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人工濕地污染物去除率，你真正了解嗎？

發(fā)表時間：2019-11-21 09:23

人工濕地（Constructed wetland）是由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制的投配到經人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動的過程中，主要是利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，對污水、污泥進行處理的一種技術。其作用機理有吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動物的作用。那么，人工濕地對污染物的去除效果到底怎么樣呢？接下來將進行人工濕地對有機物、氮、磷、重金屬、微生物等物質的去除率詳解。

有機物的去除機制

人工濕地對有機物具有較強的凈化能力，土壤有巨大的比表面積，在土壤顆粒表面形成一層生物膜，污水流經顆粒表面時，大量的SS被填料和植物根系阻擋截留，不溶性的有機物通過在濕地基質中的沉淀、過濾、吸附作用，很快被截留，然后被微小生物利用;可溶性有機物通過植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代謝過程而被分解去除。在土壤好氧區(qū)，有機物被好氧菌分解為二氧化碳和水;在厭氧區(qū)有機物被厭氧菌通過發(fā)酵作用分解為二氧化碳和甲烷。污水中的大部分有機物最終被異養(yǎng)微生物轉化為微生物體、二氧化碳、甲烷和水、無機氮、無機磷。

人工濕地對COD、BOD有較高的去除率，大多數處理系統(tǒng)的去除率為80%-90%。國內對人工濕地凈化城市污水的研究表明，在進水濃度較低的情況下人工濕地對BOD₅的去除率可達85%-95%，對COD的去除率可達80%，處理出水BOD₅的濃度在10mg/L左右，SS小于20mg/L。COD和BOD的去除率與各種微生物數量有明顯的相關性，說明有機物的去除主要是微生物的作用。

氮的去除機制

大量研究表明：人工濕地中的氮主要是通過微生物的硝化和反硝化作用、植物的吸收、氨的揮發(fā)以及基質的吸附和過濾等過程而去除。氮在污水中主要以有機氮和無機氮兩種形念存在，無機氮可以被人工濕地中的植物吸收，合成植物蛋白，最后通過收割植物從濕地系統(tǒng)中去除，但無機氮僅占總氮量的8%-16%。人工濕地系統(tǒng)的有機氮在微生物的作用下比較容易轉化為NO₃-N，易引起地表水體富營養(yǎng)化，是需要有效去除的重要污染指標。李杰等研究發(fā)現，濕地土壤的脲酶活性與N的去除率有較明顯的正相關性，認為可把根區(qū)土壤中脲酶活性作為人工濕地去除污水含氮污染物效果的評價指標。

人工濕地對N的去除率并不是很高，一般在50%左右。但有研究發(fā)現，通過人為添加秸稈或甲醇等措施提高濕地中BOD：NO₃-N之比，氮的去除率將大大提高，能從30%左右上升至80%-90%，原因是BOD：NO₃-N比值太低時不利于反硝化作用的進行，當比值上升到2.3時，反硝化率達到最大值。Baker研究表明，處理含有機碳低、硝酸鹽氦高的廢水可直接用C：N比來表示NO₃-N的去除率，當C：N>5：I 時，反硝化速度最大。

磷的去除機制

大量研究表明，人工濕地對磷的去除是通過植物的吸收、微生物的積累同化和基質的吸附沉淀等共同作用完成的。首先污水中的無機磷在植物的吸收和同化作用下，被合成ATP、DNA和RNA等有機成分，最后通過對植物的收割而將磷從系統(tǒng)中去除;其次磷為微生物證常代謝所需要，有機磷和溶解性較差的磷被磷細菌轉化為溶解性無機磷，有利于植物的吸收;再次被介質(土壤或填料)通過吸附或離子交換作用而去除，土壤中所含鐵、鋁、鈣化合物的含量影響介質的吸附容量，最后聚磷菌的過量聚磷對磷的去除也有一定的作用。由于人工濕地特殊的好氧、厭氧狀態(tài)，聚磷菌可在好氧狀念下吸附過量的磷;在厭氧狀態(tài)下，又把過量的磷釋放出來，一部分會隨水流輸移擴散，另一部分被介質吸附，由于磷的釋放，在局部磷的濃度較高有利于介質對磷的吸附。

人工濕地系統(tǒng)對磷的去除途徑最主要是基質對磷的吸附沉淀作用，植物吸收對有機磷的去除效率影響不大，但無機磷以植物的吸收作用為主，這與蘆葦等大型植物長期生長對無機磷的需求密切相關。李一平等認為：磷濃度較低時植物吸收是主要的，在濃度較高時植物的吸收作用顯得微不足道，但介質的吸附是有限度的，達到飽和以后效果就會減弱。

重金屬的去除機制

人工濕地系統(tǒng)對重會屬的去除效果主要是通過化學沉淀、離子交換和植物吸收等途徑。有專家通過研究認為，在停留時間為22-34h的表面流濕地罩，鋅的去除率可以達到90%-96%，對鐵、鉻和鎂的去除率也很高。廣東韶關市鉛鋅礦廢水治理在人工濕地中種植香蒲的研究表明，利用香蒲凈化含鉛、鋅工業(yè)廢水的效果非常好，COD、固體懸浮物、Pb、Zn、Cu和Cd的去除率分別為92.19%、99.62%、93.98%、97.02%、96.87%和96.39%，水質得到明顯改善，主要污染物TSS、Pb、Zn、Cu和Cd等均達到工業(yè)標準。通過對廣東韶關寬葉香蒲人工濕地系統(tǒng)中重會屬的研究結果表明，重金屬更大比例地積累和富集于地下部分，因此用收割法去除重會屬的策略在實踐中的效果有限。