人工湿地在污水处理中的应用前景

随着时间的发展，人工湿地处理技术日趋完善和成熟。高效、低成本的巨大优势使得人工湿地的应用范围不断扩大。起初，人工湿地主要用于生活污水的深度处理，现在，也广泛应用于各种工业废水的处理。天然湿地有明显的局限性，长期超负荷运行难以处理高浓度废水。人工湿地通过人工设计和控制，具有较强的生态修复能力，在处理和降解污染物方面具有明显优势。

工业废水量大，差异性大，在处理不同类型的工业废水时，需要考虑不同废水的特性。虽然人工湿地可以在基质选择和结构设计方面进行优化和调整，但对某些特定污染物的去除机理研究还不够深入。这些限制也影响了其在相关领域的发展。

1.工业废水的来源和特点

随着工业行业的多样化，工业废水也是多样化的。主要来源是化学工业、制药工业、金属冶炼工业、皮革工业、纺织和石油工业等。各行各业排放的废水成分不同。因此，没有简单的方法从技术上处理工业废水。废水中含有细菌、重金属等难降解有机物，给废水处理带来很多麻烦。详见表1:

从表1可以看出，每个行业产生的废水都有不同的特点，需要合理安排后处理工艺，有的可以混合，有的必须单独处理。污水处理难度随污水性质而异。

2.人工湿地对不同工业废水的处理效果

随着国内外研究人员对人工湿地处理工业废水的机理和结构的不断研究和完善，通过实验室试验、自然环境中试和大型工程实例，研究了人工湿地处理不同工业废水的效果。

2.1造纸和印刷废水

在造纸和印刷行业，其废水产量大，COD和BOD含量高，悬浮物浓度高。除此之外，还常伴有甲醇等挥发性有机物。KadlecRH等研究发现，人工湿地对挥发性物质有很好的去除效果，BOD5去除率接近80%，氨氮去除率高达95%。

2.2化工废水

化工行业排放的废水成分极其复杂，满足一定条件的废水可以被人工湿地降解。HaberlR等人发现，对于难降解有机物浓度较低的废水，人工湿地的输出效果极佳。当水力停留时间控制在2.4cm/d时，苯胺和三硝基苯的去除率高达99%，硝基苯的去除率也达到98%，去除效果明显。

2.3纺织废水

高色度是纺织废水的一大特点。同时，pH值波动很大，从2到12不等。而且染料种类繁多，化学性质复杂，有一定毒性。KNIGHT，R.L等人发现人工湿地对悬浮物(SS)的去除率高达88%，对色度的去除率高达90%。经过人工湿地处理后，水质中BOD5、COD等指标明显下降，水质迅速改善。

2.4来自糖、酒精和饮料制造的废水

中国酒因酿造工艺不同，可分为白酒、啤酒、葡萄酒三大类。由于酿造工艺不同，产生的废水具有不同的性质。一般来说有机物含量高，发酵过程导致pH值较低，国外对相关废水的处理有广泛的研究。BilloreSK等人发现，当水力停留时间控制在3小时左右时，人工湿地对制糖、酒精和饮料制造业废水中氨氮的去除率可达90%以上，对废水中BOD5的去除率也可达95%以上。

2.5钢铁工业废水

在钢铁行业，行业的特殊性导致废水中含有重金属。一般先用物理化学方法进行初级处理，再用人工湿地进行深度处理，降低重金属浓度。而且较低的进水浓度可以有效防止整个系统被破坏。HuangXF等人发现，当水力负荷为1.8cm/d，湿地面积为91m2时，人工湿地对Fe、Mn、氨氮和COD的去除率分别高达94%、81%和77%。人工湿地能有效去除废水中的重金属离子。

2.6马铃薯生产废水

马铃薯汁是马铃薯淀粉生产的副产品，其中约30%的成分属于蛋白质，我国西部是马铃薯生产的重要地区。国外一般采用絮凝法回收马铃薯废水，但其产品外观较暗，口感较差，最终用作饲料制剂。采用人工湿地系统处理高有机物含量的马铃薯废水。废水中的有机物通过生物吸收和微生物降解被去除。研究发现，人工湿地对马铃薯废水中有机物的去除率可达85%以上。

3.人工湿地污水处理的发展趋势

人工湿地在污水处理方面具有鲜明的特点和巨大的优势。结合自身特点，该技术的发展趋势可以概括如下。

3.1湿地植物和填料的优化和筛选

填料的选择直接决定了人工湿地处理污水的能力。特别是对于一些含有高浓度金属离子和高含盐量的废水，选择具有高金属富集性能、高强度和适当比表面积的填料尤为重要，不仅强化了反应强度和生物富集，而且对污染物具有更有效的吸附和降解作用。

3.2符合复合湿地的研发和应用

所谓复合，主要体现在人工湿地在发挥净化污染物功能的同时，与传统处理工艺相结合。将成熟的人工湿地以不同的形式组合起来，既能更大程度地处理废水，又能展示湿地景观，美化环境。与传统生化处理相结合，可以优化进水成分，减少占地面积，增加处理能力，使人工湿地在工业废水处理中发挥更好的作用。

3.3加强湿地生物技术的研究

废水来源广泛，含有各种物质。对于一些难降解物质，开发特定的生物类群，引入人工湿地降解系统进行废水处理，可以大大提高人工湿地在废水处理中的应用范围。

3.4完善湿地理论机制

虽然人工湿地已经取得了很大的进展，但是一些有毒有害物质的去除机制还不完善，导致一些废水处理效率低下。因此，完善湿地系统的理论机制，建立相应的数学模型是人工湿地进一步发展的关键。只有完善相关的理论研究，才能为人工湿地处理污水提供科学依据。

3.5操作和维护方面的改进

不同规模湿地的污水处理能力不同，湿地的净化能力与其发展密切相关。同时，如果自身产生的废弃物得不到相应的处理，湿地的处理能力和效率也会大打折扣。因此，建立完善的运行维护系统对人工湿地的可持续运行至关重要。它不仅可以提高湿地处理的效率，还可以节省一些经济投资。

4.结论

利用人工湿地处理污水是目前污水处理研究的热点。结合人工湿地的优势，科学合理地提高处理效果和优化布局，将环境控制与污水处理有机结合。人工湿地在未来将有广阔的发展空间。(来源:昆明规划设计研究院)

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