人工濕地(人工濕地技術(shù)的介紹)
1.人工濕地技術(shù)的介紹
人工濕地是由人工建造和控制運(yùn)行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制的投配到經(jīng)人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動(dòng)的過程中，主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對(duì)污水、污泥進(jìn)行處理的一種技術(shù)。
其作用機(jī)理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動(dòng)物的作用。 人工濕地是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，在促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益。
隨著環(huán)境保護(hù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)濕地功能也有了廣泛的認(rèn)識(shí)。濕地作為"地球之腎"，擔(dān)負(fù)著對(duì)地球自然水體的凈化和處理功能。
由于城市中天然濕地的逐漸減少和消亡，因此人工濕地以其獨(dú)到的優(yōu)越性受到了越來越多的關(guān)注和發(fā)展。 人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)作為一種新型生態(tài)污水凈化處理方法，其基本原理是在人工濕地填料上種植特定的濕地植物，從而建立起一個(gè)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)。
當(dāng)污水通過濕地系統(tǒng)時(shí)，其中的污染物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被系統(tǒng)吸收或分解，而使水質(zhì)得到凈化。 下面：在全國(guó)范圍內(nèi)選擇了3處人工濕地進(jìn)行比較和綜合評(píng)價(jià)，它們分別是山東威海榮成人工濕地、湖北武漢桃花島人工濕地和遼寧沈陽(yáng)渾南人工濕地。
三者分別處在我國(guó)的東部、南方和北方，處理對(duì)象分別為城市污水、城市地表徑流和小區(qū)生活污水，所選擇的濕地類型、流型、濕地植物和基質(zhì)組成也都存在著差別，但是3處濕地建成后都在成功地運(yùn)行。本研究通過對(duì)3處處理濕地的綜合比較，提出不同地區(qū)、不同氣候條件、不同處理對(duì)象在應(yīng)用人工濕地時(shí)的設(shè)計(jì)原則，總結(jié)不同類型人工濕地的適用范圍及在運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意的問題，為人工濕地技術(shù)更廣泛、更科學(xué)地推廣應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。
1地理與氣候 榮成市人工濕地位于山東半島最東端，屬于暖溫帶季風(fēng)型濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫為12℃左右，年平均日照2600h左右，年平均降雨量800mm左右。 武漢市桃花島人工濕地示范工程位于武漢市城區(qū)的西南部，屬亞熱帶大陸季風(fēng)性（濕潤(rùn)）氣候，年平均氣溫15.8~17.8℃，年無霜期一般為211~272d，年平均日照時(shí)數(shù)1810~2100h，年降雨量1150~1450mm。
渾南新區(qū)人工濕地位于沈陽(yáng)市渾南新區(qū)，屬于北溫帶受季風(fēng)影響的半濕潤(rùn)大陸性氣候，年平均氣溫在8.9℃左右，最低氣溫為-30.6℃，發(fā)生在1月份，年平均日照時(shí)數(shù)為2554h，年平均降水量為727.4mm,7~8月降水量占50%左右。 2工程概況 榮成污水處理廠采用蘆葦濕地處理工藝，處理系統(tǒng)占地面積80hm2，處理規(guī)模為2.0萬m3/d，于1998年10月投入運(yùn)行，承擔(dān)約12萬居民的生活污水及少量工業(yè)廢水。
進(jìn)水水質(zhì)情況為：COD,200~350mg/L;BOD5,80~120mg/L;SS,150~200mg/L;TP,2~4mg/L;####NH+4-N,10~30mg/L;pH,7~8。濕地類型采用滲濾型人工濕地，是對(duì)原有的天然蘆葦濕地進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)單元化，基質(zhì)沒有更換仍采用原有土壤，該濕地建在市郊，遠(yuǎn)離居民區(qū)，與海相鄰，出水直接排海，有力地緩解了海水水質(zhì)的污染。
