一、濕地是指天然或人工、常久或暫時性的沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶，帶有或靜止或流動、或為淡水、半咸水或咸水的水體。所謂人工濕地，就是指人為影響、施工形成的濕地系統(tǒng)。不論人工或天然，濕地都具有其十分強大的生態(tài)功能，具有相同的特點其表面常年或經(jīng)常覆蓋著水或充滿了水，是介于陸地和水體之間的過渡帶，其中生長著許多挺水、浮水和沉水植物。這些植物能夠在其組織中吸附金屬及一些有害物質(zhì)，很多植物還能參與解毒過程，對污染物質(zhì)進行吸收、代謝、分解，實現(xiàn)水體凈化。因此濕地常常被稱作“天然污水處理器”而且這個“天然污水處理器”幾乎不需要添加化石燃料和化學藥品。目前全世界至少有數(shù)千個人工與自然濕地用于污水處理， 每個面積從不足200平方到4000ha不等。

二、人工濕地的國內(nèi)外現(xiàn)狀

（1）人工濕地發(fā)展與20世紀七八十年代，自西德1974年首次建造人工濕地以來，各種不同的濕地在世界各地已被用來處理大量不同的廢水。1996年9月在奧地利維也納召開的第四次國際研討會，標志著人工濕地作為一種獨具特色的新型廢水處理技術(shù)已經(jīng)正式進入水污染控制領(lǐng)域。目前,在美國有600 多處人工濕地工程用于處理市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水, 400多處人工濕地被用于處理煤礦廢水, 50多處人工濕地用于處理生物污泥,近40處人工濕地用來處理暴雨徑流,超過30處人工濕地系統(tǒng)用于處理奶產(chǎn)品加工廢水 ;在丹麥、德國、英國各國至少有200處人工濕地系統(tǒng)在運行 ,新西蘭也有80多處人工濕地系統(tǒng)被投入使用。

我國用人工濕地處理污水發(fā)展較晚，“七五”期間開始進行機理性的研究，現(xiàn)在已發(fā)展到實際應用階段，我國自“七五”開始對人工濕地的研究，已建成一些示范工程，并于1990年7月在深圳建起我國第一個人工濕地污水處理工程――白泥坑人工濕地處理系統(tǒng)。并且在全國多個省市建成多處不同處理規(guī)模的人工濕地處理工程。

（2）人工濕地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(jīng)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，主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進行處理的一種技術(shù)。其作用機理包括吸附、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)分吸收及各類動物的作用。它是一個綜合的生態(tài)系統(tǒng)，它應用生態(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。

人工濕地去除的污染物范圍廣泛，包括N , P , SS , 有機物，微量元素，病原體等。有關(guān)研究結(jié)果表明，在進水濃度較低的條件下，人工濕地對BOD5的去除率可達85％――95％，COD去除率可達80％以上，處理出水中BOD5的濃度在10mg/l左右，SS小于20mg/l。(2)廢水中大部分有機物作為異樣微生物的有機養(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，利用所種植物對其進行處理，然后再排入自然水系，保護水體；還有些濕地屬于加強型，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)過人工濕地的加強處理，提高其水質(zhì)，然后排入自然水系，作為其補充水源。

下面，我們就介紹一下人工濕地污水處理系統(tǒng)的分類。

三、人工濕地的分類

人工濕地污水處理技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展和研究，根據(jù)濕地中主要植物形式將人工濕地劃分為：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)還處于實驗室研究階段，其主要應用領(lǐng)域在于初級處理和二級處理后的精處理。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)。國內(nèi)外學者從工程設計的角度出發(fā)，按照系統(tǒng)布水方式的不同或水在系統(tǒng)中流動方式不同將人工濕地處理系統(tǒng)劃分為以下幾種類型：自由水面人工濕地處理系統(tǒng)；人工潛流人工濕地處理系統(tǒng)；垂直水流型人工濕地處理系統(tǒng)。

