人工濕地(CWs)處理技術(shù)起源于20世紀(jì)70年代，是一種處理污水的綜合生態(tài)系統(tǒng)。CWs主要依靠介質(zhì)填料、植物和微生物的物理、化學(xué)及生物協(xié)同作用來(lái)去除水中的污染物。隨著近年來(lái)我國(guó)對(duì)污水處理要求的提高，CWs在小城鎮(zhèn)及農(nóng)村分散污水處理方面引起了較大的關(guān)注。本文對(duì)CWs在我國(guó)分散污水處理中的現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，旨在為今后CWs的研究及設(shè)計(jì)運(yùn)行提供參考。

一、CWs的類型

CWs為人工修葺的洼地，在底面設(shè)置由土壤及填料組成的床體，并種植易于成活、生長(zhǎng)速度快、具有吸收污染物能力的水生植物，待處理污水既能夠在填料中流動(dòng)，也可在濾床上部流動(dòng)。CWs的凈水是依靠填料、水生植物及水中微生物三者的生態(tài)復(fù)合作用完成的。這種生態(tài)系統(tǒng)可發(fā)揮過(guò)濾、沉淀、吸附、離子交換、植物吸收和微生物分解作用去除污染物。一些溶解性有機(jī)物可被植物根部吸收，通過(guò)收割植物而去除。微生物對(duì)可生化有機(jī)物作用后的最終產(chǎn)物是CO2和H2O。沉淀與過(guò)濾作用可以去除不溶性有機(jī)物。

CWs可分為表面流人工濕地(SFCWs)、潛流人工濕地(SSFCWs)。SFCWs易滋生蚊蟲(chóng)、且溫度低時(shí)處理效果較差。SSFCWs包括水平潛流(HSFCWs)和垂直潛流(VSFCWs)兩種水流途徑。HSFCWs中水的流向?yàn)樗搅鳎鹘?jīng)介質(zhì)填料的過(guò)程中污染物得以去除。HSFCWs能夠比SFCWs承受更高的負(fù)荷，對(duì)有機(jī)物及重金屬去除效果較好，且保溫效果好，無(wú)惡臭和蚊蠅滋生，但是建造費(fèi)用及維護(hù)和管理費(fèi)高于SFCWs。VSFCWs中污水在濕地中呈豎流，使濾床常處于一種不飽和的狀態(tài)，污染物去除效果好，尤其對(duì)氮及磷的去除效果更好。

二、CWs的組成

1.土壤基質(zhì)

CWs的濾床是由人工配比的基質(zhì)填料構(gòu)成的，它能為植物和微生物的生長(zhǎng)提供合適的環(huán)境。常用于CWs基質(zhì)的有土壤、砂子和礫石等。基質(zhì)的化學(xué)成分和物理性能，如粒徑分布、介質(zhì)的孔隙空間、不均勻性系數(shù)和滲透率等對(duì)處理效果有很大的影響。污染物處理效果的提高有賴于適合的基質(zhì)材料。目前學(xué)者們也研究了一些替代的材料，如磷灰石、鋁土礦、白云石、沸石、紅土、石灰石、蛋白土和頁(yè)巖等天然材料，還有工業(yè)副產(chǎn)品，如燃燒石油頁(yè)巖、粉煤灰、儲(chǔ)石、紅泥等，以及人造產(chǎn)品類的明礬石、過(guò)濾輕質(zhì)骨料與牡蝸殼。這些基質(zhì)材料可通過(guò)沉淀、過(guò)濾、吸附和離子交換去除水中的污染物質(zhì)。

2.植物

植物在CWs中發(fā)揮重要的作用，一方面能夠吸收污染物，另一方面可以為野生生物提供重要的棲息地，美化環(huán)境。植物物種應(yīng)盡可能是本土的、高增長(zhǎng)率的、高生物量的、生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)的并有高積累污染物的能力。用于CWs的植物主要有蘆葦、鳳眼蓮、香蒲、營(yíng)蒲、美人蕉、旱傘草、花葉蘆竹、蓮水芹、水蔥和菱白等。植物對(duì)污水的凈化可分為直接凈化和間接凈化，直接凈化是指植物生長(zhǎng)過(guò)程中吸收和富集了氮磷及重金屬等污染物，間接凈化是指植物能為微生物等提供有利的生長(zhǎng)環(huán)境。