濕地運(yùn)行至今達(dá)7a時(shí)間，運(yùn)行比較正常，為了保證濕地功能的長(zhǎng)效發(fā)揮，2005年在濕地的預(yù)處理部分增加了浮動(dòng)生物床強(qiáng)化一級(jí)處理，來保證整個(gè)系統(tǒng)的處理效果[1]。 桃花島示范工程主要用于控制桃花島小區(qū)1.33km2匯水面積的初期暴雨徑流，主要由儲(chǔ)存塘系統(tǒng)、景觀塘系統(tǒng)、水平潛流人工濕地系統(tǒng)、復(fù)合人工濕地系統(tǒng)等工程組成（見圖2）。
儲(chǔ)存塘系統(tǒng)總面積20800m2，設(shè)計(jì)蓄水量14500m3；水平潛流人工濕地采用半地上式布置，面積5000m2，平均深度0.7m，采用由礫石、碎石、砂子和種植土組成的組合基質(zhì)，設(shè)計(jì)處理水量為700~1200m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)為：SS,120mg/L;TP,1.6mg/L;TN,20mg/L;CODCr,160mg/L。 景觀塘系統(tǒng)總面積3100m2。
復(fù)合人工濕地系統(tǒng)包括一個(gè)垂直流人工濕地、3個(gè)水平潛流人工濕地和兩個(gè)表流人工濕地，垂直流人工濕地面積為300m2，水平潛流人工濕地面積為1500m2，平均深度0.5m，采用由礫石、碎石和砂子組成的組合基質(zhì)，設(shè)計(jì)處理水量為560~900m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)為：SS,120mg/L;TP,1.6mg/L;TN,20mg/L;CODCr,160mg/L。桃花島人工濕地鄰湖而建，離居民區(qū)很近，濕地出水直接排入湖中。
濕地自建成運(yùn)行至今已有2a多時(shí)間，運(yùn)行一切正常[2~4]。 渾南人工濕地占地10.1萬m2，包括：雨水濕地生態(tài)工程、污水濕地生態(tài)工程、污泥礦化床濕地工程3部分。
其中，污水人工濕地占地6000m2，每天處理6000人住宅小區(qū)的生活污水，約1000t/d；雨水濕地占地74000m2，每天處理2km2匯水區(qū)內(nèi)雨水約2000t/d；污泥礦化濕地工程占地21000m2，每年處理濕地污泥2000t/a。污水處理濕地采用垂直流形式，種植濕地植物蘆葦，平均深度1.5m，采用碎石、砂子和種植土組成的組合基質(zhì)，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：COD,300mg/L;BOD,150mg/L;SS,50mg/L。
渾南污水處理濕地位于居民區(qū)附近，出水用于周圍的景觀建設(shè)和作為中水回用。濕地運(yùn)行至今將近3a，基本達(dá)。
2.人工濕地技術(shù)的介紹
人工濕地技術(shù)是為處理污水而人為地在有一定長(zhǎng)寬比和底面坡度的洼地上用土壤和填料（如礫石等）混合組成填料床，使污水在床體的填料縫隙中流動(dòng)或在床體表面流動(dòng)，并在床體表面種植具有性能好，成活率高，抗水性強(qiáng)，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，美觀及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物（如蘆葦，蒲草等）形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)體系。人工濕地去除的污染物范圍廣泛，包括N ,P ,SS ，有機(jī)物，微量元素，病原體等。有關(guān)研究結(jié)果表明，在進(jìn)水濃度較低的條件下，人工濕地對(duì)BOD5的去除率可達(dá)85%――95%,COD去除率可達(dá)80%以上，處理出水中BOD5的濃度在10mg/l左右，SS小于20mg/l。(2)廢水中大部分有機(jī)物作為異樣微生物的有機(jī)養(yǎng)分，最終被轉(zhuǎn)化為微生物體及CO2 ,H2O。
人工濕地面積可視情況而言，可在市郊結(jié)合部，也可在污水處理廠出水的附近建造。一些人工濕地屬預(yù)處理型，在那些目前還不具備建造污水處理廠的城鄉(xiāng)結(jié)合部建造人工濕地，將生活污水排入，利用所種植物對(duì)其進(jìn)行處理，然后再排入自然水系，保護(hù)水體；還有些濕地屬于加強(qiáng)型，在污水處理廠附近建造人工濕地，將污水處理廠處理過的水引入，再經(jīng)過人工濕地的加強(qiáng)處理，提高其水質(zhì)，然后排入自然水系，作為其補(bǔ)充水源。
根據(jù)濕地中主要植物形式人工濕地可分為：1、浮游植物系統(tǒng)； 2、挺水植物系統(tǒng)；3、沉水植物系統(tǒng)。其中沉水植物系統(tǒng)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，其主要應(yīng)用領(lǐng)域在于初級(jí)處理和二級(jí)處理后的精處理。浮游植物主要用于N ,P去除和提高傳統(tǒng)穩(wěn)定塘效率。目前一般所指人工濕地系統(tǒng)都是指挺水植物系統(tǒng)。挺水植物系統(tǒng)根據(jù)廢水流經(jīng)的方式，可分為表面流濕地（SFW）、潛流濕地（SSFW）、立式流濕地（VFW）。(3)表面流濕地和立式流濕地因環(huán)境條件差（易孳生蚊蟲），處理效果受氣溫影響較大以及對(duì)基建要求較高，現(xiàn)多不再采用。故人工濕地大部分采用潛流式濕地系統(tǒng)。
