人工湿地生态建设技术

人工湿地生态建设技术（精选10篇）

人工湿地生态建设技术 篇1

1 人工湿地的概念与分类

人工湿地污水处理技术是通过对天然湿地的结构进行模拟, 在人为地对生物种类进行选择来构建湿地的生态系统, 利用其物理、化学和生物的功能来处理污水的一项技术。它可以充分发挥资源的生产潜力, 防止环境的第二次污染, 适合于处理水量不大和管理水平不高的城市污水, 在一定程度上可解决目前城市发展所面临的生态问题, 因此被人们日益关注。

人工湿地根据湿地中主要植物类型可划分为:挺水植物系统;浮水植物系统;沉水植物系统。目前一般所指的人工湿地大都是挺水植物系统。

人工湿地根据水在湿地系统中流动方式的不同可分为:表面流人工湿地、潜流人工湿地。其中, 潜流人工湿地又可以分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。

2 生态城市概述

2.1 生态城市的概念

生态城市是可持续发展的城市, 它包括高质量的环保系统、高效能的运转系统、高水平的管理系统、完善的绿地生态系统、高度的社会文明和生态环境意识。

2.2 生态城市规划的目标和主要内容

生态城市注重的是经济、社会、生态、环境的和谐发展, 其目标主要包括以下几个方面:一是和谐性, 这是生态城市规划的核心内容, 主要强调城市发展过程中人与自然的和谐相处。二是可持续性, 针对片面追求经济增长的错误发展观, 以科学发展观为指导, 优化资源配置, 促进城市健康、协调、可持续发展。三是整体性, 生态城市是在兼顾社会、经济和环境三者效益的基础上, 更加突出社会建设与生态环境以及人们生活质量之间的整体协调。

3 水资源概述

3.1 我国水资源现状

我国水资源总量居世界第6位, 约有28000亿m3, 但人均占有量不足2700m3, 只为世界人均占有量的1/4, 伴随着我国人口的急剧增加和水污染的日益加剧, 我国未来水资源的形式是严峻的。

3.2 水资源在国民经济中的地位

3.2.1 水资源的重要性

人类社会在发展过程中会消耗很多的资源, 例如矿产资源、水资源以及空气资源, 这些资源是国民经济发展过程中的物质基础, 水资源在使用过程中是一种非常有限的资源, 其在不断消耗过程中出现了很多的问题。人类在生活和生产过程中不能离开水资源, 水资源是最重要的自然资源, 不能使用其他资源来进行替代。国家在经济发展过程中出现了发展不均衡的情况, 这和地区的地理位置、资源分布以及社会条件有很大的关系, 水资源在其中不是唯一的条件, 但是却是最重要的因素。

3.2.2 水资源对社会的影响

水资源对国民经济效益影响巨大, 同时, 对社会效益也有很大的影响。而且, 水资源灌溉以及发电方面的作用日益重要。水资源的缺乏制约社会经济发展, 因此, 一定要对其进行合理开发、有效利用, 保证水资源的开发和利用能够和经济发展相互协调, 将水资源的经济效益、社会效益、生态效益以及环境效益进行结合, 这样能够实现可持续发展的目的。

4 人工湿地对于生态城市影响

城市绿化建设是打造生态城市的基础性工作, 合理规划城市绿地系统, 划定绿化用地范围, 科学布局城市绿化结构, 重视提高城市中心区域绿化率, 合理规划城市绿化点、线、带的布局。尊重城市自然和人文条件, 因地制宜地进行生态城市规划, 同时加强自然景观和文化景观的规划建设。

4.1 人工湿地在生态景观中的应用

人工湿地处理系统在景观生态中应用广泛, 通过在设计中导入城市景观规划设计和园林理念, 选择植物时, 在满足能够做到净化效果的前提下, 通过色彩的搭配和层次感, 并增加亭子等装饰点, 达到园林式城市的效果, 在满足净化的同时, 既能满足城市景观建设, 又能为城市增加绿色.尤其是近年来生态旅游的发展, 给人工湿地的建设注入了新的活力, 人工湿地建设的公园和游乐场地等已经成为了新型的旅游产业.

4.2 减少能耗

人工湿地通过物理, 化学和生物的作用对污水进行处理, 不需要大量的药剂或者是电处理等工艺, 因此运行成本低, 它的投入也相对来说比较低, 因为人工湿地的构建主要是防渗漏垫层, 砾石, 植物, 布水和控制装置.在较低浓度进水情况下, 氮磷的去除率是城市污水处理厂对氮磷去除率的2~3倍, 但是其投入成本仅为传统二级污水处理厂的1/10~1/5, 可以说是经济又实惠, 与此同时人工湿地可以根据污水量做出调整, 合适地选择地点, 大大地减少了污水的收集和运送。

4.3 增加水量

人工湿地可以收集雨水和净化雨水, 还能补充地下水含量, 城市雨水的调节和利用, 在增加水量和节约用水的同时, 还可以避免洪水灾害和地下水位下降, 通过人工湿地处理污水可循环用水, 生产和生活废水经过湿地处理后, 可作为低质水, 再次利用, 例如:市政用水, 浇花, 消防, 从而减轻引用水的压力。

4.4 改善城市生态

人工湿地的生态修复功能, 可以控制水土壤侵蚀, 还能还能防风护堤, 可以提供一些水资源, 还能对污染物进行降解, 给人们的生产和生活提供助力, 湿地在城市热岛效应严重的今天还能消除热岛效应和对噪声进行处理对光污染和净化空气都有很重要的作用。当下建立的人工湿地具有很高的观赏价值, 可以让生活在城市的居民更加贴近自然。

4.5 增加生物的多样性

湿地中拥有多样的生物, 给生态提供服务, 比如给濒危的动植物提供栖息地。

5 结语

人类社会的长期发展需要推动循环可持续发展经济, 降低对环境的压力, 人工湿地污水处理技术通过模拟天然湿地的结构达到污水治理的良好效果, 不仅具有较好的经济效益和生态效益, 美化环境的特点, 更是在处理城市生活废水方面拥有其独特的优势, 对城市生态建设具有非常重要的推动作用。既是人类发展和社会和谐相处的最佳选择方式, 更是生态建设的有效途径。

摘要：提出了人工湿地作为一种新型的污水处理技术, 得到了越来越多的关注, 它对污水的处理综合了物理、化学和生物的3种方法, 具有净化效果明显, 操作简单, 容量大, 投入资金少, 运行成本低等优点。应根据城市地理环境的实际, 建设相对集中的人工湿地污水处理设施, 能够提高城市污水收集处理率、中水尾水综合利用、节约水资源、美化环境、保护生物的多样性等方面具有良好的成效。探讨了人工湿地在生态景观中的应用。

关键词：人工湿地,生态城市,水资源,污水处理

参考文献

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[3]王如冲, 叶亚平.人·水与生态[J].科学对社会的影响, 2004 (2) :24~30.

人工湿地生态建设技术 篇2

第一，从设计布局角度来说，基于整体环境来全面统一规划，分析湿地系统所需要环境的实际特点，合理科学地设计和规划周围居民生活环境和城镇发展的功能，以便于达到协调和平衡环境的目的，保证陆域环境和湿地环境的完整性。避免由于过分分割湿地环境导致的湿地生态系统功能退化，合理连接周围自然环境以及城市湿地，保证拥有良好的湿地生态通顺廊道，达到良性循环的目的。

第二，从工艺选择角度来说，依据水环境和水质方面进行合理的设计，并且定量分析水体水质水量以及水污染情况，充分结合地形地貌和水文情况，明确处理水污染的规模和除去的污染物，从而保证可以合理设计湿地工艺，不断满足水质净化的实际需求。从人工湿地类型上分析主要有潜流湿地、表面流湿地及垂直流湿地。现阶段，构建的人工湿地是由一种类型或者一种组合的交替运用，也就是人工复合流湿地系统。

人工湿地污水处理技术初探 篇3

关键词：人工湿地：污水处理：性能改进引言：随着各国经济的高速发展，水资源被人类广泛利用，不仅应用于农业、工业和生活，还用于发电、水运、旅游和环境改造等。在广泛利用的同时出现不合理利用的现象，随之带来的水污染现象十分严重；人工湿地系统在处理水污染方面有重要作用，因此研究人工湿地污水处理技术在处理水污染方面具有重要的意义。

