人工濕地是一種人工建造和控制處理污水和污泥的技術，類似于沼澤濕地，污水和污泥分布于人工濕地。在沿一定方向流動的過程中，污水和污泥主要利用土壤、人工介質、植物和微生物的物理、化學和生物三重作用來處理污水和污泥。其作用機理包括吸附、保留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物掩蔽、殘留積累、蒸騰、水分和養分吸收，以及各種動物的作用。

　　凈化污水：

　　人工建造一個游泳池或溝渠，并在底部鋪設防漏和含水層。

　　填充一定深度的土壤或填充層，植物維管植物如蘆葦或根系發達的水生植物。濕地一端的污水通過配水渠道進入，通過推流法與植物根區被生物膜和溶解氧覆蓋的介質表面接觸，得到凈化。人工濕地分為地表徑流人工濕地和人工地下濕地。

　　與傳統污水處理廠相比，人工濕地具有投資低、運行成本低的明顯優勢。在農村地區，由于人口密度相對較小，人工濕地與傳統污水處理廠相比可節省1/3至1/2。在處理過程中，人工濕地主要采用重力自流法。在處理過程中，使用了基本的不合格和較低的操作成本。經污水處理廠處理的廢水價格約為每噸1元，而平均人工濕地則少于2毛。

　　因此，在人口密度低的農村地區，人工濕地的建設比傳統的污水處理廠更經濟。

　　在農村地區使用人工濕地也優于傳統的污水處理廠。首先，人工濕地使用純生物技術進行水凈化，而污水處理廠則使用化學方法。因此，污水處理廠在處理過程中會產生大量有害物質。化學污泥和廢渣會影響環境，而人工濕地則沒有二次污染。其次，人工濕地以水生植物水草為主要處理植物，在處理污水的同時具有良好的景觀效果，有利于農村環境的轉化。此外，人工濕地還具有可持續的經濟效益。在人工濕地上，可以選擇一些具有凈化效果和高經濟價值的水生植物，在污水處理的同時產生經濟效益。

　　人工濕地的運行管理比污水處理廠簡單、方便。由于人工濕地是通過生物方法運作的，因此它們不需要專門的人員來負責。他們只需要定期清理格柵池、隔油池，每年收獲一次水生植物。微生物在人工濕地中起主要作用，而不是土壤過濾。因此，濕地的設計應包括防止濕地填料堵塞、植物死亡和冬季。人工濕地的使用年限一般按10-15年計算。也就是說，精心設計的濕地系統需要在15年后清理打包好的床。經過對填料床的清洗，建成的具有使用壽命的濕地系統可以重新投入使用。另外，人工濕地建設周期短。建設一座傳統的污水處理廠，完成相關管道的鋪設，往往需要一年多的時間。人工濕地的平均建設周期不到三個月，因此人工濕地的建設更為有效。

　　結論：在低人口密度、低污染排放的農村地區，“人工濕地”生活污水處理設施具有許多優點。該處理設施充分利用了農村家庭住宅的地形特點，可適應當地條件，實施簡單，可在住宅建筑旁的空地上修建。你也可以利用池塘和公園的景觀池進行改造;規模可以是大的也可以是小的，它可以被20至30個家庭分享，也可以由一個家庭制作。投資少，維修方便，面積小。隨著水生植物的種植，也可以達到美化景觀的效果。

　　凈化空氣：

　　SS的去除主要依靠物理沉淀和過濾，BOD的去除主要依靠微生物的吸附和代謝。這些代謝物是無害的、穩定的物質，因此處理后水中的BOD殘留量很低。污水COD去除原理與BOD基本相同。

　　人工濕地的N和P去除主要利用生物脫氮和植物吸收方法。

　　作用機理：通過物理沉淀去除污染物，通過重力沉淀去除和過濾濕地中的可沉淀固體，通過截留顆粒與植物根系的相互作用去除可沉淀固體和可絮凝固體;代謝化學微生物M：利用懸浮沉積物和植物寄生，細菌的代謝作用將懸浮物、膠體和可溶性固體分解成無機物;通過生物硝化反硝化去除氮;一些微量元素被氧化。被微生物和植物阻斷或結合。自然死亡：細菌和病毒在不合適的環境中會導致自然腐爛和死亡。植物代謝通過植物對有機物的吸收而消除。植物根系分泌物能滅活大腸桿菌和病原體。植物吸收大量的氮和磷，可以被植物清除。每年收獲一次的多年生沼澤植物，可以吸收和合成氮和磷，然后將它們移出人工濕地系統。

