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摘要：随着社会的发展，人们越来越认识到，想要单纯的利用化学工程或者其他传统方法来解决污水处理问题是很棘手的一个问题。因此人工湿地污水处理的出现很是时候。它不仅具有很好的污水处理能力，而且还具有很好的生态功能，一方面它具有很好的美化环境的功能，另一方面它在一定程度上也弥补了生态系统中湿地的损失，因此在未来的发展中，其前景是非常可观的。
关键词：人工湿地 污水 处理 机制
[R123.3]
一、人工湿地污水处理产生的背景及其发展
人工湿地污水处理技术的发展最早可追溯到1903您，英国约克郡Earby州建立了世界上第一个用于污水处理的人工湿地（王世和.人工湿地污水处理技术.科学出版社.2007年5月.P1）。
人工湿地污水处理技术作为一种生态型的处理技术，在近一个度世纪以来，在美国，欧洲，压住等国家，从开始的开发式示范工程，到现在，已经发展了很多的示范基地，产生了很多的成功工程实例。特别是20世纪60年代初德国Kathe Seidel博士具有开创意义的一系列发现及其与Kichuth博士合作并由Kichuth于1972年开发的“根区法”（the root zone-method），有力的推动了人工湿地污水处理技术的试验研究，也为其在全球的深入发展和广泛应用播下了富有生命里的种子（王世和.人工湿地污水处理技术.科学出版社.2007年5月.P1）。
在中国，人工湿地处理技术起步晚，但是发展却很快。这与中国的需要是密切相关的，随着污染的加剧，水资源的匮乏，我们需要寻找更为有效，快捷，方便的技术方法来处理随水污染问题，因此其发展的快速也不足为奇。
20世纪80年代初开始从国外引进这种先进的污水處理技术，“七五”期间湿地处理技术被列为科技攻关课题开始了较大规模的研究。
1987年天津市环科所在实验室规模的人工湿地系统研究的基础上，建成了我国第一座占地6hm2、处理规模为1400m3/d的芦苇湿地处理系统，标志着我国人工湿地污水处理系统的开始（蒋克彬.彭松.张小海.李久义.农村生活污水分散式处理技术及应用.中国建筑工业出版社.2009年10月.P191）。
人工湿地作为一种生态型的污水处理系统，对污染物的净化主要是通过植物根的吸收，同时还有微生物的同化和异化作用，再加上基质的辅助而实现其净化功能的。由于其具有经济投入少，运行成本低，工艺简洁，运行稳定，处理效果好等诸多的优点，日益受到了国内外学者及工程技术界的广泛关注。特别是在脱磷，脱氮方面的效果显著，更使其成为当今最具开发性的工艺技术之一。目前除在城市生活污水处理中得到广泛应用外，在来及渗滤液，奶酪加工及畜牧养殖产排水，多种工业废水的处理及污染为谁的深度净化，湖泊周边的面源防护与生态修复等方面，均显示出良好的应用前景。
二、人工湿地处理污水的特点及其可能存在的问题
（一）人工湿地污水处理的特点
1.高效率
人工湿地的显著特点之一是其对有机物有较强的降解能力。有关人工湿地对二级污水处理厂出水试验的研究表明，以二级污水处理厂出水作为原水的条件下，人工湿地对BOD的浓度在5mg/L左右，SS小于8mg/L。
我国大多数二级污水处理厂出水中N、P的含量较高，湿地对N、P的去除效率很高，可以达到80%、90%以上，传统的污水回用工艺对N、P的去除率仅能达到20%～40%。污水中的氮磷可以直接被湿地植物吸收，通过对植物的收割而从污水和湿地中去除，另外，氮还可以通过湿地中的微生物的硝化和反硝化作用去除，磷则通过微生物的积累和填料床的理化作用协同去完成。此外，人工湿地对微量元素和病原体也有相当高的去除率。
我国天津市环科院曾进行过生产性人工湿地的研究，表一为其试验结果。
2.低成本
据国外统计，一般湿地系统在污水处理方面投资和运行费用仅为传统的二级污水处理厂的1/10～1/2。在污水处理方面，由于人工湿地工艺无需曝气、投加药剂和回流污泥，也没有剩余污泥产生，因此可以大大节省运行费用，通常只消耗少量电能，用于提高进水水位（如果水位无需提升则无需这项费用），处理费用一般仅为传统工艺的1/5～1/6左右。由于人工湿地基本上不需要机电设备，故维护上只是清理管道及管理作物，一般农民完全可以承担，只需个别专业人员定期检查。高昂的运行费用常常是我国开展污水回用的限制条件，而人工湿地则避免了这些缺点。