1人工湿地污水处理技术概述

1.1人工湿地的含义。湿地对气候和水分有很好的调节作用，在实际应用中，人们可以通过模仿湿地的组成、构造和环境的方式来达到对当地的气候和水分调节的目的。人工湿地的定义是：人们为达到湿地对气候和水分的调节作用，在人工筑造而成的水池或者沟槽里种植—定比例的水生植物，系统中各组成成分通过相互之间的物理、生物和化学作用来处理污染水资源中的危害物质，这是一个可以控制的工程化湿地系统。

1.2人工湿地污水处理技术的含义。人工湿地实质是一个复杂的、综合的生态系统，人工湿地污水处理技术主要是人们在实际生产和生活中，为了对气候和水分有一个很好的保护作用，同时对生活和生产过程中产生水污染进行处理而采取的一种技术手段。

2.人工湿地污水处理技术研究现状

2.1人工湿地污水处理技术的国外研究现状。最早发现了芦荟可以去除水资源中有机和无机污染物的实验室由德国的MaxPlank研究所在1953年进行，该实验也是世界首例人工湿地处理污水的实验。这个实验在世界各地引起了大家对人工湿地在处理水污染方面的思考，在此之后，关于人工湿地的应用研究如雨后春笋，其中最有代表性质的有：丹麦先后建立了30多个人工湿地污水处理厂进行人工湿地的研究。

2.2人工湿地污水处理技术的国内研究现状。我国对人工湿地的研究起步较晚，首例对人工湿地的研究可以追溯到1987年天津市环境保护研究所进行的实验。随后我国在人工湿地技术方面的研究如火如荼，90年代在深圳建了白泥坑人工湿地示范工程，20世纪末应用污水新处理技术的成都活水公园也应运而生。

2.3人工湿地污水处理技术的发展趋势。人工湿地系统不仅可以对当地的水分和气候進行调节，还能对污染物质进行处理，同时还具有美观等美学价值，因此发展前景十分广阔。主要表现在以下方面：第一，结合计算机信息化技术，通过计算机软件模拟对人工湿地系统的不同组成类型进行研究，不仅省时省力，而且可以找到提高人工湿地去污能力最强的系统组合；第二，统计不同地区不同行业的工业污水的使用数据，结合当下的大数据技术，构造数据库来更好的进行人工湿地的研究、应用。

3人工湿地污水处理技术

3.1人工湿地污水处理技术的处理机理。从德国M ax Plank研究所进行的世界首例人工湿地处理污水的实验开始，到现在人工湿地技术的广泛研究和应用，人们在研究和应用的过程中，对人工湿地的处理机理有了基本认识：在人工筑造而成人工湿地系统中，利用系统中基质一水生植物一微生物的物理、化学、生物的三重协同作用，对污染的水资源进行吸附、离子交换、沉淀、分解等，以此实现去除污水资源中的危害物质。

3.2人工湿地污水处理系统的基本类型。人们通常把人工湿地污水处理系统分为水平潜流湿地、垂直流湿地和表面流湿地三种主要类型，该分类方法的依据是不同人工湿地系统的水体流态和工程构建的不同，其中，水平潜流湿地和垂直潜流湿地的系统控制要求相对复杂，系统构建的要求相对较高，水力负荷比较大，但是去污的效果比较好：而表面流湿地的系统控制简单，水力负荷也比较低，但是去污能力相对前两者较低。

3.3人工湿地污水处理技术的优势和不足。一般传统污水处理方式耗时、耗力、效果不理想，通过对比人工湿地污水处理技术与传统污水处理手段，可以发现人工湿地技术具有明显的优势，比如投入的资源较少、成本相对较低：污水的处理系统可以根据不同水污染的类型进行组建：效果也比较理想。但是人工湿地也存在不足，其中不足之处主要集中在以下方面：占地面积比较大、受气候条件影响较大、植物容易产生去污饱和现象。

4人工湿地污水处理系统的性能改进

4.1人工湿地污水处理系统的性能。人工湿地系统由植物、微生物、基质及动物组成，其中，湿地中的水生植物起到固定床体、提供较好的过滤作用：人为设计的具有—定厚度铺成的供植物生长、微生物附着的的基质，不仅能为植物、微生物的成长提供营养，而且具有过滤、沉淀、吸附等作用，能有效的把水体中的SS去除，系统中各组成成分在相互协同作用下达到处理污水效果。

4.2影响人工湿地净化能力的因素分析。影响人工湿地净化能力的因素主要有：当地的气候环境、湿地中植物的种类以及去污能力、湿地中动物种类、湿地中水流动力学特性、湿地中微生物类群及基质的组成，其中起主要作用的是湿地中植物的种类及其去污能力。

4.3人工湿地污水处理系统的性能改进。目前人们对人工湿地净化过程的了解多基于“黑箱”理论，而对于人工湿地在实际中的污水净化过程并不是很了解，从而导致人工湿地技术还未达到理想的效果，对于人工湿地污水处理系统的性能改进方面主要有以下方面：第一，深入了解人工湿地的工艺参数，在建造各地的人工湿地要根据各地要处理的污水的降解反应动力学的规律，设计最优的人工湿地；第二，统计不同地区的人工湿地去污能力的数据，结合当下的大数据技术，具体准确的掌握不同类型的人工湿地系统的去污能力，从而能更准确的选择合理的人工湿地系统的组成比例；第三，湿地系统中氧含量是影响湿地N和P净化效果的关键因素，为测出系统中氧含量的最佳值，可以结合计算机信息化技术，通过计算机软件模拟对人工湿地系统的不同的氧含量进行模拟，通过模拟实验找到系统中最佳的氧含量。

结语：人工湿地污水处理技术是现在和今后污水处理的一个热点技术，随着我们对其相关内容进行深入分析和研究、解决其不完善的地方，人工湿地必将会有更加广泛的应用前景。

人工湿地的生态驳岸技术及应用 篇4

1 早期的驳岸

早期人工湿地驳岸形式主要由砖石、石块或混凝土块砌成的立式驳岸、斜坡驳岸和台阶式驳岸。这些驳岸看起来整洁、干净、漂亮且便于管理, 却违背了自然的规律。驳岸经常将水体裁成几何形状, 边界空间随着边界长度的减少而减少。堤岸被硬质化后, 破坏了水陆间的生态联系, 水体与河陆地几乎没有水气交换。堤岸面上缺乏植被, 生物丧失赖以生存的场所, 造成驳岸区生物种类减少, 不仅驳岸区域生态失衡, 由于水生生物以及陆生生物繁衍或者活动的场所都跟驳岸区域有关联, 水域及陆地生态系统也会随之退化。

2 生态驳岸的内涵与意义

(1) 生态驳岸的提出。20世纪80年代, 德国、日本等国家提出了生态驳岸技术, 其主要内容是恢复河岸自然特性, 保证物种多样性及生态系统的稳定性。

(2) 生态驳岸的内涵。生态驳岸也称为柔性驳岸, 虽然由人工建造但采用自然驳岸的工作原理, 具有自然驳岸的可渗透性, 为驳岸周围的生物提供物质交换的空间。

(3) 生态驳岸的意义。生态驳岸具有十分重要的生态意义。它发挥着自然驳岸同样的作用, 为水陆间的生物信息交换的提供场所。生态驳岸保护河堤抵抗洪水, 既能在雨季涵养水源, 也能在枯水期补给水位。生态驳岸可以通过生态驳岸上的植被净化水质, 同时自身的多孔隙与复杂性也给很多生物提供栖息繁衍的场所, 从而构建物种多样且稳定的人工湿地生态系统。

3 生态驳岸的形式

生态驳岸的形式应该根据水域以及陆地的具体情况进行选择。需要考虑到水流速度和流量以及周边地质条件和土壤状况。确保生态驳岸可以满足不同水位及水量的要求。

生态驳岸一般采用自然原型驳岸、自然型驳岸和台阶式人工自然驳岸的形式。

(1) 自然驳岸原型。水域范围内坡度比较缓的情况可以适用自然驳岸原型。在缓坡区域结合水生植物的种植达到故土护坡的目的。如种植芦苇、菖蒲、睡莲、茭白、千屈菜、慈姑、柳树、杨树等亲水植物。这些植物根系发达, 枝叶柔韧, 可以很好的稳固堤岸和抵抗洪水。我国传统的治河六柳法就是典型案例。

(2) 自然型驳岸。水域范围内坡度比较陡峭或冲蚀严重的情况可以使用自然型驳岸。通过生态工程措施对驳岸底部进行加固, 再在驳岸上种植植被。如在坡脚采用石笼、木桩或浆砌石块等护底, 其上筑有一定坡度的土堤, 斜坡种植植被, 实行乔灌草相结合, 固堤护岸。