人工濕地污水處理系統(tǒng)是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①建造和運(yùn)行費(fèi)用便宜；②易于維護(hù)，技術(shù)含量低；③可進(jìn)行有效可靠的廢水處理；④可緩沖對(duì)水力和污染負(fù)荷的沖擊；⑤可提供和間接提供效益，如水產(chǎn)、畜產(chǎn)、造紙?jiān)?、建材、綠化、野生動(dòng)物棲息、娛樂和教育。但也有不足：①占地面積大；②易受病蟲害影響；③生物和水力復(fù)雜性加大了對(duì)其處理機(jī)制、工藝動(dòng)力學(xué)和影響因素的認(rèn)識(shí)理解，設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)不精確，因此常由于設(shè)計(jì)不當(dāng)使出水達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或不能達(dá)標(biāo)排放，有的人工濕地反而成了污染源。另外，據(jù)已有數(shù)據(jù)，當(dāng)上下表面植物密度增大時(shí)，人工濕地系統(tǒng)處理效率提高，在達(dá)到其最優(yōu)效率時(shí)，需2~3個(gè)生長(zhǎng)周期，所以需建成幾年后才達(dá)到完全穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，目前人工濕地技術(shù)最大問題在于缺乏長(zhǎng)期運(yùn)行系統(tǒng)的詳細(xì)資料。
總得來說，人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種較好的廢水處理方式，特別是它充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益，因此具有較高的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，比較適合于處理水量不大、水質(zhì)變化不很大、管理水平不很高的城鎮(zhèn)污水，如我國(guó)農(nóng)村中、小城鎮(zhèn)的污水處理。人工濕地作為一種處理污水的新技術(shù)有待于進(jìn)一步改良，有必要更細(xì)致地研究不同地區(qū)特征和運(yùn)行數(shù)據(jù)以便在將來的建設(shè)中提供更合理的參數(shù)。
3.人工濕地技術(shù)的介紹
人工濕地技術(shù)是為處理污水而人為地在有一定長(zhǎng)寬比和底面坡度的洼地上用土壤和填料（如礫石等）混合組成填料床，使污水在床體的填料縫隙中流動(dòng)或在床體表面流動(dòng)，并在床體表面種植具有性能好，成活率高，抗水性強(qiáng)，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，美觀及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物（如蘆葦，蒲草等）形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)體系。人工濕地去除的污染物范圍廣泛，包括N ,P ,SS ，有機(jī)物，微量元素，病原體等。有關(guān)研究結(jié)果表明，在進(jìn)水濃度較低的條件下，人工濕地對(duì)BOD5的去除率可達(dá)85%――95%,COD去除率可達(dá)80%以上，處理出水中BOD5的濃度在10mg/l左右，SS小于20mg/l。(2)廢水中大部分有機(jī)物作為異樣微生物的有機(jī)養(yǎng)分，最終被轉(zhuǎn)化為微生物體及CO2 ,H2O。
人工濕地面積可視情況而言，可在市郊結(jié)合部，也可在污水處理廠出水的附近建造。一些人工濕地屬預(yù)處理型，在那些目前還不具備建造污水處理廠的城鄉(xiāng)結(jié)合部建造人工濕地，將生活污水排入，利用所種植物對(duì)其進(jìn)行處理，然后再排入自然水系，保護(hù)水體；還有些濕地屬于加強(qiáng)型，在污水處理廠附近建造人工濕地，將污水處理廠處理過的水引入，再經(jīng)過人工濕地的加強(qiáng)處理，提高其水質(zhì)，然后排入自然水系，作為其補(bǔ)充水源。
