人工湿地是一种人工建造和控制处理污水和污泥的技术，类似于沼泽湿地，污水和污泥分布于人工湿地。在沿一定方向流动的过程中，污水和污泥主要利用土壤、人工介质、植物和微生物的物理、化学和生物三重作用来处理污水和污泥。其作用机理包括吸附、保留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物掩蔽、残留积累、蒸腾、水分和养分吸收，以及各种动物的作用。

净化污水：

人工建造一个游泳池或沟渠，并在底部铺设防漏和含水层。

填充一定深度的土壤或填充层，植物维管植物如芦苇或根系发达的水生植物。湿地一端的污水通过配水渠道进入，通过推流法与植物根区被生物膜和溶解氧覆盖的介质表面接触，得到净化。人工湿地分为地表径流人工湿地和人工地下湿地。

与传统污水处理厂相比，人工湿地具有投资低、运行成本低的明显优势。在农村地区，由于人口密度相对较小，人工湿地与传统污水处理厂相比可节省1/3至1/2。在处理过程中，人工湿地主要采用重力自流法。在处理过程中，使用了基本的不合格和较低的操作成本。经污水处理厂处理的废水价格约为每吨1元，而平均人工湿地则少于2毛。

因此，在人口密度低的农村地区，人工湿地的建设比传统的污水处理厂更经济。

在农村地区使用人工湿地也优于传统的污水处理厂。首先，人工湿地使用纯生物技术进行水净化，而污水处理厂则使用化学方法。因此，污水处理厂在处理过程中会产生大量有害物质。化学污泥和废渣会影响环境，而人工湿地则没有二次污染。其次，人工湿地以水生植物水草为主要处理植物，在处理污水的同时具有良好的景观效果，有利于农村环境的转化。此外，人工湿地还具有可持续的经济效益。在人工湿地上，可以选择一些具有净化效果和高经济价值的水生植物，在污水处理的同时产生经济效益。

人工湿地的运行管理比污水处理厂简单、方便。由于人工湿地是通过生物方法运作的，因此它们不需要专门的人员来负责。他们只需要定期清理格栅池、隔油池，每年收获一次水生植物。微生物在人工湿地中起主要作用，而不是土壤过滤。因此，湿地的设计应包括防止湿地填料堵塞、植物死亡和冬季。人工湿地的使用年限一般按10-15年计算。也就是说，精心设计的湿地系统需要在15年后清理打包好的床。经过对填料床的清洗，建成的具有使用寿命的湿地系统可以重新投入使用。另外，人工湿地建设周期短。建设一座传统的污水处理厂，完成相关管道的铺设，往往需要一年多的时间。人工湿地的平均建设周期不到三个月，因此人工湿地的建设更为有效。

结论：在低人口密度、低污染排放的农村地区，“人工湿地”生活污水处理设施具有许多优点。该处理设施充分利用了农村家庭住宅的地形特点，可适应当地条件，实施简单，可在住宅建筑旁的空地上修建。你也可以利用池塘和公园的景观池进行改造;规模可以是大的也可以是小的，它可以被20至30个家庭分享，也可以由一个家庭制作。投资少，维修方便，面积小。随着水生植物的种植，也可以达到美化景观的效果。

净化空气：

SS的去除主要依靠物理沉淀和过滤，BOD的去除主要依靠微生物的吸附和代谢。这些代谢物是无害的、稳定的物质，因此处理后水中的BOD残留量很低。污水COD去除原理与BOD基本相同。

人工湿地的N和P去除主要利用生物脱氮和植物吸收方法。

作用机理：通过物理沉淀去除污染物，通过重力沉淀去除和过滤湿地中的可沉淀固体，通过截留颗粒与植物根系的相互作用去除可沉淀固体和可絮凝固体;代谢化学微生物M：利用悬浮沉积物和植物寄生，细菌的代谢作用将悬浮物、胶体和可溶性固体分解成无机物;通过生物硝化反硝化去除氮;一些微量元素被氧化。被微生物和植物阻断或结合。自然死亡：细菌和病毒在不合适的环境中会导致自然腐烂和死亡。植物代谢通过植物对有机物的吸收而消除。植物根系分泌物能灭活大肠杆菌和病原体。植物吸收大量的氮和磷，可以被植物清除。每年收获一次的多年生沼泽植物，可以吸收和合成氮和磷，然后将它们移出人工湿地系统。