　　當污水進入濕地系統時，污水中的固體顆粒會與基質顆粒發生相互作用，水流中的固體顆粒會被直接攔截到基質顆粒的表面。當水中的顆粒遷移到基質顆粒的表面時，在范德華力和靜電力的作用下，并在某些化學鍵和某些特殊化學吸附力的作用下，它們會附著在基質顆粒上，而且也可能由于絮凝劑顆粒的存在而被吸附。

　　另外，由于濕地床長時間處于浸水狀態，在床體的多個區域形成了土壤膠體，土壤膠體具有很強的吸附性能，可以截留和吸附水中的懸浮顆粒。

　　物理過濾和吸附是濕地系統攔截污水中污染物的重要途徑之一，達到凈化污水的目的。

　　植物是人工濕地的重要組成部分。根據植物優勢種的不同，人工濕地分為浮游植物人工濕地、浮游植物人工濕地、應急植物人工濕地和沉水植物人工濕地。濕地植物在濕地污水凈化中起著重要作用。

　　首先，濕地植物和所有的光合生物一樣，都有分解和轉化有機物和其他物質的能力。通過吸收吸收，植物可以直接從污水中吸收可用的養分，如水體中的氮和磷。水中的銨鹽、硝酸鹽和磷酸鹽都可以通過這個作用被植物吸收，最后通過采收離開水體。

　　其次，植物根系可以吸附和富集重金屬和有毒有害物質。植物的根、葉具有吸收和富集重金屬的功能，根的吸收能力最強。在不同植物物種中，浸沒植物的吸附能力強。密集發育和交織在一起的植物也可以攔截和吸附固體顆粒。

　　同樣，植物為微生物的吸附生長提供了更大的表面積。植物的根是微生物附著，附著和繁殖的重要棲息地。相關文獻表明，植物根際微生物數量遠遠高于非根際微生物，微生物在降解水中污染物方面發揮著重要作用。

　　人工濕地處理系統特點：

　　人工濕地處理系統具有緩沖容量大、處理效果好、工藝簡單、投資少、運行成本低的特點，非常適合中小城鎮污水處理。

　　人工濕地處理系統分為以下幾類：(1)自由面人工濕地處理系統;(2)人工濕地處理系統。(3)立式水流式人工濕地處理系統。

　　優缺點

　　人工濕地污水處理系統是一個綜合生態系統，具有以下優勢：

　　①建造和運行費用便宜

　　(2)維護方便，技術含量低

　　三。高效可靠的廢水處理

　　4緩沖對水力負荷和污染負荷的影響。

　　5可以提供并間接提供諸如水產品，畜產品，紙張材料，建筑材料，綠化，野生動物棲息地，娛樂和教育等益處。

　　但也有不足

　　①占地面積大

　　②易受病蟲害影響

　　(3)生物和水力復雜性增加了對其處理機理、過程動力學和影響因素的理解，設計和運行參數不準確。因此，由于設計不當，出水往往達不到設計要求或排放標準，部分已建濕地成為污染源。

　　此外，根據現有數據，當植物在上、下表面的密度增加時，人工濕地系統的處理效率也隨之提高。當其最佳效率達到時，需要2至3個生長周期，因此需要數年才能達到完全穩定的運作。因此，目前人工濕地技術最大的問題在于缺乏關于長期作業系統的詳細信息。

　　一般情況下，人工濕地污水處理系統是一種良好的污水處理方法，特別是充分利用資源的生產潛力，防止環境再污染，獲得污水處理和資源利用的最優效益，具有較高的環境效益，經濟效益和社會效益更適合于城市污水處理，如中國農村小城鎮污水處理，處理量不大，水質變化不大，管理水平不高。人工濕地作為污水處理的新技術，需要進一步完善，需要詳細研究不同區域的特點和運行數據，為今后的施工提供更合理的參數。

　　摘要：人工濕地作為一種新型污水處理系統具有許多優點。分析了人工濕地的特征，組成，分類和運行機制。總結了我國污水處理人工濕地系統的發展歷史和優勢。結合相關工程實例，得出了國內應用濕地污水處理的問題。最后，對人工濕地污水處理系統在中國的應用和前景進行了展望。

