人工湿地水处理技术进展 优秀论文 定稿 25页

'宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050教学单位地理科学与环境工程系学生学号200793054050编号本科毕业论文（设计）题　　目人工湿地水处理技术进展学生姓名　张毅力专业名称　给水排水工程指导教师　范拴喜2011年5月20日17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050宝鸡文理学院2011届本科毕业论文（设计）开题报告论文题目：　人工湿地水处理技术进展一、立项依据（学生填写）随着我国改革开发，经济迅速发展，水污染也成为我国面临的有一大难题。而水处理技术也成为近些年我国的主要研究对象，在水处理技术中，人工湿地水处理具有投资低、出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积、改善和美化生态环境、操作简单、维护和运行费用低廉等优点。因而本论文主要对人工湿地进行全方位的介绍，并且提出最新的研究成果。二、研究内容（学生填写）本论文为人工湿地水处理技术进展，其中包括：1、人工湿地的概念以及国内外现状2、人工湿地的工艺流程和精华机理3、人工湿地在我国的应用与发展4、依旧存在的问题三、指导教师意见（指导教师填写）选题具有一定的研究价值，同意开展毕业论文写作工作。签名：年月日17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050宝鸡文理学院2011届本科毕业论文（设计）结题报告论文题目：　人工湿地水处理技术进展一、论文完成情况，包括研究过程、结果、存在的问题等（学生填写）按时完成论文,并且达到预期的目的：1.参考相关资料、文献,在老师指导下,明确课题的步骤、方向等具体环节，得出大概的研究步骤和框架；根据课题要求和方向对资料和数据进行处理。2.在老师的耐心指导下，经多次反复修改，最终完成论文。3.论文与预期的方向比较吻合，结果达到预期的目的。4.采集的数据不够全面、掌握知识水平有限，问题分析不够透彻。签名：年月日二、指导教师评审意见及论文成绩（指导教师填写）成绩：签名：年月日三、系毕业论文（设计）指导委员会审查意见：签名：年月日17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050宝鸡文理学院2011届本科毕业论文（设计）答辩报告论文题目：　人工湿地水处理技术进展　评语：答辩小组姓名学历、职称答辩成绩签字组长成员毕业论文成绩指导教师评定成绩（权重50%）答辩成绩（权重50%）总评成绩17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050人工湿地水处理技术进展张毅力（宝鸡文理学院地理科学与环境工程系，陕西宝鸡721007）摘要：人工湿地污水处理技术是一个完整的系统，在国内外正不断得到研究发展，具有投资低、出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积、改善和美化生态环境、操作简单、维护和运行费用低廉等优点。本文系统的介绍了人工湿地污水处理技术的概念、分类、结构、功能、在国内外研究应用现状及其成果。这项技术较适宜我国国情，适用于农村及中小型城市的污水处理，具有很强的发展前景。因此，研究人工湿地污水处理技术已是十分迫切与必要的。关键词：人工湿地污水处理污染物去除表面流湿地潜流湿地垂直流人工湿地硝化反硝化强度17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050ArtificialwetlandwatertreatmenttechnologyprogresszhangyiliAbstract:theartificialwetlandsewagetreatmenttechnologyisacompletesystemathomeandabroad,areconstantlygetresearchanddevelopment,andhaslowinvestment,outletwaterquality,goodresistancetoimpactofstrong,increasegreenarea,improveandbeautifytheecologicalenvironment,simpleoperation,maintenanceandoperationcostislowwaitforanadvantage.Thispapersystematicallyintroducestheartificialwetlandsewagetreatmenttechnologyoftheconcept,classificationandstructure,function,athomeandabroad,researchandapplicationstatusandachievements.ThistechniqueissuitabletoChina"snationalconditions,suitableforruralandsmallandmedium-sizedcitysewagedisposal,andhasastrongdevelopmentprospects.Therefore,theartificialwetlandsewagetreatmenttechnologyisalreadyveryurgentandnecessary.Keywords:artificialwetlandsewagetreatmentpollutantsremovingsurfaceflowwetlandverticalflowartificialwetland17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050目录1、综述12、人工湿地的国内外现状13、人工湿地的概念24、人工湿地的分类与净化机理34.1人工湿地的分类34.2人工湿地的净化机理64.3人工湿地污水处理系统的工艺流程65、人工湿地在我国的应用与发展75.1人工湿地在我国的应用实例75.2我国对于人工湿地硝化与反硝化的研究85.3人工湿地在不同因素下的影响106、人工湿地目前存在的问题137、对于人工湿地的展望14参考文献16谢辞1817 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力2007930540501、综述湿地是指天然或人工、常久或暂时性的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水的水体。所谓人工湿地，就是指人为影响、施工形成的湿地系统。不论人工或天然，湿地都具有其十分强大的生态功能，具有相同的特点其表面常年或经常覆盖着水或充满了水，是介于陆地和水体之间的过渡带，其中生长着许多挺水、浮水和沉水植物。这些植物能够在其组织中吸附金属及一些有害物质，很多植物还能参与解毒过程，对污染物质进行吸收、代谢、分解，实现水体净化。因此湿地常常被称作“天然污水处理器”而且这个“天然污水处理器”几乎不需要添加化石燃料和化学药品。目前全世界至少有数千个人工与自然湿地用于污水处理，每个面积从不足200平方到4000ha不等。人工湿地发展与20世纪七八十年代，兴起于荷兰、丹麦、英国等国家，80年代从欧洲到美洲、澳洲等地区和国家都广泛开展了这方面的研究工作。属于一种新型的污水处理技术，它的优点在于投资低、出水水质好、抗冲击力强、增加绿地面积、改善和美化生态环境、操作简单、维护和运行费用低廉。并且，它能够有效地处理多种多样的废水，如生活污水、工业废水、垃圾渗滤液、地面径流雨水、合流制下水道暴雨溢流水等。不过，由于污水中的有毒物质和病菌是否会对湿地造成严重危害，特别是对生物多样性带来损害？长期高负荷地承载污水是否会导致湿地功能退化，甚至导致湿地本身的消亡？并且，湿地的地理要求，有时可能会在一些比较偏远的地区，特别对都市的废水处理往往起不到很好的作用。是否该用天然湿地处理污水一直是一个争议的话题，但是天然湿地总体上具有高效或强大的污水处理能力，因此为了保护天然湿地，也为了处理操作的方便，用于污水净化的人工湿地便应运而生了。2、人工湿地的国内外现状人工湿地发展与20世纪七八十年代，17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050自西德1974年首次建造人工湿地以来，各种不同的湿地在世界各地已被用来处理大量不同的废水。1996年9月在奥地利维也纳召开的第四次国际研讨会，标志着人工湿地作为一种独具特色的新型废水处理技术已经正式进入水污染控制领域。目前,在美国有600多处人工湿地工程用于处理市政、工业和农业废水,400多处人工湿地被用于处理煤矿废水,50多处人工湿地用于处理生物污泥,近40处人工湿地用来处理暴雨径流,超过30处人工湿地系统用于处理奶产品加工废水;在丹麦、德国、英国各国至少有200处人工湿地系统在运行,新西兰也有80多处人工湿地系统被投入使用。