1、地球之肾地球之肾 -人工湿地人工湿地 2月月2日，日，3月月22日日 这俩看似平凡的日子让这俩看似平凡的日子让你有何联想？你有何联想？ 没有头绪吗？下面的问没有头绪吗？下面的问题或许对你有所帮助吧！题或许对你有所帮助吧！ 这问题已经不新鲜了，这问题已经不新鲜了，毫无压力地说出答案是毫无压力地说出答案是“水水”。 请问下：什么东西越洗请问下：什么东西越洗越脏呢？越脏呢？ 那反问：如何把水洗干那反问：如何把水洗干净呢？净呢？ 你应该有头绪了，人工你应该有头绪了，人工湿地，它担当此项大任。湿地，它担当此项大任。 人工湿地是通过模拟自然湿地人工湿地是通过模拟自然湿地, , 人人为设计与建造的由基质、植
2、物、微生为设计与建造的由基质、植物、微生物和水体组成的复合体物和水体组成的复合体, ,利用生态系利用生态系统中基质水生植物微生物的物理、统中基质水生植物微生物的物理、化学和生物的三种协同作用来实现对化学和生物的三种协同作用来实现对污水的净化。人工湿地对有机物、营污水的净化。人工湿地对有机物、营养物质有较强的去除能力养物质有较强的去除能力, ,在实现生在实现生态环境效益的同时可美化环境态环境效益的同时可美化环境, ,实现实现废水资源化废水资源化 。氮氮病原菌病原菌重金属重金属有机物有机物磷磷v怎么去除呢v区，氮在微生物的作用下进行氨氮的硝化过程:vNH4+ N02- NO3- v在远离根区的部位
3、， NO3- 由于缺氧环境而进行反硝化过程，从而使氮以气体的形式而除去：vNO3- N02- NO N2O N2v湿地底部有机物的分解和生物降解及底部较低的NO的浓度，及充足的有机物做碳源，这些都为反硝化过程的进行创造了条件。v人工湿地生态系统中存在氮的循环。硝化和反硝化是人工湿地中去除氮的一种重要途径，植物输送氧气到达底部根区，在跟区联合会形成很多耗氧的小v人工湿地进水中的氮主要以有机氮和氨氮的形式存在，其最终的转化途径主要有以下几方面：v 氨氮被人工湿地植物和微生物同化吸收，转变为有机体的一部分，可通过定期对植物的收割使氮得到部分去除；v 氨氮的挥发，湿地地面氨挥发在较高的 pH(8)条件
4、下才能发生，非离子氨相对容易挥发，可以通过向上扩散到水面，在通过气液界面的传质进入大气而去除；v人工湿地中的溶解氧呈区域性变化，连续呈现好氧、缺氧及厌氧3种状态，相当于许多串联或并联A2/O处理单元，使硝化和反硝化作用可以同时进行。在此环境下，有机氮经氨化作用转化为氨氮，在好氧条件下，氨氮经亚硝化、硝化作用分别转变为 NO 2 -N 和 NO 3 -N，然后它们在缺氧和有机碳源的条件下，经反硝化作用被还原为 N 2，释放到大气中，达到最终脱氮的目的 vN的去除v磷在人工湿地系统中的去除主要来自3个方面的作用:v微生物正常的同化或植物的吸收作用;v聚磷菌的过量摄磷作用;v基质的物理化学作用；其中
5、最主要的是基质对磷的吸附作用及其纳磷容量,而植物吸v进入到湿地系统中的磷部分被植物吸收,在秋冬季节储存在植物体内的磷随着植物的枯萎死亡共同落在基底上,随后部分磷被微生物缓慢分解重新释放回水体当中,部分会仍然保留在基质中积累起来成为腐殖质,这部分含磷物质在好氧条件下很容易被植物吸收而重新利用,但是,在厌氧条件下却不会被生物酶所分解,可以稳定地蓄积和保存,随着基质的清除更换,便可以把磷从系统中彻底去除。有研究表明在湿地底层中累积、腐败的植物残体仍具有吸附结合和促进共沉淀含磷化合物的作用,可以给人工湿地系统带来新的磷吸附能力v生物降解主要通过耗氧和厌氧代谢得以实生物降解主要通过耗氧和厌氧代谢得以实现
6、现, ,从而降低污水的从而降低污水的CODCOD和和BODBOD好氧代谢过程好氧代谢过程可简述为可简述为: :复杂有机物复杂有机物+ O+ O2 2COCO2 2+ H+ H2 2O+O+稳稳定产物定产物, ,其反应过程中的氧主要来自水面复其反应过程中的氧主要来自水面复氧和植物向根区的过量氧传导氧和植物向根区的过量氧传导, ,生成的稳定生成的稳定产物可被微生物用于细胞合成。产物可被微生物用于细胞合成。v厌氧代谢过程较慢厌氧代谢过程较慢, ,只能去除少量的只能去除少量的CODCOD和和BOD,BOD,反应过程为反应过程为: :复杂有机物复杂有机物COCO2 2+ + CHCH4 4+不稳定产物不
7、稳定产物 v植物主要通过三种途径去除有机污染物：1.植物直接吸收有机污染物2.植物根系释放分泌物和酶3.植物和根际微生物的联合作用v人工湿地中含有溶解性重金属和不溶性重金属，去除重金属的途径有多种。v过程主要体现在：基质、微生物和植物三者的协调作用下，利用物理、化学和生物方法，通过土壤或填料对溶解性重金属的吸附和反应、植物对溶解性重金属的吸收作用、不溶性重金属随悬浮颗粒沉淀以及溶解性重金属以难溶性化合物的形式沉淀在实现对重金属的去除。v当重金属进入湿地系统后，大部分金属通过络合和螯合作用被基质和根部固定，因为土壤中含有很大表面积和表面能的有机胶体、无机胶体、有机无机复合胶体等胶体颗粒，这些胶体
8、颗粒具有吸附和同时与表面的离子发生离子交换作用，从而有效地去除重金属污染物。v当污水通过基质层时，寄生虫卵被沉降、截留。细菌和病原体在湿地中的去除主要通过紫外线照射等实现，另外植物根系和某些细菌的分泌物对病毒也有灭活作用，但也有研究表明：当病菌在水体中和悬浮固体颗粒结合在一起，由液相转向固相时，其在水中的存活期更长些，使病毒和细菌的灭活率不高。 因此在污水处理过程中不能忽视这个问题v从21世纪起，随着湿地技术及其优点广为国人所知，湿地技术在我国各地都有非常广阔的应用前景。人工湿地污水处理技术与常规污水处理技术相比有如下优势：可保持较高的水力负荷；处理效果稳定可靠，出水BOD5、SS、大肠杆菌数明显优于二级生化处理，在某些场合可替代三级生化处理；基建投资低，运行费用低；运行操作简单，不需要复杂的自控系统；适宜处理间歇排放的生活污水，耐污能力及水力负荷强，抗冲击性能好；具有生态服务功能，有景观效益9。 一个人工湿地系统的建立，植物的选择和配置是很重要的考虑因素。在系统建立和植物栽种配置时要将系统的主要功能与植物的植物学特性充分结合起来考虑。只有这样，才能充分发挥不同植物各自的优势，达到更好的处理净化效果
