人工湿地对污水净化效果的研究
姓名：孙光申请学位级别：硕士专业：环境水利指导教师：马永胜
20090601
摘要
摘 要
水是人类赖以生存和发展的重要自然资源，也是自然生态环境重要的制约因素。随着城市和现代工业的快速发展，城市用水量和污水量急剧增加，水环境污染制约经济发展，危害人类身体健康，水污染己成为当今全球所面临的严重的环境问题之一。必须尽快提高污水处理水平和处理率以减少污水排放所造成的水资源污染对国民经济可持续发展所产生的负面影响。但目前有很多因素困扰我国污水处理事业的发展，资金和技术是两大主要因素。特别是对缺乏资金的小型城镇及农村地区，如何处理生活污水问题更是人们所关注的。研究适合我国国情的污水处理新技术是环境工程界共同关注的课题。
人工湿地作为一种新型污水处理工艺，因具出水水质稳定、耐冲击负荷强、基建成本和运行费低、易维护、兼具美学价值以及污染物去除效果好、可脱氮除磷等优点，越来越受到人们的重视。已广泛应用于处理生活污水、农业点源污染和面源污染以及富营养化水体的治理。
本文对现有人工湿地系统进行理论分析和实际调查基础上，自行模拟设计了人工湿地小试系统。主要针对系统的不同类型、植物筛选、不同浓度、净化效果及影响因素等方面进行了研究和探讨。试验结果表明：
（1）不同类型的人工湿地对污染物的去除效率不同。当水力停留时间为1d，垂直流人工湿地对COD、NH4+-N、TN、TP的去除效果最好，平均去除率分别为59.8%、66.2%、75.2%和53.5%。潜流和垂直流人工湿地之间的差异较小，表面流人工湿地对各污染物的去除效果均低于前两者。
（2）湿地植物在人工湿地中发挥着重要作用，具有一定的去除氮、磷的能力。对栽种芦苇（Phragmites australis）、香蒲（Typha latifolia）和菖蒲（Acorus calamus）三种植物的潜流人工湿地进行试验研究，分析三种植物对污水的净化效果，及在不同水力停留时间下的变化规律。在最佳运行条件下，COD、NH4+-N、TN、TP的去除率分别在54.9%、75.4%、77.9%和67.2%以上；三种植物对比可以看出，香蒲的净化效果明显好于芦苇和菖蒲，香蒲对COD、NH4+-N、TN、TP的去除率最高分别达到67.2%、90.0%、89.7%、88.9%。栽有植物的潜流人工湿地对污水中COD、氨氮、总氮的处理的效果优于无植物的对照系统，但栽有植物的潜流人工湿地对污水中总磷的处理效果与无植物的对照系统无显著差别。
（3）污水浓度对潜流人工湿地系统的COD、氨氮、总氮去除效率影响均不大，对总磷的去除影响较大。
关键词：人工湿地；污水；不同类型；湿地植物；不同浓度；净化效果
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Abstract
Study on Purification Efficiency of Sewage in
Constructed Wetlands
Abstract
Water is the important natural resources for the human survival and development, as well as an important restriction factor of natural eco-environment. Water requirement and sewage is increasingly increased with the rapid expansion of urban area and development of industry. Water pollution restricts the development of economy and human health. The water pollution has become one of the serious environmental problems faced by the global nowadays. As soon as possible to increasing the level and the efficiency of sewage treatment in order to reduce the influence caused by pollution of water resources for sustainable development of the national economy negative impact. But, at present, there are many factors baffling the sewage treatment development, funds and techniques are the two main factors. Especially in some small towns and rural areas which are absent for funds, how to treat the domestic sewage is the most focused question. It is the common attention that researching new sewage treatment techniques in environmental engineering field.
The constructed wetland of the new municipal sewage treatment techniques has merits such as stable outflow water quality, strongly impact resistance load, the lower of infrastructure cost and operating cost, easily maintaining, and aesthetics value. As well as the effective removal of pollutants, has the availability of denitrification and dephosphorization. And now more and more attention. Constructed wetland has been widely applied in sewage treatment, agriculture point source pollution, surface source pollution and the treatment domestic eutrophication of the water bodies.