根據(jù)濕地中主要植物形式人工濕地可分為：1、浮游植物系統(tǒng)； 2、挺水植物系統(tǒng)；3、沉水植物系統(tǒng)。其中沉水植物系統(tǒng)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，其主要應(yīng)用領(lǐng)域在于初級(jí)處理和二級(jí)處理后的精處理。浮游植物主要用于N ,P去除和提高傳統(tǒng)穩(wěn)定塘效率。目前一般所指人工濕地系統(tǒng)都是指挺水植物系統(tǒng)。挺水植物系統(tǒng)根據(jù)廢水流經(jīng)的方式，可分為表面流濕地（SFW）、潛流濕地（SSFW）、立式流濕地（VFW）。(3)表面流濕地和立式流濕地因環(huán)境條件差（易孳生蚊蟲），處理效果受氣溫影響較大以及對(duì)基建要求較高，現(xiàn)多不再采用。故人工濕地大部分采用潛流式濕地系統(tǒng)。
人工濕地污水處理系統(tǒng)是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①建造和運(yùn)行費(fèi)用便宜；②易于維護(hù)，技術(shù)含量低；③可進(jìn)行有效可靠的廢水處理；④可緩沖對(duì)水力和污染負(fù)荷的沖擊；⑤可提供和間接提供效益，如水產(chǎn)、畜產(chǎn)、造紙?jiān)?、建材、綠化、野生動(dòng)物棲息、娛樂和教育。但也有不足：①占地面積大；②易受病蟲害影響；③生物和水力復(fù)雜性加大了對(duì)其處理機(jī)制、工藝動(dòng)力學(xué)和影響因素的認(rèn)識(shí)理解，設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)不精確，因此常由于設(shè)計(jì)不當(dāng)使出水達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或不能達(dá)標(biāo)排放，有的人工濕地反而成了污染源。另外，據(jù)已有數(shù)據(jù)，當(dāng)上下表面植物密度增大時(shí)，人工濕地系統(tǒng)處理效率提高，在達(dá)到其最優(yōu)效率時(shí)，需2~3個(gè)生長(zhǎng)周期，所以需建成幾年后才達(dá)到完全穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，目前人工濕地技術(shù)最大問題在于缺乏長(zhǎng)期運(yùn)行系統(tǒng)的詳細(xì)資料。
總得來說，人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種較好的廢水處理方式，特別是它充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益，因此具有較高的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，比較適合于處理水量不大、水質(zhì)變化不很大、管理水平不很高的城鎮(zhèn)污水，如我國(guó)農(nóng)村中、小城鎮(zhèn)的污水處理。人工濕地作為一種處理污水的新技術(shù)有待于進(jìn)一步改良，有必要更細(xì)致地研究不同地區(qū)特征和運(yùn)行數(shù)據(jù)以便在將來的建設(shè)中提供更合理的參數(shù)。
4.什么是人工濕地?
人工濕地就應(yīng)該不是天然形成的濕地 濕地的生態(tài)功能與價(jià)值 濕地是指天然的或人工的、永久或暫時(shí)的靜水或流水、淡水或微咸水及咸水沼澤地、泥炭地或水域地帶，包括低潮時(shí)水深不超過6米的海水區(qū)。
此外，濕地還包括鄰近水體的河流、湖泊沿岸、沿海區(qū)域，以及位于濕地內(nèi)島嶼或低潮時(shí)水深不超過6米的海洋水體。 因此，所有季節(jié)性或常年積水地帶，包括沼澤、泥炭地、濕草甸、湖泊、河流、洪泛平原、河口三角洲、灘涂、珊瑚礁、紅樹林、鹽沼、低潮時(shí)水深少于6米的海岸帶以及水稻田、魚塘、鹽田、水庫(kù)和運(yùn)河等，均屬于濕地范疇。
濕地具有特殊的界面系統(tǒng) 濕地是水、陸兩種界面交互延伸的一定區(qū)域，是水域和陸地過渡形態(tài)的自然體。 濕地處于大氣系統(tǒng)、陸地系統(tǒng)與水體系統(tǒng)的界面交合處，存在聯(lián)結(jié)各界面的水體一陸地一植被一大氣界面系統(tǒng)。
濕地具有特殊的景觀特征 濕地生態(tài)系統(tǒng)處于陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡區(qū)域。濕地按照地貌特征可以分為濱海濕地、河流濕地、湖泊濕地和沼澤濕地；按照水文特征又可將自然濕地分為淺海水域、珊瑚礁和潮下水生層等29類，人工濕地12類。
濕地具有明顯的植被、土壤、水位和鹽度的梯度變化、斑塊變化、時(shí)間變化的特征，其中水位、水流，如泛濫、潮汐、洪枯等都是有規(guī)律、有頻率地變動(dòng)，這些周期性的變化造成了濕地生態(tài)系統(tǒng)在景觀上的周期性變化。 濕地具有特殊的生物類群 濕地生態(tài)系統(tǒng)所處的獨(dú)特的水文、土壤、氣候等環(huán)境條件所形成的獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境為豐富多彩的動(dòng)植物群落提供了復(fù)雜而完備的特殊生境。