3.低能耗、处理效果好
人工湿地需要的构筑物、处理设备少，无需曝气、投加药剂和回流污泥，因而可大大节省投资和运行费用。无需复杂的维护技术，只需个别专业人员定期检查和清理渠道及管理作物，一般人员完全可以承担。人工湿地对有机物、氮、磷的去除效果好，无需专门消毒去除病源微生物，处理后的水一般可直接排入湖泊、睡裤或河流中，也可以根据实际情况用作冲厕所，洗车，灌溉、绿化及工业回用等。
4.处理方式灵活
人工湿地污水处理系统由预处理单元和人工湿地单元组成，其处理工艺流程如图一所示。人工湿地可根据污水处理厂的规模，可大可小、就地利用；建设施工方便，通过合理的设计布局，可将BOD、SS、氮磷营养物、原生动物、金属离子和其他物质处理达到有关排放的标准。一般来说，与人工湿地组合的预处理类构筑物类型有：格栅、初沉池、化粪池、沼气净化池、稳定塘等。构建湿地单元中的流态通常采用推流式、阶梯进水式、回流式、综合式以及近年来出现的上行流-下行流复合水流方式。因此可以根据实际情况和处理水质的要求，灵活的对人工湿地进行组合。
（二）人工湿地污水处理可能存在的问题
由于人工湿地的提出和发展还为时尚短，技术发展尤其是理论研究仍相对落后。下面我从三个方面总结了自己觉得存在的问题。
1.不同植物对污水的处理效果是不一样的，且其对生存环境的适应能力也是不一样的，因此在选择植物的过程中，由于各地区的气候条件，水分，温度等的不同，对于植物的选择又是多种多样的，因此在这个过程中选取的植物可能不能达到自己想要的处理效果。另一方面，植物栽种后的前三个月内，是植物死亡的高发期，这短时间内，需要管理人员适时的补充植物至到其适应。因此不可太过自然人化，而忽视了人在其中所要充当的作用。
2.基质填料在这个过程中也是十分值得注意的，它尤其影响着磷的吸附作用，所以应当选则恰当的填料，而且填料在污水处理过程中很可能会堵住通道，对水的处理是及其不好的影响。
3.微生物在这里也是不可或缺的重要部分，它是整个系统中的分解者，植物不能净化吸收的物质，也要通过微生物来进行异化incident，作用后供植物利用，而微生物与植物的相互作用并不是无条件的，微生物需要适合的环境才能大量繁殖，以达到对污水的处理。这里适合的环境是指对温度、PH、酸碱度等等的要求，在选择微生物种群的时候尽量选取那种适应性较好的微生物，这样才能保证在不同的时间，污水的处理能力不至于相差过大。
三、展望与思考
由于人工湿地的提出和发展还为时尚短，技术发展尤其是理论研究仍相对落后。由已有的研究报告看，人工湿地的焦点主要集中在对二级出水的处理，在用人工湿地处理污水或者初沉池出水方面的资料尚有限。因此，使用湿地的设计思想，基本上是进一步净化的过程。在人工湿地的应用中，主要依赖于经验，且有过分放任自然条件，忽视人工强化的倾向，因而影响了可以实现的高负荷和处理效果。如对适合不同地区条件的水生植物种类的最佳组合和立体交叉，对工艺的预处理、后处理、分布、集水等流程化，对床基材料的科学配置、湿地构型及潜、表水层的交替流态特征及其设计理论、方法等研究甚少，缺少系统性和完整性。在污染物降解机理、过程和相应的动力学模型方面，还缺少一套系统、权威和成熟有效的理论。这些都限制了人工湿地技术的推广及应有潜力的挖掘，有待于我们去研究和加以解决。
参考文献：
【1】王世和.人工湿地污水处理理论与技术.科学出版社.2007年5月
【2】蒋克彬，彭松，张小海，李久义.农村生活污水分散式处理技术及应用.中国建筑工业出版社.2009年10月
【3】刘汉湖，白向玉，夏宁.城市废水人工湿地处理技术.中国矿业大学出版社.2006年10月
【4】李振海，赵蓉，祝秋梅，魏淑琴，刘畅，张士杰.城市生态景观河湖的调查、研究与设计.黄河水利出版社.2005年12月
【5】王书文，刘德祥，孙铁衔.污水自然净化生态工程方法.化学工业出版社.2006年6月