By theoretical analysis and practical investigation, designed to simulate small scale constructed wetland system. This paper mainly studied and discussed different types, plant selection, different concentration, purifying effect and influence factors in the wetland system. The result showed:
(1) Different types constructed wetland have different remove efficiency. At hydraulic retention time is 1d, vertical flow constructed wetland for COD, NH4+-N, TN, TP removal efficiency of the best, the average removal rate of COD, NH4+-N, TN, TP was 59.8%, 66.2%, 75.2% and 53.5%. Between the subsurface flow and vertical flow constructed wetlands have little differences. The surface flow constructed wetland for all pollutants removal efficiency is lower than
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the first two.
(2) Wetland plant played an important role in the constructed wetland, it have the ability of nitrogen, phosphorus removal. Through the test research of subsurface flow constructed wetland, which plants reeds、cattail and acorus calamus respectively, analyzed effect of three plants on the purifying the sewage, and different hydraulic retention time under the law changes. The results show that in the best operating conditions, COD, NH4+-N, TN, TP in the removal rate of 54.9%、75.4%、77.9% and 67.2%. Three plants contrast test presents that cattail purifying effect is significantly better than the reeds and acorus calamus. The COD, NH4+-N, TN, TP best removal rate reached to 67.2%, 90.0%, 89.7%, 88.9% by cattail. Have plants planted subsurface flow constructed wetland for sewage treatment effect of COD, NH4+-N, TN is better than no plants check systems, but of TP is no significant difference.
(3) Sewage concentration subsurface flow constructed wetland system of COD, NH4+-N, TN removal efficiency is little effect, and the removal efficiency of TP has great influence.
Key words: constructed wetland; sewage; different types; wetland plant; different concentration; purifying effect
Candidate: Sun Guang
Speciality: Environmental Water Conservancy
