人工湿地生活污水处理技术全解析

一、基本概念

人工湿地实质是一个综合生态系统，主要应用生态系统中各个共生物种的能量和物质循环的再生作用，在促进废水中污染物良性循环的前提下，充分发挥资源生产潜力，获得污水处理与资源化的效益，防止污水对环境造成二次污染。

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。

二、人工湿地功能——净化污水

人工湿地（artifical wetland ,constructed wetland）用人工筑成水池或沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，填充土壤或填料层，种植芦苇一类的维管束植物或根系发达的水生植物，污水由湿地的一端通过布水管渠进入，以推流方式与布满生物膜的介质表面和溶解氧进行充分的植物根区接触而获得净化。人工湿地分为表面径流人工湿地和人工潜流湿地。

人工湿地与传统污水处理厂相比具有投资少、运行成本低等明显优势，在农村地区，由于人口密度相对较小，人工湿地同传统污水处理厂相比，一般投资可节省1/3—1/2。在处理过程中，人工湿地基本上采用重力自流的方式，处理过程中基本无能耗，运行费用低，污水处理厂处理每吨废水的价格在1元左右，而人工湿地平均不到2毛。

因此，在人口密度较低的农村地区，建设人工湿地比传统污水处理厂更加经济。

人工湿地在农村地区的使用效果也优于传统污水处理厂，首先人工湿地使用纯生物技术进行水质净化，而污水处理厂则使用化学方法，因此污水处理厂在处理过程中会产生大量富含有害化学成分的淤泥、废渣影响环境，而人工湿地则不存在二次污染。其次人工湿地以水生植物水生花卉为主要处理植物，在处理污水的同时还具有良好的景观效果，有利于改造农村环境。另外，人工湿地还拥有可持续的经济效益，在人工湿地上可选种一些具备净化效果和经济价值较高的水生植物，在污水处理的同时产生经济效益。

人工湿地的运行管理也比污水处理厂简单、便捷，因为人工湿地完全采取生物方法自行运转因此基本不需专人负责，只需定期清理格栅池、隔油池、每年收割一次水生植物即可。人工湿地中起主要处理作用的还是微生物，不是土壤的过滤作用，所以湿地设计中应包括防止湿地填料堵塞问题、植物死亡问题和过冬问题。人工湿地服务年限一般按照10-15年计算，也就是说设计比较完善的湿地系统15年以后才需要清理填料床，达到服务年限的人工湿地系统在清理填料床后，即可重新投入使用。另外，人工湿地的建设周期短，建设一座传统污水处理厂和完成相关管道的铺设往往需要一年以上，而人工湿地的平均建设周期在3个月以内，因此建设人工湿地见效更快。

结论：在人口密度较低、污染排放较少的农村地区，“人工湿地”生活污水处理设施有很多优点，该处理设施充分利用农户住房周边的地形特点，因地制宜、实施简单，可造在住宅旁的空地上，也可利用水塘以及公园的景观池改造；规模可大可小，可以二三十户家庭共用一块，也可以一户人家造一块；投资少，维护方便，且占地面积小，配合种植水生植物，还可达到美化景观的效果。  

三、技术原理

人工湿地污水处理技术的原理是通过人工建造和控制来运行与沼泽地类似的地面，将污水有控制地投配到湿地上，使污水在湿地土壤缝隙和表面流动的过程中，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理的一种技术。其生态系统的作用机理包括吸附、滞留、过滤、沉淀、微生物分解、转化、氧化还原、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的其他作用等。

四、系统分类

人工湿地处理系统可以分为以下几种类型：自由水面人工湿地处理系统、潜流型人工湿地处理系统、垂直水流型人工湿地处理系统等。

系统去除的污染物范围广泛，包括N、P、SS、有机物、病原体等。在进水浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除率可达百分之九十，COD去除率可达百分之八十以上，出水中BOD5的浓度在10mg/L，SS小于20mg/L。废水中大部分有机物作为异样微生物的养分，被转化为微生物有机体、CO2和H2O。

