人工濕地(人工濕地技術(shù)的介紹)
1.人工濕地技術(shù)的介紹
人工濕地是由人工建造和控制運(yùn)行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制的投配到經(jīng)人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動的過程中，主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進(jìn)行處理的一種技術(shù)。
其作用機(jī)理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動物的作用。 人工濕地是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，在促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益。
隨著環(huán)境保護(hù)的迅速發(fā)展，人們對濕地功能也有了廣泛的認(rèn)識。濕地作為"地球之腎"，擔(dān)負(fù)著對地球自然水體的凈化和處理功能。
由于城市中天然濕地的逐漸減少和消亡，因此人工濕地以其獨(dú)到的優(yōu)越性受到了越來越多的關(guān)注和發(fā)展。 人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)作為一種新型生態(tài)污水凈化處理方法，其基本原理是在人工濕地填料上種植特定的濕地植物，從而建立起一個(gè)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)。
當(dāng)污水通過濕地系統(tǒng)時(shí)，其中的污染物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)被系統(tǒng)吸收或分解，而使水質(zhì)得到凈化。 下面：在全國范圍內(nèi)選擇了3處人工濕地進(jìn)行比較和綜合評價(jià)，它們分別是山東威海榮成人工濕地、湖北武漢桃花島人工濕地和遼寧沈陽渾南人工濕地。
三者分別處在我國的東部、南方和北方，處理對象分別為城市污水、城市地表徑流和小區(qū)生活污水，所選擇的濕地類型、流型、濕地植物和基質(zhì)組成也都存在著差別，但是3處濕地建成后都在成功地運(yùn)行。本研究通過對3處處理濕地的綜合比較，提出不同地區(qū)、不同氣候條件、不同處理對象在應(yīng)用人工濕地時(shí)的設(shè)計(jì)原則，總結(jié)不同類型人工濕地的適用范圍及在運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意的問題，為人工濕地技術(shù)更廣泛、更科學(xué)地推廣應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。
1地理與氣候 榮成市人工濕地位于山東半島最東端，屬于暖溫帶季風(fēng)型濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫為12℃左右，年平均日照2600h左右，年平均降雨量800mm左右。 武漢市桃花島人工濕地示范工程位于武漢市城區(qū)的西南部，屬亞熱帶大陸季風(fēng)性（濕潤）氣候，年平均氣溫15.8~17.8℃，年無霜期一般為211~272d，年平均日照時(shí)數(shù)1810~2100h，年降雨量1150~1450mm。
渾南新區(qū)人工濕地位于沈陽市渾南新區(qū)，屬于北溫帶受季風(fēng)影響的半濕潤大陸性氣候，年平均氣溫在8.9℃左右，最低氣溫為-30.6℃，發(fā)生在1月份，年平均日照時(shí)數(shù)為2554h，年平均降水量為727.4mm,7~8月降水量占50%左右。 2工程概況 榮成污水處理廠采用蘆葦濕地處理工藝，處理系統(tǒng)占地面積80hm2，處理規(guī)模為2.0萬m3/d，于1998年10月投入運(yùn)行，承擔(dān)約12萬居民的生活污水及少量工業(yè)廢水。
進(jìn)水水質(zhì)情況為：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。濕地類型采用滲濾型人工濕地，是對原有的天然蘆葦濕地進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)單元化，基質(zhì)沒有更換仍采用原有土壤，該濕地建在市郊，遠(yuǎn)離居民區(qū)，與海相鄰，出水直接排海，有力地緩解了海水水質(zhì)的污染。
濕地運(yùn)行至今達(dá)7a時(shí)間，運(yùn)行比較正常，為了保證濕地功能的長效發(fā)揮，2005年在濕地的預(yù)處理部分增加了浮動生物床強(qiáng)化一級處理，來保證整個(gè)系統(tǒng)的處理效果[1]。 桃花島示范工程主要用于控制桃花島小區(qū)1.33km2匯水面積的初期暴雨徑流，主要由儲存塘系統(tǒng)、景觀塘系統(tǒng)、水平潛流人工濕地系統(tǒng)、復(fù)合人工濕地系統(tǒng)等工程組成（見圖2）。
儲存塘系統(tǒng)總面積20800m2，設(shè)計(jì)蓄水量14500m3；水平潛流人工濕地采用半地上式布置，面積5000m2，平均深度0.7m，采用由礫石、碎石、砂子和種植土組成的組合基質(zhì)，設(shè)計(jì)處理水量為700~1200m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)為：SS,120mg/L;TP,1.6mg/L;TN,20mg/L;CODCr,160mg/L。 景觀塘系統(tǒng)總面積3100m2。