我国用人工湿地处理污水发展较晚，“七五”期间开始进行机理性的研究，现在已发展到实际应用阶段，我国自“七五”开始对人工湿地的研究，已建成一些示范工程，并于1990年7月在深圳建起我国第一个人工湿地污水处理工程――白泥坑人工湿地处理系统。并且在全国多个省市建成多处不同处理规模的人工湿地处理工程。最近一段时间美国、澳大利亚及欧洲各国都编制了人工湿地设计指南，设计方法多采用一级推流动力学模型，但由于影响人工湿地的因素较复杂，故各国出版的设计指南的相关动力学参数值也差异很大。全球目前已拥有英国和北美两大人工湿地数据库，里面有关于大概2000多座人工湿地的设计、运行和建造情况的数据，有较大的参考价值。包括我国在内，很多发展中国家对人工湿地的应用发展迟缓，主要原因是缺乏相应的设计指南和规范，故设计出来的人工湿地问题很大，效果也很一般，因此很多专家认为人工湿地不适合中国。但是，事实证明，人工湿地在世界范围内具有广泛的适用性。从热带的坦桑利亚到寒冷的挪威，大量人工湿地都已成功得到工程化应用，运行效果也较稳定。因此，编辑人工湿地设计规范并建立数据库能够扩大人工湿地在我国应用。3、人工湿地的概念人工湿地17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。它是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。人工湿地去除的污染物范围广泛，包括N,P,SS,有机物，微量元素，病原体等。有关研究结果表明，在进水浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除率可达85％――95％，COD去除率可达80％以上，处理出水中BOD5的浓度在10mg/l左右，SS小于20mg/l。(2)废水中大部分有机物作为异样微生物的有机养分，最终被转化为微生物体及CO2,H2O。人工湿地面积可视情况而言，可在市郊结合部，也可在污水处理厂出水的附近建造。一些人工湿地属预处理型，在那些目前还不具备建造污水处理厂的城乡结合部建造人工湿地，将生活污水排入，利用所种植物对其进行处理，然后再排入自然水系，保护水体；还有些湿地属于加强型，在污水处理厂附近建造人工湿地，将污水处理厂处理过的水引入，再经过人工湿地的加强处理，提高其水质，然后排入自然水系，作为其补充水源。人工湿地是一种为处理污水而利用工程手段模拟自然湿地系统建造的构筑物,在构筑物的底部按一定的坡度填充选定级配的填料(如碎石、砂子、泥炭等)，池底坡降及填料表面坡降往往受水力坡降及填料级配的影响,一般选值范围为1%～8%。在填料表层土壤中种植一些处理性能良好,成活率高,生长周期长,美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇)4、人工湿地的分类与净化机理4.1人工湿地的分类人工湿地污水处理技术经过多年的发展和研究，根据湿地中主要植物形式将人工湿地划分为：1、浮游植物系统;2、挺水植物系统；3、沉水植物系统。其中沉水植物系统还处于实验室研究阶段，其主要应用领域在于初级处理和二级处理后的精处理。浮游植物主要用于N,P去除和提高传统稳定塘效率。目前一般所指人工湿地系统都是指挺水植物系统。17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050国内外学者从工程设计的角度出发，按照系统布水方式的不同或水在系统中流动方式不同将人工湿地处理系统划分为以下几种类型：自由水面人工湿地处理系统；人工潜流人工湿地处理系统；垂直水流型人工湿地处理系统。表面流湿地(SurfaceFlowConstructedWetland),是一种污水从湿地表面漫流而过的长方形构筑物,结构简单,工程造价低;但由于污水在填料表面漫流,易滋生蚊蝇,对周围环境会产生不良影响,而且其处理效率较低。污水从湿地表面流过，如图1所示。在流动的过程中废水得到净化。水深一般0.3~0.5米，水流呈推流式前进。污水从入口以一定速度缓慢流过湿地表面，部分污水或蒸发或渗入地下。近水面部分为好氧生物区，较深部分及底部通常为厌氧生物区。表面流人工湿地中氧的来源主要靠水体表面扩散、植物根系的传输和植物的光合作用。但是由于传输能力十分有限，故人工湿地大部分采用潜流式湿地系统。