不同濕地生態(tài)系統(tǒng)類型有：沼澤植物、鹽沼植物、紅樹植物（胎生）、浮游植物、挺生植物、底棲植物、厭氧微生物；水禽、涉禽、海岸鳥、魚、蝦、貝、蟹、兩棲、爬行動(dòng)物等。由于濕地物種種類異常豐富，又有非常高的生物生產(chǎn)力，所以濕地生物之間形成了復(fù)雜食物鏈、食物網(wǎng)。
濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能 濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)不僅包括為人類所提供的食物、醫(yī)藥及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原料，更重要的是支撐與維持了地球的生命支持系統(tǒng)，維持生命物質(zhì)的生物地球化學(xué)循環(huán)與水文循環(huán)，維持生物物種與遺傳多樣性，凈化環(huán)境，維持大氣化學(xué)的平衡與穩(wěn)定。 維持生物多樣性 由于濕地處于水陸交互作用的區(qū)域，它僅占地球表面面積的6%，卻為世界上20%的生物提供了生境。
濕地是許多珍稀瀕危物特別是瀕危珍稀水禽所必須的棲息、遷徙、越冬和繁殖的場(chǎng)所，在生物多樣性保護(hù)方面具有極其重要的價(jià)值。 我國(guó)濕地面積約占國(guó)土面積的5%，但卻為約50%的珍稀鳥類提供棲息場(chǎng)所。
在保護(hù)物種多樣性的同時(shí)，濕地還是重要的物種基因庫(kù)，不僅維持了野生物種種群的延續(xù)、進(jìn)化，而且為改善經(jīng)濟(jì)物種提供了基因材料。袁隆平院士利用海南濕地的野生稻資源，通過雜交培育的水稻新品種具備高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病等特性。
固定二氧化碳和調(diào)節(jié)區(qū)域氣候 濕地由于水分過于飽和的厭氧的生態(tài)特性，積累了大量的無機(jī)碳和有機(jī)碳。由于濕地中的微生物活動(dòng)相對(duì)較弱，植物殘?bào)w分解釋放二氧化碳的過程十分緩慢，因此形成了富含有機(jī)質(zhì)的濕地土壤和泥炭層，起到了固定碳的作用。
如果濕地遭到破壞，濕地的固定碳功能將減弱，同時(shí)濕地中的碳也會(huì)氧化分解，濕地將由“碳匯”變成“碳源”，這將加劇全球變暖的進(jìn)程。 濕地具有調(diào)節(jié)區(qū)域氣候的功能。
濕地水分蒸發(fā)和濕地植被葉面的蒸騰作用，可使附近區(qū)域的溫度降低、濕度增大、降雨量增加，對(duì)周邊區(qū)域的氣候具有明顯的調(diào)節(jié)作用，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活具有良好的作用。 降解污染和凈化水質(zhì) 濕地是自然生態(tài)系統(tǒng)中自凈能力最強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)之一。
濕地水流速度緩慢，有利于污染物沉降。在濕地中生長(zhǎng)的植物、微生物和細(xì)菌等通過濕地生物地球化學(xué)過程的轉(zhuǎn)換，包括物理過濾、生物吸收和化學(xué)合成與分解等，將生活和生產(chǎn)污水中的污染物吸收、分解或轉(zhuǎn)化，使?jié)竦厮w得到凈化。
減緩徑流和蓄洪防旱 由于濕地土壤具有特殊的水文物理性質(zhì)，濕地因此具有超強(qiáng)的蓄水性和透水性，是蓄水防洪的天然“海綿”。許多濕地地區(qū)是地勢(shì)低洼地帶，與河流相連，在暴雨和河流漲水期將過量的水分存儲(chǔ)起來，均勻地緩慢釋放，減弱危害下游的洪水。
在干旱季節(jié)，濕地可將洪水期間容納的水量向周邊地區(qū)和下游排放，防旱功能十分顯著。因此濕地在控制洪水、調(diào)節(jié)河川徑流、維持區(qū)域水平衡中發(fā)揮著重要作用。
濕地水資源功能 濕地是地球上淡水的主要蓄積地，人類生活用水、工業(yè)生產(chǎn)用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水除開采地下水外，均來源于濕地，而且濕地還是補(bǔ)充地下水的主要來源。 眾多的沼澤、河流、湖泊和水庫(kù)的水都是可被直接利用的水，濕地在輸水、儲(chǔ)水和供水方面發(fā)揮著巨大效益。
如果濕地受到破壞或消失，會(huì)影響對(duì)地下蓄水層的供水，地下水資源就會(huì)減少。因此，可以認(rèn)為濕地直接和間接地為人類提供重要的淡水資源。
豐富的產(chǎn)品資源 濕地水源充沛、養(yǎng)分充足，有利于水生動(dòng)植物生長(zhǎng)，因此濕地具有極高的生產(chǎn)力，每平方米濕地可年均生產(chǎn)2公斤左右的有機(jī)物質(zhì)。 濕地除了可為人類提供豐富的水產(chǎn)品、糧食、水果以及可用作加工原料的皮革、木材、藥材以及。
5.人工濕地的技術(shù)要求
