1人工濕地關(guān)鍵組成因子的作用

（2）濕地基質(zhì)

基質(zhì)是人工濕地的重要組成部分，其作為濕地系統(tǒng)主要物理化學(xué)及生物反應(yīng)的場所，關(guān)系著人工濕地的去污能力和使用壽命。

①基質(zhì)的去污作用與貢獻

濕地基質(zhì)的作用主要有：為水生植物提供生長所需的基質(zhì)，為污水在其中的滲流提供良好的水利條件，并為微生物提供良好的生長載體。不同研究中基質(zhì)吸附、蓄積作用在人工濕地去除過程中的貢獻率差異較大，濕地基質(zhì)的污染物蓄積性能受填料物理化學(xué)性質(zhì)及水力負(fù)荷、進水污染物濃度等因素的影響。

②基質(zhì)吸附機理與性能

基質(zhì)填料的污染物吸附性能對人工濕地去污能力有重要的影響。近年來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞濕地基質(zhì)填料的污染物吸附特征和機理開展了廣泛研究。污染物的吸附和基質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)有密切聯(lián)系?；|(zhì)對污染物的吸附性能常采用理論最大吸附量來評價，一般采用或等溫吸附方程計算的基質(zhì)理論最大吸附量。

除基質(zhì)的污染物吸附能力外，基質(zhì)的吸附速率也是影響人工濕地去污效果的關(guān)鍵因素，為此，研究人員開展了基質(zhì)污染物吸附動力學(xué)的研究。在基質(zhì)吸附動力學(xué)研究中，常用的吸附動力學(xué)模型有：一級動力學(xué)模型、準(zhǔn)二級動力學(xué)模型、一級擴散方程、方程及雙常數(shù)方程等。

③基質(zhì)蹄選

目前研究和應(yīng)用較多的基質(zhì)類型，大致分為三類：天然材料、工業(yè)副產(chǎn)品、人造產(chǎn)品。天然材料主要有白云石、石灰石、沸石、頁巖、招土礦、沙子、爍石、灰土、土壤等；工業(yè)副產(chǎn)品主要有礦渣、鋼渣、爐渣、粉煤灰等；人造產(chǎn)品主要是指輕質(zhì)膨脹性集料粘土或輕質(zhì)聚合體。

不同類型基質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用潛力不同，因此，對于人工濕地而言，選擇適宜的基質(zhì)類型對提高系統(tǒng)去污效果至關(guān)重要。一般地，人工濕地所選基質(zhì)應(yīng)滿足以下條件：基質(zhì)中鐵、鎂、韓、鍋等活性物質(zhì)含量高，吸附能力強；質(zhì)輕，孔隙率高，比表面積大；來源廣泛，價格低廉，使用周期長；化學(xué)穩(wěn)定性良好，環(huán)境危害小。

（3）濕地微生物

在人工濕地水質(zhì)凈化過程中，微生物發(fā)揮著重要作用，其代謝活動是污水中污染物降解的重要機制。目前，圍繞人工濕地微生物的去污過程已經(jīng)展開了多方面的研究，主要包括微生物去污作用與貢獻、種群結(jié)構(gòu)與分布、微生物酶及其活性等幾方面。

①微生物的去污作用與貢獻

微生物是人工濕地中去除含氮化合物和有機物的主要承擔(dān)者。有研究表明，人工濕地系統(tǒng)通過微生物反硝化作用去除的氮可占到進水氮負(fù)荷的94%。另有研究研究了新型人工濕地系統(tǒng)（中氮的遷移轉(zhuǎn)化過程，結(jié)果表明，污水中約57.6%的氮污染物通過微生物反確化途徑得到去除。

②微生物種群結(jié)構(gòu)與分布

人工濕地系統(tǒng)內(nèi)生物極其豐富，主要包括細(xì)菌、真菌、藻類、原生動物和后生動物。其中，微生物主要包括細(xì)菌、放線菌和真菌等。細(xì)菌又可分為好氧菌、厭氧菌、兼性厭氧菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌和磷細(xì)菌等種類。微生物在人工濕地系統(tǒng)中分布廣泛，組成種類也復(fù)雜多樣，此外，人工濕地具有明顯的分層結(jié)構(gòu)及植物種類的差異，因此，微生物群落結(jié)構(gòu)與分布存在顯著的差異。

③微生物酶及活性

微生物酶活性是微生物功能的一種體現(xiàn)，其活性高低直接影響著污水的凈化效果，是人工濕地去污效果的指標(biāo)之一。梁威等研究了復(fù)合垂直流人工濕地中磷酸酶和脲酶活性及與污水凈化效果的關(guān)系，為利用酶活性強度作為評價凈化人工濕地長寬比和面積是人工濕地水質(zhì)凈化系統(tǒng)的重要工藝設(shè)計參數(shù)。