五、技术特点

人工湿地处理系统同时具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资少、运行费用低等优点，非常适合中、小型村庄生活污水的集中处理。

1、人工湿地处理系统可以分为以下几种类型：

（1）自由水面人工湿地处理系统；

（2）人工潜流湿地处理系统；

（3）垂直水流型人工湿地处理系统。

2、人工湿地优点

人工湿地污水处理系统是一个综合的生态系统，具有如下优点:

（1）建造和运行费用便宜；

（2）易于维护,技术含量低；

（3）可进行有效可靠的废水处理；

（4）可缓冲对水力和污染负荷的冲击；

（5）可提供和间接提供效益,如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、动物栖息、娱乐和教育。

3、人工湿地不足

（1）占地面积大；

（2）易受病虫害影响；

（3）生物和水力复杂性加大了对其处理机制、工艺动力学和影响因素的认识理解，因此常由于设计不当使出水达不到设计要求或不能达标排放，有的人工湿地反而成了污染源。

另外，据已有数据,当上下表面植物密度变大时, 人工湿地系统处理效率提高,需2~3个生长周期，所以需建成几年后才达到完全稳定的运行。因此，人工湿地技术问题在于缺乏长期运行系统的详细资料。

总的来说, 人工湿地污水处理系统是一种较好的废水处理方式，特别是它充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的效益，因此具有较高的环境效益、经济效益及社会效益,比较适合于处理水量不大、水质变化不很大、管理水平不很高的城镇污水,如我国农村中、小城镇的污水处理。人工湿地作为一种处理污水的新技术有待于进一步改良，有必要更细致地研究不同地区特征和运行数据以便在将来的建设中提供更合理的参数。

六、适用范围

1、人工湿地污水处理技术易受气候条件影响，南北差异较大，北方大部分地区冬季温度较低，难以维持生态系统的正常运行或保证污水处理效果。因此在选用该技术时，要选取合适的植物，并且要充分考虑项目地植物过冬问题。

2、该处理技术适用于农村集中式和分散式污水处理，根据各地土地充裕情况、居住方式和经济状况而定。对于居住较为分散、土地宽裕的村庄，可选用分散式处理方式，以户为单位，充分利用农村零星空地，建设小规模湿地处理系统，可同时满足净化污水和美化环境的效果。集中式处理系统，更适宜于居住集中、土地有限的农村，尤其是撤村并镇和新建的农村社区，各户将污水通过管网或沟渠排入处理系统集中处理。

3、该技术对于项目地地形条件的要求较为宽松，设计时可因地制宜。

七、注意事项

采用人工湿地处理技术，主要注意以下几点：

1、人工湿地处理技术要做好防渗系统，对于农村地区湿地防渗可采用土工膜或三灰土夯实等简易实用的方法。

2、人工湿地植物的选取。湿地植物是湿地处理系统明显的生物特征，它是人工湿地的主要组成部分，在污水处理过程中起着重要作用。湿地植物选取时应因地制宜，综合考虑植物的以下特征：耐水、根系发达、多年生、耐寒、吸收氮、磷量大、兼顾观赏性和经济性、要尽量选择当地的土著种。目前，常用的有芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、风车草、彩虹鸟、水竹、水葱、大米草、鸢尾、蕨草、灯芯草等。

3、人工湿地植物栽种初期的管理主要保证其成活率。湿地植物栽种在春季，植物容易成活。如果不是在春季栽种而在冬季，应做好防冻措施，在夏季应做好遮阳防晒。总之，要根据实际情况采取措施以确保栽种植物的成活率。

4、植物栽种初期为了使植物的根扎得比较深，需要通过控制湿地的水位，促使植物根茎向下生长。

5、做好日常护理防止其他杂草滋生并及时清除枯枝落叶，防止腐烂污染。

6、对不耐寒的植物在冬季来临之前要做好防冻措施或及时收割。