从郑州市郑东新区人工湿地公园看新型废水处理工艺——人工湿地

从郑州市郑东新区人工湿地公园看新型废水处理工艺——人工湿地

谢芳马宏军

谢芳马宏军

（郑州大学，河南郑州450001）

中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）07-214-01

摘要：郑州市郑东新区人工湿地公园是目前全国城市生态湿地水体处理系统中水处理能力最大的人工湿地工程之一。本文从该人工湿地公园的基本情况以及许多生态湿地的工作者的研究结果，对新型废水处理工艺------人工湿地的机理、存在问题及相应措施进行总结，希望能对人工湿地的实际运行提供一定得借鉴。

关键词：郑东新区人工湿地公园；机理；存在问题

一、郑东新区人工湿地公园简介

郑东新区人工湿地位于CBD外环和南北运河交汇处,占地约4万㎡,由1个温室、1个控制室、16个碎石床和16个生物塘组成。郑东新区人工湿地是郑东新区首次大规模采用人工湿地技术建设的生态保护主题公园和生物环境教育基地，该系统主要是负责处理郑东新区CBD中心湖水，系统日处理水量约为10000m3。最大日处理可以达到20000m3，也是目前全国城市生态湿地水体处理系统中水处理能力最大的人工湿地工程之一。经该系统处理后能达到国家地表水二类水质标准，使中心湖水表体经常保持在国家三类水质标准。郑东新区人工湿地体现了生态、环保和可持续发展的理念，符合科学发展观的要求。净化水质技术摒弃了传统的过滤、撒药等污水处理方法，主要利用植物的化学作用、微生物的生物降解及填料的物理作用，吸收或者分解污水里的污染物质和营养物质，使污水得到深度净化，实现水资源的循环利用。人工湿地是集污水处理、环境保护、科普教育和休闲观赏等功能于一体的水处理先锋技术，不但具有生态环保的功能优势，而且建设成本、运行管理费用低廉。另外，该系统还通过与园林景观设计相结合，充分利用湿地内的绿色植物和水，在发挥水质净化功能的同时，又为城市环境营造了一处美丽的休闲观赏景区。

实践证明，人工湿地对CBD如意湖的水体净化具有非常明显的效果，人工湿地公园同如意湖已成为郑东新区一道靓丽的风景。

二、人工湿地的处理污水的机理【1】

人工湿地是由填料、植物、微生物、藻类等几种基本成分构成的。每种成分对污水中的污染物都有各自的去除机理，但更多的时候还是这些成分的相互作用，导致了湿地具有强大的净化功能。

（一）填料（主要是土壤）的净化机理。

人工湿地所采用的填料一般为砂、土壤、粒石等,主要用于构成湿地的滤床,是承载植物媒介,是湿地构成中最基本的部分。一方面为植的生长提供基质,另一方面也可吸附、过滤其中部分有机污染物。

土壤是湿地的基质与载体，其去污过程来自离子交换、专性与非专性吸附、螯合作用、沉降反应等。实际上，土壤对污水中和重金属的净化主要就是通过上述反应实现的，其反应产物最终吸附或沉降在土体内，从而使土体内这些元素的含量急剧升高，几年之后即可高达入水浓度的10-10000倍以上。植物根系的吸收、滞留与腐烂，土体内无机与有机成分对金属的强烈固持很可能是土壤具有强大聚积能力的原因。此外，土壤（Eh）还会通过影响植物或者微生物生长和代谢来间接影响湿地的去污效果。【2】

（二）植物的净化机理。

总的来说植物的作用,可分为直接净化作用和间接净化作用。直接净化作用是指植物通过吸收吸附和富集等作用直接去除污水中污染物(如对氮、磷的吸收利用和重金属的吸附和富集);间接净化作用是指植物能为湿地系统其他去除污水中污染物的过程提供有利环境(如向植物根区供氧、加强水力传导和维持通气状况等)。