【6】王宝贞，王琳.水污染治理新技术—新工艺，新概念，新理论.科学出版社.2004年2月
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：人工湿地 污水 处理 机制
[R123.3]
一、人工湿地污水处理产生的背景及其发展
人工湿地污水处理技术的发展最早可追溯到1903您，英国约克郡Earby州建立了世界上第一个用于污水处理的人工湿地（王世和.人工湿地污水处理技术.科学出版社.2007年5月.P1）。
人工湿地污水处理技术作为一种生态型的处理技术，在近一个度世纪以来，在美国，欧洲，压住等国家，从开始的开发式示范工程，到现在，已经发展了很多的示范基地，产生了很多的成功工程实例。特别是20世纪60年代初德国Kathe Seidel博士具有开创意义的一系列发现及其与Kichuth博士合作并由Kichuth于1972年开发的“根区法”（the root zone-method），有力的推动了人工湿地污水处理技术的试验研究，也为其在全球的深入发展和广泛应用播下了富有生命里的种子（王世和.人工湿地污水处理技术.科学出版社.2007年5月.P1）。
在中国，人工湿地处理技术起步晚，但是发展却很快。这与中国的需要是密切相关的，随着污染的加剧，水资源的匮乏，我们需要寻找更为有效，快捷，方便的技术方法来处理随水污染问题，因此其发展的快速也不足为奇。
20世纪80年代初开始从国外引进这种先进的污水處理技术，“七五”期间湿地处理技术被列为科技攻关课题开始了较大规模的研究。
1987年天津市环科所在实验室规模的人工湿地系统研究的基础上，建成了我国第一座占地6hm2、处理规模为1400m3/d的芦苇湿地处理系统，标志着我国人工湿地污水处理系统的开始（蒋克彬.彭松.张小海.李久义.农村生活污水分散式处理技术及应用.中国建筑工业出版社.2009年10月.P191）。
人工湿地作为一种生态型的污水处理系统，对污染物的净化主要是通过植物根的吸收，同时还有微生物的同化和异化作用，再加上基质的辅助而实现其净化功能的。由于其具有经济投入少，运行成本低，工艺简洁，运行稳定，处理效果好等诸多的优点，日益受到了国内外学者及工程技术界的广泛关注。特别是在脱磷，脱氮方面的效果显著，更使其成为当今最具开发性的工艺技术之一。目前除在城市生活污水处理中得到广泛应用外，在来及渗滤液，奶酪加工及畜牧养殖产排水，多种工业废水的处理及污染为谁的深度净化，湖泊周边的面源防护与生态修复等方面，均显示出良好的应用前景。
二、人工湿地处理污水的特点及其可能存在的问题
（一）人工湿地污水处理的特点
1.高效率
人工湿地的显著特点之一是其对有机物有较强的降解能力。有关人工湿地对二级污水处理厂出水试验的研究表明，以二级污水处理厂出水作为原水的条件下，人工湿地对BOD的浓度在5mg/L左右，SS小于8mg/L。
我国大多数二级污水处理厂出水中N、P的含量较高，湿地对N、P的去除效率很高，可以达到80%、90%以上，传统的污水回用工艺对N、P的去除率仅能达到20%～40%。污水中的氮磷可以直接被湿地植物吸收，通过对植物的收割而从污水和湿地中去除，另外，氮还可以通过湿地中的微生物的硝化和反硝化作用去除，磷则通过微生物的积累和填料床的理化作用协同去完成。此外，人工湿地对微量元素和病原体也有相当高的去除率。
我国天津市环科院曾进行过生产性人工湿地的研究，表一为其试验结果。
2.低成本
据国外统计，一般湿地系统在污水处理方面投资和运行费用仅为传统的二级污水处理厂的1/10～1/2。在污水处理方面，由于人工湿地工艺无需曝气、投加药剂和回流污泥，也没有剩余污泥产生，因此可以大大节省运行费用，通常只消耗少量电能，用于提高进水水位（如果水位无需提升则无需这项费用），处理费用一般仅为传统工艺的1/5～1/6左右。由于人工湿地基本上不需要机电设备，故维护上只是清理管道及管理作物，一般农民完全可以承担，只需个别专业人员定期检查。高昂的运行费用常常是我国开展污水回用的限制条件，而人工湿地则避免了这些缺点。