图1表面流人工湿地示意图潜流湿地(SubsurfaceConstructedFlowWetland),污水在填料缝隙之间渗流,可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其他作用处理污水,出水水质好。由于水平面在覆盖土层或细砂层以下,卫生条件较好,故被广泛采用。潜流式湿地一般由两级湿地串联，处理单元并联组成。与表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷大，对BOD、COD、TSS、TP、TN、藻类、石油类等有显著的去除效率。潜流湿地一般设计成有一定底面坡降的、长宽比大于3且长大于20m的构筑物,污水流程较长,有利于硝化和反硝化作用的发生,17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050脱氮效果较好。或方形构筑物,污水的流程较短,反硝化作用较弱,且工程技术要求较高。由于垂直流湿地可方便地采用工程手段来改善系统的供氧状况,提高布水均匀性,营造更加有利于硝化和反硝化发生的系统环境,故越来越受到人们的重视。垂直流湿地(VerticalFlowConstructedWetland),污水沿垂直方向流动,氧供应能力较强,硝化作用较充分,占地面积较小,可实现较大的水力负荷长期运行。垂直潜流人工湿地的硝化能力高于水平潜流人工湿地，对于氨氮含量较高的污水废水有较好的处理效果。垂直流湿地一般设计成高约1m左右的圆形或方形构筑物如图2所示，污水的流程较短,反硝化作用较弱,且工程技术要求较高。由于垂直流湿地可方便地采用工程手段来改善系统的供氧状况,提高布水均匀性,营造更加有利于硝化和反硝化发生的系统环境。垂直流湿地的缺点是对于污水中的有机物的处理能力不足，控制相对复杂，夏季有滋生蚊蝇的现象。图2垂直流人工湿地示意图复合流式潜流人工湿地（Compositestreamingundercurrentsartificialwetland）沈阳环境科学研究院的专有及专利技术复合流式潜流人工湿地技术(以水平流为主与上升式垂直流结合)，示意图如图6。与其它类型人工湿地相比，复合流式潜流人工湿地的水力负荷大，对BOD5、CODCr、SS、氮磷等污染指标的去除效果好，而且没有恶臭和孳生蚊蝇现象，特别是能有效解决北方寒冷地区的冬季运行问题，同时解决了湿地项目的尖端难题，即通过设置倒膜系统、各种级配的填料，解决湿地的堵塞问题。17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力2007930540504.2人工湿地的净化机理人工湿地对有机物有较强的去除能力。对于不溶性的沉淀、氮磷等都有很好的去处效果。1、对污染物的去除与影响物理沉淀可沉淀固体在湿地中重力沉降去除、过滤，通过颗粒间相互引力作用及植物根系的阻截作用使可沉降及可絮凝固体被阻截而去除2、化学微生物代谢：利用悬浮的底泥和寄生于植物上的细菌的代谢作用将悬浮物、胶体、可溶性固体分解成无机物；通过生物硝化-反硝化作用去除氮3、部分微量元素被微生物、植物利用氧化并经阻截或结合而被去除。4、通过水生植物的导气组织向水体与填料层输送氧气，使填料周围的多种微生物在厌氧、兼氧、好氧等复杂状态下消化降解各类污染物。污水中氨氮在床基中大部分通过硝化－反硝化生化过程被去除，部分氨氮和硝氮通过植物吸收而去除。有机氮主要呈悬浮状，被床基过滤截留，并通过生化作用矿化为氨氮、硝氮，进而通过植物吸收和硝化—反硝化过程去除。污水中磷大多以正磷酸盐形式存在，并主要通过人工湿地床基中的钙、铁、铝离子沉淀固着，以及植物的吸收过程去除，沉淀固着在床基中的磷最终可通过床基料更换而移出。人工湿地植物的代谢生长过程将从污水吸收的氮、磷、有机物、无机盐等转化为可通过收割移走并进一步资源化利用的生物量。4.3人工湿地污水处理系统的工艺流程人工湿地污水处理系统由预处理单元和人工湿地单元组成。通过合理设计可将BOD5、SS、营养盐、原生动物、金属离子和其它物质处理达到二级和高级处理水平。预处理的目的主要是减少污水中的悬浮物,防止湿地填料堵塞,确保人工湿地生态系统的稳定性,增加湿地处理寿命和处理能力。其设施包括格栅、沉砂池、沉淀池、稳定塘等。人工湿地系统一般工艺流程如图污水→格栅→沉砂池→沉淀池→稳定塘→人工湿地→出水。17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力2007930540505、人工湿地在我国的应用与发展5.1人工湿地在我国的应用实例1990年7月在深圳建起我国第一个人工湿地污水处理工程――白泥坑人工湿地处理系统。