用于处理湿地的植物通常是具有美化景观作用的水生草本植物,一般有以下特点:耐污性能好处理效果大,吸收能力强,成活率高;根系发达茎叶茂密,输氧能力强,生长快、生长周期长;抗冻,抗热,抗病虫能力强;易于维护管理;常见的人工湿地植物有:芦苇、凤眼莲、香蒲、菖蒲、美人蕉等。郑东新区人工湿地公园碎石床内和生物池内栽种水生植物，包括：香蒲、苍蒲、芦苇、水竹、水葱、等，这些水生植物能够吸附水体中的氮、磷元素,既起着净化水体的作用，同时也是很好的绿化观赏植物。

（三）微生物的净化机理。

湿地中附着生长的微生物种类繁多、好氧、厌氧、兼氧型均可在其中很好地存活，栽种不同植物的湿地中微生物数量并不相同。各种微生物在湿地滤料的承载层中以不同的方式存在于填料或植物根系表面，不同微环境中的微生物对有机物的降解方式也不相同，其中包括:同化作用、异化作用、氨化作用、硝化与反硝化作用等。它们是各类污水中最先出现并对污物起吸收与降解作用的生物群体，而且还能捕获溶解的成分给它们的动物或植物共生体利用。

（四）藻类的净化机理。

藻类有时成为湿地生态系统中生物量的主要组成成分，虽然藻类体内的元素组成的含量不是很高，但它们在贮藏和转移养分方面有时也能起着举足轻重的作用。另外，藻类有较快的周转速率，因此当污水有较高养分时可起到短期吸收固定再随后缓慢释放与循环的作用。丝状藻控制着湿地水体的DO与CO2浓度及其日变化，它能使水体PH值在白天比在晚上要高出2-3个PH单位。很显然，水体中这种DO，CO2和PH的剧烈日变化不仅影响水体的化学变化，还会影响植物的生长和植物对污物的作用。

三、人工湿地运行存在的问题

（一）对严重污染的水体没有处理效果。人工湿地不能代替污水处理厂的功能。进入人工湿地的污水应该达到排入城市下水道的污水水质标准。湿地仅用做这些污水的二级处理另外，也提倡治污技术的综合应用，比如表流湿地一般布置在稳定塘后面以控制塘中产生的藻类，潜流湿地适于在悬浮物少的处理工艺后使用，如在氧化沉淀池、双层沉淀池和厌氧池后边。

（二）人工湿地动机运行问题。我国北方冬季低温可能导致部分植物死亡，同时微生物的活性也有所降低。这会成为我国北方地区推广人工湿地技术的一个制约因素。因此，从规划设计阶段就需要论证植物合理选取问题以及冬季湿地的运行方式，包括降低水负荷，适当延长水力滞留时间等。

（三）防止床底渗漏污染地下水。要求在土层开挖时尽量保持原土层，在原土层上采取防渗措施，可以用粘土、膨润土、沥青、油毡等。多数国家采用高密度聚乙烯树脂薄膜,，为防止填料的尖角损伤塑料膜可以先在塑料膜上铺一层细砂。

（四）占地大。在我国推广人工湿地技术所受到的制约因素，首先是占地问题。特别是在城市地区土地资源宝贵，如果要建设人工湿地，必须因地制宜，充分利用当地的荒地、河滩地等土地资源。在勘测设计过程中，要很好地利用地形和水文气象特征，优化选址。

四、结语

人工湿地是一种正在发展的新型废水处理工艺。它具有投资低，出水水质好，操作简单，维护和运行费用低廉等优点。同时人工湿地也是一种正在发展中的废水处理技术，有关的设计资料尚不太完整，设计参数的选用初期可以保守一些，待积累较多的经验后可以逐渐采用先进的指标。人工湿地的推广要特别注意因地制宜，对于人工湿地的处理能力要有实事求是的估计，不能期望利用人工湿地解决全部水污染问题。大型的人工湿地工程，宜先进行实验室规模的试验，取得一定的数据后再行生产性规模设计。

参考文献：

[1]贾滨洋，等。人工湿地处理污水的机理与其应用前景[J]，四川环境，2008,2

[2]Sistani，K.R.etal。Developmentofnaturalconditionsinconstructedwetlands：biologicalandchemicalchanges[J].EcologicalEngineering,1999,12:125-131

作者简介

第一作者：谢芳，女，汉族，郑州大学，水利与环境学院2008级，环境工程一班

第二作者：马宏军，女，汉族，郑州大学，水利与环境学院2008级，环境工程一班