Supervisor: Prof. Ma Yongsheng
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研究生学位论文独创声明和使用授权书
独 创 声 明
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湿地及人工湿地概述
1绪论
1.1研究的目的与意义
水是生命之源，是人类赖以生存和发展不可缺少的一种宝贵资源，是生态环境的控制性要素，是综合国力的有机组成部分，同时又是战略性的经济资源。水问题将严重制约21世纪全球经济与社会的发展，并可能导致国家间的冲突。水资源的可持续开发利用是创造一个可持续发展的社会和生存环境的必要条件之一。21世纪，世界面临的三大水问题，即洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化，这严重影响到人类生活水平的提高、经济的发展和社会的稳定。
进入20世纪以来，水体富营养化问题日益严重，是由大量的生活污水和工业废水排放引起的，增加的化肥施用量以及肥料的流失更是造成水体富营养化日益严重的直接原因。由于产生水体富营养化的原因，人们开始重视控制营养物质的来源，特别是点源污染，采用对城市污水集中处理和对污染严重的企业进行彻底的整治等方法，这些措施有效降低了水体营养物质的负荷量，但是水质状况并未因此得到明显的改善。因此农业面源污染在水体富营养化中扮演的重要角色开始被人们逐步意识到，特别是由于环境恶化而造成的水土流失给水体带来的大量营养物质。我国作为一个农业大国，农业面源污染己成为水体富营养化最主要的污染源之一，对水体富营养化影响较大。
我国目前面源污染严重，由于大量施用的化肥、农药以及农田土壤中氮、磷等营养物质的流失，造成这些营养物质随着地表径流、农业灌溉径流等进入湖泊、河流，引起了严重的水体富营养化问题。农业非点源污染和点源污染相比危害规模大，具有复杂性、隐蔽性和潜在性，难以监测和控制。随着化肥、农药的大量施用以及农田土壤中氮、磷等营养物质的流失，且控制措施由于技术以及资金等各方面原因而不能落实，农业非点源污染成为水体污染的一个重要来源。由于水体富营养化的发生机制复杂，治理难度增大，至今还没有建立起经济有效的治理技术。近几年来，富营养化水体采用人工湿地处理技术成为研究的热点。人工湿地污水处理系统具有工程造价低、维护运行费用低以及运行管理技术水平要求不高等优点，是经济不发达的农村、小城镇及郊区污水处理比较经济合理的选择，因此研究人工湿地污水处理技术对于我国的环境保护有着重要的现实意义，正受到人们越来越多的关注。人工湿地技术适合富营养水体污染控制的特点，对于控制我国目前日益严重的湖泊、河流富营养化现象具有重要意义。
人工湿地构建的生态系统，具有独特的污染物净化机制，在湖泊点源和面源污染控制方面具有良好的应用前景。从技术可行性方面来看，人工湿地用于处理生活污水已有多年，尤其是在欧洲，人工湿地不仅可以用来处理小城市生活污水，在有些地区常常作为家庭生活污水的处理设施，也能用来处理工业废水。在美国、德国等国家，人工湿地技术己成功应用农业面源的污染控制中。目前，我国城市污水厂仍有大量的氮、磷随出水排入环境水体，城市
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污水处理工艺同人工湿地污水处理技术相结合，在削减氮、磷含量的同时，可以进一步提高出水水质。目前，我国己有为数不少的人工湿地用于处理城市生活污水及工业废水，但针对东北的相关的人工湿地处理农田排放污水、小城镇生活污水的技术和研究还不多，作为人工湿地处理系统设计的参考资料不足。
论证人工湿地处理系统在污水治理方面作为常规污水生物处理技术的一种有效的替代方案以及是污水的资源化、改善生态环境、减轻环境污染的有效途径，以期能为促进人工湿地在我国适当地区、特别是在东北地区作为缓解城市水资源短缺、水源地非点源污染、农业面源污染治理方面的应用起到一定的推动作用，提供一定的科学依据。
在人工湿地污水处理系统中，植物床起着非常重要的作用。但是人工湿地作为一种新型污水处理技术，在我国的研究时间较短，在湿地植物选择方面缺乏相关的经验，特别是我国东北地区又有着与南方地区显著不同的地域、气候、植被等特点，因此，开展东北地区人工湿地植物的筛选与配置技术研究对于拓展人工湿地技术在我国东北地区的应用有着重要的意义，为人工湿地的构建提供理论依据。
1.2国内外研究概况及发展趋势
1.2.1国外研究概况