当污水进入湿地系统时，污水中的固体颗粒会与基质颗粒发生相互作用，水流中的固体颗粒会被直接拦截到基质颗粒的表面。当水中的颗粒迁移到基质颗粒的表面时，在范德华力和静电力的作用下，并在某些化学键和某些特殊化学吸附力的作用下，它们会附着在基质颗粒上，而且也可能由于絮凝剂颗粒的存在而被吸附。

另外，由于湿地床长时间处于浸水状态，在床体的多个区域形成了土壤胶体，土壤胶体具有很强的吸附性能，可以截留和吸附水中的悬浮颗粒。

物理过滤和吸附是湿地系统拦截污水中污染物的重要途径之一，达到净化污水的目的。

植物是人工湿地的重要组成部分。根据植物优势种的不同，人工湿地分为浮游植物人工湿地、浮游植物人工湿地、应急植物人工湿地和沉水植物人工湿地。湿地植物在湿地污水净化中起着重要作用。

首先，湿地植物和所有的光合生物一样，都有分解和转化有机物和其他物质的能力。通过吸收吸收，植物可以直接从污水中吸收可用的养分，如水体中的氮和磷。水中的铵盐、硝酸盐和磷酸盐都可以通过这个作用被植物吸收，最后通过采收离开水体。

其次，植物根系可以吸附和富集重金属和有毒有害物质。植物的根、叶具有吸收和富集重金属的功能，根的吸收能力最强。在不同植物物种中，浸没植物的吸附能力强。密集发育和交织在一起的植物也可以拦截和吸附固体颗粒。

同样，植物为微生物的吸附生长提供了更大的表面积。植物的根是微生物附着，附着和繁殖的重要栖息地。相关文献表明，植物根际微生物数量远远高于非根际微生物，微生物在降解水中污染物方面发挥着重要作用。

人工湿地处理系统特点：

人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资少、运行成本低的特点，非常适合中小城镇污水处理。

人工湿地处理系统分为以下几类：(1)自由面人工湿地处理系统;(2)人工湿地处理系统。(3)立式水流式人工湿地处理系统。

优缺点

人工湿地污水处理系统是一个综合生态系统，具有以下优势：

①建造和运行费用便宜

(2)维护方便，技术含量低

三。高效可靠的废水处理

4缓冲对水力负荷和污染负荷的影响。

5可以提供并间接提供诸如水产品，畜产品，纸张材料，建筑材料，绿化，野生动物栖息地，娱乐和教育等益处。

但也有不足

①占地面积大

②易受病虫害影响

(3)生物和水力复杂性增加了对其处理机理、过程动力学和影响因素的理解，设计和运行参数不准确。因此，由于设计不当，出水往往达不到设计要求或排放标准，部分已建湿地成为污染源。

此外，根据现有数据，当植物在上、下表面的密度增加时，人工湿地系统的处理效率也随之提高。当其最佳效率达到时，需要2至3个生长周期，因此需要数年才能达到完全稳定的运作。因此，目前人工湿地技术最大的问题在于缺乏关于长期作业系统的详细信息。

一般情况下，人工湿地污水处理系统是一种良好的污水处理方法，特别是充分利用资源的生产潜力，防止环境再污染，获得污水处理和资源利用的最优效益，具有较高的环境效益，经济效益和社会效益更适合于城市污水处理，如中国农村小城镇污水处理，处理量不大，水质变化不大，管理水平不高。人工湿地作为污水处理的新技术，需要进一步完善，需要详细研究不同区域的特点和运行数据，为今后的施工提供更合理的参数。

摘要：人工湿地作为一种新型污水处理系统具有许多优点。分析了人工湿地的特征，组成，分类和运行机制。总结了我国污水处理人工湿地系统的发展历史和优势。结合相关工程实例，得出了国内应用湿地污水处理的问题。最后，对人工湿地污水处理系统在中国的应用和前景进行了展望。