　　1人工濕地污水處理系統概述

　　1.1人工濕地系統的組成

　　人工濕地主要由植物、微生物和填料三部分組成。該植物如蘆葦、風車草等，可直接吸收污水中的有機物作為營養物質生長，也能吸附和富集一些有毒的重金屬，并能將空氣中的氧氣輸送到根區，為床體中的好氧和厭氧微生物提供了良好的環境。微生物在污水中污染物的生物降解過程中起著重要的作用，有機物被生物膜吸附，通過微生物的呼吸去除。填料，如土壤、砂、礫石等，是微生物生長的空間和場所，是濕地水生植物的載體。

　　1.2人工濕地系統的分類

　　1.2.1表流人工濕地在外觀和功能上與天然濕地最為相似。污水在土壤上層水平流動，固體懸浮物被填料和根系堵塞和截留，并通過濕地沉淀。同時，微生物還附著在填料或植物根系和葉片上，起到生物降解的作用。

　　1.2.2水下人工濕地廢水從濕地表面垂直流向填充床的底部，床身處于不飽和狀態，氧氣可以通過大氣擴散和植物傳播，轉移到人工濕地系統，但生物學上的作用主要是厭氧作用。

　　1.2.3垂直流濕地的水流綜合了地表流和地下流的特征，但垂直流濕地的建設要求較高。

　　1.3人工濕地污水處理系統的特點

　　濕地系統平均投資運營成本僅為傳統二級污水處理廠投資運營成本的1/10-1/2，且成本較低。基本上可以達到規定的污水排放標準。

　　根據現有資料分析，濕地處理系統不僅可以處理生活污水，主要是有機物和氮、磷等營養物質，而且對重金屬和酸性有機無機礦物污染有較好的去除效果。而且適應負荷變化的能力很強，全年都能運行，易于管理和維護，但北部地區冬季容易結冰。

　　2我國人工濕地污水處理系統現狀

　　2.1 應用現狀

　　近年來，中國在人工濕地技術開發方面取得了一定進展。 1988年至1990年，在北京昌平開展了地表流人工濕地處理系統的研究。處理量為500t / d生活污水和工業廢水，占地2hm2，水力負荷為4.7cm / d，COD去除率為81.2%。 BOD去除率為85.8%。 1990年7月，國家環境保護局華南環境保護研究所在深圳郊區設計并建造了白泥坑人工濕地污水處理試驗項目。整個系統采用地下流動植物碎石和兼性穩定池塘的組合，COD去除效率。在71%時，BOD去除效率為90%。沙田人工濕地污水處理廠是深圳市重點河流綜合治理項目之一，于2000年12月開工建設，2001年7月建成投產。處理規模5000m3 / d，占地面積2萬m2，COD去除率為76%。 ，BOD去除率達78%。目前，山東省還在積極開發人工濕地系統的設計和規劃。

　　除生活污水處理外，人工濕地還廣泛應用于農業面源污染、垃圾滲濾液、富營養化水、采油廢水、采礦廢水等的處理。隨著研究的深入，人工濕地也被用于改善飲用水水源的水質，如利用人工濕地改善北京官廳水庫的水質，出水基本達到地表水三級標準。

　　2.2我國人工濕地污水處理的優勢

　　2.2.1控制非點源污染

　　長期以來，鄉鎮的污水處理沒有得到應有的重視。據統計，95%以上的生活污水和糞便廢水直接排入地下或河流和湖泊，增加了水污染控制的難度。因此，適當裝載的濕地污水處理系統可應用于非點源污染控制。

　　2.2.2城市污水處理經濟模式

　　目前，國內外廣泛采用二級生化處理技術，對大量生活污水進行集中處理。它通常需要巨大的充氧曝氣設施，大型的收集管道網絡，以及高昂的運營成本和管理水平。同時，去除氮、磷污染物的能力較差，容易導致接收水體富營養化。在人工濕地進行小規模分散式污水的局部處理，不需要大量的污水收集網絡，建造費用可由發展商、居民及政府負擔。從某種意義上說，它緩解了水污染增加和政府資金短缺之間的矛盾。

　　2.2.3保護飲用水源和景觀水

　　人工濕地系統可充分利用天然濕地植物和基質的自然凈化能力，促進植物生長，增加綠化面積，為污水凈化工程中的野生動物提供棲息地，有利于生態環境的建設。人工濕地處理系統用于處理城市公園和綠化景觀水，美化環境，為市民和游客創造良好的生態環境，實現顯著的社會，環境和經濟效益。