人工湿地污水处理技术的应用可追溯到1903年，建在英国约克郡Earby的这个被认为世界上第一处用于处理污水的人工湿地连续运行直到1992年（Hiley PD, 1994）。1953年，德国首例采用人工湿地净化污水的是Max Planck研究所，该研究所的Seidel博士在研究中发现芦苇能有效地去除无机和有机污染物。1967年，荷兰根据Seidel的思路，开发了一种大规模处理系统，现称为Lelysttad Process，该系统是一个占地1 ha的星形表面流湿地，水深0.4 m，随后在荷兰建成大量的这种湿地（冯培勇，2002）。在20世纪70年代德国学者Kichuth提出根区法(The Root-Zone-Method)理论之后，人工湿地生态系统才开始在世界各地逐渐受到重视并被应用（Knight, R.L, 1993）。该理论的提出掀起了人工湿地研究和应用热潮。根区理论提出之后，于1974年在德国的Othfrensen，第一个完整的人工湿地的试验开始进行（张丽，2007）。虽然人工湿地技术提出于20世纪70年代，但在80年代就得了到迅速发展。在1988年和1990年，世界各地的研究者分别在美国和英国召开了人工湿地技术国际研讨会，提出了人工湿地的有关机理和一些可供参考的设计规范和数据， 标志着人工湿地已经成为一种有自身特色的废水处理方法，人工湿地系统作为一种独特的污水处理技术正式进入环境科学技术领域 （耿琦鹏，2006； 刘恩玲，2006）。
在国外，人工湿地应用研究迅猛发展。欧洲几乎已普及。统计数据表明，目前，在美国用于处理市政、工业和农业废水的人工湿地工程有600多处（用于处理煤矿废水的人工湿地工程有400多处，用于处理生物污泥人工湿地工程有50多处，用于处理暴雨径流的人工湿地工程近40处，用于处理奶产品加工废水的人工湿地系统超过30处）（ USEPA, 2000）。在丹
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湿地及人工湿地概述
麦、德国、英国各国至少有200处人工湿地（主要为地下潜流湿地）系统在运行，新西兰也有80多处人工湿地系统被投入使用，英国Sesern Trene水公司的人工湿地污水处理厂从80年代末的3处迅速发展为现在的100余处。（白晓慧，1999；吴亚英，2000）。人工湿地在发达国家兴起，其技术日趋完善，现今北美有650座湿地用于污水处理；北美2/3的湿地是自由表面流湿地，其中一半是自然湿地，其余为人工自由表面流湿地（USEPA, 1993）。在欧洲，特别是在一些东欧国家应用较多的则是地下潜流系统（Nolet B A, 2004）。在人工湿地系统中种植的湿地植物，主要有芦苇、菖蒲、香蒲等，绝大多数系统还采用砾石、沙土等作为填料为了保证潜流。对于近1000人口当量的乡村级社区可以应用此类系统进行二级处理，北美则对人口较多的地区应用此类系统进行高级处理，在澳大利亚和南非则用于处理各类废水（Nolet B A, 2001）。
对人工湿地的研究在国际上已相当活跃，涉及到各个领域。但深度上许多基础理论问题尚在讨论，广度上尚未形成综合性很强的成果。目前尚未见到系统的城市湿地专著（Hans Brix, 1994）。目前，很多国家已存在地方数据库，美国EPA正开发北美人工湿地数据库，为了减少建设低效湿地的风险。现在已有两种湿地的设计指南出版，但仍不是十分成熟，需要改良和改进。最近国际会议上有几篇文章对竖流系统评价很高，在欧洲许多地方对竖流湿地投入运行已有几十年，但至今仍未广泛应用，主要是介质选择还不成熟。许多科技技术人员仍在不断努力投入湿地的改进技术，研究系统的长期运行能力和管理问题，改良优化工程设计参数。人工湿地不仅用于城市和各种工业废水的二级处理，还可用于对农田径流的处理和高级处理中的精处理。有些情况下，人工湿地可能是唯一使用的技术。自然湿地水力负荷小于人工湿地，系统水深范围一般为30~40 cm（李丽，2007）。
人工湿地广泛应用于生活污水处理、矿区重金属污水处理、农业污水处理、城市暴雨处理等，其出水一般都优于常规二级处理效果（张丽，2007）。国外在人工湿地面源污染的各个方面开展应用研究，卓有成效（刘恩玲，2006）。早期人工湿地主要用于处理城市生活污水或二级污水厂出水，目前则主要用于治理农业面源污染、城市或公路径流等非点源污染（焦有权，2007）。人工湿地作为农田和水体之间的过渡带，通过土壤吸附、植物吸收、生物降解等作用，降低进入地表水的氮磷化合物含量。巴西的Engenho湿地对磷、硝酸盐和氨的去除率分别达到93%、78%和50%（刘恩玲，2006）。有研究结果表明，50m宽的沿岸植被缓冲带能减少进入地表水的89%氮和80%的磷（Peterjohn，Correll，1984）。在美国、德国等国，一些技术人员还将人工湿地处理技术推广应用于处理行政事业单位、小城镇、农村、郊区的污水和垃圾渗滤液。工业废水的处理范围仍主要集中在以COD、BOD5、金属离子和油污染为主的废水，但其处理的浓度极限范围不断被突破，现在甚至能处理COD高达数千的工业废水，在严寒地区应用人工湿地处理技术也能取得很好的运行效果，而不再局限于气候较暖和的地区（焦有权，2007）。
