人工湿地污水处理系统应用探究

人工湿地污水处理系统应用探究

张路路

安徽亚泰环境工程技术有限公司 安徽合肥 230000

摘要：人工湿地系统是一种由人工建造、监督和控制的模拟自然湿地的人工生态系统，属于一种新型的污水处理技术。与传统、处理方法相比，其不仅处理效率高，运行成本低，而且还能在湿地中有选择地植入植物，进而达到增加水体活性、控制水体污染的处理效果。本文也会通过实际工程案例，对人工湿地处理系统的工艺原理及应用要点进行着重分析，以便为相关人士参考借鉴。

关键词：人工湿地污水处理系统；工艺原理；应用要点

人工湿地污水处理系统在当前污水治理工程中有着很高的利用率，其是一个综合性的生态系统，在实际应用时，主要是通过吸附、过滤、滞留、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化利用等方式对污水、污泥进行科学有效的处理，从而更好的降解水体中有害物质的产生，提高污水利用率，避免其对环境造成二次污染。由于该系统具有一定的实用性和经济性，因此，对其在污水治理工程中的有效应用进行深入分析很有必要。

1.系统工艺原理分析

1.1有机污染物去除机理

在利用人工湿地污水处理系统对有机物进行降解时，主要是从物力处理和生物处理两方面出发，通过湿地系统的截留、沉淀以及吸收、降解等功能来实现对有机污染物的全面控制，进以被微生物所利用，形成完整的生物膜，这样在该膜和植物根系的吸附以及代谢降解下可有效排除污水中的可溶性有机物。

1.2氮去除机理

在对污水中的氮物质进行去除时，人工湿地处理系统的处理方式比较多元化，常见的有植物吸收、氨挥发微生物硝化和反硝化等手段。若污水中的有机氮物质存留在植物土壤系统中时，在微生物作用下就会通过植物根系的吸附作用将其截留，并通过有效的沉淀使其转化成氨态氮。随后，土壤颗粒一旦吸附到氨离子，还会通过硝化作用将其转化成硝态氮。由于该物质很容易被植物直接摄取，有利于植物的健康生长，所以只需对植物进行收割，就可直接将氮从湿地系统中去除掉^[1]。

1.3磷去除机理

在对污水中的无机磷物质进行去除时，人工湿地处理系统的处理方式主要集中在植物吸收法、微生物去除法以及依靠基质物理化学作用来实现最终的污水处理目标。具体而言是先通过植物吸收及同化作用将无机磷转变成植物的有机成分，这样直接对植物进行收割就可实现无机磷的有效去除；而基质物理化学作用则是利用相应的填料来对磷进行有效的吸收、过滤，进而使其与磷酸根离子产生化学反应，从而达到磷去除效果；微生物去除方式则是通过同化作用和对磷的过量积累来达到磷去除的目的。

2.系统类型分析

2.1自由水面系统

该人工湿地污水处理系统是一种较为传统的处理技术，其一般针对水深较浅的污水，进而通过在湿地上种植香蒲、芦苇等常用植物来对进水中所含的溶解性和颗粒性污染物进行有效去除。尽管这种处理技术的运行成本较低，但是在实际使用时却会遇到很多阻碍，不仅处理效率低，而且在夏季很容易会诱发细菌蚊虫的产生，而冬季则会因为湿地结冰，无法达到最佳的污水处理效果，因此，目前已较少采用。

2.2潜流系统

2.2.1水平潜流人工湿地

该人工湿地污水处理系统是指采用水力传导性良好的填料来实现对污水的有效处理。在实际处理时，污水会从系统进水端流经填料，随后再沿填料孔隙向系统出水端递进。另外，通过芦苇、香蒲等植物根系大量释放氧物质来对污水中的各类有机物进行有效降解处理。

2.2.2垂直流人工湿地

该人工湿地污水处理系统主要包括垂直流型和复合垂直流型两种人工湿地系统，其中前者是采用间歇进水的方式来达到污水处理目的，而后者则是采用连续进水方式来对污水进行有效处理^[2]。