人工濕地污水處理系統(tǒng)（1）表面流濕地( Surface FlowConstructed Wetland) ,是一種污水從濕地表面漫流而過的長方形構(gòu)筑物, 結(jié)構(gòu)簡單, 工程造價低; 但由于污水在填料表面漫流, 易滋生蚊蠅, 對周圍環(huán)境會產(chǎn)生不良影響, 而且其處理效率較低。污水從濕地表面流過，如圖1所示。在流動的過程中廢水得到凈化。水深一般0.3~0.5米，水流呈推流式前進。污水從入口以一定速度緩慢流過濕地表面，部分污水或蒸發(fā)或滲入地下。近水面部分為好氧生物區(qū)，較深部分及底部通常為厭氧生物區(qū)。表面流人工濕地中氧的來源主要靠水體表面擴散、植物根系的傳輸和植物的光合作用。但是由于傳輸能力十分有限，故人工濕地大部分采用潛流式濕地系統(tǒng)。
                                                                                                         圖1表面流人工濕地示意圖

人工濕地污水處理系統(tǒng)（2）潛流濕地( Subsurface Constructed FlowWetland) ,污水在填料縫隙之間滲流,可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其他作用處理污水, 出水水質(zhì)好。由于水平面在覆蓋土層或細砂層以下, 衛(wèi)生條件較好, 故被廣泛采用。潛流式濕地一般由兩級濕地串聯(lián)，處理單元并聯(lián)組成。與表面流人工濕地相比，水平潛流人工濕地的水力負荷大，對BOD、COD、TSS、TP、TN、藻類、石油類等有顯著的去除效率。潛流濕地一般設計成有一定底面坡降的、長寬比大于3 且長大于20 m 的構(gòu)筑物, 污水流程較長, 有利于硝化和反硝化作用的發(fā)生, 脫氮效果較好。或方形構(gòu)筑物, 污水的流程較短, 反硝化作用較弱, 且工程技術(shù)要求較高。由于垂直流濕地可方便地采用工程手段來改善系統(tǒng)的供氧狀況, 提高布水均勻性, 營造更加有利于硝化和反硝化發(fā)生的系統(tǒng)環(huán)境, 故越來越受到人們的重視。

人工濕地污水處理系統(tǒng)（3）垂直流濕地(Vertical Flow Constructed Wetland),污水沿垂直方向流動, 氧供應能力較強, 硝化作用較充分, 占地面積較小, 可實現(xiàn)較大的水力負荷長期運行。垂直潛流人工濕地的硝化能力高于水平潛流人工濕地，對于氨氮含量較高的污水廢水有較好的處理效果。垂直流濕地一般設計成高約1 m 左右的圓形或方形構(gòu)筑物如圖2 所示，污水的流程較短, 反硝化作用較弱, 且工程技術(shù)要求較高。由于垂直流濕地可方便地采用工程手段來改善系統(tǒng)的供氧狀況, 提高布水均勻性, 營造更加有利于硝化和反硝化發(fā)生的系統(tǒng)環(huán)境。垂直流濕地的缺點是對于污水中的有機物的處理能力不足，控制相對復雜，夏季有滋生蚊蠅的現(xiàn)象。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

                                                                                                       圖2垂直流人工濕地示意圖

人工濕地污水處理系統(tǒng)（4）復合流式潛流人工濕地（Composite streaming undercurrents artificial wetland）
沈陽環(huán)境科學研究院的專有及專利技術(shù)復合流式潛流人工濕地技術(shù)(以水平流為主與上升式垂直流結(jié)合)，示意圖如圖6。與其它類型人工濕地相比，復合流式潛流人工濕地的水力負荷大，對BOD5、CODCr、SS、氮磷等污染指標的去除效果好，而且沒有惡臭和孳生蚊蠅現(xiàn)象，特別是能有效解決北方寒冷地區(qū)的冬季運行問題，同時解決了濕地項目的尖端難題，即通過設置倒膜系統(tǒng)、各種級配的填料，解決濕地的堵塞問題。

四、人工濕地污水處理系統(tǒng)的工藝流程

人工濕地污水處理系統(tǒng)由預處理單元和人工濕地單元組成。通過合理設計可將BOD5、SS、營養(yǎng)鹽、原生動物、金屬離子和其它物質(zhì)處理達到二級和高級處理水平。預處理的目的主要是減少污水中的懸浮物,防止?jié)竦靥盍隙氯?確保人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,增加濕地處理壽命和處理能力。其設施包括格柵、沉砂池、沉淀池、穩(wěn)定塘等。人工濕地系統(tǒng)一般工藝流程如圖：

污水→ 格柵→ 沉砂池→ 沉淀池→ 穩(wěn)定塘→人工濕地→出水。