復(fù)合人工濕地系統(tǒng)包括一個(gè)垂直流人工濕地、3個(gè)水平潛流人工濕地和兩個(gè)表流人工濕地，垂直流人工濕地面積為300m2，水平潛流人工濕地面積為1500m2，平均深度0.5m，采用由礫石、碎石和砂子組成的組合基質(zhì)，設(shè)計(jì)處理水量為560~900m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)為：SS,120mg/L;TP,1.6mg/L;TN,20mg/L;CODCr,160mg/L。桃花島人工濕地鄰湖而建，離居民區(qū)很近，濕地出水直接排入湖中。
濕地自建成運(yùn)行至今已有2a多時(shí)間，運(yùn)行一切正常[2~4]。 渾南人工濕地占地10.1萬m2，包括：雨水濕地生態(tài)工程、污水濕地生態(tài)工程、污泥礦化床濕地工程3部分。
其中，污水人工濕地占地6000m2，每天處理6000人住宅小區(qū)的生活污水，約1000t/d；雨水濕地占地74000m2，每天處理2km2匯水區(qū)內(nèi)雨水約2000t/d；污泥礦化濕地工程占地21000m2，每年處理濕地污泥2000t/a。污水處理濕地采用垂直流形式，種植濕地植物蘆葦，平均深度1.5m，采用碎石、砂子和種植土組成的組合基質(zhì)，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：COD,300mg/L;BOD,150mg/L;SS,50mg/L。
渾南污水處理濕地位于居民區(qū)附近，出水用于周圍的景觀建設(shè)和作為中水回用。濕地運(yùn)行至今將近3a，基本達(dá)。
2.人工濕地技術(shù)的介紹
人工濕地技術(shù)是為處理污水而人為地在有一定長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或在床體表面流動，并在床體表面種植具有性能好，成活率高，抗水性強(qiáng)，生長周期長，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)特的動植物生態(tài)體系。人工濕地去除的污染物范圍廣泛，包括N ,P ,SS ，有機(jī)物，微量元素，病原體等。有關(guān)研究結(jié)果表明，在進(jìn)水濃度較低的條件下，人工濕地對BOD5的去除率可達(dá)85%――95%,COD去除率可達(dá)80%以上，處理出水中BOD5的濃度在10mg/l左右，SS小于20mg/l。(2)廢水中大部分有機(jī)物作為異樣微生物的有機(jī)養(yǎng)分，最終被轉(zhuǎn)化為微生物體及CO2 ,H2O。
人工濕地面積可視情況而言，可在市郊結(jié)合部，也可在污水處理廠出水的附近建造。一些人工濕地屬預(yù)處理型，在那些目前還不具備建造污水處理廠的城鄉(xiāng)結(jié)合部建造人工濕地，將生活污水排入，利用所種植物對其進(jìn)行處理，然后再排入自然水系，保護(hù)水體；還有些濕地屬于加強(qiáng)型，在污水處理廠附近建造人工濕地，將污水處理廠處理過的水引入，再經(jīng)過人工濕地的加強(qiáng)處理，提高其水質(zhì)，然后排入自然水系，作為其補(bǔ)充水源。
根據(jù)濕地中主要植物形式人工濕地可分為：1、浮游植物系統(tǒng)； 2、挺水植物系統(tǒng)；3、沉水植物系統(tǒng)。其中沉水植物系統(tǒng)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，其主要應(yīng)用領(lǐng)域在于初級處理和二級處理后的精處理。浮游植物主要用于N ,P去除和提高傳統(tǒng)穩(wěn)定塘效率。目前一般所指人工濕地系統(tǒng)都是指挺水植物系統(tǒng)。挺水植物系統(tǒng)根據(jù)廢水流經(jīng)的方式，可分為表面流濕地（SFW）、潛流濕地（SSFW）、立式流濕地（VFW）。(3)表面流濕地和立式流濕地因環(huán)境條件差（易孳生蚊蟲），處理效果受氣溫影響較大以及對基建要求較高，現(xiàn)多不再采用。故人工濕地大部分采用潛流式濕地系統(tǒng)。
人工濕地污水處理系統(tǒng)是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①建造和運(yùn)行費(fèi)用便宜；②易于維護(hù)，技術(shù)含量低；③可進(jìn)行有效可靠的廢水處理；④可緩沖對水力和污染負(fù)荷的沖擊；⑤可提供和間接提供效益，如水產(chǎn)、畜產(chǎn)、造紙?jiān)?、建材、綠化、野生動物棲息、娛樂和教育。但也有不足：①占地面積大；②易受病蟲害影響；③生物和水力復(fù)雜性加大了對其處理機(jī)制、工藝動力學(xué)和影響因素的認(rèn)識理解，設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)不精確，因此常由于設(shè)計(jì)不當(dāng)使出水達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或不能達(dá)標(biāo)排放，有的人工濕地反而成了污染源。另外，據(jù)已有數(shù)據(jù)，當(dāng)上下表面植物密度增大時(shí)，人工濕地系統(tǒng)處理效率提高，在達(dá)到其最優(yōu)效率時(shí)，需2~3個(gè)生長周期，所以需建成幾年后才達(dá)到完全穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，目前人工濕地技術(shù)最大問題在于缺乏長期運(yùn)行系統(tǒng)的詳細(xì)資料。