　　2.2.4人工濕地的資源利用

　　人工濕地處理分散生活污水的重要優點之一是人工濕地系統凈化后的污水可作為中水回用，以解決常見的水資源危機。在農村地區，凈化后的污水可用于當地農業灌溉、水產養殖等;在城市社區，生活污水經人工濕地系統處理后可直接用于社區花卉和樹木，具有綠化美化社區環境的功能。

　　2.2.5 其他

　　此外，在人工濕地系統中推廣用于生產物質能源的種植設備具有巨大的經濟潛力。目前，對大多數能源植物的研究還處于試驗和示范階段，中國在濕地植物能源植物栽培方面所做的工作幾乎是空白。

　　2.3我國濕地污水處理存在的問題

　　2.3.1過程中的問題

　　人工濕地系統在應用中存在的問題如下：

　　1淤積受阻。其原因是污水未經預處理不直接排入濕地，或者在人工濕地運行的早期階段，根系不發育，導致去除懸浮固體的能力差。在某些情況下，即使由于進水，負荷過重或洪水對人工濕地的河床造成影響。

　　(2)坡度變化。由于水的不斷流動和沖刷，處理單元的坡度發生變化，導致水的分布不均勻，增加了處理單元單位面積的水力負荷，同時也使有機負荷的區域分布不均勻，降低了處理效果。

　　水生動植物對處理系統的影響。

　　(4)對周圍土壤的滲透有影響。

　　2.3.2限制土地資源的可用性

　　一般而言，人工濕地的處理負荷較低，人工濕地面積較大。以深圳沙田污水處理廠為例，處理1m3污水所需的濕地面積為1.88m2。如果考慮預處理，則總用地面積為4 m2/m3。如果每人每天平均用水量為300L，則每人每天產生的污水需要平均1.2 m2的面積進行處理。根據深圳市百年坑人工濕地污水處理試驗項目，處理1立方米污水所需的濕地面積約為2.7平方米。與傳統的生化二級處理相比，單位污水處理用地明顯較大。特別是在我國大部分地區土地資源相對稀缺的情況下，人工濕地污水處理系統的應用受到的影響更大。

　　2.3.3氣候限制

　　我國南方旱澇季節對人工濕地的運行有很大的影響，往往會改變濕地的坡度，甚至淹沒濕地的田間處理單元，嚴重影響人工濕地的系統運行。在北方地區，溫度是影響濕地建設運行的最重要因素，系統的處理效率最低甚至為零。

　　2.3.4缺乏相關數據和統一規范

　　由于我國人工濕地污水處理技術起步較晚，目前已建成的人工濕地污水處理系統投入運行較少，對工程的設計、施工、運行和維護沒有系統的統計和數據。TED濕地，以及長期運行系統的數據也缺乏。缺乏可靠的積累。

　　3 展望

　　人工濕地是一種發展前景廣闊的污水處理系統。今后，我們應從以下幾個方面尋求新的突破。

　　3.1建立人工濕地數據庫。

　　由于氣候條件，濕地尺度，負荷率，幾何排列，植物種類組成和廢水類型，人工濕地的組成和操作參數難以變化。因此，建立必要的數據庫將有助于濕地系統的設計和管理。

　　3.2進一步探索人工濕地的機理

　　由于所涉機制的復雜性和領域的廣泛性，雖然一些機制研究已初步得到承認，但仍有許多問題有待進一步研究。例如，各種污染物的清除反應的動力學模型還沒有完全建立。現有模型基本上是經驗模型，不能廣泛應用。

　　3.3改良人工濕地技術

　　目前，世界各國都投入了大量精力來改善人工濕地技術，并將一些傳統的污水處理技術引入人工濕地。除了研究現有人工濕地系統以改進和優化工程設計參數外，該系統的長期運行能力和管理問題也正在深入研究。例如，選擇合適的操作模式以防止填料堵塞;選擇新型填料以確保長期除磷;選擇新型水生植物，以提高濕地系統的整體效益。

　　3.4加強濕地植物生物能源利用

　　濕地植物具有巨大的生物質能價值。發展適宜的經濟生物質能利用技術，最大限度地利用人工濕地系統資源，既能增加一定的經濟效益，又能充分發揮其生態效益。