人工濕地處理技術(shù)在棗莊市生態(tài)修復(fù)工程中的應(yīng)用
1 人工濕地的定義
人工濕地是指模擬自然濕地機理的人工生態(tài)系統(tǒng)，是利用人工構(gòu)建的濕地系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和馴化的生物生化系統(tǒng)協(xié)同對污水進行綜合作用實現(xiàn)對污水的凈化。主要由生長在其上的水生植物、微生物和人工基質(zhì)組成，構(gòu)建一個特殊的基質(zhì)—植物—微生物生態(tài)系統(tǒng)，形成植物和微生物相結(jié)合的高效凈化系統(tǒng)。與傳統(tǒng)概念的水處理工藝相比，人工濕地污水處理系統(tǒng)具有系統(tǒng)維護及運營費用低，對進水負荷變化適應(yīng)性強，尤其對氮、磷和化學(xué)需氧量去除效果好，生態(tài)環(huán)境效益顯著等特點[1-2]。人工濕地污水處理系統(tǒng)作為一種投資低、能耗低、運行費低、生態(tài)環(huán)境效益高的治理工程技術(shù)而受到廣泛歡迎[3]。
2 人工濕地污水處理機理
人工濕地污水處理技術(shù)是由人工建造以及監(jiān)督控制下利用濕地系統(tǒng)凈化污水，利用生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物的協(xié)同作用，通過過濾、沉淀、離子交換、吸附、微生物分解和植物吸收從而實現(xiàn)高效凈化污水。人工濕地系統(tǒng)應(yīng)包括具備一定過水能力的基質(zhì)層、可在處于水飽和及厭氧狀態(tài)的基質(zhì)層中生長的植物、無脊椎動物和脊椎動物、好氧和厭氧微生物、可在基質(zhì)層中或基質(zhì)表面流動的水流5 個要素[4]。
2.1 人工濕地中基質(zhì)的作用
基質(zhì)又稱濾料、填料，由土壤、細沙、粗沙、礫石、沸石、灰渣或碎瓦片等構(gòu)成，既能為植物和微生物提供生長介質(zhì)，還能通過過濾、沉淀和吸附作用直接清除污染物。自由表面流濕地多以自然土壤為基質(zhì)，在考慮便于取材、經(jīng)濟適用等因素下水平潛流和垂直潛流濕地會根據(jù)特征污染物的不同而選擇不同基質(zhì)，一般以去除氨氮、總磷和化學(xué)需氧量為目標。
2.2 人工濕地中水生植物的作用
水生植物可利用光合作用合成有機物，為異養(yǎng)微生物提供能量。大型水生植物繁殖速度快，在光源、水、營養(yǎng)充足的條件下，將占據(jù)主導(dǎo)地位，其還具有較強的分解和轉(zhuǎn)化有機物及其他物質(zhì)的能力。大型水生植物具有穩(wěn)固地床表面、提供較好的物理過濾條件、為微生物生長提供表面支撐、防止冬季濕地表面凍結(jié)、暢通垂直流動系統(tǒng)等方面的作用，因而成為人工濕地不可缺少的組成部分。人工濕地的類型決定了濕地植物的新陳代謝對處理系統(tǒng)造成的影響。植物通過光合作用和根系的滲透作用，將氧傳輸?shù)礁橘|(zhì)，增強了有機物的好氧分解和氨態(tài)氮的硝化作用。但植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收僅在負荷率較低的自由表面流人工濕地系統(tǒng)中起重要作用。人工濕地中的主要植物可以分為浮水植物系統(tǒng)、挺水植物系統(tǒng)和沉水植物系統(tǒng)。目前所指的人工濕地一般都是挺水植物系統(tǒng)。浮水植物系統(tǒng)主要用于氮、磷的去除，沉水植物系統(tǒng)主要用于初級處理和二級處理后的深度處理。
2.3 人工濕地中微生物的作用
微生物主要用于降解污水中的有機質(zhì)、氮和磷。只有運用微生物的誘發(fā)變異特性，培育馴化優(yōu)勢菌才能去除難降解的有機物質(zhì)和有毒物質(zhì)[5]。
3 棗莊市人工濕地處理技術(shù)在生態(tài)修復(fù)工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀
3.1 棗莊市人工濕地建設(shè)情況
南水北調(diào)東線工程山東段控制單元治污方案項目中包括3 個人工濕地項目：城郭河流域人工濕地水質(zhì)凈化工程、界河入湖口濕地工程、小季河濕地工程。
（1）城郭河入湖口濕地工程包括3 個子項目，即城郭河人工濕地水質(zhì)凈化工程，郭河滿莊、付樓人工濕地水質(zhì)凈化工程，城郭河人工濕地退耕還濕項目，建成濕地81.07 hm2。（2）界河入湖口濕地工程位于滕州市濟微路崗頭橋西，采用表面流與河道走廊結(jié)合的方式，建成濕地93.80 hm2。
（3）小季河人工濕地水質(zhì)凈化工程位于臺兒莊區(qū)邳莊鎮(zhèn)小季河季莊至趙村段東岸，采用橡膠壩、河道滯留塘和表面流濕地相結(jié)合的方式，設(shè)計面積85.75 hm2。
3.2 人工濕地對水質(zhì)改善和生態(tài)修復(fù)情況
人工濕地的水力負荷2 cm/d， 氨氮去除負荷為0.10g/（m2·d）、CODcr去除負荷為1.2 g/（m2·d）、水力停留的時間為50 d。進水口和出水口監(jiān)測表明：化學(xué)需氧量和總磷，平均去除效率分別為76%和78%，人工濕地對氨氮除效果相對較低，平均去除效率分別為53%。出水水質(zhì)CODcr≤20 mg/L；氨氮≤1.0 mg/L，基本達到地表水Ⅲ類水標準。人工濕地對生態(tài)修復(fù)為水禽提供了豐富的食物來源，繁茂的植物群叢為水禽提供棲息繁殖所必需的安全空間，增加河流入河口的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)了當?shù)匦夂颉?/p>
4 結(jié)語
人工濕地污水處理系統(tǒng)作為一種投資低、能耗低、運行費用低、生態(tài)環(huán)境效益高的污水治理凈化工程，其發(fā)展和應(yīng)用能夠獲得污水處理與資源化的最佳效益。因此，具有較高的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益及社會效益，人工濕地處理技術(shù)在污水的生態(tài)修復(fù)工程中表現(xiàn)了極大的修復(fù)發(fā)展?jié)摿Α?/p>
5 參考文獻
[1] 宋志文，畢學(xué)軍，曹軍.人工濕地及其在我國小城市污水處理中的應(yīng)用[J].生態(tài)學(xué)雜志，2003，22（3）：74-78.
[2] 孟盼盼，劉淑娟，蔣躍平.人工濕地及其在污水處理中的應(yīng)用研究[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，41（3）：375-379.
[3] 籍國東，孫鐵珩，李順.人工濕地及其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2002，13（2）：224-228.
[4] 趙志強.人工濕地處理技術(shù)在農(nóng)村污水處理中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（1）：294-299.
[5] 吳曉磊.人工濕地廢水處理機理[J].環(huán)境科學(xué)，1995，16（3）：83-86.
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