總得來說，人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種較好的廢水處理方式，特別是它充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益，因此具有較高的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，比較適合于處理水量不大、水質(zhì)變化不很大、管理水平不很高的城鎮(zhèn)污水，如我國農(nóng)村中、小城鎮(zhèn)的污水處理。人工濕地作為一種處理污水的新技術(shù)有待于進(jìn)一步改良，有必要更細(xì)致地研究不同地區(qū)特征和運(yùn)行數(shù)據(jù)以便在將來的建設(shè)中提供更合理的參數(shù)。
3.人工濕地技術(shù)的介紹
人工濕地技術(shù)是為處理污水而人為地在有一定長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或在床體表面流動，并在床體表面種植具有性能好，成活率高，抗水性強(qiáng)，生長周期長，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)特的動植物生態(tài)體系。人工濕地去除的污染物范圍廣泛，包括N ,P ,SS ，有機(jī)物，微量元素，病原體等。有關(guān)研究結(jié)果表明，在進(jìn)水濃度較低的條件下，人工濕地對BOD5的去除率可達(dá)85%――95%,COD去除率可達(dá)80%以上，處理出水中BOD5的濃度在10mg/l左右，SS小于20mg/l。(2)廢水中大部分有機(jī)物作為異樣微生物的有機(jī)養(yǎng)分，最終被轉(zhuǎn)化為微生物體及CO2 ,H2O。
人工濕地面積可視情況而言，可在市郊結(jié)合部，也可在污水處理廠出水的附近建造。一些人工濕地屬預(yù)處理型，在那些目前還不具備建造污水處理廠的城鄉(xiāng)結(jié)合部建造人工濕地，將生活污水排入，利用所種植物對其進(jìn)行處理，然后再排入自然水系，保護(hù)水體；還有些濕地屬于加強(qiáng)型，在污水處理廠附近建造人工濕地，將污水處理廠處理過的水引入，再經(jīng)過人工濕地的加強(qiáng)處理，提高其水質(zhì)，然后排入自然水系，作為其補(bǔ)充水源。
根據(jù)濕地中主要植物形式人工濕地可分為：1、浮游植物系統(tǒng)； 2、挺水植物系統(tǒng)；3、沉水植物系統(tǒng)。其中沉水植物系統(tǒng)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，其主要應(yīng)用領(lǐng)域在于初級處理和二級處理后的精處理。浮游植物主要用于N ,P去除和提高傳統(tǒng)穩(wěn)定塘效率。目前一般所指人工濕地系統(tǒng)都是指挺水植物系統(tǒng)。挺水植物系統(tǒng)根據(jù)廢水流經(jīng)的方式，可分為表面流濕地（SFW）、潛流濕地（SSFW）、立式流濕地（VFW）。(3)表面流濕地和立式流濕地因環(huán)境條件差（易孳生蚊蟲），處理效果受氣溫影響較大以及對基建要求較高，現(xiàn)多不再采用。故人工濕地大部分采用潛流式濕地系統(tǒng)。
人工濕地污水處理系統(tǒng)是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①建造和運(yùn)行費(fèi)用便宜；②易于維護(hù)，技術(shù)含量低；③可進(jìn)行有效可靠的廢水處理；④可緩沖對水力和污染負(fù)荷的沖擊；⑤可提供和間接提供效益，如水產(chǎn)、畜產(chǎn)、造紙?jiān)?、建材、綠化、野生動物棲息、娛樂和教育。但也有不足：①占地面積大；②易受病蟲害影響；③生物和水力復(fù)雜性加大了對其處理機(jī)制、工藝動力學(xué)和影響因素的認(rèn)識理解，設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)不精確，因此常由于設(shè)計(jì)不當(dāng)使出水達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或不能達(dá)標(biāo)排放，有的人工濕地反而成了污染源。另外，據(jù)已有數(shù)據(jù)，當(dāng)上下表面植物密度增大時(shí)，人工濕地系統(tǒng)處理效率提高，在達(dá)到其最優(yōu)效率時(shí)，需2~3個(gè)生長周期，所以需建成幾年后才達(dá)到完全穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，目前人工濕地技術(shù)最大問題在于缺乏長期運(yùn)行系統(tǒng)的詳細(xì)資料。
總得來說，人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種較好的廢水處理方式，特別是它充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益，因此具有較高的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，比較適合于處理水量不大、水質(zhì)變化不很大、管理水平不很高的城鎮(zhèn)污水，如我國農(nóng)村中、小城鎮(zhèn)的污水處理。人工濕地作為一種處理污水的新技術(shù)有待于進(jìn)一步改良，有必要更細(xì)致地研究不同地區(qū)特征和運(yùn)行數(shù)據(jù)以便在將來的建設(shè)中提供更合理的參數(shù)。
4.什么是人工濕地?