3.低能耗、处理效果好
人工湿地需要的构筑物、处理设备少，无需曝气、投加药剂和回流污泥，因而可大大节省投资和运行费用。无需复杂的维护技术，只需个别专业人员定期检查和清理渠道及管理作物，一般人员完全可以承担。人工湿地对有机物、氮、磷的去除效果好，无需专门消毒去除病源微生物，处理后的水一般可直接排入湖泊、睡裤或河流中，也可以根据实际情况用作冲厕所，洗车，灌溉、绿化及工业回用等。
4.处理方式灵活
人工湿地污水处理系统由预处理单元和人工湿地单元组成，其处理工艺流程如图一所示。人工湿地可根据污水处理厂的规模，可大可小、就地利用；建设施工方便，通过合理的设计布局，可将BOD、SS、氮磷营养物、原生动物、金属离子和其他物质处理达到有关排放的标准。一般来说，与人工湿地组合的预处理类构筑物类型有：格栅、初沉池、化粪池、沼气净化池、稳定塘等。构建湿地单元中的流态通常采用推流式、阶梯进水式、回流式、综合式以及近年来出现的上行流-下行流复合水流方式。因此可以根据实际情况和处理水质的要求，灵活的对人工湿地进行组合。
（二）人工湿地污水处理可能存在的问题
由于人工湿地的提出和发展还为时尚短，技术发展尤其是理论研究仍相对落后。下面我从三个方面总结了自己觉得存在的问题。
1.不同植物对污水的处理效果是不一样的，且其对生存环境的适应能力也是不一样的，因此在选择植物的过程中，由于各地区的气候条件，水分，温度等的不同，对于植物的选择又是多种多样的，因此在这个过程中选取的植物可能不能达到自己想要的处理效果。另一方面，植物栽种后的前三个月内，是植物死亡的高发期，这短时间内，需要管理人员适时的补充植物至到其适应。因此不可太过自然人化，而忽视了人在其中所要充当的作用。
2.基质填料在这个过程中也是十分值得注意的，它尤其影响着磷的吸附作用，所以应当选则恰当的填料，而且填料在污水处理过程中很可能会堵住通道，对水的处理是及其不好的影响。
3.微生物在这里也是不可或缺的重要部分，它是整个系统中的分解者，植物不能净化吸收的物质，也要通过微生物来进行异化incident，作用后供植物利用，而微生物与植物的相互作用并不是无条件的，微生物需要适合的环境才能大量繁殖，以达到对污水的处理。这里适合的环境是指对温度、PH、酸碱度等等的要求，在选择微生物种群的时候尽量选取那种适应性较好的微生物，这样才能保证在不同的时间，污水的处理能力不至于相差过大。
三、展望与思考
由于人工湿地的提出和发展还为时尚短，技术发展尤其是理论研究仍相对落后。由已有的研究报告看，人工湿地的焦点主要集中在对二级出水的处理，在用人工湿地处理污水或者初沉池出水方面的资料尚有限。因此，使用湿地的设计思想，基本上是进一步净化的过程。在人工湿地的应用中，主要依赖于经验，且有过分放任自然条件，忽视人工强化的倾向，因而影响了可以实现的高负荷和处理效果。如对适合不同地区条件的水生植物种类的最佳组合和立体交叉，对工艺的预处理、后处理、分布、集水等流程化，对床基材料的科学配置、湿地构型及潜、表水层的交替流态特征及其设计理论、方法等研究甚少，缺少系统性和完整性。在污染物降解机理、过程和相应的动力学模型方面，还缺少一套系统、权威和成熟有效的理论。这些都限制了人工湿地技术的推广及应有潜力的挖掘，有待于我们去研究和加以解决。
参考文献：
【1】王世和.人工湿地污水处理理论与技术.科学出版社.2007年5月
【2】蒋克彬，彭松，张小海，李久义.农村生活污水分散式处理技术及应用.中国建筑工业出版社.2009年10月
【3】刘汉湖，白向玉，夏宁.城市废水人工湿地处理技术.中国矿业大学出版社.2006年10月
【4】李振海，赵蓉，祝秋梅，魏淑琴，刘畅，张士杰.城市生态景观河湖的调查、研究与设计.黄河水利出版社.2005年12月
【5】王书文，刘德祥，孙铁衔.污水自然净化生态工程方法.化学工业出版社.2006年6月
【6】王宝贞，王琳.水污染治理新技术—新工艺，新概念，新理论.科学出版社.2004年2月
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。