人工湿地植物净化污水的机理研究【文献综述】

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1、毕业设计文献综述环境科学人工湿地植物净化污水的机理研究[摘要]：人工湿地作为一种新型的污水处理技术，具有耗能少、投资低、效益高、管理简便、低维护费用等优点。本文对人工湿地的定义、运行机理、分类、现状应用等各方面进行阐述，并对了今后我国人工湿地的研究发展进行了展望。[关键词]：人工湿地；植物；机理1人工湿地的定义及运行机理1.1人工湿地的定义湿地是具有多种功能和价值的生态系统，是人类最重要的环境资源之一，被称为“景观之肾”。从生态学的角度说，湿地是由水、永久性或间隙性处于水饱和状态下的基质以及水生植物和水生动物组成的，是一具有

2、较高的生产力和较大活性、处于水陆交接相的复杂的生态系统[1]。人工湿地，则是为处理各种污水而人为设计建造的、工程化的湿地状系统。它是模拟自然湿地的人工生态系统，类似自然沼泽地，但是由人工建造并监督控制的，是一种人为地将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成人工基质，并有选择性地植入植物的污水处理生态系统。人工湿地一般由人工基质（多为碎石）和生长在其上的水生植物(如芦苇、香蒲等)组成，是一种独特的“土壤——植物——微生物”生态系统[2]。1.2人工湿地的运行机理人工湿地由于其人工基质和生长在其上的植物的组成结构，形成

3、了人为建造的一个独特的基质——植物——微生物生态系统[3]，它的机理是利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重作用，相互协同，实现对污水的净化。湿地的表面生长着的处理性能好，成活率高，抗水性能强，成长周期长，且具有景观生态效应的水生植物，形成一个独特的生态系统。当它稳定后，基质表面和植物根系中形成由大量的微生物聚集而形成的生物膜。废水流经时，固型物被基质及植物根系阻拦，有机质通过生物膜的吸附、同化及异化作用而得以去除。因为植物根系能够传递释放氧气，湿地植物层、土壤层及其周围的环境中能分别呈现出好氧、缺氧和厌氧状态，这样不仅

4、能使污染物被植物及微生物作为营养成分直接吸收，还可以使一些污染物质通过硝化、反硝化[4]等作用从废水中去除，最后通过基质的定期更换或植物的收割使污染物从系统中去除[5]。主要通过植物的吸收、土壤和填料的吸附[6]及微生物固定和沉降能实现[7]-5-磷的去除。尤其是潜流湿地，该种湿地中的污水能直接与填料接触，填料吸附滞留是磷去除的主要途径[8]，当吸附达到饱和后，只能采取收割植物，更换已饱和填料或停床休作来恢复湿地除磷功能。2人工湿地的应用人工湿地系统处理污水是国内外方兴未艾的治理技术，它在生态环境的保护和能源的节约以及投资方

5、面具有传统二级生化处理技术难以比拟的优势。而且人工湿地的出水具有一定的生物安全性,生态环境效益显著,可实现废水的资源化,特别适合小城市生活污水处理。由于人工湿地的低投资、低耗能、低运行费、高生态环境效益、管理简便、过程稳定、无二次污染等的优点，目前已被广泛地应用于城市污水或工业废水处理的实践中。人工湿地处理污水的技术始于1953年德国的MaxPlanck，该研究所的Seidel博士在研究中发现芦苇能去除大量有机和无机物。20世纪60年代末，Seidel与Kickuth合作并由Kickuth于1972年根区理论的提出掀起了人工

6、湿地研究与应用的热潮，它标志着人工湿地作为一种独具特色的新型污水处理技术正式进入水污染控制领域[9]。之后很多国家纷纷效仿并进行深入的研究，从此湿地处理污水迅速推广到世界各地。比如在欧洲和北美，很多的湿地，包括天然的和人工的，都被广泛应用于处理多种废水，其中包括城市污水、工业废水、城市暴雨、农业径流、填埋场沥滤液、造纸废水和矿山酸性排水[10-11]等。我国是在“七五”期间开始人工湿地的研究，并且在北京昌平、深圳白泥坑等地建设了一批人工湿地工程[12]。1990年，华南环境科学研究所与深圳东深供水局在深圳白泥坑建立试验基地，

7、开展人工湿地处理污水研究工作。近年来,国内外关于芦苇、香蒲、茳芏等水生植物人工湿地处理系统的研究已有许多报道。成水平等[13]发现,种植水烛和灯心草的人工湿地基质中氮的含量分别比无植物的对照基质中的含量低18%～28%和20%～31%,可见水烛和灯心草吸收利用了污水中部分的氮物质。池杉对污水中总氮和氨氮的净化效果明显地好于对照组,对重金属亦具有良好的去除作用[14]。利用人工湿地系统处理各种污水，已经被无数科学工作者证明，这是一种低投资、低能耗、低成本和能脱氮除磷的新型污水处理技术。3人工湿地不同植物的研究人工湿地技术正在逐

8、步发展与完善中，增强人工湿地性能的研究得到了较多的成果。植物是人工湿地的重要组成部分，在系统中起着关键作用，主要表现在植物根系能够传输以及向基质中释放氧气，植物根系能固定植物床，改变水力传导能力，创造生物共生的条件，而且根系分泌物能杀灭病原菌，另外植物还具有景观美学作用[15]等其他方面的