人工濕地就應(yīng)該不是天然形成的濕地 濕地的生態(tài)功能與價(jià)值 濕地是指天然的或人工的、永久或暫時(shí)的靜水或流水、淡水或微咸水及咸水沼澤地、泥炭地或水域地帶，包括低潮時(shí)水深不超過6米的海水區(qū)。
此外，濕地還包括鄰近水體的河流、湖泊沿岸、沿海區(qū)域，以及位于濕地內(nèi)島嶼或低潮時(shí)水深不超過6米的海洋水體。 因此，所有季節(jié)性或常年積水地帶，包括沼澤、泥炭地、濕草甸、湖泊、河流、洪泛平原、河口三角洲、灘涂、珊瑚礁、紅樹林、鹽沼、低潮時(shí)水深少于6米的海岸帶以及水稻田、魚塘、鹽田、水庫和運(yùn)河等，均屬于濕地范疇。
濕地具有特殊的界面系統(tǒng) 濕地是水、陸兩種界面交互延伸的一定區(qū)域，是水域和陸地過渡形態(tài)的自然體。 濕地處于大氣系統(tǒng)、陸地系統(tǒng)與水體系統(tǒng)的界面交合處，存在聯(lián)結(jié)各界面的水體一陸地一植被一大氣界面系統(tǒng)。
濕地具有特殊的景觀特征 濕地生態(tài)系統(tǒng)處于陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡區(qū)域。濕地按照地貌特征可以分為濱海濕地、河流濕地、湖泊濕地和沼澤濕地；按照水文特征又可將自然濕地分為淺海水域、珊瑚礁和潮下水生層等29類，人工濕地12類。
濕地具有明顯的植被、土壤、水位和鹽度的梯度變化、斑塊變化、時(shí)間變化的特征，其中水位、水流，如泛濫、潮汐、洪枯等都是有規(guī)律、有頻率地變動，這些周期性的變化造成了濕地生態(tài)系統(tǒng)在景觀上的周期性變化。 濕地具有特殊的生物類群 濕地生態(tài)系統(tǒng)所處的獨(dú)特的水文、土壤、氣候等環(huán)境條件所形成的獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境為豐富多彩的動植物群落提供了復(fù)雜而完備的特殊生境。
不同濕地生態(tài)系統(tǒng)類型有：沼澤植物、鹽沼植物、紅樹植物（胎生）、浮游植物、挺生植物、底棲植物、厭氧微生物；水禽、涉禽、海岸鳥、魚、蝦、貝、蟹、兩棲、爬行動物等。由于濕地物種種類異常豐富，又有非常高的生物生產(chǎn)力，所以濕地生物之間形成了復(fù)雜食物鏈、食物網(wǎng)。
濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能 濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)不僅包括為人類所提供的食物、醫(yī)藥及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原料，更重要的是支撐與維持了地球的生命支持系統(tǒng)，維持生命物質(zhì)的生物地球化學(xué)循環(huán)與水文循環(huán)，維持生物物種與遺傳多樣性，凈化環(huán)境，維持大氣化學(xué)的平衡與穩(wěn)定。 維持生物多樣性 由于濕地處于水陸交互作用的區(qū)域，它僅占地球表面面積的6%，卻為世界上20%的生物提供了生境。
濕地是許多珍稀瀕危物特別是瀕危珍稀水禽所必須的棲息、遷徙、越冬和繁殖的場所，在生物多樣性保護(hù)方面具有極其重要的價(jià)值。 我國濕地面積約占國土面積的5%，但卻為約50%的珍稀鳥類提供棲息場所。
在保護(hù)物種多樣性的同時(shí)，濕地還是重要的物種基因庫，不僅維持了野生物種種群的延續(xù)、進(jìn)化，而且為改善經(jīng)濟(jì)物種提供了基因材料。袁隆平院士利用海南濕地的野生稻資源，通過雜交培育的水稻新品種具備高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病等特性。
固定二氧化碳和調(diào)節(jié)區(qū)域氣候 濕地由于水分過于飽和的厭氧的生態(tài)特性，積累了大量的無機(jī)碳和有機(jī)碳。由于濕地中的微生物活動相對較弱，植物殘?bào)w分解釋放二氧化碳的過程十分緩慢，因此形成了富含有機(jī)質(zhì)的濕地土壤和泥炭層，起到了固定碳的作用。