1。人工湿地污水处理系统概述

1.1人工湿地系统的组成

人工湿地主要由植物、微生物和填料三部分组成。该植物如芦苇、风车草等，可直接吸收污水中的有机物作为营养物质生长，也能吸附和富集一些有毒的重金属，并能将空气中的氧气输送到根区，为床体中的好氧和厌氧微生物提供了良好的环境。微生物在污水中污染物的生物降解过程中起着重要的作用，有机物被生物膜吸附，通过微生物的呼吸去除。填料，如土壤、砂、砾石等，是微生物生长的空间和场所，是湿地水生植物的载体。

1.2人工湿地系统的分类

1.2.1表流人工湿地在外观和功能上与天然湿地最为相似。污水在土壤上层水平流动，固体悬浮物被填料和根系堵塞和截留，并通过湿地沉淀。同时，微生物还附着在填料或植物根系和叶片上，起到生物降解的作用。

1.2.2水下人工湿地废水从湿地表面垂直流向填充床的底部，床身处于不饱和状态，氧气可以通过大气扩散和植物传播，转移到人工湿地系统，但生物学上的作用主要是厌氧作用。

1.2.3垂直流湿地的水流综合了地表流和地下流的特征，但垂直流湿地的建设要求较高。

1.3人工湿地污水处理系统的特点

湿地系统平均投资运营成本仅为传统二级污水处理厂投资运营成本的1/10-1/2，且成本较低。基本上可以达到规定的污水排放标准。

根据现有资料分析，湿地处理系统不仅可以处理生活污水，主要是有机物和氮、磷等营养物质，而且对重金属和酸性有机无机矿物污染有较好的去除效果。而且适应负荷变化的能力很强，全年都能运行，易于管理和维护，但北部地区冬季容易结冰。

2我国人工湿地污水处理系统现状

2.1 应用现状

近年来，中国在人工湿地技术开发方面取得了一定进展。 1988年至1990年，在北京昌平开展了地表流人工湿地处理系统的研究。处理量为500t / d生活污水和工业废水，占地2hm2，水力负荷为4.7cm / d，COD去除率为81.2%。 BOD去除率为85.8%。 1990年7月，国家环境保护局华南环境保护研究所在深圳郊区设计并建造了白泥坑人工湿地污水处理试验项目。整个系统采用地下流动植物碎石和兼性稳定池塘的组合，COD去除效率。在71%时，BOD去除效率为90%。沙田人工湿地污水处理厂是深圳市重点河流综合治理项目之一，于2000年12月开工建设，2001年7月建成投产。处理规模5000m3 / d，占地面积2万m2，COD去除率为76%。 ，BOD去除率达78%。目前，山东省还在积极开发人工湿地系统的设计和规划。

除生活污水处理外，人工湿地还广泛应用于农业面源污染、垃圾渗滤液、富营养化水、采油废水、采矿废水等的处理。随着研究的深入，人工湿地也被用于改善饮用水水源的水质，如利用人工湿地改善北京官厅水库的水质，出水基本达到地表水三级标准。

2.2我国人工湿地污水处理的优势

2.2.1控制非点源污染

长期以来，乡镇的污水处理没有得到应有的重视。据统计，95%以上的生活污水和粪便废水直接排入地下或河流和湖泊，增加了水污染控制的难度。因此，适当装载的湿地污水处理系统可应用于非点源污染控制。

2.2.2城市污水处理经济模式

目前，国内外广泛采用二级生化处理技术，对大量生活污水进行集中处理。它通常需要巨大的充氧曝气设施，大型的收集管道网络，以及高昂的运营成本和管理水平。同时，去除氮、磷污染物的能力较差，容易导致接收水体富营养化。在人工湿地进行小规模分散式污水的局部处理，不需要大量的污水收集网络，建造费用可由发展商、居民及政府负担。从某种意义上说，它缓解了水污染增加和政府资金短缺之间的矛盾。

2.2.3保护饮用水源和景观水

人工湿地系统可充分利用天然湿地植物和基质的自然净化能力，促进植物生长，增加绿化面积，为污水净化工程中的野生动物提供栖息地，有利于生态环境的建设。人工湿地处理系统用于处理城市公园和绿化景观水，美化环境，为市民和游客创造良好的生态环境，实现显着的社会，环境和经济效益。

