一、人工濕地的優(yōu)勢(shì)
人工濕地系統(tǒng)是一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)。它形成了內(nèi)部的良好循環(huán)并具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，是正在不斷得到研究應(yīng)用和發(fā)展的污水處理實(shí)用新技術(shù)，具有投資低，出水水質(zhì)好、抗沖擊力強(qiáng)、增加綠地面積、改善和美化生態(tài)環(huán)境、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，即：高效，經(jīng)濟(jì)，美觀，生態(tài)。
二、人工濕地的作用
人工濕地處理污水系統(tǒng)包括前處理和人工濕地兩個(gè)部分。前處理部分包括：格柵、沉砂池、沉淀池、兼性塘等。人工濕地則由許多長(zhǎng)滿植物的碎石床并聯(lián)和串聯(lián)組成．根據(jù)水流形態(tài)人工濕地叉分表面流式和潛流式。根據(jù)原水水質(zhì)的污染物去除要求．使設(shè)計(jì)工藝達(dá)到最佳效果。
1.物理沉積
污水進(jìn)入濕地，經(jīng)過(guò)基質(zhì)層及密集的植物的莖葉和根系，使污水中的懸浮物固體得到過(guò)濾，并沉積在基質(zhì)層中。
2.化學(xué)反應(yīng)
污水中許多污染物可以通過(guò)化學(xué)沉淀、吸附、離子交換等化學(xué)化應(yīng)過(guò)程得以去除。化學(xué)反應(yīng)是否顯著取決于基質(zhì)的化學(xué)成分。例如含CaC03較多的石灰石有助于磷的去除；含有機(jī)物豐富的土壤有助于吸附各種污染物。
3.生化反應(yīng)
???生化反應(yīng)是去除有機(jī)污物的主要作用。根據(jù)J977年德國(guó)學(xué)者Kickuth R．根區(qū)法理論，生長(zhǎng)在濕地中的挺水植物通過(guò)葉吸收和莖桿的運(yùn)輸作用，將空氣中的氧轉(zhuǎn)運(yùn)到根部，再經(jīng)過(guò)植物的根部表面組織擴(kuò)散，在根須周圍形成好氧區(qū)，這樣在植物根頒周啊就會(huì)有大量好氧微生物將有機(jī)物分懈 在根須較少和達(dá)到的地方將形成兼性區(qū)和厭氧區(qū)：發(fā)生兼性微生物和厭氧微生物降解有機(jī)物的作用 由于這種基質(zhì)中好氧區(qū)和厭氧區(qū)的同時(shí)存在，十分利于硝化和反硝化反應(yīng)的進(jìn)行面達(dá)到除氮效果。人工濕地凈化污水的原理正是物理沉積、化學(xué)反應(yīng)和生化反應(yīng)的綜合作用，植物就如同一個(gè)廉價(jià)而又精妙的曝氣機(jī)。
三、填料在人工濕地中的作用
在人工濕地處理系統(tǒng)中，填料是人工濕地的基質(zhì)與載體，填料的所有理化性狀都將影響到它對(duì)污水的處理效果。填料通過(guò)對(duì)污染物的物理過(guò)濾、離子交換、專性與非專性吸附、螯合作用、沉降反應(yīng)等對(duì)污染物進(jìn)行截留，為后續(xù)微生物和植物對(duì)污染物的進(jìn)一步分解和吸收創(chuàng)造了良好的條件，同時(shí)填料為微生物的生長(zhǎng)提供了穩(wěn)定的依附表面，而粘附在填料上的微生物種群就是凈化過(guò)程的關(guān)鍵因素，其組成以及數(shù)量直接影響著系統(tǒng)的凈化效果。
通過(guò)在人工濕地內(nèi)部填充多孔、有較大比表面積且空隙率較大的填料，可以為微生物提供更大的附著面積、提高氣、液通過(guò)的能力，進(jìn)而增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)污染物(尤其是氮、磷)的去除能力。因此，濕地基質(zhì)填料的選擇是濕地建造和能否改善濕地凈化污水能力的關(guān)鍵。
在填料的設(shè)計(jì)和選擇上，為滿足其作為生物膜載體等功能，一般需考慮材料的物理及化學(xué)組成、孔隙率及比表面積、機(jī)械強(qiáng)度、空間體積及形態(tài)、生物、化學(xué)及熱力學(xué)穩(wěn)定性和價(jià)格等因素。由于人工濕地往往應(yīng)用于農(nóng)村生活污水的處理及城市及景觀等地表水體的生態(tài)修復(fù)中，因此還應(yīng)考慮填料是否易得。
四、人工濕地中應(yīng)用什么填料效果最好？
傳統(tǒng)的碎石、礫石、砂子或其他的巖石礦物材料在人工濕地污水處理過(guò)程中，由于對(duì)有機(jī)污染物有一定的去除效果，而且來(lái)源廣泛、無(wú)需特定的加工程序、價(jià)格較低，因此在人工濕地處理系統(tǒng)中有較廣泛的應(yīng)用。但是，這些材料硅含量較高的惰性基質(zhì)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽幾乎不具吸附性能，氮磷吸附能力低，而且存在目標(biāo)污染物再釋放、易飽和等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著人工濕地對(duì)生活污水中氮、磷等污染物質(zhì)的凈化效率。
沸石是自然界中廣泛存在的一類鋁硅酸鹽礦物，其種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由硅氧及鋁氧骨架組成。沸石獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和晶體化學(xué)性質(zhì)，使其具有吸附、離子交換、催化以及耐酸堿、耐輻射和密度小等特點(diǎn)，并且具有較強(qiáng)的選擇吸附能力，常被用作強(qiáng)化脫氮人工濕地填料。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，隨著 pH 值的變化，沸石對(duì)氨氮和總磷的去除率在較小的范圍內(nèi)變化。當(dāng)污水pH值為5時(shí)，氨氮的去除率最大值是44.3%。當(dāng)污水的pH值為6時(shí)，總磷的去除率達(dá)到最大值25.2%，說(shuō)明污水處于偏酸性的條件環(huán)境中，有利于沸石對(duì)氨氮和總磷的吸附。在人工濕地中，沸石作為一種新型填料，具有成本低、處理效果好、環(huán)境友好的特點(diǎn)，可以為植物根系及其生長(zhǎng)提供介質(zhì)，為微生物生長(zhǎng)提供載體，過(guò)濾水體及與營(yíng)養(yǎng)物發(fā)生反應(yīng)。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述，人工濕地在城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)和地表水體生態(tài)修復(fù)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但目前在基質(zhì)填料的選擇上仍依賴于天然物質(zhì)，篩選簡(jiǎn)單易得、來(lái)源于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物又性能良好的填料，并進(jìn)行模塊化加工配置、生產(chǎn)出根據(jù)市場(chǎng)需要的形狀和強(qiáng)度，既能保留原有介質(zhì)優(yōu)良的凈水作用，又能實(shí)現(xiàn)快速更換的模塊化、達(dá)到有效地快速恢復(fù)人工濕地功能。
同時(shí)如何通過(guò)人工濕地微生物和植物與填料三者的配合在污染物去除中以達(dá)到最佳作用、人工濕地填料的組成和配比如何優(yōu)化配置、填料的尺寸和孔隙率性能如何優(yōu)化配置等尚需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)以提供選擇的科學(xué)依據(jù)。加強(qiáng)各種污染物(特別是氮、磷、重金屬)進(jìn)入基質(zhì)層后的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程的定量化研究以及建立元素循環(huán)的生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型研究，對(duì)于探明人工濕地的去污機(jī)理、優(yōu)化濕地的設(shè)計(jì)也具有重要意義。