如果濕地遭到破壞，濕地的固定碳功能將減弱，同時(shí)濕地中的碳也會氧化分解，濕地將由“碳匯”變成“碳源”，這將加劇全球變暖的進(jìn)程。 濕地具有調(diào)節(jié)區(qū)域氣候的功能。
濕地水分蒸發(fā)和濕地植被葉面的蒸騰作用，可使附近區(qū)域的溫度降低、濕度增大、降雨量增加，對周邊區(qū)域的氣候具有明顯的調(diào)節(jié)作用，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活具有良好的作用。 降解污染和凈化水質(zhì) 濕地是自然生態(tài)系統(tǒng)中自凈能力最強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)之一。
濕地水流速度緩慢，有利于污染物沉降。在濕地中生長的植物、微生物和細(xì)菌等通過濕地生物地球化學(xué)過程的轉(zhuǎn)換，包括物理過濾、生物吸收和化學(xué)合成與分解等，將生活和生產(chǎn)污水中的污染物吸收、分解或轉(zhuǎn)化，使?jié)竦厮w得到凈化。
減緩徑流和蓄洪防旱 由于濕地土壤具有特殊的水文物理性質(zhì)，濕地因此具有超強(qiáng)的蓄水性和透水性，是蓄水防洪的天然“海綿”。許多濕地地區(qū)是地勢低洼地帶，與河流相連，在暴雨和河流漲水期將過量的水分存儲起來，均勻地緩慢釋放，減弱危害下游的洪水。
在干旱季節(jié)，濕地可將洪水期間容納的水量向周邊地區(qū)和下游排放，防旱功能十分顯著。因此濕地在控制洪水、調(diào)節(jié)河川徑流、維持區(qū)域水平衡中發(fā)揮著重要作用。
濕地水資源功能 濕地是地球上淡水的主要蓄積地，人類生活用水、工業(yè)生產(chǎn)用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水除開采地下水外，均來源于濕地，而且濕地還是補(bǔ)充地下水的主要來源。 眾多的沼澤、河流、湖泊和水庫的水都是可被直接利用的水，濕地在輸水、儲水和供水方面發(fā)揮著巨大效益。
如果濕地受到破壞或消失，會影響對地下蓄水層的供水，地下水資源就會減少。因此，可以認(rèn)為濕地直接和間接地為人類提供重要的淡水資源。
豐富的產(chǎn)品資源 濕地水源充沛、養(yǎng)分充足，有利于水生動植物生長，因此濕地具有極高的生產(chǎn)力，每平方米濕地可年均生產(chǎn)2公斤左右的有機(jī)物質(zhì)。 濕地除了可為人類提供豐富的水產(chǎn)品、糧食、水果以及可用作加工原料的皮革、木材、藥材以及。
5.人工濕地的技術(shù)要求
隨著環(huán)境保護(hù)的迅速發(fā)展，人們對濕地功能也有了廣泛的認(rèn)識。
濕地作為地球之腎，擔(dān)負(fù)著對地球自然水體的凈化和處理功能。由于城市中天然濕地的逐漸減少和消亡，因此人工濕地以其獨(dú)到的優(yōu)越性受到了越來越多的關(guān)注和發(fā)展。
人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)作為一種新型生態(tài)污水凈化處理方法，其基本原理是在人工濕地填料上種植特定的濕地植物，從而建立起一個(gè)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)污水通過濕地系統(tǒng)時(shí)，其中的污染物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)被系統(tǒng)吸收或分解，而使水質(zhì)得到凈化。
人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化的關(guān)鍵在于工藝的選擇和對植物的選擇及應(yīng)用配置。如何選擇和搭配適宜的濕地植物，并且將其應(yīng)用于不同類型的濕地系統(tǒng)中成了我們在營建人工濕地前必須思考的問題。
1.人工濕地污水處理系統(tǒng)植物的選用原則（1）(2)1.1 植物在具有良好的生態(tài)適應(yīng)能力和生態(tài)營建功能；管理簡單、方便是人工濕地生態(tài)污水處理工程的主要特點(diǎn)之一。若能篩選出凈化能力強(qiáng)、抗逆性相仿，而生長量較小的植物，將會減少管理上尤其是對植物體后處理上的許多麻煩。
