人工湿地的污水净化原理

现阶段，污水排放增加，居民用水短缺已成为社会发展中亟待解决的问题。化学、物理和生物三种处理方法是目前常用的污水净化方法。近年来，物理处理方法的快速更新和发展，以人工湿地为主的各种物理净化方法引起了社会各界的关注。人工湿地在污水净化方面具有突出的优势，能快速适应水质的变化范围，操作简单快捷，污水净化处理效果好。因此，本研究分析了人工湿地运行对污水净化的原理和影响因素。

一、人工湿地的构成、类型。

1.1由人工湿地组成。

人工湿地是一种与沼泽相似的地貌类型，由人工建造，由人工控制。人工湿地作为一种综合生态系统，贯彻结构与功能协调的原则，从物质循环再生的原则出发，有效避免环境再污染。人工湿地可消除污泥、污水等，使污泥、污水沿特定方向流动，借助人工介质、土壤、植物等物理因素，使物理、化学、生物协同作用，实现污泥和污水处理，是一种新技术。人工湿地主要由基质、植物、水、氧微生物防渗层等组成。其中，基质层的组成包括土壤、填料和植物根系；植物的组成包括芦苇、洋葱等植物；水不仅可以在基质层流动，还可以在基质表面流动。人工湿地的作用机质表面流动。人工湿地的作用机制主要是通过滞留、吸附、过滤和其他作用来实现污水的处理。

1.2人工湿地类型。

1.2.1按污染水体划分。

人工湿地有不同的类型，分为受污染的水。最常见的人工湿地类型是表面流人工湿地系统和潜流人工湿地系统。表面流人工湿地系统又称自由水人工湿地，类似于自然湿地，底泥较多，暴露在大气中。污水一般在人工湿地表面流动，水位在0.1~0.6m以内，相对较浅，通过人工湿地生长在水下的植物茎生物膜去除污水中的大部分有机物。表面流人工湿地操作相对简单，运行成本低，但水力负荷低，污水净化效果不足。潜水类型。

人工湿地系统由单个或多个填料床组成。床体以防水层为主，填充砾石和土壤组成的基质，表面土壤种植耐水性强的植物。污水或污泥通过湿地填料床流动，并将继续渗入填料表面。借助填料表面的生物膜和植物根，可进一步提高污水和污泥的处理效果。此外，表面下流动的水具有良好的保温性能。在处理污水或污泥时，不会受到环境的过度影响，卫生条件良好。因此，这种人工湿地是目前最常用的。

1.2.2用作用和植物划分。

人工湿地机理和植物类型，人工湿地可分为多种类型。

人工湿地差异，人工湿地可分为四种类型。

一是人工湿地处理，主要用于城市生活污水、工业生产污水的净化和处理。

二是人工水产湿地，主要用于农业生产养殖、鱼虾水产养殖。

第三，人工抗洪湿地主要用于减少和控制洪水灾害时的灾害。第四，人工生态湿地主要用于维持生态环境平衡，保护物种多样性的发展。

根据种植的植物差异，人工湿地可分为三种类型。

一是挺水植物人工湿地，部分植物生长在湿地水下，部分生长在湿地水上。

二是浮水植物人工湿地，所有植物都漂浮在湿地水上。

三是沉水植物人工湿地，植物全部沉入湿地水下。

二、人工湿地运行对污水净化的原理。

2.1有机物和氮的去除机制。

通常，根据水生植物和微生物的共同作用，人工湿地可以净化和处理污水，具有较强的有机物处理能力。人工湿地可以通过沉淀和过滤拦截污水中的不溶性有机物，使其被微生物消解。同时，可溶性有机物可以通过微生物代谢逐渐去除，借助微生物的吸附作用。一般来说，不溶性有机物进入人工湿地5m，氮主要以有机氮、亚硝氮、氨氮氮、氨氮和硝氮四种形式存在。氮的去除机理是氮进入人工湿地后会挥发。在人工湿地系统填料吸附、过滤沉淀的帮助下，植物充分吸收挥发性氮，利用微生物硝化去除氮。通常，污水中的无机氮是植物生长中的一种重要物质。人工湿地中的植物可以吸收无机氮，合成植物蛋白，人们可以有效地去除污水中的氮。在有氧环境中，在硝酸细菌和亚硝酸细菌的作用下，氨氮可转化为硝酸盐和亚硝酸盐；在无氧环境中，硝酸盐可恢复为氮，发挥反硝化作用，提高人工湿地的氮去除率。