(3) 台阶式人工自然驳岸。季节性水位落差大的水域可以采取台阶式人工自然驳岸进行分层处理。低层的自然驳岸可以满足低水位的要求, 在自然驳岸里构筑人工孔隙, 可在孔隙中埋入树枝或者种植沉水植物, 临水区种植芦苇、菖蒲、千屈菜等挺水植物, 生物隐匿在孔隙中或附着在植被的水下部分, 进而生存以及繁衍。高层的驳岸以及与低层驳岸间的缓冲带可以满足极端气候的水位要求, 在缓冲带种植喜水植物, 如鸢尾、慈菇等地被植物以及高大的乔木和观赏花灌木, 并修筑景观园路, 植被根系稳固了驳岸, 人们也可以回归自然近距离接触湿地。高层自然驳岸可以结合种植耐湿且固土能力好的的草坪及花灌木, 在季节性洪水到达的时候防止水土流失及减缓水流速度。

4 生态驳岸的应用

(1) 上海世博园黄浦江段生态驳岸。上海世博园区建于黄浦江畔, 历史上曾是港汊丛生, 但由于过去的城市建设缺乏科学的规划, 许多入江支流被填埋。河流生态系统退化, 原有的丰富多样的湿地类型逐渐消失。生态修复过程中在黄浦江段采用“梯地退让”式生态护岸结构, “双滩”式生态护岸结构, 河岸带的近自然化处理, 岸带植物配置等一系列手段重构湿地生态系统, 让自然做功, 最大程度增强生态系统间物质与能量的交换, 逐渐改善生态环境。

(2) 上海世博会成都活水公园人工湿地处理系统。上海世博成都活水公园案例作为城市实践成果的典型案例, 其核心内容是以生态驳岸为载体的人工湿地对污水进行净化。主要采用钢筋混凝土的塘床, 具有透水性的基质, 砾石、煤渣和适于在饱和水和厌氧基质中生长的植物, 构成人工湿地系统, 再利用湿地系统的自净功能对环境进行改造。

5 结语

早期的驳岸技术阻断了生物间的物质交换, 因此导致生态链的断裂, 物种减少, 生态系统退化。随着生态驳岸的出现以及推广, 城市的水域与陆地生态系统联系畅通, 物质信息交换频繁, 水体得以净化, 水质得到提升, 物种变得多样, 在应对极端气候更是发挥了自然驳岸同样出色的效益。

湿地是“地球之肾”, 而生态驳岸桥接水陆生态系统, 在湿地生态系统中扮演举足轻重的角色。人工湿地的生态驳岸兼顾自然和人类的共同需求, 使人类和自然的共处趋于和谐、统一。

参考文献

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[6]刘学祥.上海世博会成都活水公园人工湿地处理系统[J].上海建设科技, 2010 (06) :62-64.

人工湿地污水处理技术复习 篇5

一、选择题

1.湿地与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统。

2.构建人工湿地主要目的有四个：①弥补或减小因农业和城市发展造成的天然湿地的影响；②构建水生系统，生产食物和纤维；③防洪；④进行污水处理，改善水质。3.防水材料可以是黏土、黏土和膨润土混合物，也可以是人工材料如PVC和HDPE等。4.浮水植物通过有效地接种浮游水生植物达到处理污水的目的。有风信子和浮萍。5.浮水植物系统的自净功能主要是通过三种主要途径实现的：

①通过寄居在悬浮在水体中植物根系上的和池底泥沙中的混合兼氧微生物的新陈代谢； ②对污水中固体和内部产生大量生物的沉积截留；

③现存植物对营养的吸收及后期的收割。浮游水生植物系统对于减少BOD和悬浮固体总量尤其有效。通过反硝作用能有效地去除硝酸盐中的氮。如果这些植物能定期收割，总氮和总磷就连续去除。

6.人工湿地中有机物分为颗粒性有机物和溶解性有机物。前者通过沉淀和过滤可迅速去除，而溶解性有机物则通过微生物作用降解。微生物降解有机物又分为好氧降解和厌氧降解。7.人工湿地除氮机理包括挥发、微生物转化（氨化、硝化/反硝化）、植物吸收、介质吸附和沉淀过滤等。除氮主要通过微生物硝化/反硝化作用完成。

8.湿地去除磷的主要机理为土壤或颗粒介质的吸附、植物吸收和沉淀储存。

9.潜流系统也可去除一定量的金属，其主要去除机理为离子交换、植物吸收、化学沉淀和微生物氧化后的沉淀等。

10.湿地对磷的吸附能力取决于两个因素：吸附位（正比于介质颗粒的表面积）和PH值。11.含大量钙的碱性湿地以及含高浓度铝和铁的酸性湿地对磷的吸附能力最强。12.湿地中细菌按形态分为四类：球菌，杆菌，螺旋菌和丝状菌。

13.湿地中真菌包括酵母菌和霉菌。所有的真菌都是异养菌，从有机物中获得所需要的能量和碳。

14.研究证实，天然湿地中的总氮去除率变化很大，影响因素包括：总氮负荷率；气候；植物群体构成；土壤特征。

15.根据人工湿地的特点，22㎝高度以下基本属厌氧区，受外界影响较小，而32㎝高度为根系区，因间歇运行，在此高度存在大气复氧，大气复氧进一步激发了微生物的活性。16.利用潜流湿地系统，可以采用特殊的粒状填料业吸收和储存大量的磷。如富含铁、铅的材料、石灰石填料和特制的黏土都可以用来作为填料提高磷的去除能力。

17.重金属仅有很少部分以气体形式去除，如汞和硒。

18.湿地中微生物对重金属的调节作用是通过微生物生长产生的硫化物沉淀来实现的。19.硫化物沉淀主要取决湿地土壤中S2-的形成，这需要厌氧环境和较低的氧化还原电位，此外还需要足够的硫源以满足金属的需要。

20.污水中的病原菌分为五类。病毒、细菌、真菌、原生动物、寄生虫。

二、填空题

1.我国在“七五”期间开始人工湿地的研究。首例采用人工湿地处理污水的研究工作始于1989-1990年在北京昌平进行的自由水面流人工湿地。

2.人工湿地与天然湿地的主要区别在于其陆源不同，人工湿地可建于高地或需要的地方，而天然湿地一般位于低洼区域。3.湿地的关键技术包括植物的生长。

4.为防止在进水口附近发生堵塞，进水前必须设置预处理以降低总固体浓度，一般设置沉淀池即可。

5.湿地处理系统虽然是一个集植物、微生物于一体的独特处理系统，但起主要作用的还是微生物。前期的COD去除主要靠过滤、吸附，湿地中微生物的生长有一个产生、适应和增殖过程。到后期，由于植物的生长以及适应性微生物的大量繁殖，COD降解主要以生物化学作用为主。

6.湿地中磷的去除有两个重要物理过程：一种是以颗粒形式沉积于土壤中；另一种是以可溶性磷的形式被吸附。浮游生物腐烂后释放分解为可溶性磷。

7.湿地系统的设计和运行人员，应该通过预处理使进水在排入湿地系统之前，使金属的浓度减少到危险水平以下。

8.金属通过细根部到达植物体中，大多数在根部被拦截，少量的到达茎和叶部。9.研究表明，相同水力停留时间下，生长植物的湿地去除细菌的能力要比氧化塘好。

三、简答题

1.湿地。

湿地系指天然的或人工的，长久的或暂时的沼泽地、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水体者，包括低潮时水深不超过6m的水域。此外，湿地可以包括邻接性或常年积水地段，包括沼泽地、泥炭地、湿草甸、湖泊、河流及泛洪平原、河口三角洲、滩涂、珊瑚礁、红树林、水库、池塘、水稻田及低潮时水深浅于6m的海岸带等，均属湿地范畴。

2.湿地的功能。

         抵御洪水, 调节径流 蓄洪防旱 控制污染 调节气候 控制土壤侵蚀 促淤造陆 美化环境等

以上八个方面有其他系统不可代替的作用，被誉为“地球之肾”。

3.湿地植物具有哪些重要作用。

湿地植物具有三个间接的重要作用：①显著增加微生物附着（植物的根茎叶）；②湿地中植物可将大气氧传输至根部，使根在厌氧环境中生长；③增加或稳定土壤的透水性。植物通气系统可向地下部分输氧，根和根状茎向基质中输氧，因此可向根际中好氧和兼氧微生物提供良好环境。植物的数量对土壤导水性有很大影响，芦苇的根可松动土壤，死后可留下相互连通的孔道和有机物。不管土壤最初的孔隙率如何，大型植物可稳根际的导水性相当于粗砂2-5倍。而土壤、砂、砾石基质可为植物提供物理支持，为各种复杂离子、化合物提供反应界面，为微生物提供附着。水体可为动植物、微生物提供营养物质。