白泥坑人工湿地污水处理系统位于深圳市宝安县百泥坑村南500m处。水系沿山角流向海湾属海洋性气候。占地面积189亩，日处理量3100m3/d废水。其处理流程见图3：图3处理流程人工湿地及氧化塘系统各单元的设计参数见表1：(2)表1深圳百泥坑人工湿地系统各单元的设计参数项目单元数长(m)宽(m)碎石粒径(mm)碎石层厚(cm)池底坡度(%)水力负荷(m3/m2.d)第一级第二级第三级第四级32334247303111－12.518.5191910－5010－305－1040－10050－120150(水深)60-1001,1.5,2.02.0,3.000.5,1.0,1.095.495.4(停留一天)100.7经过近两年的试验运转,出水效果较好。除氨氮指标效果不明显外;其余指标均能达到国家规定的二级处理排放标准。该工程无动力消耗,管理较方便,除每月作一次水质监测外,平时无需其它管理。从外观看,进水水质略显浑浊,但无色无臭,是一个村镇排出的生活污水及少量村办企业的废水汇合而成。17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050其运行费用为0.02元/m3仅为传统活性污泥法的10％。深圳百泥坑人工湿地处理系统与其它污水处理厂的比较见表2：(2)表2深圳人工湿地系统与其它污水处理厂的经济比较工程名称总投资(万元)单位污水投资额(元/m3)年运行费用(万元)吨水处理成本(元/m3)单位污水用地(m2/m3)深圳某厂蛇口某厂珠海某厂海南某厂白泥坑3300150054742.9660833574138>100>100>10036.5约2.0>0.20>0.20>0.200.200.022.671.201.202.79从表2可以看出，人工湿地的工程总投资，处理单位污水的投资额，年运行费用及单位污水的处理费用均比其它传统方法的费用低得多。5.2我国对于人工湿地硝化与反硝化的研究人类对水资源的需求量与日俱增，与此同时，水污染情况也越来越严重。据调查，我国污水年排放数百亿吨，但只有24%的工业污水和4%的生活污水经过了处理，有90%以上的城市水域污染严重，近50%的重点城镇水源水质不合标准。据国家环保总局发布的《2004年全国环境统计公报》，全国废水排放总量482.4亿吨，其中城镇生活污水排放量占废水排放总量的54.2%，COD排放量占排放总量的61.9%，NH3-N占68.3%，生活污水无论从排放量还是污染物负荷量上看，都是最大的污染源，其处理已经成为污水治理重要的一环。而人工湿地技术(ConstructedWetlands,CW)作为一种低投资、低能耗、低处理成本、易管理废水生态处理技术，尤其是在氮磷营养盐去除方面有着其他污水处理技术不可比拟的优势。根据我国学者研究表明，人工湿地系统可同时进行反硝化与硝化作用，由于氮在湿地内经微生物的作用下主要由硝化与反硝化作用而转化去除。所以，研究人工湿地硝化反硝化能力的平衡机制是研究的重点方向之一。有研究表明，湿地系统的硝化反硝化硝化强度具有较明显的分层现象，表层土壤高于深层土壤。硝化作用更为明显。硝化强度在空间分布上出现明显分层，主要是溶解氧在湿地系统内部分布不均导致的。17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050硝化细菌对氧气的竞争不如好氧异养菌,化能异养菌生长快,与氧气的亲和力强,而且沿着水流方向，溶解氧逐步消耗，系统慢慢呈现厌氧状态，不利于硝化菌的生长。另一方面，在表层的土壤能与大气直接接触，大气的复氧效果比较好，因此硝化作用会强于深层土壤。但总体而言，大部分湿地内部都是处于厌氧状态，对硝化菌生长不利，因此湿地系统的硝化作用强度都很低，成为制约湿地脱氮潜力发挥的主要因素。反硝化菌是异氧型兼性厌氧菌，而目前大部分湿地系统内部属于厌氧区，有利于反硝化菌的生长，反硝化强度一般比较高，在空间分布上并没有明显区别。但是，沿水流方向湿地系统有机物浓度逐渐下降,发生碳源不足的情况,而硝态氮是反硝化作用的电子受体,有机物是反硝化作用的碳源和电子供体,因此反硝化强度在空间分布上仍有一定变化。有研究表明，反硝化强度沿程变化不明显,沿程均能够保持较高的反硝化强度,在保证炭源供给的情况下,系统沿程均能充分发挥反硝化脱氮的作用,适合于硝氮的去除.人工湿地硝化反硝化作用强度除了在空间分布上会出现分层外，还会受到很多因素的影响，温度的变化，种植植物与否，基质的种类等。