人工湿地作用机理和工程应用探究

《人工湿地作用机理和工程应用探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、人工湿地作用机理和工程应用探究　　摘要：人工湿地是一种处于陆地生态系统与水生生态系统之间的生态系统，被誉为“地球之肾”，该系统具有建造及运行费用低、耐冲击负荷强、生态效益显著等优点。关键词：人工湿地；作用机理；工程应用；发展前景中图分类号：K826.16文献标识码：A文章编号：1前言人工湿地是一种以污水处理为目的，由人工设计建造、并实现工程化应用的水池或沟槽底部铺以防渗漏隔水层，内部填充一定厚度的基质，种植一定数量的水生植物，即由“基质-微生物-植物”构成的复合生态系统[1]。人工湿地综合了物理法、化学法和生物法三种污水净化机制的优良特性，

2、充分利用了高等植物、微生物、植物根系以及湿地介质所具有的物理、化学特性，实现了污水的天然净化与人工处理。2人工湿地的作用机理成熟后的人工湿地中，7基质表面和孔隙内部挂有大量的生物膜，当污水流经基质时，该生物膜可协同基质起到物理过滤作用，将污水中的悬浮物截留在基质表层及孔隙内部；基质内部及生物膜表面存在着大量具有很大表面能并带有电荷的胶体微粒，该类物质可使污水中有机、无机离子能量降低，根据“同性相斥、异性相吸”原理该类物质将吸附、凝聚水体中的各种阴、阳离子，然后扩散沉降，达到净化的目的；同时，生物膜又是微生物高度密集的物质，在其表面及内部生长

3、有大量的微生物和微型动物，当污水流经生物膜表面时，污水中的有机污染物质，可作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，经同化、异化作用而得以去除。2.1人工湿地对有机物的去除机制对有机物具有较强的去除能力是人工湿地的显著特点之一。污水中有机物的去除是由人工湿地中植物根区的吸收利用、基质表面及孔隙内部的吸附过滤及生物膜上微生物新陈代谢综合作用的结果，有试验结果表明，耗氧降解在有机污染物的去除过程中起主导作用[7]；耗氧降解包括好氧降解和厌氧降解两种作用机制：好氧降解时，有机污染物的去除过程如反应式（1）所示（CH2O）+O2→CO2+H2O（1）

4、污水流经人工时，污水中的有机污染物质首先被吸附到水生植物根区及基质表面及内部的生物膜上，与微生物充分接触并在微生物透膜酶的作用下进入微生物细胞体内，进入微生物细胞内的一部分有机物在Do即氧化酶作用下，最终形成CO2、H2O等无机物质，使污水中有机污染物含量显著下降，达到人工湿地对有机污染物好氧降解的目的。7靠近人工湿地高等植物根区，由于生物的代谢作用使Do含量下降，形成缺氧区、厌氧区，在兼性细菌及厌氧细菌的作用下，有机物将出现有机物的厌氧降解，其反应过程如反应式（2）、（3）、（4）、（5）所示酸性发酵阶段：（CH2O）+H2O→脂肪酸+其

5、他产物（2）脂肪酸+H2O→CH3COOH+H2（3）产甲烷阶段：4H2+CO2→CH4+2H2O（4）2CH3COOH→2CH4+2CO2（5）在缺氧、厌氧环境下，有机污染物在产酸细菌的作用下，经酸性发酵阶段，分解成低级脂肪酸及其他中间代谢产物；而后，低级脂肪酸在专性厌氧菌的作用下，继续降解转化为CH4、CO2，实现有机物的厌氧降解。2.2人工湿地对氨氮、有机氮的去除机制人工湿地对氨氮、有机氮的去除综合了物理吸附、植物吸收以及微生物的硝化反硝化作用：人工湿地内部的基质填料，如沸石等，具有较大的孔隙率及比表面积，对氨氮、有机氮有较强的吸附作

6、用，当水环境的pH上升时，被吸附的氨氮又会以气态的形式从湿地系统中释放出来[8]；生长在人工湿地中的高等植物，根据自身的生长需要，也会从水环境中吸收部分的氨氮；人工湿地对氨氮、有机氮的去除主要还是依赖于微生物的氨化、硝化和反硝化作用，其反应过程如反应式（7）、（8）、（9）所示。7氨化作用：有机氮+O2→低级脂肪酸+CO2+NH3（7）硝化作用：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+（8）反硝化作用：NO3-+有机物→N2+CO2+H2O（9）由于人工湿地中高等植物的光合作用及呼吸作用，在植物根区附近天然地形成了好氧段、缺氧段。在好氧段

7、，有机氮经氨化细菌的氨化作用分解、转化为氨氮及低级脂肪酸，随后，氨氮在硝化细菌的作用下又进一步转化为亚硝态氮、硝态氮；在缺氧段，反硝化细菌以硝态氮为电子受体、有机物为电子供体，经反硝化作用转化为N2，从水环境中释放出来，实现人工湿地对氨氮、有机氮的硝化反硝化去除。2.3人工湿地对含磷化合物的去除机理污水中的含磷化合物，主要由颗粒磷、溶解有机磷和无机磷酸盐组成，人工湿地对该类化合物的去除主要由高等植物的净化作用、基质填料的吸附沉淀作用、微生物的固定沉降作用组成。7高等植物含磷化合物的去除包括直接净化作用和间接净化作用两部分[9，10]：直接净

8、化作用主要是指高等植物通过组织吸收、根毛吸附及富集等作用直接实现对污水中含磷有机物的去除，有研究表明，植物代谢产生的有机质积累可为磷化合物的吸附、沉淀创造有利条件；高等植物的间接