4.人工湿地处理系统的特点。

 由预处理单元和人工湿地单元组成，通过合理设计处理效果可达到二级和高级水平。 预处理主要去除粗颗粒和降低有机负荷。构筑物包括双层沉淀池、化粪池、稳定塘或初沉池。 人工湿地中的流态采用推流式、回流式、阶梯进水式或综合式。5.人工湿地系统优缺点.①建造和运行费用便宜；②易于维护，技术含量低；③可进行有效可靠的污水处理；④可缓冲对水力和污染负荷的冲击；⑤可直接和间接提供效益，如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、娱乐和教育。但也有不足：①占地面积大；②设计运行参数不精确；③生物和水力复杂性对重要工艺动力学理解的缺乏；④易受病虫害的影响。人工湿地系统在达到其最优效率时，需2-3个生长周期。

6.人工湿地去除污染物的原理。

人工湿地是三个互相依存要素的组合体，即土壤、植物和微生物。生殖在土壤层中的微生物（细菌和真菌）在有机物的去除中起主要作用，湿地植物的根系将据氧气带入周围的土壤，但远离根部的环境处于厌氧，形成处理环境的变化带，这就加强了人工湿地去除复杂污染物和难处理污染物的能力。大部分有机物的去除是靠微生物，但某些污染物如重金属、硫、磷等可通过土壤、植物作用降低浓度。

7.人工湿地的构造。

人工湿地生态系统主要有湿地床和透水性基质、湿地植物、水体、好氧厌氧微生物种群和后生动物组成。依据植物的存在状态和水流状态，可分为表面流湿地和潜流湿地，其中潜流湿地可分为水平流湿地和垂直湿地。人工湿地在运行过程中，是通过土壤、植物、微生物三个相互依存的组合体，很好的对污水中SS、有机物、氮、磷、重金属等污染物的去除。

人工湿地生态建设技术 篇6

摘要： 人工湿地作为一种新型生态污水处理系统，具有投资省、运行简便、出水水质好、运行效果稳定、可以美化环境等优点，除了用于处理生活污水和雨水外，还应用于工业、畜牧业、农业以及富营养化湖水等的处理。本文介绍了人工湿地运用于水处理方向的研究现状和进展，并针对未来人工湿地处理技术的研究提出几点建设性意见。

关键词：人工湿地；污水处理；微生物；研究现状

随着社会经济和城市化进程的发展，水污染已逐步成为全球性环境问题，并日趋严重。国家正逐步加强对这方面的重视，全国污水处理厂不断兴建，污水处理能力逐步提高，但这些污水厂主要集中在城市，广大农村地区由于人口众多且农村污水具有处理量低，间歇排放量少且分散，水质水量变化大，氮磷浓度高且含有大量的营养盐、细菌和病毒等特点[1]，这样处理农村污水带来了很大的困难。大多数农村生活污水基本上得不到处理就直接排放了，这进一步加剧了农村水环境的恶化。同时我国农村地区财政相对薄弱，若沿用城市先进的、处理效果好的集中式污水处理手段，则成本太高，而放任污水排放又会进一步加剧环境的恶化，基于上述考虑，实施低成本、有效的人工湿地处理技术对农村村落集镇的污水的处理十分必要。

1 人工湿地概况

人工湿地是在天然湿地的基础上发展起来的污水和雨水处理结构，是一种由人工施工、控制、运作的沼泽地。主要通过利用植物和微生物系统的多重作用起到对污水的净化效果 [2]。

人工湿地不仅能去除水体中的悬浮物、有机污染物、各种氮、磷等，而且能够有效地去除重金属、病原微生物和藻毒素等外源生物活性物质。人工湿地是一种正处于研究发展阶段的污水处理新技术，作为一种生态型的污水处理系统，具有投资省、运行简便、出水水质好、运行效果稳定等优点[3]。同时选择合适的挺水植物、沉水植物等还具有美化景观的作用。

2 人工湿地研究现状

2.1 国外研究进展

1972年，Kickuth提出 “根区法”（采用栽种芦苇的水平潜流湿地使有机物降解，硝化-反硝化作用去除N，沉淀去除P），从而掀起了一股湿地研究和应用热潮，标志着人工湿地污水处理技术受到业界广泛的关注[4]。

美国等地区自20世纪70年代开始对不同设计的人工湿地进行广泛地研究，其出水可作为集中式生活饮用水二级保护区、鱼类保护区及游泳区水质标准。

德国1974年第一个人工湿地建成，人工湿地处理技术在欧洲得到了广泛推广。1996年在维也纳举办的第四届国际研讨会，标志着人工湿地系统作为一个独特的新型的污水、废水处理技术正式进入水污染控制领域[5]。目前，在美国有600个左右湿地项目为市政、工业和农业污废水，其中400多个湿地用于处理煤矿废水，50多个湿地用于处理多种生物污泥，近40个湿地处理雨水，超过30处湿地系统应用于奶制品加工厂[6]。

2.2 国内研究进展

我国人工湿地系统研究比较晚，直到“七五”期间才开始研究，但主要都是机理性的研究，落后发达国家十几年，且应用上相对迟缓，应用实例较少。首例采用人工湿地处理污水的研究始于1987年，国家环保局华南研究所于1990年7月建立的白泥坑（深圳）人工湿地（处理量为3100t/d），被看作是污水湿地处理技术的第一次实践，运行效果良好，其对BOD去除率为90%，COD去除率为80.97%，SS去除率为93% [7]。此后我国对人工湿地处理污水的机制和规律进行了比较深入系统的研究，并在全国各地先后建立了许多人工湿地。近几年来，人工湿地技术在我国被广泛应用于农业面源污染控制、生活污水、工业废水、石油开采废水、养殖废水以及水体富营养化治理等领域。经过人工湿地系统处理后的出水水质可达到地面水水质标准，故其也适用于饮用水源和景观用水的保护。

3 人工湿地微生物的研究现状

通常所说的湿地微生物主要是指细菌、放线菌和真菌。有研究表明，在人工湿地系统中，以细菌数量为最多，其次为放线菌，最少的为真菌。目前，研究人工湿地微生物的学者众多，主要针各种人工湿地基质中微生物的种类、群落结构、活性和植物根系以及对病原微生物的去除和微生物空间分布特点以及影响其分布因素的探讨、人工湿地酶活性等的研究。

其研究方法包括传统的和现代的两种。研究湿地微生物多样性的传统方法主要是培养皿计数法，但这种方法只能培养环境中总微生物的1%～10%，其所获得的微生物丰富度远低于环境中微生物的丰富度。随着分子生物学技术在微生物方面应用的发展，各种新颖的分子生物学方法已成为研究人工濕地中各种微生物多样性的有效工具，当前用于分析湿地微生物群落结构特征的分子生物技术主要有荧光染色法、Biolog微平板分析、变性梯度凝胶电泳（DG-GE）、磷脂脂肪酸（PLFA）谱图、荧光原位杂交（FISH）技术等。

在人工湿地系统中，微生物除上述研究的各种细菌、放线菌、真菌，还包括在显微镜下才能观察到的各种浮游生物。湿地基质和植物根系的菌类微生物研究已比较多，然而对于湿地中浮游生物研究却相对较少，因目前浮游生物的研究主要是针对湖泊，河流等地表水体，对水平潜流人工湿地中浮游生物也有一定研究[8]，而对垂直流人工湿地中浮游生物的研究目前几乎没有。

4 结论及建议

相对于传统的污水处理技术而言，作为近年来新兴的一种新型污水处理技术，人工湿地不同于一般污水反应器，其基质、植物特性、环境pH值和溶解氧等诸多因素均会引起人工湿地对污染物处理效果的变化。

（1）湿地微生物是湿地的重要组成部分，目前对于人工湿地中基质和植物根际的微生物的研究较多，但对湿地中浮游生物的研究却相对较少，且对于浮游生物研究，主要集中在地表水体（湖、库等）浮游藻类，定性分析通常用25#浮游生物网进行采样。但在垂直流人工湿地是很难实现的，使得垂直流人工湿地在这方面的研究更少。目前，在我国大部分的水质评价只停留在理化指标的监测调查上，并没有将生物监测纳入其中。

（2）随着新农村建设的广泛深入，农村面源污染已成为我国最严峻的环境问题，通过高效低成本的人工湿地的试验工程的研究，并将其应用于农村50-1000人聚集区，处理量为10-500m3/d 的生活污水，从源头上解决农村生活污水的面源污染问题，同时将处理后的水用于景观回用水，更是对水资源的一种充分的利用，利用人工湿地种植的经济作物，构建优美景观，将乡镇污水处理与健康休闲、湿地植物资源化等有机结合，形成低成本治理、多效能产出的污水处理厂“净+美+用”机制 。

参考文献

[1]陈史华，伍晓涛.关于上海市闵行区新农村生活污水处理试点工程的技术探讨[J].吉林水利，2009， （2）：16-21.