3. 系统应用实践分析

某市园林景观工程人工湖水面面积约为4630m²，水深约0.7m，为了保证该人工湖水质，避免对周围环境造成影响，相关单位在进行水质处理时，决定采取人工湿地处理系统来开展相应的污水、污泥处理工作，并对部分雨水进行相应的净化处理，以便作为该人工湖的补充水源，从而更好的提高水资源利用率。

3.1进出水水质检验

在对该景观工程人工湖水水质进行循环处理时，应结合景观湖的功能，按照1V类地表水环境质量检测标准来进行。检测结果如表一所示：

表一（进出水水质指标）

3.2人工湿地污水处理工艺

3.2.1处理规模

根据相应测量结果可以得知，该景观工程人工湖总水量约为2160m³，湖水循环处理规模为210m³/d。在汛期，通过人工湿地系统的有效处理，部分雨水可用作湖水补充水以及园林工程绿化用水。

3.2.2系统设计

首先，进出水系统的合理布置。为了确保该人工湖湿地进水系统能够发挥出一定的功能作用，在对其进行设计时，就要采用多孔管和三角堰等配水装置作为主要处理设备。同时，还要严格把控进水管高度，使其尽量高于湿地床高度0.5 m。另外，还要加强对湿地床中水水位的科学调节，并在出水区末端填料层底部设置相关配套部件，如穿孔集水管、旋转弯头、控制阀门等。其次，填料系统设计。该人工湖湿地床是由两个组成部分所组成，一部分是厚度为0.5m的表层土，另一部分是铺设厚度为0.1m的砾石层。而潜流湿地床设计则要分成以下三部分，即表层土、砾石层和碎石层。

3.2.3合理选择湿地植物

根据该景观湖人工湿地系统污水处理要求，为了确保湖水水质能够达到最佳标准，应结合当地生态环境，尽量选用漂浮植物、种子植物以及挺水草本植物来作为湿地主要种植植物，如：浮萍、睡莲、荷花、马蹄莲、芦苇等植物。

3.3湿地处理经济效益

根据类似工程以及当地相关小区人工湖景观工程定额等情况，估计该小区人工湖景观工程总投资成本约为47.85万元。其中，年污水处理成本主要包括管理费和电费。这其中，管理费约为2500/a，因为该污水处理系统规模较小，为了节省人工成本，可由保安人员监管。而电费则主要来源于现场涉及的湿地提升泵设备和雨水提升泵设备，平均每台提升泵若每天工作10h，根据当地电费收费标准，按0.8元/kWh计算，则电费:(1 X 10 X 1.5 X 0.8)X 365=4380元/a。依据该人湖景观工程现场情况，为了在节能降耗的基础上，使其水质质量提升到最大化，应采取以下两方面处理提案:首先，要合理选择提升泵，确保其运行的效率性、节能性和经济性，综合考虑，可以采用高压循环泵来开展湖水循环处理工作。按照当地水价2元/t、来计算，每台高压循环泵年耗电费为35 040元/a、年自来水耗量为15.6X 365X 2.0=11388元/a；其次，为了降低湖水资源的耗量，在对其进行更换时，按照节能降耗标准应以20d为基准更换一次。通过上述提案的实施，与以往人工湖处理成本相比，该人工湿地处理系统年运行费用约节省45000-60000元/a，具有很好的环境效益和社会效益。

结束语：

综上所述，现今，人工湿地污水处理系统以其自由的高经济性和实用性在大范围内取得了良好的应用成效。其不仅可以有效去除污水中的有机污染物，避免对周围环境造成二次污染，而且还能大大提高水资源利用率，获得良好的污水资源处理效果。基于此，要想使该技术得到更广泛的推广和应用，为我国污水处理事业的进一步发展创造良好的条件，就要对人工湿地污水处理系统进行不断的优化创新，进以使其整体应用性能得到最大化提升，可以适应不同地区环境特征，这样才能达到最佳的应用效果。

参考文献

[1] 陈后兴.人工湿地污水处理系统应用研究[J].资源节约与环保,2018,(12):77-78.

[2] 梁继东,周启星,孙铁珩.人工湿地污水处理系统研究及性能改进分析[J].生态学杂志,2018,(02):49-55.