3.微生物

作為一種濕地生態(tài)系統(tǒng)，CWs中也生長(zhǎng)繁殖著多種微生物，根據(jù)氧氣條件的不同，存活有好氧、厭氧及兼氧微生物。CWs中的微生物數(shù)量也與濕地的植物有關(guān)系。各種微生物主要存在的環(huán)境是介質(zhì)中或植物根部。在不同的微環(huán)境下，微生物可通過(guò)一系列生物化學(xué)作用將有機(jī)物降解。微生物在自身凈水的同時(shí)，還能給予動(dòng)物或植物營(yíng)養(yǎng)成分。

4.藻類

CWs中藻類也是重要的組成部分。濕地中的藻類能夠起到貯藏和轉(zhuǎn)移養(yǎng)分的作用。藻類參與營(yíng)養(yǎng)成分的吸收固定與釋放的循環(huán)。且藻類能控制CWs水體的DO、CO2及水體pH值的晝夜變化，這種變化直接影響植物的生長(zhǎng)。

三、CWs在我國(guó)分散污水處理中的研究與應(yīng)用

1.實(shí)驗(yàn)室研究

在實(shí)驗(yàn)室研究方面，CWs著重在于基質(zhì)填料與植物的選擇及新型CWs工藝及復(fù)合CWs工藝的研發(fā)。目前主要研究的工藝有潮汐流CWs、自動(dòng)增氧型CWs、復(fù)合CWs。復(fù)合CWs一般以水平潛流與豎流復(fù)合，或采用厭氧及好氧工藝與CWs復(fù)合。輔以的厭氧工藝有厭氧折流板(ABR)，好氧工藝有曝氣生物濾池(BAF)。

實(shí)驗(yàn)室研究中濕地容積一般在1m3左右，水力負(fù)荷在0.1m3/(m2˙d)左右。基質(zhì)有礫石、粉煤灰、河砂、沸石、竹碳及自制復(fù)合填料。植物有蘆葦、香蒲、鶯尾、美人蕉和再力花。待處理水的COD為40-800mg/L，TN為5-80mg/L，總磷為0.7-6mg/L，NH4+-N為4-64mg/L，SS為72-160mg/L。COD去除率可以達(dá)到69%-93%，TN去除率35%-50%，TP去除率49%-53%，部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以達(dá)到GB18918-2002的一級(jí)B和一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

2.工程應(yīng)用

單獨(dú)的CWs處理技術(shù)在處理生活污水方面還不易達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際應(yīng)用中常常將不同工藝與CWs進(jìn)行串聯(lián)，充分發(fā)揮各種工藝的優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到更好的污水處理效果。通常是將生物處理技術(shù)與人工濕地生態(tài)處理技術(shù)進(jìn)行組合，充分的發(fā)揮兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，這也是當(dāng)前分散生活污水的主流處理技術(shù)。如果污水中的懸浮物含量較大，則可利用格柵或沉淀池等物理設(shè)施來(lái)去除部分懸浮物。目前有采用的組合工藝有單獨(dú)厭氧與CWs組合，還有厭氧及好氧與CWs的組合。

（1）CWs與厭氧工藝復(fù)合

厭氧工藝一般放在CWs之前作為預(yù)處理工藝。與CWs復(fù)合的厭氧工藝有水解酸化、厭氧發(fā)酵、厭氧折流板(ABR)等，通常配以SSFCWs。用于工程的填料有碎石，卵石、碳酸鈣、高爐渣和粉煤灰。植物包括蘆葦、美人蕉、再力花、香蒲、燈心草、大花金雞菊、黃花鶯尾、營(yíng)蒲、梭魚(yú)草水蔥和菱白等。濕地容積在50-700m3左右。進(jìn)水水質(zhì)為分散的廚房及衛(wèi)生間等洗菜、洗浴及沖廁等典型的分散污水水質(zhì)。經(jīng)復(fù)合工藝流程處理后一般均能達(dá)到GB18918-2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

（2）CWs與厭氧及好氧工藝復(fù)合

采用厭氧及好氧復(fù)合工藝時(shí)，厭氧工藝通常在CWs前作為預(yù)處理，好氧工藝可在CWs之前或之后。好氧工藝以生物接觸氧化、氧化塘、MBR和A2O的O段為主。填料為碎石、卵石和混凝土砌塊，植物有美人蕉、香蒲、營(yíng)蒲、蘆葦、水蔥、水芹和芭蕉芋等。濕地處理水量最高可達(dá)500m3/d。CWs與厭氧及好氧工藝復(fù)合后工藝運(yùn)行穩(wěn)定、能達(dá)到很高的氮、磷去除率，通常出水水質(zhì)可達(dá)到GB18918-2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

編輯：趙凡