[2]R.M. Gersberg B.V.Elkins，C.R. Goldman.Nitrogen removal in artificial wetlands[J]. Water Research，1983，17（9）：1009-1014.

[3]左文涛，康苏花. 人工湿地污水处理技术及其应用.河北环境科学，2011，增刊：104-106.

[4]魏志刚，阮启刚，邓祥义.人工湿地技术的应用与发展[J].大众科技，2005，（11）：95-97.

[5]张毅敏，张永春.利用人工湿地治理太湖流域小城镇生活污水的可行性探究[J]. 农业环境保护，1998，17（5）：232-234.

[6]U S EPA. Guiding principles for constructed treatment wetlands： providing for water quality and wildlife habit [M]. Washington DC： U S EPA ，Office of Wetlands ，Oceans and Watershed ，2000.

[7]于少鹏，王海霞，万忠娟，等.人工湿地污水处理技术及其在我国的发展的现状与前景.地理科学进展，2004，23（1）：22-29.

人工湿地的特点及生态意义 篇7

关键词：人工湿地

1 湿地的特点

湿地是地球上水陆相互作用而构成的独特的生态系统, 是重要的生存环境及自然界最富生物多样性的生态景观之一。在抵御洪水、调节径流, 改善气候, 控制污染污染, 美化环境、维护区域生态平衡等方面有其它系统所不能替代的作用, 被誉为“地球之肾”、“生命的摇篮”、“文明的发源地”和“物种的基因库”。所以, 在世界自然保护大纲中, 海洋、湿地和森林是全球三大生态系统。因为湿地学属于一门自身科学体系有待进一步完善的学科, 湿地科学定义还众说纷纭, 目前已统计到的定义近60种。

在世界各个自然地带都分布有湿地。初步统计显示, 在世界陆地面积中, 湿地约占6.4%的比例。我国拥有亚洲最大的湿地面积, 在世界上排名第四, 甚至囊括了国际湿地公约中的所有湿地种类, 同时世界唯一的青藏高原湿地也分布于我国。因为湿地涵盖了水陆两类生态系统的部分特点, 所以具备社会价值和经济价值, 且生态功能也呈现多样化。目前, 湿地已成为人类赖以生存及发展的自然资源宝库。所以, 很多科研机构开始注重湿地的开发和研究。

2 湿地的功能

湿地是地球上广泛分布的陆地生态系统之一, 由于其生态结构的复杂性和生态功能的多样化, 它支承着独具特色的物种和较高的自然生产力, 为人类生活和社会生产提供极为丰富的自然资源。对湿地价值的认识首先是从水禽栖息地开始的。由于其本身的脆弱性和人类干扰的强劲, 其面积和生态功能都在下降。因而, 湿地的保护引起普遍的关注, 湿地便成为唯一有其国际性保护公约的生态系统。

生态学所强调的“整体性”原则, 使得保护学家从珍稀、濒危水禽的个体生态和种群生态水平上将视野拓宽到生态系统的水平上, 重视水禽栖息地的保护和湿地生态系统的综合研究。湿地物种减少和致危最重要、最直接的原因是湿地大面积损失和生境破碎化。造成这种恶果的原因除了自然因素 (如气候变干) 外, 更主要的是人类的强度干扰。现在, 湿地那些无法用金钱来衡量的价值都得到广泛的注意。随着对这类生态系统的呼声日渐提高, 对湿地的生态系统水平的研究也逐渐加强。

湿地具有水陆过渡性, 环境要素湿地中的交汇及耦合作用就渐渐复杂化, 它从各个角度反馈给自然环境。总而言之, 湿地的功能包括社会功能及自然功能两点。

气候调节、水量平衡、生物多样性维护和物质循环等体现了湿地的自然功能。湿地生态系统物质循环的特殊性是有机质和很多元素由生物循环不断进入地质循环, 沼泽生态系统中这种的循环最突出。目前不断增加的温室气体导致了全球变暖问题的产生, 而这种湿地生态系统的作用就会发挥越来越关键的作用。湿地生态系统是能使CO2固定在地层中, 而在地球上的各种生态系统中这样的系统不多, 虽然湿地会将一定量的甲烷等温室气体释放在大气中, 但显然其对碳的固定作用不可或缺。对生物多样性的维护就体现了其生物功能。因为湿地具有水陆过渡性, 所以它是很多生物繁衍栖息的场所。由于湿地环境比较特殊, 在此栖息的生物种群也比较独特, 比如一些特殊的食虫植物, 如狸藻、毛膏菜和猪笼草等;还有必须在湿地环境中才能生存的珍稀濒危水禽, 如大鸨、丹顶鹤和天鹅等。此外, 湿地还能调节水量分布, 以利于水量平衡, 这在所有地球生态系统中是独一无二的, 因为湿地的蓄水能力很强, 能够调节河川径流。

环境演变、资源以及人们的休闲旅游, 都体现出湿地的社会功能。因为湿地生态系统拥有多样化的自然资源, 这就使得其成为多数区域重要的农业、渔业和牧业的基地, 同时也为社会发展提供基本的条件, 而大河流域之所以能成为世界古代文明的发祥地, 该流域的湿地生态系统起到了至关重要的作用。同时, 人类对湿地生态系统的破坏和干扰, 从地球上有人类文明之后就一直存在, 随着人类文明的发展, 这种干扰也在不断增加。湿地面积在社会经济发展的过程中不断减少, 而湿地风光旖旎, 在其环境中生存的动物种群也比较独特, 在发展旅游的过程中其发挥着重要的作用。从湿地对积水环境的调节作用来看, 水中的颗粒物质及有机质逐渐沉淀, 构成了类型多样的沉积物。而对于沉积的过程, 沉积物会随时记录下不断变化的周边环境而逐步成为标志性的信息载体, 尤其是泥炭, 其积累速率较快, 全球平均年积累速率达1mm/a, 因此以厚层泥炭作为信息载体来研究过去环境变化具有高分辨率的特点。

3 人工湿地的优势

近些年, 人工湿地逐渐发展为生物———生态治污技术, 能对不同类型的工业废水进行处理, 后又逐步发展为雨水处理, 并得到了推广和应用。目前, 这项人工湿地已被用来改善大型水体的水质。其原理是利用自然生态系统中物理、生物、化学三方面的作用来净化污水。人工湿地生态系统是在一片洼地中, 这片洼地的长宽比一定, 且底面存在坡度, 由填料、土壤混合构成填料床, 在填料床的表面流动, 或在填料床的缝隙中污水能够曲折地流动。种植于填料床表面水生植物, 易于成活, 还能增强处理性能, 从而构成一个特殊的动植物生态系统, 达到净化污水的目的。

人工湿地这个“自然系统”是为人工模拟“自然湿地”处理污水而构建的, 它是人为地在长宽比一定, 且地面存在坡度的洼地中, 根据相应比例将构成基质混合成填料床, 然后有针对性的种植植物的污水处理生态系统。对于“自然系统”中有机物微生物的降解, 植物可以为其提供基质, 种植的植物的生长周期一般较长, 具有较强的抗水性, 且美观, 易于成活。另外, 蒲草、芦苇水生植物还具有一定的经济价值。人工湿地对污水的净化是人工基质、水生植物和微生物这个复合生态系统的物理、生物、化学三方面作用的共同结果, 通过植物吸收及过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物同化分解等方式将废水中的重金属和悬浮物、磷、氮、有机物等去除, 其中自然化学作用及微生物的比例为90%, 水生植物约占7%~10%的比例。这个特有的动植物生态系统能很好的净化污水, 还可以利用水分及营养物质的生物地球化学循环, 促进绿色植物生长及增产, 从而实现废水的资源化。

综上, 人工湿地有着下列优势: (1) 节省了一部分建造及运行费用; (2) 便于管理及维护; (3) 能进行污水处理; (4) 减小对污染负荷及水力的冲击; (5) 产生直接或间接的效益, 如教育、娱乐、建材、野生动物栖息、造纸原料、畜产、绿化和水产等。

参考文献

[1]Mitsch W J, James G.Gosselink.Wetlands[M].Van Nostrand Reinhold Company Inc, 2000.1-43, 356-430.

