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1人工濕地關鍵組成因子的作用

（2）濕地基質

基質是人工濕地的重要組成部分，其作為濕地系統主要物理化學及生物反應的場所，關系著人工濕地的去污能力和使用壽命。

①基質的去污作用與貢獻

濕地基質的作用主要有：為水生植物提供生長所需的基質，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，濕地基質的污染物蓄積性能受填料物理化學性質及水力負荷、進水污染物濃度等因素的影響。

②基質吸附機理與性能

基質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，國內外學者圍繞濕地基質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的物理化學性質有密切聯系。基質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理論最大吸附量。

除基質的污染物吸附能力外，基質的吸附速率也是影響人工濕地去污效果的關鍵因素，為此，研究人員開展了基質污染物吸附動力學的研究。在基質吸附動力學研究中，常用的吸附動力學模型有：一級動力學模型、準二級動力學模型、一級擴散方程、方程及雙常數方程等。

③基質蹄選

目前研究和應用較多的基質類型，大致分為三類：天然材料、工業副產品、人造產品。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；工業副產品主要有礦渣、鋼渣、爐渣、粉煤灰等；人造產品主要是指輕質膨脹性集料粘土或輕質聚合體。

不同類型基質的物理化學性質及其應用潛力不同，因此，對于人工濕地而言，選擇適宜的基質類型對提高系統去污效果至關重要。一般地，人工濕地所選基質應滿足以下條件：基質中鐵、鎂、韓、鍋等活性物質含量高，吸附能力強；質輕，孔隙率高，比表面積大；來源廣泛，價格低廉，使用周期長；化學穩定性良好，環境危害小。

（3）濕地微生物

在人工濕地水質凈化過程中，微生物發揮著重要作用，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、種群結構與分布、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者。有研究表明，人工濕地系統通過微生物反硝化作用去除的氮可占到進水氮負荷的94%。另有研究研究了新型人工濕地系統（中氮的遷移轉化過程，結果表明，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微生物種群結構與分布

人工濕地系統內生物極其豐富，主要包括細菌、真菌、藻類、原生動物和后生動物。其中，微生物主要包括細菌、放線菌和真菌等。細菌又可分為好氧菌、厭氧菌、兼性厭氧菌、硝化細菌、反硝化細菌、硫細菌和磷細菌等種類。微生物在人工濕地系統中分布廣泛，組成種類也復雜多樣，此外，人工濕地具有明顯的分層結構及植物種類的差異，因此，微生物群落結構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，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之一。梁威等研究了復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凈化系統的重要工藝設計參數。

④布水工藝

布水工藝對人工濕地系統的水流狀態有很大的影響，進而對濕地系統去污效果產生影響。較好的布水工藝能使得污水均勾地流過濕地床體，提高濕地系統的水力效率，增大污染物在系統內的接觸反應機會，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凈化效果的影響，結果發現，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的的重要影響因子。水深的不同可使濕地系統中氧化還原電位（的不同，進而導致不同的生物化學過程，此外，他與濕地容積、水力負荷大小、水力停留時間等因素相互影響共同決定濕地系統的去污效率。多數研究認為，水深較淺的濕地系統處理效果更好。

②水力停留時間

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

③水力負荷

水力負荷（同—樣也是人工濕地的一個重要操控參數，合理設置水力負荷能有效提高人工濕地對污水的凈化效果。孫廣智等研究發現，蘆葦床人工濕地中COD、BOD去除速率隨水力負荷的增大而減小，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荷變化的規律，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、低水力負荷下人工濕地對生活污水的去除效果，結果表明，在低水力負荷時，污水處理出水水質較好，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（被認為是影響人工濕地脫氮除磷的關鍵因素。微生物反硝化過程中對的要求嚴格，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）環境因素

①溫度

溫度變化（季節變化）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，季節變化對濕地COD和NH₄⁺-N去除率有較大影響，因為溫度降低導致微生物繁殖下降、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的微生物種類以及出水水質。目前對人工濕地系統溶解氧需求水平尚無統一的定論。

③氧化還原電位

人工濕地系統中的氧化還原電位（是影響系統碳氮磷生物地球化學循環的重要因素。

④pH

pH作為人工濕地中主要的環境因素，影響著系統微生物的代謝，對人工濕地去除N、P等營養物質有較大的影響。以氮循環為例，當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生；當pH>8.0時，NH₄⁺-N主要以NH₃的形式揮發去除；當pH<6.0時硝化細菌的活性顯著下降；當pH<5.0時硝化作用基本可以忽略。此外，吳建強等認為過高或過低都會抑制人工濕地系統的同步硝化反硝化脫氮除磷作用，最適宜值為7.0。

內容來源：《人工濕地的碳氮磷循環過程及其環境效應》