其中温度对湿地硝化反硝化作用有很大的影响，研究表明，低温不利于硝化反硝化作用的进行，硝化反应的适宜温度是20℃~30℃，在低于15℃时，反应速度迅速下降，5℃反应几乎完全停止。反硝化反应的温度范围较宽，在5℃~40℃范围内斗可以进行，但温度低于15℃，反硝化作用明显下降。由于植物根系具有泌氧作用,改善了根区溶解氧微环境,并且植物根系为硝化细菌提供了良好的附着界面,有利于硝化细菌生长繁殖和硝化反应顺利进行。因此，种植植物对硝化反硝化作用有明显的促进作用。大量研究发现，有植物湿地硝化作用高于不种植物湿地。而且选择根系发达的植物更有利于促进硝化作用发生。另外，由于植物的参与，系统的微生物数量和活性会增强，也一定程度上也增强了系统的反硝化作用。基质由于疏松、通气性好、比表面积大,一方面有利于空气中的氧气进入湿地,为硝化细菌提供充足的氧气,有利于硝化作用除氮;而一些多孔基质由于含水率高,能使湿地形成厌氧环境,有利于反硝化作用除氮。17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050控制系统不同水位出水，则可改变系统内的淹水高度，从而可以改变好氧层和厌氧层的相对深度。在高水位出水，则系统内大部分被水浸没，处于厌氧状态，有利于反硝化作用的发生；在低水位出水，则有利于系统大气复氧，增加好氧层深度，促进硝化作用的发生。因此，湿地系统不同水位出水能对硝化反硝化强度产生很大影响。5.3人工湿地在不同因素下的影响根据学者实验研究表明如图4，沸石、高炉渣、砂子、蛭石的TN去除效果都很低，但沸石仍略高于其余几种。氨氮去除效果沸石＞砂子＞蛭石＞高炉渣，沸石同时具有最高的氨氮去除效果，达96%以上。有研究发现,沸石对氨氮有很强的吸附能力,去除率可达95%以上，沸石对铵态氮具有极强的选择吸附性，可快速截留污水中的氨氮，图4不同填料对人工湿地的影响示意图而由于碳源不足抑制了反硝化作用的进行，使出水硝氮浓度明显高于进水浓度，由硝化作用转化而来的硝氮无法去除。综合而言，沸石对TN去除率效果较好，氨氮去除率高，且对氨氮负荷有很强的抗冲击能力，是比较理想的人工湿地填料。而蛭石的氮去除效果仅次于沸石，作为一种新型材料越来越受到人们重视。砂子的氮去除效率不高，但其导水能力好，水力负荷高。但是由于反硝化作用受到抑制，导致出水硝氮含量很高，TN去除率也很低。人工湿地系统氮去除效果受温度影响很大，温度变化对人工湿地TN、NO3-N去除效率有显著影响，导致硝氮的积累如图5。原因主要是TN和NO3-N17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050主要通过湿地中硝化菌和反硝化菌的硝化反硝化作用,最终被转化为氮气从湿地中去除,冬季低温对硝化菌和反硝化菌的活性有很强的抑制作用,造成氮的去除能力降低。当温度<15℃时,反硝化作用明显受到抑制。而反硝化作用受抑制也进一步影响到系统总氮的去除效果如图6。图5温度对人工湿地影响示意图图6温度对氨氮去除的影响示意图各系统氨氮的去除效果略有降低，但变化不大，原因是可能是基质，如沸石，蛭石，对氨氮有很强的选择性吸附作用，受温度的影响较小。而高炉渣系统在一月份氨氮去除率大幅度升高，原因不明。系统的硝化强度变化呈明显的分层，大致表现为上＞中＞下，上层硝化强度明显高于中下层。原因是17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050而由于深层土壤在接受大气复氧上比表层少,而且机污染物和氨氮的降解,溶解氧不断消耗,同时缺乏有效的氧源补充，导致深层土壤DO水平低，不利于硝化细菌的生长繁殖,导致其硝化能力不如表层土壤，使湿地系统硝化强度在垂直空间上明显分层。但总体而言，硝化作用强度都比较低。湿地的反硝化强度在垂直空间上没有呈现明显的分层，影响湿地反硝化强度的因素主要是溶解氧值和碳源。而大部分的人工湿地系统内部都会呈现严重的厌氧状态，经过学者实验研究表明，反硝化作用的强度很高，说明系统内部的氧环境适合反硝化菌的生长。而且，本模拟人工湿地系统浇灌的污水是化粪池的污水，COD含量很高，反硝化作用也不缺乏碳源，因此，在整个系统内部的环境都比较适合反硝化反应的发生，在垂直空间上没有出现明显分层。沸石+高炉渣基质组合的硝化作用强度最高，而沸石+蛭石，沸石+高炉渣，沸石三种组合基质湿地的反硝化强度相差不大，都处于比较高的水平。这与人工湿地填料柱研究不同基质的氮去除效果基本一致，沸石是比较理想除氮的人工湿地基质。