水能经济
赵青 李海丽 姜淇 苏越 刘雪凡
【摘要】近些年来，随着我国工业的快速得发展，污水排放与治理逐渐成为人们关注的焦点，人工湿地作为一种新型处理污水的方式，因其独特的净化机制，正不断地得到世界各国的青睐。本文在参考众多文献的基础上，对人工湿地的类型及特点以及我国人工湿地现在所存在的问题等展开了叙述，并对人工湿地的未来研究做出了展望。 【关键词】人工湿地；自由表面流人工湿地；垂直流人工湿地；潜流人工湿地 河北农业大学 河北保定 071000
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1、人工湿地的概念
人工湿地也叫构建湿地，它是一种人工建造的、通过在人工管理方式下运行的、与沼泽类似的地面，是我国目前较为流行的一种新型污水处理技术之一，运用人工湿地可作为生活污水和工业废水的二级和三级处理。人工湿地污水处理技术主要是通过人工将污水有控制的排放到土壤(滤料)—植物—微生物这个 复合生态系统中，并以不同的方式来控制污水在各区域的有效停留时间，并使污水沿着一定的方向进行流动，从而在物理、化学、生物三者的协调关系的作用下，通过过滤、沉淀、吸附、离子交换、微生物分解和植物吸收等途径来对废水进行处理，使污水得到不同程度的净化，从而使水质得到改善；而且，在污水处理净化过程中，污水中的一些营养物质，也可以通过湿地的生化循环作用，从而促进湿地中绿植物的生长并提高其产量，从而使污水真正达到无害化处理，实现污水的资源合理化利用。
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人工湿地污水处理技术的研究始于1953年德国科学家Seidel提出根区法理论之后，至上世纪70年代末期人工湿地已逐渐成为世界上普遍接受的一种新型污水处理工艺。我国开始进行人工湿地方面的研究，起始时间相对来说比较晚，于上个世纪80年代初才开始接触人工湿地，学习了解该技术，但是我国在这方面的研究发展却是非常迅速。人工湿地具有因地制宜、污水净化效果好、出水稳定、水质良好、抗冲击力强、氮、磷去除效果强、建造和运行费用低和运转维护管理方便、湿地建造和运行费用低、能够很好地适应负荷变化所带来的影响、适于处理非连续性排放的污水同时可使污水处理与环境生态建设有机结合等主要特点。同时，人工湿地于对野生动物的保护以及对局部地区景观美学的价值提高也有很大益处。因此，大力推广和发展人工湿地污水处理工艺，对于我国污水的治理以及水环境的保护具有非常重要的意义，因而在我国具有非常广泛的应用发展前景。
2、人工湿地的类型及特点
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从人工湿地的流态构造、组合以及水流的流动方式等因素多方面综合考虑，可将现在的人工湿地分为4种类型：一是以自然泥土为基质的、水流在湿地表面流动的表面流人工湿地；二是以不同粒级的砂石为基质的，水流在基质中沿纵向垂直流动的垂直潜流人工湿地；三是水流在基质中沿水平方向或与水平方向呈较小角度的水平潜流人工湿地；四是由沉淀池、表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地等综合起来组合而成的复合型人工湿地。
2.1 自由表面流人工湿地
自由表面流湿地，又叫水面湿地系统，与自然湿地具有极大的相似度，但其污水净化效果要比自然湿地系统要好很多。表面流湿地中，水流在湿地表面呈现出一种推动式前进，这对于废水的自然复氧作用有很大的好处，其水面一般位于湿地的基质层之上，且水层深度较浅，一般为0.2m—0.4m，水力最短停留时间为10天。在自由表面流人工湿地中，其中，地表径流是采用最多的水流形式，即废水从进水口在湿地填料的表面以下一定深度以较慢的速度流动，在流动的过程中保持着自由水面，并与土壤、水下的植物茎、植物及植物根部的生物膜等进行充分接触，从而将废水中绝大部分有机物进行去除，即通过物理、化学以及生物三者的协同作用，从而对污水进行处理净化，并使净化后的水从湿地另一端流出。且水面的扩散作用，植物的光合作用是人工湿地中氧气主要的来源，植物根系虽说也能传输部分氧气，但它们传输氧气能力非常弱。
2.1.1 自由表面流人工湿地的优点
1 设计程序简单，投资费用少；
2 操作简便，运行费用低；
3 表面流人工湿地相对而言与天然型湿地比较接近。
2.1.2 自由表面流人工湿地的缺点
1 水力负荷较小，即单位面积滤料每天可以处理的污水量有限，且占地面积比较大，污水处理净化效果比较差；
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2 该类型人工湿地易受气候影响，且影响程度非常大，在夏季容易孽生蚊蝇，产生比较难闻的气味，从而导致卫生条件不佳；在北方冬季比较寒冷的地区，湿地表层容易因低温而结冰，而使湿地运行中断或大大减弱湿地的处理效果；
3 表面流人工湿地对于填料及植物丰富的根系不能达到充分利
用的效果，污水净化处理效果受植物覆盖度的影响比较大，和潜流人工湿地相比，在达到正式稳定运行之前需要时间较长的适应期，而且虽然该类型湿地造价低廉，但在实际湿地应用中比较少。
2.2 水平潜流人工湿地
水平潜流人工湿地系统又称渗滤人工湿地，该类型的水面位于湿地的填料层以下，污水在湿地床的内部从湿地一端经填料床中的填料的过滤作用沿水平方向缓慢流至另一端，通过生长在填料表面的生物膜、植物丰富的根系以及表层土和内部填料的截流等作用，从而对污水起到的处理净化的效果。其中，湿地系统中氧气主要是通过植物根系的传输作用而来。
2.2.1 潜流人工湿地的优点
1 与水面流人工湿地相比，潜流人工湿地的污染负荷与水力负
荷相对来说比较大，具有较好的耐冲击能力，对SS、CODCr、BOD5及污水中的重金属等具有较好的处理效果；
2 由于流经湿地水流是从地表以下流动，从而使潜流人工湿地具有较好的保温性能，能有效解决北方寒冷地区的冬季防冻问题；推拉活动护栏
3 污水在净化处理时，受气温以及气候的影响很小，卫生条件相对表面流人工湿地要好很多，且几乎不会产生难闻气味以及蚊蝇滋生等现象在实际中应用最广；
4 湿地出水水质比较稳定，不需时间去适应，且占地面积相对来说比较小；
电话计费系统5 潜流型人工湿地的作用位点多，微生物丰富，温度波动小，水力负荷较大，占地面积小，处理污水效率高。
2.2.2 潜流人工湿地的缺点
1 投资建造费用相比水面湿地来说要高一些，而且其后期维护以及运行管理的费用也比较高。
2 人工湿地的控制相对来说比较复杂，对氮、磷等有机质的处理效果不如垂直流人工湿地。
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