人工湿地生态建设技术 篇8

1 人工湿地的组成

人工湿地的组成包括:基质、植物和微生物。其中水生植物的作用有: (1) 将污水中的部分污染物作为自身生长的养料而被吸收; (2) 能够将某些有毒物质的重金属富集、转化、分解成无毒物质; (3) 根系生长有利于污水均匀地分布在人工湿地植物床过水断面上, 向根区输送氧气创造有利于微生物降解有机污染物的良好根区环境; (4) 增加或稳定床体的透水性; (5) 释放促进生物化学反应的酶和影响酶的分布; (6) 增强和维持介质的水力传导, 维持人工湿地系统的稳定; (7) 湿地植物的抑藻效应[1,2,3]。

2 人工湿地中植物的种类

湿地中存在众多种类的水生植物, 通常称之为湿地植物。按照其形态和生活习性, 可以分为4种类型, 挺水植物:如芦苇、香蒲、鸢尾等;漂浮植物:如凤眼莲、水浮莲、槐叶萍等;浮叶植物:如睡莲等;沉水植物:常见种类为眼子菜科、水鳖科、茨藻科和金鱼藻科等[1]。

另外还有适应湿地环境的乔灌, 但为数不多, 如两栖榕[4], 白千层、池杉和红树林中的部分树种如秋茄、桐花树和白骨壤[5]。

已经发现其中有很多种类对有机污染和重金属污染具有很强的净化能力[6,7]。朱斌等[8]通过对近10年有关水生植物在净化水质方面的部分国内外期刊文献 (共95篇) 的统计后仅列出了研究频度排在前12位的45种植物 (包括陆生植物美人蕉) , 就涉及30科、44属, 不仅涵盖上述所有的植物生态类型, 而且几乎所有的植物都曾被作为人工湿地植物加以利用。国外最常用的植物种类是芦苇、香蒲、灯心草、凤眼莲、黑三棱、水葱等植物;在国内, 常选用的具有观赏价值和经济价值的植物有水葱、风信子、香蒲、吉祥草、灯心草等。

目前, 植物生理生态方面研究报道的人工湿地植物有:天南星科的海芋、斜纹粗肋草、喷雪黛粉叶等[9];龙舌兰科的密叶竹焦;姜科的艳山姜;鸢尾科的黄花鸢尾等;芦苇、香蒲、黑三棱、三种红树、水烛等[10,11,12,13]

3 人工湿地中植物的生理生态研究

人工湿地是一种半自然或人工的生境, 既具有天然湿地积水的特征, 又具有人工控制、强化的特点, 且有污水胁迫条件存在, 在这样的生境中, 植物的生理与天然环境下相比有其独特之处。然而目前对于人工湿地植物的生理生态研究却为数不多, 或是不够深入。更多的研究集中在植物对污水的净化效果上[14,15,16,17,18]。植物生长越旺盛, 根系越发达, 其净化污水的能力、输氧或穿透的作用越大[1]。研究胁迫条件下的植物生理, 有助于对湿地植物的选择, 为维持植物的正常生长及净化污水的能力提供依据。

3.1 植物生长规律的研究

对人工湿地植物生长规律的研究主要集中于生长期、生活史的研究[9], 及株高、叶片数、生物量的增长率测定[19]。涂燕[19]对广州地区21种观赏植物在人工湿地中的生长规律研究得到姜花的株高及生物量的增长率等最高, 白鹤芋叶片数增长率最高, 广东万年青分蘖数最多。任廷丽[11]、罗穗华[20]对3种红树植物的研究表明, 生长 (茎高、生物量和茎径) 与季节密切相关, 海桑好于桐花树, 桐花树好于木榄。王玉彬[13]对4种植物的生长特性研究表明, 不同植物的生长显示不同季节格局。近年来, 国外在植物选种方面开展了一些研究工作, 对芦苇、香蒲等植物的生物量和积累量进行了比较, 结果表明, 芦苇、香蒲和黑三棱具有较高的氮磷吸收能力。

3.2 光合及蒸腾作用的研究

光合作用是植物的生长、繁殖及净化污水的能量来源[21,22], 产生O2为植物根区微生物的好氧呼吸提供氧源。研究人工湿地条件下植物的光合作用特征对发挥植物在人工湿地中的作用非常必要。不同的湿地植物, 其生长速度对污染物的吸收转化能力、泌氧能力有显著差异, 其中生长的微生物也有所不同[23]。环境条件的改变能导致植物光合途径的变化、对植物的光合作用和呼吸作用等生理生态特性亦有影响[24]。

目前对人工湿地植物净化效果与光合、蒸腾作用关系的研究不多见, 雒维国[12]试验测定了湿地植物——芦苇的光合及蒸腾作用随温度、光强和湿地水深改变的变化, 研究光合及蒸腾作用对脱氮效果的影响, 结果表明植物光合及蒸腾作用与湿地TN去除率呈显著相关, 因此湿地植物净光合速率可作为人工湿地植物选择的一个重要指标。植物的蒸腾作用影响湿地氨氮挥发作用, 潜流式人工湿地脱氮系统中, 氨氮挥发量极为有限, 仅占总氮去除率的0.2%以下。

任延丽[11]对3种红树植物的生长状况、净光合速率、蒸腾速率和气孔传导率等进行了研究, 结果表明, 1 d中, 3种红树植物的净光合速率、蒸腾速率、气孔传导率和光量子强度两两呈现显著相关。陈歆[10]对北固山湿地优势植物光合特性的研究表明, 芦苇的光合速率高于虉草, 日光合量也大, 生物量高、长势快, 当年栽植当年见效。靖元孝[4]的研究表明, 生长在人工湿地的两栖榕与在自然状态条件下生长的两栖榕相比, 前者的净光合速率、蒸腾速率、气孔传导率和相对生长速率均略低于后者, 但没有明显差异 (P>0.05) 。人工湿地中的两栖榕由于具有正常的光合作用和水分代谢, 从而保持正常的生长速率。

3.3 根系输氧作用的研究

Bendix[25]和Tornbjerg[26]等对宽叶香蒲和水烛内部气体输导规律进行了对比研究, 结果表明, 在相同的环境条件下, 水烛的气体交换容量是宽叶香蒲的2倍, 水烛的根系输氧作用更为有效, 因此后者能生长在较深的水体中, 这样便可以解释两种香蒲的不同生长深度[25,26]。湿地中溶解氧水平与湿地硝化能力密切相关, 湿地溶解氧分布与植物的光合作用有关, 各种植物湿地的根部泌氧量大小不同, 其中芦苇根系泌氧能力较强。

3.4 不同植物种类之间的相互作用

不同种类植物生长在一起, 存在着相互之间的作用, 包括两个方面:一是对光、水、营养等环境因素的竞争;另一是植物之间通过释放化学物质, 影响周围植物的生长, 包括促进和抑制作用[27]。人工湿地常用的植物, 如香蒲、芦苇等也存在这样的相生相克作用。Sczepanska报道了宽叶香蒲、水葱、木贼 (Equisetum limosum) 、苔草等植物体腐烂产生的化感物质对芦苇生长、繁殖具有抑制作用[28]。黑藻 (Hydrilla verticillata) 对金鱼藻属的一种 (Ceratophyllum sp.) 亦具有抑制作用[29]。某些植物的枯枝落叶经水淋或微生物的作用也释放出克生物质, 抑制植株自身的生长。宽叶香蒲枯枝烂叶腐烂后阻碍其本身新芽的萌发和新苗的生长[30];芦苇腐烂后产生的乙酸、硫化物等在芦苇组织中的富集, 抑制芦苇本身的生长发育, 造成大面积的芦苇衰退[31]。因此, 研究人工湿地植物的相生相克作用, 对人工湿地杂草的生物控制和防治、净水植物的优化组合及减少残体对湿地植物的生长抑制均具有重要意义。

4 存在问题

目前对湿地植物生理生态的研究较少, 且多集中在芦苇等少数几个种上, 虽然有一定代表性但从物种多样性方面不能满足实际人工湿地的需求。研究多着重于植物根部微生物功能的发挥, 而主要靠植物自身的吸收功能来进行废水处理的机理研究还较少, 这是由于对植物吸收污染物后的生长规律及对生物量的资源化利用缺少深入的研究。

研究中仅对人工湿地中植物的特性进行研究, 与当地自然状态下的该种特性对比较少。

试验内容少, 有的仅简单说明生长状况差或好, 无准确的数字说明。

对于湿地植物的又一问题——衰退 (Die-back) 近年来研究少。除直接损伤、擦伤外, 水质和基质的不同组成、水位的高低及富营养状态都能引起水生植物的衰退[32,33]。