④布水工藝

布水工藝對人工濕地系統(tǒng)的水流狀態(tài)有很大的影響，進而對濕地系統(tǒng)去污效果產(chǎn)生影響。較好的布水工藝能使得污水均勾地流過濕地床體，提高濕地系統(tǒng)的水力效率，增大污染物在系統(tǒng)內(nèi)的接觸反應(yīng)機會，從而提高污染物的處理效果。張金勇研究了表面流人工濕地中直管、爍石層、穿孔管等種布水工藝對水質(zhì)凈化效果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，碌石層布水工藝的污染物去除效果最好，穿孔管布水稍差，直管布水最差。

（4）操控因素

①水深

水深也是人工濕地系統(tǒng)的的重要影響因子。水深的不同可使?jié)竦叵到y(tǒng)中氧化還原電位（的不同，進而導(dǎo)致不同的生物化學(xué)過程，此外，他與濕地容積、水力負(fù)荷大小、水力停留時間等因素相互影響共同決定濕地系統(tǒng)的去污效率。多數(shù)研究認(rèn)為，水深較淺的濕地系統(tǒng)處理效果更好。

②水力停留時間

人工濕地的去污效果與水力停留時間（有著密切關(guān)系。過短，則系統(tǒng)生化反應(yīng)不充分，過長，又可能引起污水滯留和厭氧區(qū)域擴大，均影響去污效果。

③水力負(fù)荷

水力負(fù)荷（同—樣也是人工濕地的一個重要操控參數(shù)，合理設(shè)置水力負(fù)荷能有效提高人工濕地對污水的凈化效果。孫廣智等研究發(fā)現(xiàn)，蘆葦床人工濕地中COD、BOD去除速率隨水力負(fù)荷的增大而減小，且增加進水頻率有利于提高其去除效果。凌禎等通過SF和SSF人工濕地污染物去除率隨水力負(fù)荷變化的規(guī)律，表明人工濕地對TP、TN去除率隨HLR的增加而降低。有研究者研究了高、低水力負(fù)荷下人工濕地對生活污水的去除效果，結(jié)果表明，在低水力負(fù)荷時，污水處理出水水質(zhì)較好，COD、SS和大腸桿菌去除率分別達到了66%、80%和90%。

④碳氮比

碳氮比（被認(rèn)為是影響人工濕地脫氮除磷的關(guān)鍵因素。微生物反硝化過程中對的要求嚴(yán)格，有機碳源作為反硝化過程的電子供體，直接影響濕地反摘化脫氮及反確化脫磷等過程。

（5）環(huán)境因素

①溫度

溫度變化（季節(jié)變化）影響了人工濕地中微生物的活性及植物生長，進而對人工濕地中植物吸收、微生物分解等去污過程產(chǎn)生影響，因此溫度是影響人工濕地凈化效果的一個重要因素。有研究報道，季節(jié)變化對濕地COD和NH₄⁺-N去除率有較大影響，因為溫度降低導(dǎo)致微生物繁殖下降、活性降低。尤其在秋冬季，植物死亡，微生物活性降低，會直接影響人工濕地的處理效果。

②溶解氧

溶解氧是人工濕地污水處理系統(tǒng)中的最重要的影響因素之一，水平和分布很大程度上決定系統(tǒng)的微生物種類以及出水水質(zhì)。目前對人工濕地系統(tǒng)溶解氧需求水平尚無統(tǒng)一的定論。

③氧化還原電位

人工濕地系統(tǒng)中的氧化還原電位（是影響系統(tǒng)碳氮磷生物地球化學(xué)循環(huán)的重要因素。

④pH

pH作為人工濕地中主要的環(huán)境因素，影響著系統(tǒng)微生物的代謝，對人工濕地去除N、P等營養(yǎng)物質(zhì)有較大的影響。以氮循環(huán)為例，當(dāng)pH在6.5~8.5時有利于好氧和厭氧微生物對含氮有機物的氣化作用的發(fā)生；當(dāng)pH>8.0時，NH₄⁺-N主要以NH₃的形式揮發(fā)去除；當(dāng)pH<6.0時硝化細(xì)菌的活性顯著下降；當(dāng)pH<5.0時硝化作用基本可以忽略。此外，吳建強等認(rèn)為過高或過低都會抑制人工濕地系統(tǒng)的同步硝化反硝化脫氮除磷作用，最適宜值為7.0。

內(nèi)容來源：《人工濕地的碳氮磷循環(huán)過程及其環(huán)境效應(yīng)》