定義
人工濕地是由人工建造和控制運(yùn)行的與沼澤地類似的地面，主要用于污水和污泥的處理。它通過土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物等自然元素的作用，對污水和污泥進(jìn)行凈化。
工作原理
人工濕地的作用機(jī)理主要包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收等。這些過程共同作用，使得污水和污泥中的有害物質(zhì)得到降解和去除。
類型
根據(jù)系統(tǒng)布水或水流方式的不同，人工濕地系統(tǒng)可分為以下幾種類型：
- 表面流人工濕地：水面在固體介質(zhì)以上，污水從池體進(jìn)水端水平流向出水端。
- 潛流人工濕地：被處理廢水經(jīng)配水系統(tǒng)分布從填料床的一端均勻平緩流過填料床植物根區(qū)，主要包括水平潛流濕地和垂直潛流濕地。
- 水平潛流人工濕地：污水由進(jìn)水口一端沿水平方向流動(dòng)的過程中依次通過砂石、介質(zhì)、植物根系，流向出水口一端。
- 垂直潛流人工濕地：污水垂直通過池體濾料層的人工濕地，床體處于非浸泡狀態(tài)。
- 復(fù)合型人工濕地：結(jié)合了表面流和潛流兩種方式的濕地系統(tǒng)。
優(yōu)勢
- 投資少、運(yùn)行成本低：與傳統(tǒng)污水處理廠相比，人工濕地具有顯著的成本優(yōu)勢，特別是在人口密度較低的農(nóng)村地區(qū)。
- 無二次污染：人工濕地使用純生物技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)凈化，不產(chǎn)生有害的淤泥和廢渣。
- 良好的景觀效果：人工濕地以水生植物為主要處理植物，具有良好的生態(tài)和景觀效果。
- 生物多樣性保護(hù)：人工濕地為動(dòng)植物提供了棲息地，有利于生物多樣性的保護(hù)。
- 多功能性：除了處理污水外，人工濕地還具有生態(tài)保護(hù)、氣候調(diào)節(jié)、水源涵養(yǎng)等多種功能。
應(yīng)用領(lǐng)域
人工濕地可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖、環(huán)境修復(fù)、農(nóng)田非點(diǎn)源污染治理等領(lǐng)域。
結(jié)論
人工濕地作為一種模擬自然濕地的人工生態(tài)系統(tǒng)，在污水處理和生態(tài)保護(hù)方面具有顯著的優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景。
人工濕地對水質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在其對水體中的多種污染物和營養(yǎng)物質(zhì)的去除與轉(zhuǎn)化，以下是對其影響的詳細(xì)分點(diǎn)表示和歸納：
去除懸浮物和懸浮有機(jī)物：
人工濕地通過濕地植物的生長以及濕地中的微生物作用，能夠有效去除水體中的懸浮物和懸浮有機(jī)物，使水體變得清澈透明。
去除營養(yǎng)物質(zhì)：
人工濕地對水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)具有較好的去除效果。濕地中的植物通過吸收和轉(zhuǎn)化水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，從而降低水中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度，減少水體富營養(yǎng)化問題。
國內(nèi)外學(xué)者的研究表明，不同基質(zhì)材料（如頁巖、鋼渣、無煙煤等）能有效去除污水中的磷；而煤灰渣、砂子、無煙煤、生物陶粒等基質(zhì)對有機(jī)物的去除效果較好；沸石、陶瓷濾料、高爐渣等基質(zhì)對氮素有較高的去除率。
去除重金屬和有機(jī)污染物：