大多数湿地植物有一个春夏季萌芽、秋冬季枯死的生长周期, 如何利用不同生长周期的植物特性研究较少。

缺少不同水质条件下植物对逆境响应的研究。

摘要：人工湿地的设计建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来实现对废水的有效处理。植物是人工湿地的重要组成部分。通过分析人工湿地的组成及植物种类, 阐述了人工湿地中植物生理生态方面的研究内容, 包括植物的生长规律、光合及蒸腾作用、根系输氧作用和植物种类间的相互作用以及研究中存在的若干问题。

人工湿地生态建设技术 篇9

农村生态人工湿地发生堵塞, 会引起湿地漫流或处理效率降低。若直接与农户相连, 还会引起农户下水管网排水不畅, 甚至回灌的现象, 失去污水处理的功能。因此, 农村生态人工湿地处理农村生活污水, 必须要摸清人工湿地污水处理堵塞的机制, 提出相应的解决方法。

1 调查实验基础与过程

1.1 实验目的

通过实验, 分析形成堵塞的累积物质及造成湿地的永久性堵塞的主要原因。

1.2 调查实验期间

共监测4块人工湿地, 其中2块人工湿地用于处理市政污水, 2块农村生态人工湿地用于处理农村生活污水。4块湿地的具体设计及运行参数详见表1

1.3 采样及检测方法

1.3.1 水样检测方法

污水共检测4次水样。进水水质主要监测COD浓度 (总COD浓度及用1.2μm及0.2μm过滤的COD浓度) 。不同组分的COD计算如下:

由于污水中可能有些胶体颗粒物质小于0.2μm, 而监测研究表明这部分物质所占比重相对较小, 因此在试验中可溶性化学需氧量, 为0.2μm的滤膜过滤后的水体水质。

1.3.2 累积颗粒物的采样与分析

实验期间, 每块湿地分别采样1次。采样点位置设在距进口2m及4m的位置, 及距出口2m的位置。采取锤击不锈钢管 (直径200mm, 高0.4m) 的方式进行采样。然后用铁锹将不锈钢管挖出。小心取出不锈钢管内的填料, 并放置自封口内, 移至冷藏箱保存。在本实验研究中, 累积的固体颗粒物有2部组成分别为空隙间固体颗粒物和附着固体颗粒物。空隙间固体颗粒物随着填料的取出, 会自然散落;附着固体颗粒物需超声波清晰后, 将清洗液过滤获得。

1.3.3 累积颗粒物的生物降解实验

经由1.3.2步骤获得的累积固体颗粒物进行生物降解实验, 包括厌氧实验及好氧实验。厌氧实验及好氧实验分别持续30d, 以保证难降解的有机颗粒物能够有充足的时间降解。每取去2次样品, 监测COD及挥发性固体颗粒物 (SS) 。

2 结果与分析

2.1 进水COD的成分分析

由图1可以看出, 市政污水及农村生活污水中COD的主要成分为大颗粒有机物。其中市政污水中除大颗粒有机物外, 可溶性物质及胶体, 也占了相当的比例。但农村生活污水中胶体比例所占较低, 其中系统1占的比例仅为4.3%, 系统2占的比例仅为2.1%。说明农村生活污水中COD含量, 主要以可溶性物质及大颗粒有机物为主, 胶体含量较少。

2.2 累积颗粒物在湿地的分布规律

由图2可以看出处理市政污水的系统, 在湿地前段的累积颗粒物的重量最高。说明大多数的固体颗粒物在此被截留。而后累积颗粒物的含量逐渐降低。研究资料表明, 湿地1/3段, COD去除率高达80%~90%。大多数的COD通过污染物的截留被去除。本次研究结果也表明, 农村生活污水去除COD过程的前段与后端的差异性不明显。

2.3 颗粒物的生物降解实验

由图3可以看出, 4个处理系统的COD在30d的试验周期内, 无显著变化, 颗粒物可生化性非常低。试验结果表明, 在湿地内累积的污染物主要为无机颗粒物。被截留的有机物在短时间内, 能被附着在填料表面的微生物迅速的降解。但1.3.2的结果表明, 处理农村生活污水的处理系统的颗粒截留物较低, 主要原因是由于农村生活污水的颗粒性物质主要以有机颗粒物为主, 大部分有机颗粒物在被截留后, 迅速降解。

3 小结与建议

由1.1.2及2.3的研究表明, 湿地内形成堵塞的累积物质, 主要是难以降解的颗粒物, 这部分颗粒物会持久性地留在湿地填料的空隙内, 随着颗粒物的逐渐附存而积累, 是造成湿地的永久性堵塞的主要原因。

为了避免发生和消除颗粒物的永久性堵塞, 建议:

由于大多数的农村生活污水, 主要是以易降解的有机颗粒物为主, 要针对性地合理设计湿地的水力负荷及有机负荷, 以保证在正常情况下不发生堵塞。

在湿地进水处需设置预处理装置, 尽可能地将难以降解的颗粒物预先去除, 进而延长湿地的使用寿命。

湿地若发生临时性堵塞, 可以通过干湿交替运行或者停运1~2d来消除堵塞现象。

摘要：本文以4块人工湿地为研究对象, 在调查湿地堵塞状况的基础上, 解析了湿地的堵塞机理, 提出了农村生态人工湿地处理农村生活污水的防堵塞措施。

关键词：农村生活污水,生态湿地处理,堵塞机制分析

参考文献

[1]李海明.农村生活污水分散式处理系统与实用技术研究[J].环境科学与技术, 2009 (09) .

[2]赵志强.人工湿地处理技术在农村污水处理中的应用[J].现代农业科技, 2011 (01) .

人工湿地生态建设技术 篇10

1.1 人工湿地景观水体的污染现状和原因

人工湿地景观水体是指对天然的水体进行改造, 或者是完全人工施工的封闭或者半封闭的水体, 景观水体的主要功能是观赏、娱乐以及美化环境。例如, 重庆璧山观音塘湿地公园、重庆彩云湖国家湿地公园、重庆涪江国家湿地公园等。

旅游区、风景名胜区、城市公园、私人庭院、校园、高档小区以及各类厂矿企业等为人工湿地景观水体存在的主要地方, 这些人工湿地景观水体大多肩负着美观和生态两种功能。但是, 景观水体本身的特征以及外界环境、人为因素等的影响, 大多数的景观水体都受到了不同程度的污染, 部分景观水体更是污染了周围的环境, 给周边的游客、居民带来了负面影响, 对周边的生态环境造成了污染。根据我国相关统计数据得知, 我国有超过90% 的公园水体受到了不同程度的污染, 水体脏乱发黑、发臭, 水体富营养化严重。目前城市公园中的水体水质的调查结果都显示, 水质存在富营养化的特征, 且水体中的磷盐和氮盐含量较高。我国湖泊中的水体水质富营养化程度不断加深, 大多数的湖泊水质都为四类、劣四类甚至是劣五类。湖泊通过清淤、换水等方法缓解水质, 但即使是处理过后的水体, 水质仍然属于富营养化。

人工湿地景观水体不仅要具备景观的特质, 还要具备调节生态环境的功能, 但是受到整体环境、人为因素等原因的影响, 水质不断恶化。目前, 水体污染的原因主要包括3 个方面:人工湿地景观水体大多为封闭或者半封闭的状态, 水体流动缓慢, 甚至有的是静止的水体。水体的面积较小, 自身的净化能力较弱, 需要人工处理。即使部分面积较大的景观水体, 如重庆璧山观音塘湿地公园、重庆彩云湖国家湿地公园等, 由于这些湖泊是浅水性湖泊, 湖底容易沉积各类污染物, 治理的难度较大;人工湿地景观水体作为人工建造或者是人工改造的水体, 水体的形状、驳岸、岸边的坡度以及池底的形式在设计中会存在各种问题, 影响了景观水体的蓄水能力和流动能力, 导致水体的流动缓慢、甚至呈现出死水的问题;人工湿地景观水体周边人类的活动频繁, 因此外在污染源较多, 人为因素给水体带来了污染, 例如, 生活垃圾、污水以及工业污水等, 都是破坏水体生态平衡的重要因素。

1.2 人工湿地景观水体污染治理方法

人工湿地景观水体的污染治理要研究水体受污染的程度以及造成污染的原因, 从而针对性的进行治理修复, 实现治理的最优化。目前, 全球对景观水体的治理和修复方法主要分为3 种, 分别是物理修复、化学修复以及生物- 生态修复, 以上3 种修复方法都涉及多种技术手段, 同时各有优劣。