隨著環(huán)境保護(hù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)濕地功能也有了廣泛的認(rèn)識(shí)。
濕地作為地球之腎，擔(dān)負(fù)著對(duì)地球自然水體的凈化和處理功能。由于城市中天然濕地的逐漸減少和消亡，因此人工濕地以其獨(dú)到的優(yōu)越性受到了越來越多的關(guān)注和發(fā)展。
人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)作為一種新型生態(tài)污水凈化處理方法，其基本原理是在人工濕地填料上種植特定的濕地植物，從而建立起一個(gè)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)污水通過濕地系統(tǒng)時(shí)，其中的污染物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被系統(tǒng)吸收或分解，而使水質(zhì)得到凈化。
人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化的關(guān)鍵在于工藝的選擇和對(duì)植物的選擇及應(yīng)用配置。如何選擇和搭配適宜的濕地植物，并且將其應(yīng)用于不同類型的濕地系統(tǒng)中成了我們?cè)跔I(yíng)建人工濕地前必須思考的問題。
1.人工濕地污水處理系統(tǒng)植物的選用原則（1）(2)1.1 植物在具有良好的生態(tài)適應(yīng)能力和生態(tài)營(yíng)建功能；管理簡(jiǎn)單、方便是人工濕地生態(tài)污水處理工程的主要特點(diǎn)之一。若能篩選出凈化能力強(qiáng)、抗逆性相仿，而生長(zhǎng)量較小的植物，將會(huì)減少管理上尤其是對(duì)植物體后處理上的許多麻煩。
一般應(yīng)選用當(dāng)?shù)鼗虮镜貐^(qū)天然濕地中存在的植物。1.2 植物具有很強(qiáng)的生命力和旺盛的生長(zhǎng)勢(shì)；① 抗凍、抗熱能力 由于污水處理系統(tǒng)是全年連續(xù)運(yùn)行的，故要求水生植物即使在惡劣的環(huán)境下也能基本正常生長(zhǎng)，而那些對(duì)自然條件適應(yīng)性較差或不能適應(yīng)的植物都將直接影響凈化效果。
② 抗病蟲害能力 污水生態(tài)處理系統(tǒng)中的植物易滋生病蟲害，抗病蟲害能力直接關(guān)系到植物自身的生長(zhǎng)與生存，也直接影響其在處理系統(tǒng)中的凈化效果。③ 對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)能力 由于人工濕地中的植物根系要長(zhǎng)期浸泡在水中和接觸濃度較高且變化較大的污染物，因此所選用的水生植物除了耐污能力要強(qiáng)外，對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、土壤條件和周圍的動(dòng)植物環(huán)境都要有很好的適應(yīng)能力。
1.3 所引種的植物必須具有較強(qiáng)的耐污染能力；水生植物對(duì)污水中的BOD5、COD、TN、TP主要是靠附著生長(zhǎng)在根區(qū)表面及附近的微生物去除的，因此應(yīng)選擇根系比較發(fā)達(dá)，對(duì)污水承受能力強(qiáng)的水生植物。1.4 植物的年生長(zhǎng)期長(zhǎng)，最好是冬季半枯萎或常綠植物；人工濕地處理系統(tǒng)中常會(huì)出現(xiàn)因冬季植物枯萎死亡或生長(zhǎng)休眠而導(dǎo)致功能下降的現(xiàn)象，因此，應(yīng)著重選用常綠冬季生長(zhǎng)旺盛的水生植物類型。
1.5 所選擇的植物將不對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境構(gòu)成隱患或威脅，具有生態(tài)安全性；1.6 具有一定的經(jīng)濟(jì)效益、文化價(jià)值、景觀效益和綜合利用價(jià)值。若所處理的污水不含有毒、有害成分，其綜合利用可從以下幾個(gè)方面考慮：①作飼料，一般選擇粗蛋白的含量>20%（干重）的水生植物；②作肥料，應(yīng)考慮植物體含肥料有效成分較高，易分解；③生產(chǎn)沼氣，應(yīng)考慮發(fā)酵、產(chǎn)氣植物的碳氮比，一般選用植物體的碳氮比為25~30.5/1；④工業(yè)或手工業(yè)原料，如蘆葦可以用來造紙，水蔥、燈心草、香蒲、莞草等都是編制草席的原料。
由于城鎮(zhèn)污水的處理系統(tǒng)一般都靠近城郊，同時(shí)面積較大，故美化景觀也是必須考慮的。然而在實(shí)際工作中，很多人工濕地的工藝設(shè)計(jì)者和建設(shè)者考慮得最多的是植物的獨(dú)有性和觀賞價(jià)值等表在因素，沒有考慮到栽種該植物后的植株生長(zhǎng)效果、濕地的運(yùn)行效果、生長(zhǎng)表現(xiàn)以及對(duì)生態(tài)的安全性等，導(dǎo)致人工濕地在運(yùn)行一段時(shí)間后功能驟降或運(yùn)行費(fèi)用劇增，最后導(dǎo)致系統(tǒng)癱費(fèi)或閑置。
