人工湿地生态系统污水净化研究进展

人工湿地生态系统污水净化研究进展张虎成田卫俞穆清徐宁(中国科学院东北地理与农业生态研究所,长春130012)摘要人工湿地作为近20年来发展起来的一种传统污水处理技术的一种廉价的替代方案,越来越受到世界各国的普遍重视。在分析中,详细介绍了人工湿地的概念、组成、基本的结构设计类型及其在污水净化中的应用领域和应用前景,同时详细论述了影响人工湿地污水净化效率的各种影响因素和制约条件及其各种影响因素之间的相互关系,并对今后研究的方向进行了展望,为人工湿地污水净化技术的应用研究提供了有益的参考。关键词人工湿地污水净化StudyprogressinconstructedwetlandecosystemsforsewagepurificationZhangHuchengTianWeiYuMuqingXuNing(NortheastInstituteofGeographyandAgriculturalEcology,ChineseAcademyofSciences,Changchun130012)AbstractAsalowcostalternativetotraditionalsewagepurification,thetechnologyofconstructedwetlandshasbeendevelopedinrecent20yearsandmanycountrieshavepaidmoreattentiontoit.Thispaperprovidedadetailedreviewonthedefinition,composition,design,applicationofconstructedwetlands.Atthesametime,thepaperspeci-fiedvariousfactorsandrestrainconditionsaffectingpurificationefficiencyanddiscussedtheinterrelationsamoogthem.Meanwhile,thepapergavetheprospectsofconstructedwetlandresearchinthefuture.Keywordsconstructedwetlands;sewagepurification资助项目:中国科学院东北地理与农业生态研究所学科前沿资助项目(KZCX3-SW-NA-13)收稿日期:2003-03-31;修订日期:2003-06-28作者简介:张虎成(1974～),男,博士研究生,主要从事环境污染防治及评价研究。1引言湿地被应用于污水净化始于20世纪50年代[1],而用人工湿地进行污水净化的研究始于20世纪70年代末[2]。人工湿地是一个自适应的系统,它是近20年发展起来的一种废水处理新技术,其特点是投资省,处理效果好,运行维护方便,它属于一种生态治理污水的方法,可作为传统的污水处理技术的一种有效替代方案,这对于节省资金、保护水环境以及进行有效的生态恢复具有十分重要的现实意义,也越来越受到世界各国的重视和关注[3]。目前它被广泛应用于处理生活污水[4]、工业废水[5]、矿山及石油开采废水[6,7]、农业点源污染和面源污染[8～10]以及水体富营养化问题的治理[11]。人工湿地比天然湿地污水处理提供了更好的机会,因为人工湿地部分采取了人为控制措施,从而可以优化系统去除BOD、COD、营养元素和细菌性污染物的性能。它不仅可以为昆虫和其他动物提供生境,也可以作为一种美学景观,而且可以最大限度地进行水力条件的控制和湿地植物的管理。2人工湿地的概念、分类、结构组成及基本的设计类型2.1人工湿地的概念美国著名的湿地研究、设计与管理专家Hammer等人[12]将人工湿地定义为:一个为了人类的利用和利益,通过模拟自然湿地,人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植被、动物和水体组成的复合体。夏汉平等人[13]认为,人工湿地是指通过模拟天然湿地的结构与功能,选择一定的地理位置与地形,根据人们的需要人为设计与建造的湿地。除此之外,人工湿地的叫法也较多,如man-madewetland,engi-neeredwetland,createdwetland,artificialwetland,con-structedwetland等,当首届国际人工湿地处理污水大会于1988年在美国召开后,constructedwetland才开第5卷第2期环境污染治理技术与设备Vol.5,No.22004年2月TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControlFeb.2004始逐渐取代上述其他术语而成为人工湿地的通用名词。2.2人工湿地的分类人工湿地至少可分为4大类[14]:①人工生境湿