虽然高炉渣的氨氮去除效果不算高，但是可能它能促进植物的生长，从而间接提高了系统的硝化作用，因此沸石+高炉渣基质组合获得比较好的硝化效果。种植植物能提高人工湿地系统硝化反硝化强度，从而提高系统对氮的去除效果。研究得出硝化强度主要表现为风车草＞美人蕉＞不种植物如图7，且种植植物硝化强度大于不种植物约50%，说明植物的存在有利于硝化作用的发生。原因是植物根系的泌氧作用,改善了根区溶解氧微环境,并且植物根系为硝化细菌提供了良好的附着界面,有利于硝化细菌生长繁殖和硝化反应顺利进行。而且风车草和美人蕉比较，风车草拥有更为发达的根系，根际氧环境更好，因此风车草系统的硝化强度比美人蕉系统要好。研究表明美人蕉，风车草和空白系统反硝化强度区别不大，大致表现为美人蕉＞风车草＞不种植物。而有种植物的反硝化强度高于不种植植物的系统，原因是有种植物的系统，微生物种类活性和数量都高于不种植植物系统。17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050图7不同植被对人工湿地影响示意图不同水位出水会导致系统淹水程度不同，从而使系统内部厌氧层好氧层的相对高度改变，而对硝化反硝化强度产生影响。高水位出水，系统内部大都处于厌氧状态，有利于反硝化作用的进行。低水位出水，系统的大气复氧能力好，有利于硝化作用的进行。由实验结果得出，中水位出水，能同时获得较高的硝化和反硝化强度，有利于硝化反硝化除氮机制的运行，是比较理想的出水水位。在人工湿地填料柱实验中，沸石，高炉渣，砂子，蛭石对TN的平均去除率分别是23.62%，10.55%，9.37%，15.31%，沸石对TN去除率最好；氨氮的平均去除率分别为96.42%，58.33%，92.34%，81.88%，，沸石、砂子、蛭石都获得了较好的氨氮去除效果，尤其是沸石，去除效果均达到90%以上。而模拟柱的反硝化作用比较弱，硝氮出水浓度明显高于进水浓度。综合而言，在脱氮方面，沸石是比较理想的人工湿地基质。6、人工湿地目前存在的问题占地面积大;易受病虫害影响；生物和水力复杂性加大了对其处理机制、工艺动力学和影响因素的认识理解，设计运行参数不精确，因此常由于设计不当使出水达不到设计要求或不能达标排放，有的人工湿地反而成了污染源。根据已有数据,当上下表面植物密度增大时,17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050人工湿地系统处理效率提高,在达到其最优效率时,需2~3个生长周期，所以需建成几年后才达到完全稳定的运行。因此，目前人工湿地污水处理技术最大问题在于缺乏长期运行系统的详细资料。总体说来,人工湿地污水处理系统是一种较好的废水处理方式，特别是它充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最佳效益，因此具有较高的环境效益、经济效益及社会效益,比较适合于处理水量不大、水质变化不很大、管理水平不很高的城镇无数,如我国农村中、小城镇的污水处理。人工湿地作为一种处理污水的新技术有待于进一步改良，有必要更细致地研究不同地区特征和运行数据以便在将来的建设中提供更合理的参数。另外人工湿地系统对氮的去除效果很不稳定，常常在很大范围内波动，导致出水水质不达标。除了因为温度变化的原因外，还由于人工湿地暴露在外，受外界因素影响大，而且系统内部复杂，因此，有必要对人工湿地去除氮系统的稳定性进行研究。7、对于人工湿地的展望人工湿地发展与20世纪七八十年代，虽然经过几十年的发展，这项技术已经比较成熟，但是它还是具有很多值得我们挖掘和研究的地方。对于人工湿地目前依旧存在很多不容易解决的问题，比如表面流人工湿地，虽然造价低，易操作，但是易滋生蚊蝇，并且气味难闻对城市环境却有很大的影响。而潜流式人工湿地却有着与表面流人工湿地截然相反的特点，它虽然对城市环境没有很大的影响，但是造价高并且不容易操作。17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050人工湿地这项技术与其他污水处理技术相比有着很多先天的优势，首先，人工湿地水处理技术对于城市生活废水有很好的效果，而目前城市生活废水的处理直接影响到城市的卫生环境以及人们的舒适度。并且，人工湿地可以发展成为景观湿地，虽然目前只是一个目标，但是人工湿地发展成为景观湿地是一种趋势，这样人工湿地不仅能够解决城市的污水处理问题，还能够为城市的居民提供一个休闲娱乐的场所。而这个目标所需要的就是怎么样解决人工湿地的滋生蚊蝇，不易操作等技术。