2.2去除悬浮物和磷的机制。

人工湿地可以净化污水，去除悬浮物和磷元素。在悬浮物的去除机制方面。人工湿地表面基质层相对平整，水力坡度适宜。进入人工湿地的污水不会迅速流过地表，导致所有污水在流动过程中流过基质层。在过滤和沉淀的作用下，悬浮物的去除率显著提高。在潜水人工湿地中，污水会沿表面缓慢流动，使悬浮物在流动中不断沉降，最终去除。

在人工湿地中，物理、化学和生物吸附可以去除污水中的小悬浮物。人工湿地主要利用微生物积累、植物吸收等作用来去除磷。同时，微生物除磷机理主要是利用聚磷菌对磷的摄入来实现的。在人工湿地中，植物光合作用和呼吸作用交替，导致好氧和厌氧交替，厌氧放磷会提高好氧磷的去除率。在植物吸收和同化的影响下，污水中的无机磷将成为植物的有机成分。通过收获人工湿地中的植物，人们可以去除磷。此外，人工湿地中的填料也对磷有一定的吸收作用。填料和表面土壤中的钙和磷。

离子交换反应，去磷效果显著。

三、人工湿地运行对污水净化的影响因素。

3.1基质。

影响人工湿地污水净化的因素很多。其中，基质是影响人工湿地系统的常见因素之一。基质是人工湿地系统的重要组成部分。同时，基质可以为微生物提供稳定的附着空间，为湿地系统中的植物提供更多的营养。基质吸附是人工湿地净化污水的主要途径，能有效去除磷。不同基质的污水净化效果明显不同。目前，人们可以将粉煤灰作为基质，与芦苇结合，建设人工湿地，提高污水中磷氮的去除率。同时，以沸石芦苇床为主的人工湿地可以有效去除生活污水中的氮。冬季，受低温影响，植物和微生物的作用受到限制，不明显。

3.2植物。

植物是影响人工湿地污水净化的重要因素。在人工湿地中，不同的植物具有不同的耐水性和耐污性，

根据不同的水质，合理选择湿地植物，保证人工湿地系统的生物多样性，提高污水净化效率。

人工湿地可种植美人蕉、芦苇等。研究指出，春季美人蕉和芦苇的氮去除率不超过60%，夏季的氮去除率超过85%。植物湿地系统对污水中的氮磷去除率较高，会影响人工湿地的污水净化效果。

3.3气候。

气候会影响人工湿地的污水净化水平。在较低的温度下，污水处理效果将受到限制。一般来说，人工湿地的水温最好控制在20~25℃，处理效果最好。如果水温不超过10℃，人工湿地对污水的处理效率就会降低。当水温不超过4℃时，其硝化作用就会逐渐停止。寒冷的天气会导致人工湿地系统结冰，导致管道破裂。因此，人们应该合理地控制人工湿地的温度。目前，人工湿地可采用覆盖膜、空气隔断等方对人工湿地进行，提高人工湿地对污水的净化能力。

3.4水力停留时间

　　水力停留时间是影响人工湿地污水净化效果的重要因素，它主要是人工湿地系统中污水的总停留时间，能够反映人工湿地系统的接触情况与状态。水力停留时间与人工湿地污水净化效果密切相关。通常，水力停留时间越长，氨氮、总磷的去除效果越好。污水在人工湿地系统中的停留时间越长，基质和植物能够有足够的时间，对污水中的氨氮、总磷等进行吸附和清除。水力停留时间延长，能够提高污水中氨氮和总磷的去除率，但是达到一定时间后，再延长水力停留时间，将会导致去除率降低。主要原因是污水中的磷元素向湿地系统基质表面扩散，从而影响去磷效果。因而，人们要根据污水处理效果和人工湿地水质，选择合理的水力停留时间。