一、人工濕地的優(yōu)勢
人工濕地系統(tǒng)是一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。它形成了內(nèi)部的良好循環(huán)并具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，是正在不斷得到研究應(yīng)用和發(fā)展的污水處理實(shí)用新技術(shù)，具有投資低，出水水質(zhì)好、抗沖擊力強(qiáng)、增加綠地面積、改善和美化生態(tài)環(huán)境、操作簡單、維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，即：高效，經(jīng)濟(jì)，美觀，生態(tài)。
二、人工濕地的作用
人工濕地處理污水系統(tǒng)包括前處理和人工濕地兩個部分。前處理部分包括：格柵、沉砂池、沉淀池、兼性塘等。人工濕地則由許多長滿植物的碎石床并聯(lián)和串聯(lián)組成．根據(jù)水流形態(tài)人工濕地叉分表面流式和潛流式。根據(jù)原水水質(zhì)的污染物去除要求．使設(shè)計工藝達(dá)到最佳效果。
1.物理沉積
污水進(jìn)入濕地，經(jīng)過基質(zhì)層及密集的植物的莖葉和根系，使污水中的懸浮物固體得到過濾，并沉積在基質(zhì)層中。
2.化學(xué)反應(yīng)
污水中許多污染物可以通過化學(xué)沉淀、吸附、離子交換等化學(xué)化應(yīng)過程得以去除。化學(xué)反應(yīng)是否顯著取決于基質(zhì)的化學(xué)成分。例如含CaC03較多的石灰石有助于磷的去除；含有機(jī)物豐富的土壤有助于吸附各種污染物。
3.生化反應(yīng)
???生化反應(yīng)是去除有機(jī)污物的主要作用。根據(jù)J977年德國學(xué)者Kickuth R．根區(qū)法理論，生長在濕地中的挺水植物通過葉吸收和莖桿的運(yùn)輸作用，將空氣中的氧轉(zhuǎn)運(yùn)到根部，再經(jīng)過植物的根部表面組織擴(kuò)散，在根須周圍形成好氧區(qū)，這樣在植物根頒周啊就會有大量好氧微生物將有機(jī)物分懈 在根須較少和達(dá)到的地方將形成兼性區(qū)和厭氧區(qū)：發(fā)生兼性微生物和厭氧微生物降解有機(jī)物的作用 由于這種基質(zhì)中好氧區(qū)和厭氧區(qū)的同時存在，十分利于硝化和反硝化反應(yīng)的進(jìn)行面達(dá)到除氮效果。人工濕地凈化污水的原理正是物理沉積、化學(xué)反應(yīng)和生化反應(yīng)的綜合作用，植物就如同一個廉價而又精妙的曝氣機(jī)。
三、填料在人工濕地中的作用
在人工濕地處理系統(tǒng)中，填料是人工濕地的基質(zhì)與載體，填料的所有理化性狀都將影響到它對污水的處理效果。填料通過對污染物的物理過濾、離子交換、專性與非專性吸附、螯合作用、沉降反應(yīng)等對污染物進(jìn)行截留，為后續(xù)微生物和植物對污染物的進(jìn)一步分解和吸收創(chuàng)造了良好的條件，同時填料為微生物的生長提供了穩(wěn)定的依附表面，而粘附在填料上的微生物種群就是凈化過程的關(guān)鍵因素，其組成以及數(shù)量直接影響著系統(tǒng)的凈化效果。
通過在人工濕地內(nèi)部填充多孔、有較大比表面積且空隙率較大的填料，可以為微生物提供更大的附著面積、提高氣、液通過的能力，進(jìn)而增強(qiáng)系統(tǒng)對污染物(尤其是氮、磷)的去除能力。因此，濕地基質(zhì)填料的選擇是濕地建造和能否改善濕地凈化污水能力的關(guān)鍵。
在填料的設(shè)計和選擇上，為滿足其作為生物膜載體等功能，一般需考慮材料的物理及化學(xué)組成、孔隙率及比表面積、機(jī)械強(qiáng)度、空間體積及形態(tài)、生物、化學(xué)及熱力學(xué)穩(wěn)定性和價格等因素。由于人工濕地往往應(yīng)用于農(nóng)村生活污水的處理及城市及景觀等地表水體的生態(tài)修復(fù)中，因此還應(yīng)考慮填料是否易得。
四、人工濕地中應(yīng)用什么填料效果最好？
傳統(tǒng)的碎石、礫石、砂子或其他的巖石礦物材料在人工濕地污水處理過程中，由于對有機(jī)污染物有一定的去除效果，而且來源廣泛、無需特定的加工程序、價格較低，因此在人工濕地處理系統(tǒng)中有較廣泛的應(yīng)用。但是，這些材料硅含量較高的惰性基質(zhì)，對營養(yǎng)鹽幾乎不具吸附性能，氮磷吸附能力低，而且存在目標(biāo)污染物再釋放、易飽和等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著人工濕地對生活污水中氮、磷等污染物質(zhì)的凈化效率。
沸石是自然界中廣泛存在的一類鋁硅酸鹽礦物，其種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由硅氧及鋁氧骨架組成。沸石獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和晶體化學(xué)性質(zhì)，使其具有吸附、離子交換、催化以及耐酸堿、耐輻射和密度小等特點(diǎn)，并且具有較強(qiáng)的選擇吸附能力，常被用作強(qiáng)化脫氮人工濕地填料。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，隨著 pH 值的變化，沸石對氨氮和總磷的去除率在較小的范圍內(nèi)變化。當(dāng)污水pH值為5時，氨氮的去除率最大值是44.3%。當(dāng)污水的pH值為6時，總磷的去除率達(dá)到最大值25.2%，說明污水處于偏酸性的條件環(huán)境中，有利于沸石對氨氮和總磷的吸附。在人工濕地中，沸石作為一種新型填料，具有成本低、處理效果好、環(huán)境友好的特點(diǎn)，可以為植物根系及其生長提供介質(zhì)，為微生物生長提供載體，過濾水體及與營養(yǎng)物發(fā)生反應(yīng)。
結(jié)語
綜上所述，人工濕地在城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)和地表水體生態(tài)修復(fù)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但目前在基質(zhì)填料的選擇上仍依賴于天然物質(zhì)，篩選簡單易得、來源于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物又性能良好的填料，并進(jìn)行模塊化加工配置、生產(chǎn)出根據(jù)市場需要的形狀和強(qiáng)度，既能保留原有介質(zhì)優(yōu)良的凈水作用，又能實(shí)現(xiàn)快速更換的模塊化、達(dá)到有效地快速恢復(fù)人工濕地功能。
同時如何通過人工濕地微生物和植物與填料三者的配合在污染物去除中以達(dá)到最佳作用、人工濕地填料的組成和配比如何優(yōu)化配置、填料的尺寸和孔隙率性能如何優(yōu)化配置等尚需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)以提供選擇的科學(xué)依據(jù)。加強(qiáng)各種污染物(特別是氮、磷、重金屬)進(jìn)入基質(zhì)層后的遷移轉(zhuǎn)化過程的定量化研究以及建立元素循環(huán)的生態(tài)動力學(xué)模型研究，對于探明人工濕地的去污機(jī)理、優(yōu)化濕地的設(shè)計也具有重要意義。