再次，人工湿地水处理技术相对比与其他技术，发展时间较短，属于比较年轻的技术，可开发和研究的地方还有很多。从这一点来看，人工湿地水处理技术就应该得到我们的特别重视，因为每一项年轻的技术在不久的将来一定会发展成为中坚技术。中国对于人工湿地的研究目前还不是很充分，最近一段时间美国、澳大利亚及欧洲各国都编制了人工湿地设计指南，设计方法多采用一级推流动力学模型，但由于影响人工湿地的因素较复杂，故各国出版的设计指南的相关动力学参数值也差异很大。全球目前已拥有英国和北美两大人工湿地数据库，里面有关于大概2000多座人工湿地的设计、运行和建造情况的数据，有较大的参考价值。17 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050参考文献[1]籍国东,孙铁珩等.人工湿地及其在工业废水处理中的应用.应用生态学报,2002,13(2):224-228[2]周才扬,穆宏强.我国的水污染现状及防止对策[J].长江职工大学学报2002,19(4):8-9[3]张　政,付融冰,顾国维,等.人工湿地脱氮途径及其影响因素分析[J].生态环境,2006,15(6):1385-1390[4]U.S.EnvironmentalProctectionAgency,Manual:NitrogenControl.EPA/625/R-93/010.EnvironmentalProtectionAgency[5]聂发挥，吴晓芙，胡日利.人工湿地中蛭石填料净化污水中氨氮能力.城市环境与城市生态，2003，（16），208-282[6]王晓娟，张荣社.人工湿地微生物硝化和反硝化强度对比研究[J].环境科学学报,2006.26(2):225-229[7]李旭东,周　琪,张荣社,等.三种人工湿地脱氮除磷效果比较研究[J].地学前缘,2005,12(特刊):73-76[8]张春艳，韩宝平,王晓.从潜流式人工湿地设计谈提高氮去除率方法的途径.四川环境，2007，26（1），80-84[9]徐德福,李映雪.用于污水处理的人工湿地的基质、植物及其配置[J].湿地科学,2007,5(1):32-38[10]汤显强,李金中,李学菊,等.人工湿地不同填料去污性能比较[J].水处理技术,2007,33(5):45-48[11]方升华.不同生态河道基质材料对氮磷的吸附对比研究[J].北京水务,2006,(4):27-30[12]黄德锋，李田.不同基质复合垂直流人工湿地对富营养化景观水的净化效果.环境防治与污染，2007，29（8）：616-621[13]王红梅，张莹.人工湿地中COD、NH4-N去除的研究.山东化工，2004，33（4），5-7[14]聂志丹,年跃刚,金相灿等，3种类型人工湿地处理富营养化水体中试比较研究，环境科学，2007，28（8）：1675-1680[15]蔡明凯，邓春光.人工湿地氮转移影响要素及研究建议.安徽农业科学，2007，（35）：6902，693317 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050[16]刘育，夏北成.不同植物构成的人工湿地对生活污水中氮的去除效应.植物资源与环境学报，2005，14（4）：46-48[17]郑仁宏，邓仕槐，李远伟.表面流人工湿地硝化和反硝化强度研究.环境污染与防治，2007，29（1）：37-39，43[18]蒋永荣，莫德清，段钧元.潜流人工湿地植物根区氮转化细菌及脱氮效果.桂林工学院学报，2008，28（2）：222-225[19]王晓娟，张荣社.人工湿地微生物硝化和反硝化强度对比研究[J].环境科学学报,2006.26(2):225-229[20]黄娟，王世和，鄢璐.潜流型人工湿地硝化和反硝化作用强度研究.环境科学，2007，28（9）：1965-196917 宝鸡文理学院地理科学与环境工程系张毅力200793054050谢辞毕业论文到此进入尾声，在此特要谢谢辅导老师范老师的悉心指导，让我能够顺利地完成人工湿地水处理进展。做完本论文使所学知识得到进一步巩固，提高和扩展，进一步提高了综合分析问题和解决问题的能力，同时在制作过程中更加了解了人工湿地工艺的全过程，掌握专业工程设计的内容、方法、步骤和技巧，学会了正确使用现行规范、手册及有关工具书，参考资料。提高了运算、绘图、文字语言组织表达的技能，为毕业后从事给排水专业工程奠定必要的基础。通过毕业论文，能够独立完成人工湿地方面的学术研究，对现有的人工湿地工艺进行比较，能够深入的发现问题。最后，再次衷心感谢四年来各位老师对我的教导和关心。17'