2.人工濕地植物特性的研究及植物配置分析2.1 根據(jù)植物類型分析2.1.1 漂浮植物 漂浮植物中常用作人工濕地系統(tǒng)處理的有水葫蘆、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。根據(jù)對(duì)這些植物的植物學(xué)特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)它們具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①生命力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性好，根系發(fā)達(dá)；②生物量大，生長(zhǎng)迅速；③具有季節(jié)性休眠現(xiàn)象，如冬季休眠或死亡的水葫蘆、大薸、水蕹菜，夏季休眠的水芹菜、豆瓣菜等。
生長(zhǎng)的旺盛季節(jié)主要集中在每年的3-10月或9月-次年5月；④生育周期短，主要以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，對(duì)N的需求量最高。由于漂浮植物具有上述的植物學(xué)特性，因此，在進(jìn)行人工濕地植物配置的時(shí)候我們必須充分考慮它們各自的優(yōu)點(diǎn)：①由于這類植物的環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，因此在進(jìn)行植物配置時(shí)應(yīng)當(dāng)作地方優(yōu)勢(shì)品種予以優(yōu)先考慮；②人工濕地系統(tǒng)中，水體中養(yǎng)分的去除主要依靠植物的吸收利用，因此，生物量大、根系發(fā)達(dá)、年生育周期多和吸收能力好的植物成為我們選擇的目標(biāo)；③利用植物季節(jié)性休眠特性，我們可以給予正確的植物搭配，如冬季低溫時(shí)配置水芹菜而夏季高溫時(shí)則配置水葫蘆、大薸等適宜高溫生長(zhǎng)的植物，以避免因植物品種選擇搭配單一而出現(xiàn)季節(jié)性的功能失調(diào)現(xiàn)象；④由于這類植物以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，對(duì)N的吸收利用率要高，因此，在進(jìn)行植物配置時(shí)應(yīng)重視其對(duì)N的吸收利用效果，可作為N去除的優(yōu)勢(shì)植物而加以利用，從而提高系統(tǒng)對(duì)N的去除效果。
2.1.2 根莖、球莖及種子植物 這類植物主要包括睡蓮、荷花、馬蹄蓮、慈姑、荸薺、芋、澤瀉、菱角、薏米、芡實(shí)等。它們或具有發(fā)達(dá)的地下根莖或塊根，或能產(chǎn)生大量的種子果實(shí)，多為季節(jié)性休眠植物類型，一般是冬季枯萎春季萌發(fā)，生長(zhǎng)季節(jié)主要。
6.人工濕地是怎樣構(gòu)造的
人工濕地一般由以下五種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成：底部的 防滲層；由填料、土壤和植物根系組成的基質(zhì)層；濕地植物 的落葉及微生物尸體等組成的腐質(zhì)層；水體層；濕地植物。
（1） 水生植物 濕地中生長(zhǎng)的植物通常稱為濕地植物，人工濕地中的 植物一般具有處理性能好、成活率高、抗水能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且具有一定美學(xué)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 濕地植物是人工濕地的主要 組成部分，并在其中起著吸收利用、吸附、富集有機(jī)物和傳 輸氧氣的作用，并可為微生物提供棲息地，維持濕地系統(tǒng)的 穩(wěn)定。
因此濕地系統(tǒng)的水生植物的選用十分重要，應(yīng)按以 下原則進(jìn)行選用。 ① 選擇優(yōu)勢(shì)種。
根據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)的廢水性質(zhì)選擇優(yōu) 勢(shì)種。 ② 配置合理。
濕地應(yīng)配置一些處理效果好的季節(jié)性植 物，以提局對(duì)廢水的綜合凈化能力。 ③ 應(yīng)綜合考慮植物的利用價(jià)值。
如觀賞植物等富有經(jīng) 濟(jì)效益與使用價(jià)值的植物。 （2） 基質(zhì)層 基質(zhì)層是人工濕地的核心。
人工濕地中的基質(zhì)又稱填 料、濾料，一般由土壤、細(xì)砂、粗砂、礫石、碎瓦片或灰渣等構(gòu)成。 基質(zhì)在為植物和微生物提供生長(zhǎng)介質(zhì)的同時(shí)，通過沉淀、過濾 和吸附等作用直接去除污染物。
