農村生態治理

       隨著工業化、城鎮化以及農業產業化的加快發展，農民的生活方式發生了巨大變化，農村地區人均用水量和生活污水排放量激增，產生了大量的生活污水，造成水體變黑發臭，魚蝦絕跡，蚊蠅孽生，農村生態環境遭到嚴重破壞，成為重要污染源，農村居民健康程度不斷下降,給農業生產和農民生活造成很大危害.因此,保護農村生態環境、加強農村整潔工程建設已迫在眉睫。
       碧水科技運用人工濕地污水處理技術在農村環境連片綜合整治、農村安全飲水工程方面有著先進的技術并取得顯著成績。
      人工濕地污水處理技術具有處理效果好（對BOD₅的去除率可達85%-95%，CODcr去除率可達80%以上），氮磷去除能力強（對TN和TP的去除率可分別達60%和90%），運轉維護方便、工程基建和運轉費用低（分別為傳統二級活性污泥法工藝的1/10和1/2）以及對負荷變化適應性能力強等特點。比較適合于技術管理水平不很高、有充足廢棄坑塘洼地或土地的鄉村地區。

一、人工濕地系統的構造與類型
1.人工濕地的構造
       人工濕地系統是一種由人工建造和監督控制的、與沼澤地類似的地面，它利用自然生態系統中的物理、化學和生物的三重協同作用來實現對污水的凈化作用。這種濕地系統是在一定長寬比及底面坡度的洼地中，由土壤和按一定坡度填充一定級別在床體的表面流動，并在床體的表面種植具有處理性能好、成活率高、抗水性強、生長周期長、美觀及具有經濟價值的鯊植物（如蘆葦）等，形成一個獨特的植物生態環境，從而實現對廢水的處理。當床體表面種植蘆葦時，則常稱其為蘆葦濕地系統。

2. 人工濕地的類型
       人工濕地可按污水在濕地床中流動的方式不同分為三種類型：地表流濕地（SFW，surface flow wetland）、潛流濕地（SSFW，subsurface flow wetland）和垂直流濕地（VFW，vertical flow wetland）。

     （1）地表流濕地：在地表流濕地系統中，污水在濕地表面流動，水位較淺，多在.0.1～0.6m之間。這種系統與自然濕地最為接近，污水中的有機物只對主要依靠生長在植物水下部分的莖、桿上的生物膜完成的，難以利用填料表面的生物膜和生長豐富的植物根系對污染物的降解作用，因此其處理能力較低。同時，這種濕地系統的衛生條件較差，易在夏季滋生蚊蠅、產生臭味而影響濕地周圍環境；在冬季或北方地區則易發生表面結冰問題，系統的處理效果受溫度影響度大。因而在實際工程中應用較少。但這種濕地系統具有投資低的特點。
     （2）潛流濕地：又稱為滲濾濕地，污水在濕地床的內部流動，一方面可以充分利用填料表面生長的生物膜、豐富的植物根系及表層土和填料截流作用，易提高處理效果和能力；另一方面則由于水流在地表以下流動，故其有保溫性較好、處理效果受氣候影響小、衛生條件較好等特點。潛流濕地系統是目前應用較多的類型，但這種濕地系統投資要高一些。
      在潛流濕地系統的運行過程中，污水經配水系統（由卵石構成）在濕的一端均勻地進入填料床植物根區。根區填料層由三層組成：表層土壤、中層礫石和下層小豆石。在表層土壤種植具有前文所述特點的耐水性植物，如蘆葦、蒲草、大米草和席草等。這些植物生長有非常發達的根系，可以深入到表土以下0.6～0.7m的礫石層中，并交織成網與礫石一起構成一個透水性良好的系統。這些植物根系具有較強的輸水能力，可使根系周圍的水環境保持較高濃度的溶解氧，供給生長在礫石等填料表面的好氧微生物生長、繁殖即對有機污染物的降解所需。經過凈化的水由濕地末端的集水區中鋪設的集水管后排出處理系統。一般情況下，這種人工濕地的出水水質優于傳統的二級生物處理。
     （3）垂直流濕地：系統中水流綜合了地表流系統和潛流系統的特性，水流在填料在基本呈上向下流垂直流，水流流經床體后被鋪設在出水端底部的集水管收集而排出處理系統。這種系統基建要求較高，較易滋生蚊蠅，目前已不多采用。

3、人工濕地的凈化機理
      人工濕地對廢水的處理綜合了物理、化學和生物的三種作用。濕地系統成熟后，填料表面和植物根系將由于大量微生物的生長而形成生物膜。廢水流經生物膜時，大量的SS被填料和植物根系阻擋截流，有機污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被去除。濕地床系統中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍環境中依次呈現出好氧、缺氧和厭氧狀態，保證了廢水中的氮磷不僅能被植物和微生物作為營養成分而直接吸收，還可以通過硝化、反硝化作用及微生物對磷的過量積累作用將其從廢水中去除，最后濕地床填料的定期更換或栽種植物的收割而使污染物最終從系統中去除。
      人工濕地中氧的來源主要是通過植物根系的光合作用（根系輸送）對氧的釋放、進水中攜帶的氧以及水面的更新作用而獲得。植物根系的輸氧作用使得根系周圍形成好氧區域，其中形成的好氧生物膜對氧的利用使離根系較遠的區域呈現缺氧狀態，而在離根系更遠的區域則呈現出完全厭氧狀態。這些溶解氧含量不同的區域分別有利于大分子有機物及氮磷的去除。
      廢水中的不溶性有機物通過濕地的沉淀、過濾作用，可以很快地被截留而被微生物利用；而可溶性有機物則通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝過程而被分解去除。
廢水中的氮一般主要以有機氮和氨氮的形式存在。濕地處理過程中，有機氮首先被異養微生物轉化為氨氮，而后氨氮，而后氨氮在硝化菌的作用下被轉化為無機亞硝態氮和硝態氮，最后通過反硝化菌的作用以及植物根系的吸收作用而從系統中去除。濕地系統中植物根系的輸氧及其傳遞作用，使得床體中呈現好氧、缺氧和厭氧狀態，這相當于A2/O處理工藝中的各單元。依靠植物根系營造的交替出現的好氧、缺氧區域，人工濕地中的氮主要是通過硝化和反硝化作用去除的。人工濕地系統較傳統活性污泥法有更強的脫氮能力，而比A2/O處理工藝的投資更為節省。一般人工濕地對TN的去除率可達60%以上。
      人工濕地對磷的去除是通過微生物的積累、植物的吸收和填料床的物理化學等幾方面的協調作用共同完成。無機磷是植物的必需營養元素，植物吸收的無機磷被合成ATP、DNA和RNA等植物有機成分，通過對植物的收割而將磷從系統中除去。依靠微生物的吸收、累積和填料床的吸附、置換，最后通過更換填料床從系統中去除磷的能力是有限的。在上述三種作用中，一般以植物對磷的吸收、去除作用為主。濕地系統對磷的去除率可高達90%左右。

處理對比

模型圖

人工濕地

人工濕地

人工濕地

人工濕地

厭氧池