特性。如新建造的濕地通常具有較高滯留磷的能力，而隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，其滯留磷的能力也逐漸下降。另外，如果人工濕地運(yùn)行管理不當(dāng)，容易造成堵塞、表面積水等現(xiàn)象，從而直接影響人工濕地的運(yùn)行壽命。因此，如何長(zhǎng)久保持人工濕地的處理能力是值得研究的一個(gè)課題。

8. 人工濕地在設(shè)計(jì)、運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題

人工濕地具有運(yùn)行成本較低，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是一種適合我國(guó)國(guó)情的污水處理工藝，尤其適用于廣大農(nóng)村、中小城鎮(zhèn)及城市分散型的污水處理，因而有著廣闊的應(yīng)用前景。不過(guò)人工濕地是個(gè)復(fù)雜的污水處理生態(tài)系統(tǒng)，其中的很多機(jī)理目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。因此今后還要深入地開(kāi)展研究工作，取得相關(guān)的實(shí)用數(shù)據(jù)，以促進(jìn)其在我國(guó)適當(dāng)?shù)貐^(qū)的推廣應(yīng)用。 在設(shè)計(jì)和管理運(yùn)行人工濕地應(yīng)該做到以下幾點(diǎn):

( 1) 人工濕地在建造之前，應(yīng)詳細(xì)考慮整個(gè)環(huán)境地理?xiàng)l件，規(guī)劃設(shè)計(jì)濕地的水利工程及后續(xù)管理維護(hù)。使進(jìn)水有效地流經(jīng)整個(gè)濕地，得以提高效率，減少濕地所需的面積。

( 2) 根據(jù)所在地的氣候條件選擇一些凈化能力強(qiáng)，具抗逆性，且有一定觀賞價(jià)值的濕地植物。同時(shí)也要選擇表面積大，吸附性強(qiáng)，孔隙分布均勻，且富含Ca、Fe、Al 等的基質(zhì)。

( 3) 制定完善的管理方法，例如調(diào)節(jié)最佳的曝氣時(shí)間，水流時(shí)間以提高DO 值等，另外還要定期對(duì)濕地系統(tǒng)中的植物和基質(zhì)進(jìn)行收割以及替換，這都可以大大提高系統(tǒng)對(duì)氮磷的去除率。

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