不同類型的基質(zhì)對(duì)人工濕地 的處理效果影響不同。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，運(yùn)行初期基質(zhì)對(duì)氨氮的理 論最大吸附容量從高到低為：煤灰渣 > 砩石 > 鋼渣 > 高爐渣> 瓜子片 > 陶粒 > 礫石 > 砂子。
因此，根據(jù)污水中的污染物種 類、特性，可以選擇不同的基質(zhì)或采用集中基質(zhì)的組合。 （3） 防滲層 防滲層是為了防止未經(jīng)處理的污水通過滲透作用污染 地下含水層而鋪設(shè)的一層透水性差的物質(zhì)。
普遍采用的防 滲形式為人工防滲和天然防滲相結(jié)合的形式，人工防滲材 料多為化學(xué)合成材料。 。
7.人工濕地該如何施工
人工濕地系統(tǒng)施工的初始階段需要平整基礎(chǔ)、開 挖、回填和整坡。
人工濕地系統(tǒng)在處理容積設(shè)計(jì)上，應(yīng)特別 注意保證水流能流過整個(gè)濕地系統(tǒng)。同時(shí)，濕地植物的選 擇和種植也是濕地施工中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
（1） 水池的施工 人工濕地的主體結(jié)構(gòu)是隔堤和襯砌。 隔堤和池底要做 到嚴(yán)格防滲，不然水會(huì)漏下去，污染地下水，同時(shí)，濕地內(nèi)水 位降低還可能導(dǎo)致濕地植物的死亡。
① 水池布局。通常要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地形決定池體的外形 結(jié)構(gòu)。
如果在一較長(zhǎng)的斜坡上建設(shè)濕地，將會(huì)大大減小整 坡工程量。在建設(shè)濕地時(shí)應(yīng)盡量充分利用地形坡度，使布 局合理。
② 場(chǎng)地清理。在可能的條件下，最好做到挖填土方平 衡，避免遠(yuǎn)距離取土和棄土。
如果施工場(chǎng)地表層土為農(nóng)田 土，應(yīng)剝離表層土后儲(chǔ)存以備后用。對(duì)于表流濕地，表層土 可以用于種植挺水植物和隔堤表面的種植土。
對(duì)于潛流人 工濕地，則無需用土壤作為基質(zhì)。 為了達(dá)到預(yù)計(jì)效果，應(yīng)保 證水流均勻流經(jīng)整個(gè)濕地系統(tǒng)，池底填土應(yīng)夯實(shí)平整，與路 基底層填土同一高度。
為了方便濕地維修時(shí)排水，一般池 底做到1%或更小的坡度即可。 ③ 隔堤。
水體在濕地隔堤內(nèi)以特定形態(tài)流動(dòng)，外部圍 堤用于防止水流流出濕地系統(tǒng)，內(nèi)部隔堤用于增強(qiáng)濕地導(dǎo)流。 所有隔堤應(yīng)按照當(dāng)?shù)氐虊伟踩?guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。
④ 襯砌。濕地系統(tǒng)的襯砌主要材料包括：聚氯乙烯 （PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯。
在濕地施工過程中為防止 襯砌層被刺破，應(yīng)該在襯炮層上面鋪一層土工布或鋪約5 厘米厚的砂土。目前用的許多土工膜襯砌需要加以保護(hù)， 防止紫外線照射。
對(duì)于潛流人工濕地，一般采用粒徑約 8?15厘米的碎石堆防止紫外線，同時(shí)，這種碎石堆還可以 防止雜草生長(zhǎng)蔓延，能經(jīng)受動(dòng)物踩踏。另外，黏土材料和本 地土壤也可用于襯砌。
⑤ 進(jìn)出口結(jié)構(gòu)。通過進(jìn)出口結(jié)構(gòu)可以為濕地配水，控 制濕地中水流路徑，以及控制水深。
在濕地兩端布設(shè)多個(gè) 進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，可基本保證整個(gè)濕地的均勻配水和控制水流 路徑。在中小型濕地系統(tǒng)中，進(jìn)口和出口的整個(gè)寬度上布 設(shè)孔管或開槽岔管，岔管尺寸、開孔直徑以及開孔間距對(duì)水 流流速有一定影響。
進(jìn)水口岔管的安裝位置應(yīng)易于管理人 員進(jìn)行水流調(diào)節(jié)和維護(hù)管理。 出水結(jié)構(gòu)有助于控制水流均 勻，并有利于調(diào)節(jié)運(yùn)行水位。
在采用水下岔管時(shí)，需要連接 一個(gè)水位調(diào)節(jié)裝置，便于管理人員對(duì)水深進(jìn)行調(diào)節(jié)。 ⑥ 基質(zhì)。
濕地系統(tǒng)中需要利用土壤或細(xì)小石子作為濕 地基質(zhì)，以利于挺水植物的生長(zhǎng)。對(duì)于表流濕地，需要在夯 實(shí)的池底或者襯砌層上面鋪設(shè)至少15厘米厚的土層作為 植物生長(zhǎng)的農(nóng)田土。
對(duì)于潛流濕地，最常用的基質(zhì)為礫石， 通常也會(huì)用到砂、碎石或塑料。一般要在大粒徑礫石床上 面鋪一層小粒徑基質(zhì)用于植物生長(zhǎng)，大礫石基質(zhì)主要是用 來防止堵塞的。