一般應(yīng)選用當(dāng)?shù)鼗虮镜貐^(qū)天然濕地中存在的植物。1.2 植物具有很強(qiáng)的生命力和旺盛的生長勢；① 抗凍、抗熱能力 由于污水處理系統(tǒng)是全年連續(xù)運(yùn)行的，故要求水生植物即使在惡劣的環(huán)境下也能基本正常生長，而那些對自然條件適應(yīng)性較差或不能適應(yīng)的植物都將直接影響凈化效果。
② 抗病蟲害能力 污水生態(tài)處理系統(tǒng)中的植物易滋生病蟲害，抗病蟲害能力直接關(guān)系到植物自身的生長與生存，也直接影響其在處理系統(tǒng)中的凈化效果。③ 對周圍環(huán)境的適應(yīng)能力 由于人工濕地中的植物根系要長期浸泡在水中和接觸濃度較高且變化較大的污染物，因此所選用的水生植物除了耐污能力要強(qiáng)外，對當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、土壤條件和周圍的動植物環(huán)境都要有很好的適應(yīng)能力。
1.3 所引種的植物必須具有較強(qiáng)的耐污染能力；水生植物對污水中的BOD5、COD、TN、TP主要是靠附著生長在根區(qū)表面及附近的微生物去除的，因此應(yīng)選擇根系比較發(fā)達(dá)，對污水承受能力強(qiáng)的水生植物。1.4 植物的年生長期長，最好是冬季半枯萎或常綠植物；人工濕地處理系統(tǒng)中常會出現(xiàn)因冬季植物枯萎死亡或生長休眠而導(dǎo)致功能下降的現(xiàn)象，因此，應(yīng)著重選用常綠冬季生長旺盛的水生植物類型。
1.5 所選擇的植物將不對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境構(gòu)成隱患或威脅，具有生態(tài)安全性；1.6 具有一定的經(jīng)濟(jì)效益、文化價(jià)值、景觀效益和綜合利用價(jià)值。若所處理的污水不含有毒、有害成分，其綜合利用可從以下幾個(gè)方面考慮：①作飼料，一般選擇粗蛋白的含量>20%（干重）的水生植物；②作肥料，應(yīng)考慮植物體含肥料有效成分較高，易分解；③生產(chǎn)沼氣，應(yīng)考慮發(fā)酵、產(chǎn)氣植物的碳氮比，一般選用植物體的碳氮比為25~30.5/1；④工業(yè)或手工業(yè)原料，如蘆葦可以用來造紙，水蔥、燈心草、香蒲、莞草等都是編制草席的原料。
由于城鎮(zhèn)污水的處理系統(tǒng)一般都靠近城郊，同時(shí)面積較大，故美化景觀也是必須考慮的。然而在實(shí)際工作中，很多人工濕地的工藝設(shè)計(jì)者和建設(shè)者考慮得最多的是植物的獨(dú)有性和觀賞價(jià)值等表在因素，沒有考慮到栽種該植物后的植株生長效果、濕地的運(yùn)行效果、生長表現(xiàn)以及對生態(tài)的安全性等，導(dǎo)致人工濕地在運(yùn)行一段時(shí)間后功能驟降或運(yùn)行費(fèi)用劇增，最后導(dǎo)致系統(tǒng)癱費(fèi)或閑置。
2.人工濕地植物特性的研究及植物配置分析2.1 根據(jù)植物類型分析2.1.1 漂浮植物 漂浮植物中常用作人工濕地系統(tǒng)處理的有水葫蘆、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。根據(jù)對這些植物的植物學(xué)特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)它們具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①生命力強(qiáng)，對環(huán)境適應(yīng)性好，根系發(fā)達(dá)；②生物量大，生長迅速；③具有季節(jié)性休眠現(xiàn)象，如冬季休眠或死亡的水葫蘆、大薸、水蕹菜，夏季休眠的水芹菜、豆瓣菜等。
