高效污水处理系统:人工湿地技术

人工湿地（constructed wetlands Ws）是自20世纪70年代末发展起来的一种污水处理技术，它克服了在污水处理中使用化学方法易造成二次污染和物理方法治标不治本的缺点，具有投资小，耗能少，净化效率高、对负荷变化适应性强、有较强的氮、磷去除能力，可作为传统污水处理技术的一种有效替代方案。目前，在德国已有接近5000座人工湿地建成并成功投入运行，实践证明：人工湿地生态系统通过过滤、吸附、沉淀、植物吸收，微生物降解等途径为处理污水中的氮、磷的去除提供了一种新的选择。

人工湿地一般由透水性的基质，水生植物，微生物和水体等部分组成，各部分相互作用，构成一个复杂的生态系统。其中基质在为植物和微生物提供生长介质的同时，也能够通过沉淀、过滤和吸附等作用直接去除污染物。大型水生植物不仅可以直接摄取污水中的营养物质，而且其根系的泌氧功能为微生物分解转化有机物提供了适宜的环境条件。其次湿地植物的筛选也是人工湿地研究的一个重要方面，不同的植物种类对人工湿地系统的污水净化效果存在着较大差异。微生物是消除污染物的作用者，它能够在去除氮磷等营养物的同时把有机质作为丰富的能源转化为营养物质和能量。

目前，我国应用较多的人工湿地污水处理技术主要有两种类型：地表流式（Subsurface Flow Constructed Wetlands，SFCW）和潜流式（Subsurface Flow Constructed Wetland，SSFCW），而后者又分水平流（HSSFCW）和垂直流（VSSFCW）两种布水方式。在SFCW中，废水在湿地的土壤表层流动，水深较浅（一般在0.1～0.6m），与SSFCW相比，其优点是投资省，缺点是负荷低，占地面积大；在SSFCW中，污水在湿地床的表面下流动，一方面可以充分利用填料截留等作用，提高处理效果和处理能力；另一方面由于水流在地表以下流动，保湿性较好，受气候、季节的影响较小，并且可以避免异味及垃圾暴露等问题，但相比较SFCW，其系统比较复杂，一次投资大。(www.xing528.com)

人工湿地对有机物、SS悬浮固体去除率一般都可达到90%以上，但对氮磷的去除率较低，一般只能达到50%左右。在有预处理设施和处理面积足够大的条件下，其总磷和总氮的去除率也可以达到90%以上。一般来说，垂直流的脱氮效果要好于水平流湿地，湿地间歇运行要好于连续运行。在表面流人工湿地中，废水主要在填料表面流动，水位较浅，不能充分利用丰富的植物根系，所以氮磷的去除效果都不是很好，一般只有10%～15%。鉴于单一系统的处理缺陷，目前国内外已经在复合系统的开发应用方面做了很多的尝试。例如Johansen、Ciupa等于1996年建造的水平流—垂直流复合人工湿地，Cerezo等人研究的表面流—潜流—垂直流复合湿地，以及我国的吴振斌等报道的下行流—上行流湿地，实践表明，复合湿地在有机负荷，氮磷的去除都要明显高于单一湿地。氮磷的去除机理包括。