另外, 根据景观水体需要修复位置的不同, 水体的修复方法包括原位修复技术和异位修复技术, 而人工湿地景观水体的修复大多采用异位修复技术。不管是采取何种修复方法, 都存在一定的弊端。因此, 在治理修复人工湿地景观水体时, 要充分调研水体的污染源以及污染的程度, 结合多种修复手段, 结合人工湿地景观水体的景观和生态功能, 制定出短期和长期的治理修复目标, 对设计的修复方案进行优化和调整。同时, 人工湿地景观水体的治理要注重提高水体自身的净化能力, 从而促进水体的生态平衡, 保持持续性的稳定状态。

2种植水生植物对水体水质的影响

2.1 吸收水体中的污染物

水体中的水生植物能够直接吸收并且利用污水中的各类营养物质, 污水中的有机氮被微生物分解并转化, 无机氮是水生植物生长中重要的营养物质, 植物吸收无机氮后, 合成蛋白质、有机氮, 而收割水生植物可将有机氮、无机氮从人工湿地水体中除去。污水中的无机磷也是水生植物生长中的营养物质, 植物吸收、同化无机磷, 转化成植物的有机成分, 最终可通过收割植物除去无机磷。生根的植物除去砂土中的氮磷物质, 浮水植物能够去除水中的营养物质。大型挺水植物的茎和叶、浮水植物能够过滤沉淀砂石和有机微粒。

2.2 微生物的降解作用

微生物能够将人工湿地景观水体中的有机物质转化成营养物质, 而人工湿地水体中的微生物的种类和数量非常庞大。由于人工湿地景观水体中的植物根系形成了网络状, 植物根系周围形成了厌氧、缺氧和好氧三种环境, 不同类型的微生物能够分别进行吸附和代谢的工作, 从而更好的分解水中的营养物质, 促进人工湿地景观水体形成良好的污水处理系统。

2.3 吸附、沉降作用

人工湿地景观水体中的植物还能够吸附有毒有害物质, 包括重金属等, 且沉水植物的吸附和沉降能力高于漂浮植物和挺水植物, 植物的不同部位的吸附沉降能力也具有较大的差别。景观水体中的植物能够较好的吸收、吸附污染物, 水体的净化能力得到提高。另外, 水生植物能够通过生化作用分解消除水底的沉降污染物, 利用光合作用分解污染物, 而植物的根系部位为微生物提供降解环境, 促进污染物的排除。

2.4 对藻类生长的抑制作用

水生植物与浮游藻类之间进行光照、营养物质以及生长空间的竞争, 减缓浮游藻类的生长。浮叶植物以及漂浮植物遮挡了浮游藻类生长需要的光照, 同时有些水生植物能够分泌出导致浮游藻类死亡的物质, 最终减少水体中的浮游藻类, 促进水体的净化功能。

2.5 水生植物景观设计

人工湿地景观具备观赏和生态两种功能, 水生植物的设计也要考虑到观赏和生态两种功能, 因此要进行合理的设计。在设计水生植物时, 要充分结合湖床的形状设计, 根据水位由浅到深的原则, 分别种植挺水植物、浮叶植物以及沉水植物和漂浮植物。例如, 种植荷花时, 要做好控制管理, 防止荷花蔓延, 要留出一定的空间种植睡莲等, 保证空间的层次化。在景观水体的边沿要种植挺水植物, 美化湖岸的线条。沉水植物种植时需要设置围栏, 防止占据太大空间, 同时要注意收割, 既能够保持植物的生长, 保证美观, 同时提升景观水体的生态平衡。

2.6 人工湿地对水体生态的影响

人工湿地能够净化水质且调节生态, 我国各地的气候条件千差万别, 部分地区干燥雨少, 湖中常常出现水少的现象, 不利于水生植物的生长以及当地生态环境的平衡, 人工湿地能够改善并且缓解水平衡。建造人工湿地系统, 能够在冬季少水的情况下, 为公园供水提供保障, 促进水体生态环境的平衡。

2.7 水体生态的多样性变化

由于我国对生态环境的重视, 目前我国大多数的人工湿地景观水体都基本保持平衡状态, 以往的脏乱得到了改善, 一年四季不仅水质好, 同时水生植物的存在, 更具备了观赏的价值, 且鱼虾等水生动物也有了更好的生存环境, 部分湖中还出现了底栖生物, 形成了完整的生态系统。水生植物提升了水质, 形成了良好的生态环境, 而好的生态环境则孕育了水生植物和动物, 促进了生态环境的可持续发展。

3应用水生植物进行生态修复时需注意的问题

3.1 季节性明显

水生植物修复景观水体时体现了较强的季节性特征, 夏季修复效果最佳, 冬季修复较差。主要是由于冬季品种较少, 冬季植物对水体的污染净化效果较差, 观赏价值也次于夏季。在种植水生植物时, 要充分考虑到冬季和夏季的区别, 可结合常绿植物或者是耐水湿能力的常绿品种, 保持冬季的水体修复功能。

3.2 综合考虑各种因素, 确保生态修复效果

使用水生植物修复人工湿地景观水体时, 要根据景观水体的污染程度、污染源以及当地水生植物的生长特点、气候、水纹和岸边植物设计水生植物。不同的水生植物具有对不同污染物的吸收能力, 不同植物之间也存在相生相克, 因此要综合考虑不同植物之间的合理搭配, 形成生态与观赏兼具的植物景观系统。

3.3 加强养护管理, 谨防二次污染

水生植物多数能够大面积繁衍, 一旦疏于养护管理, 会出现疯长、蔓延的情况, 例如水芹菜、水花生、野茭白等都会对水体造成不同程度的侵害。因此, 必须要对水生植物进行定期收割、处理, 冬季可以对部分水生植物进行剪除, 防止蚊蝇的泛滥以及水体发黑发臭等。

4水生植物生态修复技术的应用实例

4.1 重庆市彩云湖国家湿地公园概况

重庆市重庆彩云湖国家湿地公园占地107hm2, 位于科技城中心, 具有生态保护、防洪减灾、休闲娱乐、科普教育以及园林景观等多重功能。该人工湿地公园的重要风格为立体湿地, 溪流、梯田以及池塘的搭配突出了彩云湖的立体特点。而梯田不仅具有田园风光特点, 同时还起到了清水、净化的作用。湿地公园的净水系统包括塘床生态系统、厌氧沉淀池以及水生植物生态圈等。出于生态和观赏的需要, 桃花溪、彩云湖和梯田形成了完整的生态圈, 水生植物沉淀、吸附、分解水体中的污染物, 改善水质, 保持生态的平衡。

4.2 湿地公园中水生植物的种类组成

彩云湖国家湿地公园中的水生植物主要有6 种, 分别属于5 科, 包括3 种漂浮类水生植物、1 种浮水类水生植物和2 种沉水类水生植物。选择的水生植物以香蒲、芦苇、水菖蒲、荷花、睡莲等常见植物为主。这些常见植物既能够较好的生长, 适应当地的环境气候, 同时由于人们熟知这些植物, 具备较好的观赏价值。

4.3 湿地公园植物床中水生植物的生态功能

彩云湖国家湿地公园种的水生植物主要芦苇、伞草以及香蒲、荷花、茭白等植物。芦苇拥有较强的输氧能力, 茭白能够吸收氮磷等物质。两者的结合能够较好的处理污染物。同时, 芦苇还能够分解水中的污染物, 处理好富营养化的水体, 克制浮游藻类的生长。荷花、睡莲等植物则能够较好的分解、除去氮磷物质, 还能够净化水质, 使水更为清澈。香蒲能够净化富营养水体, 去除水中的重金属污染物。伞草的根系发达, 管理较为容易, 具有较好的观赏价值。该湿地公园种植多品种的植物, 既能够起到净化水质的作用, 同时还能够达到观赏的目的。

5结语

人工湿地景观水体大多肩负着美观和生态两种功能。但是, 景观水体本身的特征以及外界环境、人为因素等的影响, 大多数的景观水体都受到了不同程度的污染, 对周边的生态环境造成了污染。湿地景观水体处理种, 水生植物的成本较低, 后期的养护管理也相对容易, 同时水生植物能够达到保持水体生态长期稳定的目的。在水生植物设计中, 要充分结合湿地景观的气候、形状、具体地理环境等, 综合性的考虑, 实现生态与观赏功能一体化。人工湿地景观水生植物种植后, 要定期维护管理, 避免水生植物的疯长、肆虐, 保持水体生态环境的可持续发展。

参考文献

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