2.2.4人工湿地的资源利用

人工湿地处理分散生活污水的重要优点之一是人工湿地系统净化后的污水可作为中水回用，以解决常见的水资源危机。在农村地区，净化后的污水可用于当地农业灌溉、水产养殖等;在城市社区，生活污水经人工湿地系统处理后可直接用于社区花卉和树木，具有绿化美化社区环境的功能。

2.2.5 其他

此外，在人工湿地系统中推广用于生产物质能源的种植设备具有巨大的经济潜力。目前，对大多数能源植物的研究还处于试验和示范阶段，中国在湿地植物能源植物栽培方面所做的工作几乎是空白。

2.3我国湿地污水处理存在的问题

2.3.1过程中的问题

人工湿地系统在应用中存在的问题如下：

1淤积受阻。其原因是污水未经预处理不直接排入湿地，或者在人工湿地运行的早期阶段，根系不发育，导致去除悬浮固体的能力差。在某些情况下，即使由于进水，负荷过重或洪水对人工湿地的河床造成影响。

(2)坡度变化。由于水的不断流动和冲刷，处理单元的坡度发生变化，导致水的分布不均匀，增加了处理单元单位面积的水力负荷，同时也使有机负荷的区域分布不均匀，降低了处理效果。

水生动植物对处理系统的影响。

(4)对周围土壤的渗透有影响。

2.3.2限制土地资源的可用性

一般而言，人工湿地的处理负荷较低，人工湿地面积较大。以深圳沙田污水处理厂为例，处理1m3污水所需的湿地面积为1.88m2。如果考虑预处理，则总用地面积为4 m2/m3。如果每人每天平均用水量为300L，则每人每天产生的污水需要平均1.2 m2的面积进行处理。根据深圳市百年坑人工湿地污水处理试验项目，处理1立方米污水所需的湿地面积约为2.7平方米。与传统的生化二级处理相比，单位污水处理用地明显较大。特别是在我国大部分地区土地资源相对稀缺的情况下，人工湿地污水处理系统的应用受到的影响更大。

2.3.3气候限制

我国南方旱涝季节对人工湿地的运行有很大的影响，往往会改变湿地的坡度，甚至淹没湿地的田间处理单元，严重影响人工湿地的系统运行。在北方地区，温度是影响湿地建设运行的最重要因素，系统的处理效率最低甚至为零。

2.3.4缺乏相关数据和统一规范

由于我国人工湿地污水处理技术起步较晚，目前已建成的人工湿地污水处理系统投入运行较少，对工程的设计、施工、运行和维护没有系统的统计和数据。TED湿地，以及长期运行系统的数据也缺乏。缺乏可靠的积累。

3 展望

人工湿地是一种发展前景广阔的污水处理系统。今后，我们应从以下几个方面寻求新的突破。

3.1建立人工湿地数据库。

由于气候条件，湿地尺度，负荷率，几何排列，植物种类组成和废水类型，人工湿地的组成和操作参数难以变化。因此，建立必要的数据库将有助于湿地系统的设计和管理。

3.2进一步探索人工湿地的机理

由于所涉机制的复杂性和领域的广泛性，虽然一些机制研究已初步得到承认，但仍有许多问题有待进一步研究。例如，各种污染物的清除反应的动力学模型还没有完全建立。现有模型基本上是经验模型，不能广泛应用。

3.3改良人工湿地技术

目前，世界各国都投入了大量精力来改善人工湿地技术，并将一些传统的污水处理技术引入人工湿地。除了研究现有人工湿地系统以改进和优化工程设计参数外，该系统的长期运行能力和管理问题也正在深入研究。例如，选择合适的操作模式以防止填料堵塞;选择新型填料以确保长期除磷;选择新型水生植物，以提高湿地系统的整体效益。

3.4加强湿地植物生物能源利用

湿地植物具有巨大的生物质能价值。发展适宜的经济生物质能利用技术，最大限度地利用人工湿地系统资源，既能增加一定的经济效益，又能充分发挥其生态效益。