生長的旺盛季節(jié)主要集中在每年的3-10月或9月-次年5月；④生育周期短，主要以營養(yǎng)生長為主，對N的需求量最高。由于漂浮植物具有上述的植物學(xué)特性，因此，在進(jìn)行人工濕地植物配置的時(shí)候我們必須充分考慮它們各自的優(yōu)點(diǎn)：①由于這類植物的環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，因此在進(jìn)行植物配置時(shí)應(yīng)當(dāng)作地方優(yōu)勢品種予以優(yōu)先考慮；②人工濕地系統(tǒng)中，水體中養(yǎng)分的去除主要依靠植物的吸收利用，因此，生物量大、根系發(fā)達(dá)、年生育周期多和吸收能力好的植物成為我們選擇的目標(biāo)；③利用植物季節(jié)性休眠特性，我們可以給予正確的植物搭配，如冬季低溫時(shí)配置水芹菜而夏季高溫時(shí)則配置水葫蘆、大薸等適宜高溫生長的植物，以避免因植物品種選擇搭配單一而出現(xiàn)季節(jié)性的功能失調(diào)現(xiàn)象；④由于這類植物以營養(yǎng)生長為主，對N的吸收利用率要高，因此，在進(jìn)行植物配置時(shí)應(yīng)重視其對N的吸收利用效果，可作為N去除的優(yōu)勢植物而加以利用，從而提高系統(tǒng)對N的去除效果。
2.1.2 根莖、球莖及種子植物 這類植物主要包括睡蓮、荷花、馬蹄蓮、慈姑、荸薺、芋、澤瀉、菱角、薏米、芡實(shí)等。它們或具有發(fā)達(dá)的地下根莖或塊根，或能產(chǎn)生大量的種子果實(shí)，多為季節(jié)性休眠植物類型，一般是冬季枯萎春季萌發(fā)，生長季節(jié)主要。
6.人工濕地是怎樣構(gòu)造的
人工濕地一般由以下五種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成：底部的 防滲層；由填料、土壤和植物根系組成的基質(zhì)層；濕地植物 的落葉及微生物尸體等組成的腐質(zhì)層；水體層；濕地植物。
（1） 水生植物 濕地中生長的植物通常稱為濕地植物，人工濕地中的 植物一般具有處理性能好、成活率高、抗水能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且具有一定美學(xué)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 濕地植物是人工濕地的主要 組成部分，并在其中起著吸收利用、吸附、富集有機(jī)物和傳 輸氧氣的作用，并可為微生物提供棲息地，維持濕地系統(tǒng)的 穩(wěn)定。
因此濕地系統(tǒng)的水生植物的選用十分重要，應(yīng)按以 下原則進(jìn)行選用。 ① 選擇優(yōu)勢種。
根據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)的廢水性質(zhì)選擇優(yōu) 勢種。 ② 配置合理。
濕地應(yīng)配置一些處理效果好的季節(jié)性植 物，以提局對廢水的綜合凈化能力。 ③ 應(yīng)綜合考慮植物的利用價(jià)值。
如觀賞植物等富有經(jīng) 濟(jì)效益與使用價(jià)值的植物。 （2） 基質(zhì)層 基質(zhì)層是人工濕地的核心。
人工濕地中的基質(zhì)又稱填 料、濾料，一般由土壤、細(xì)砂、粗砂、礫石、碎瓦片或灰渣等構(gòu)成。 基質(zhì)在為植物和微生物提供生長介質(zhì)的同時(shí)，通過沉淀、過濾 和吸附等作用直接去除污染物。
不同類型的基質(zhì)對人工濕地 的處理效果影響不同。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，運(yùn)行初期基質(zhì)對氨氮的理 論最大吸附容量從高到低為：煤灰渣 > 砩石 > 鋼渣 > 高爐渣> 瓜子片 > 陶粒 > 礫石 > 砂子。
因此，根據(jù)污水中的污染物種 類、特性，可以選擇不同的基質(zhì)或采用集中基質(zhì)的組合。 （3） 防滲層 防滲層是為了防止未經(jīng)處理的污水通過滲透作用污染 地下含水層而鋪設(shè)的一層透水性差的物質(zhì)。
普遍采用的防 滲形式為人工防滲和天然防滲相結(jié)合的形式，人工防滲材 料多為化學(xué)合成材料。 。