人工濕地通過植物和微生物的吸附作用，能夠有效去除水體中的重金屬和有機(jī)污染物。濕地中的植物根系和微生物菌群能吸附和降解水體中的污染物，從而改善水體質(zhì)量。
調(diào)節(jié)水體的pH值和溶解氧含量：
濕地中植物的光合作用可以使水體中的二氧化碳減少，從而提高水體的pH值。
同時(shí)，濕地中植物釋放的氧氣增加了水體中的溶解氧含量，有利于水生生物的生存。
改善水體的整體質(zhì)量：
綜合以上作用，人工濕地能夠顯著提高水體的整體質(zhì)量，降低水體的污染程度，使其更加接近自然水體的狀態(tài)。
經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性：
與傳統(tǒng)污水處理廠相比，人工濕地具有投資少、運(yùn)行成本低的優(yōu)勢，特別是在人口密度較低的農(nóng)村地區(qū)。
人工濕地使用純生物技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)凈化，避免了傳統(tǒng)污水處理廠可能產(chǎn)生的二次污染問題。
綜上所述，人工濕地通過其獨(dú)特的生態(tài)功能和作用機(jī)理，對水質(zhì)產(chǎn)生了顯著的正向影響，為水資源的保護(hù)和可持續(xù)利用提供了有效的途徑。
人工濕地對水體中多種物質(zhì)都有較好的去除效果，但根據(jù)不同的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以下是對幾種主要物質(zhì)的去除效果的分點(diǎn)表示和歸納：
- 有機(jī)物：
- 人工濕地對有機(jī)物具有較強(qiáng)的凈化能力。研究表明，人工濕地對COD（化學(xué)需氧量）和BOD（生物需氧量）的去除率普遍較高。
- 在進(jìn)水濃度較低的情況下，人工濕地對BOD5的去除率可達(dá)85%-95%，對COD的去除率可達(dá)80%。
- 有機(jī)物的去除主要是通過土壤顆粒表面的生物膜吸附、植物根系的截留、以及微生物的代謝過程來實(shí)現(xiàn)。
- 氮（N）：
- 人工濕地對氮的去除主要通過微生物的硝化和反硝化作用、植物的吸收、氨的揮發(fā)以及基質(zhì)的吸附和過濾等過程。
- 微生物在氮的去除過程中起著重要作用，通過硝化和反硝化作用將有機(jī)氮和無機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)忉尫诺酱髿庵小?/li>
- 植物吸收僅去除了污水中小部分的氮，而微生物的硝化和反硝化作用是去除氮的主要途徑。
- 磷（P）：
- 人工濕地對磷的去除主要通過植物吸收、微生物去除及物理化學(xué)作用三方面共同作用。
- 廢水中無機(jī)磷在植物吸收及同化作用下可變成植物的有機(jī)成分，通過植物的收割而去除。
- 物理化學(xué)作用包括填料對磷的吸附及填料與磷酸根離子的化學(xué)反應(yīng)，其中填料的物理、化學(xué)作用對磷的去除貢獻(xiàn)最大。
- 研究發(fā)現(xiàn)，可溶性的無機(jī)磷化物很容易與土壤中的A1³⁺和Fe³⁺發(fā)生吸附和沉淀反應(yīng)，從而去除磷。
- 重金屬：
- 人工濕地對重金屬的去除主要通過濕地植物、微生物和土壤的共同作用。
- 濕地植物通過根系吸收重金屬，并將其轉(zhuǎn)化為不溶性物質(zhì)儲(chǔ)存在植物體內(nèi)。
- 微生物可以通過吸附、沉淀和氧化還原等作用將重金屬轉(zhuǎn)化為不溶性或低毒性的物質(zhì)。
- 懸浮物（SS）：
- 人工濕地對懸浮物有較好的去除效果，主要通過濕地植物的攔截、過濾和沉積作用來實(shí)現(xiàn)。
綜上所述，人工濕地對水體中的有機(jī)物、氮、磷、重金屬和懸浮物等物質(zhì)都有較好的去除效果。其中，有機(jī)物和氮的去除主要依賴于微生物的代謝過程，磷的去除則涉及植物吸收、微生物作用和物理化學(xué)作用，而重金屬的去除則主要通過植物和微生物的吸附、沉淀和氧化還原作用。這些去除效果對于改善水質(zhì)、恢復(fù)水體生態(tài)系統(tǒng)功能具有重要意義。