7.人工濕地該如何施工
人工濕地系統(tǒng)施工的初始階段需要平整基礎(chǔ)、開 挖、回填和整坡。
人工濕地系統(tǒng)在處理容積設(shè)計(jì)上，應(yīng)特別 注意保證水流能流過整個(gè)濕地系統(tǒng)。同時(shí)，濕地植物的選 擇和種植也是濕地施工中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
（1） 水池的施工 人工濕地的主體結(jié)構(gòu)是隔堤和襯砌。 隔堤和池底要做 到嚴(yán)格防滲，不然水會漏下去，污染地下水，同時(shí)，濕地內(nèi)水 位降低還可能導(dǎo)致濕地植物的死亡。
① 水池布局。通常要根據(jù)現(xiàn)場的地形決定池體的外形 結(jié)構(gòu)。
如果在一較長的斜坡上建設(shè)濕地，將會大大減小整 坡工程量。在建設(shè)濕地時(shí)應(yīng)盡量充分利用地形坡度，使布 局合理。
② 場地清理。在可能的條件下，最好做到挖填土方平 衡，避免遠(yuǎn)距離取土和棄土。
如果施工場地表層土為農(nóng)田 土，應(yīng)剝離表層土后儲存以備后用。對于表流濕地，表層土 可以用于種植挺水植物和隔堤表面的種植土。
對于潛流人 工濕地，則無需用土壤作為基質(zhì)。 為了達(dá)到預(yù)計(jì)效果，應(yīng)保 證水流均勻流經(jīng)整個(gè)濕地系統(tǒng)，池底填土應(yīng)夯實(shí)平整，與路 基底層填土同一高度。
為了方便濕地維修時(shí)排水，一般池 底做到1%或更小的坡度即可。 ③ 隔堤。
水體在濕地隔堤內(nèi)以特定形態(tài)流動，外部圍 堤用于防止水流流出濕地系統(tǒng)，內(nèi)部隔堤用于增強(qiáng)濕地導(dǎo)流。 所有隔堤應(yīng)按照當(dāng)?shù)氐虊伟踩?guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。
④ 襯砌。濕地系統(tǒng)的襯砌主要材料包括：聚氯乙烯 （PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯。
在濕地施工過程中為防止 襯砌層被刺破，應(yīng)該在襯炮層上面鋪一層土工布或鋪約5 厘米厚的砂土。目前用的許多土工膜襯砌需要加以保護(hù)， 防止紫外線照射。
對于潛流人工濕地，一般采用粒徑約 8?15厘米的碎石堆防止紫外線，同時(shí)，這種碎石堆還可以 防止雜草生長蔓延，能經(jīng)受動物踩踏。另外，黏土材料和本 地土壤也可用于襯砌。
⑤ 進(jìn)出口結(jié)構(gòu)。通過進(jìn)出口結(jié)構(gòu)可以為濕地配水，控 制濕地中水流路徑，以及控制水深。
在濕地兩端布設(shè)多個(gè) 進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，可基本保證整個(gè)濕地的均勻配水和控制水流 路徑。在中小型濕地系統(tǒng)中，進(jìn)口和出口的整個(gè)寬度上布 設(shè)孔管或開槽岔管，岔管尺寸、開孔直徑以及開孔間距對水 流流速有一定影響。
進(jìn)水口岔管的安裝位置應(yīng)易于管理人 員進(jìn)行水流調(diào)節(jié)和維護(hù)管理。 出水結(jié)構(gòu)有助于控制水流均 勻，并有利于調(diào)節(jié)運(yùn)行水位。
在采用水下岔管時(shí)，需要連接 一個(gè)水位調(diào)節(jié)裝置，便于管理人員對水深進(jìn)行調(diào)節(jié)。 ⑥ 基質(zhì)。
濕地系統(tǒng)中需要利用土壤或細(xì)小石子作為濕 地基質(zhì)，以利于挺水植物的生長。對于表流濕地，需要在夯 實(shí)的池底或者襯砌層上面鋪設(shè)至少15厘米厚的土層作為 植物生長的農(nóng)田土。
對于潛流濕地，最常用的基質(zhì)為礫石， 通常也會用到砂、碎石或塑料。一般要在大粒徑礫石床上 面鋪一層小粒徑基質(zhì)用于植物生長，大礫石基質(zhì)主要是用 來防止堵塞的。