White等采用二级潜流式人工湿地系统并在第二级湿地前设置不饱和区域和出水回流，以加强氨氮的去除（Kevin D.White, 1995）；北美湿地工程公司（NAWE）借鉴污泥回流技术和鼓风曝气开发了循环流湿地工艺和通风强化床工艺，这些工艺目前已被成功应用于处理气候太冷或污水浓度太高的地区，这些地区在数年前还被认为不适宜采用人工湿地处理污水（Nolet B A, 2001）。
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景观规划设计方面，早期对人工湿地景观利用的典范是在规划波士顿带状公园体系时，美国景观师奥姆斯特德对查尔斯河流域进行了景观规划和改造，恢复了自由弯曲的河流体系，并按自然规律重新构造了滩地和湿地（杨冬辉，2003）。随后，美国等发达国家科技技术人员发现湿地植被和土壤可以净化污水，对人工湿地的作用又有了进一步的认识，从而探索将水域空间的治理、地下水蓄积等同城市公园结合起来的方法。例如，1998年美国圣保罗市对安姆斯湖的改造；英国伦敦于2000年向公众开放的湿地中心，被誉为“展示在未来的世纪里人类与自然如何和谐共处的一个理想模式”，是欧洲现今最大的人工湿地生态系统（王凌，2003）。
1.2.2国内研究概况
我国进行人工湿地处理系统研究较晚，直到“七五”期间才开始了对人工湿地较大规模的研究，如今已取得了人工湿地工艺特征、技术要点和工程参数等研究成果（胡康萍，1991； 严晔端，1993）。
1987年，天津市环境保护研究所建成首例采用人工湿地处理污水工程，占地6 ha，处理规模为1400 m3/d的芦苇湿地工程（彭超英，2000）。通过实验研究芦苇人工湿地处理城市生活污水的性能，建立了11个试验单元，并对季节、有机负荷、水力负荷及停留时间等与污水中主要污染物之间的规律进行探索，取得较高脱氮除磷效果，出水水质优于二级处理标准（汤显强，2007）。
随后建立了示范工程，1988~1990年在北京昌平建成了我国首例进行研究的自由表面流人工湿地，占地2 hm2，进行污水处理，水力负荷4.7 cm/d，水力停留时间为4.3 d，BOD负荷59 kg/（hm2·d），处理量为500 t/d的生活污水和工业污水，处理水解池或原污水（王锋德，2006）。
1990年，国家环保局华南环境科研所与深圳东深供水局在深圳白泥坑建成第一座实用型人工湿地处理系统，处理7 000人的乡镇小区综合污水，占地面积为8400 m2，处理规模为3100m3/d（陈韫真，1996）。实践表明，处理生活污水和工业废水效果良好，其出水达到了二级处理水平。COD的进水负荷较高，但出水浓度均能低于60.0 mg/L。对BOD的去除率平均为88%~94%，且污水中有机物浓度变化很大，但出水有机物浓度并不随进水浓度的变化而产生较大变化。
1993年，湖北省环保所、大冶铁矿、黄石市环境监测站合作，由武钢大冶铁矿承建，在大冶铁矿炸药车间建立的用以处理铁矿炸药车间排放的含氮污水的中试性人工湿地，面积为200 m2。此后，国家环保局相继采用人工湿地处理污水进行过一系列试验，对人工湿地的构建与净化功能进行了阐述（张丽，2007）。
1996年以来，深圳市环境科学研究所参与了中德奥合作开展的“热带与亚热带区域水质改善、回用与水生态系统重建的生物工艺学对策研究”，经过小试中试后，1999年9月项目有关人员设计并修建了“洪湖人工湿地系统水质净化工程”，从布吉合取水经高效渗滤人工湿地系统净化后为洪湖补充水，同时在洪湖周边地区截污，工程建成后污水水质明显改善，
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优于景观用水标准，缓解了冬季严重缺水的问题（刘恩玲，2006）。
2003年10月，东北第一座人工湿地生态污水处理厂进入冬季调试阶段，日处理污水3万t，占地6.3 hm2（张晶，2003），2004年7月，北京城区内最大的人工湿地北京元大都公园人工湿地建成，面积达17000m2（孟环，2004）。2004年11月，大清河入湖河口复合人工湿地在云南建成，是云南首块规模化人工湿地，经过4个月的试运行，可日处理污水2000 m3，湿地水中的主要富营养化指标均优于国家排放标准中的一级A标准（和光亚，2004）。
近几年来，我国人工湿地污水处理技术取得了一定成效。目前，人工湿地生态系统净化废水的研究，已涉及到湿地生态系统的结构、湿地生态系统中大型水生植物、湿地生态系统的调控以及湿地生态系统多个单元的组合等等各个方面（程树培，1982）。现在潜流人工湿地处理技术已在我国得到广泛应用，主要用于处理生活污水、工业废水、造纸废水等（李亚治，2000）。国内，人工湿地除处理生活污水外，还广泛应用于处理农业面源污染（许春华，2001）、富营养化水体（朱彬，2002）、采矿废水（代明利，2003）、采油废水（籍国东，2001）、垃圾场渗滤液（徐丽花，2001）等。随着研究逐渐深入，人工湿地还被用于改善饮用水源水质如利用人工湿地改善北京官厅水库水质，出水基本满足地面水III类标准（代明利，2003）。
我国“八五”攻关课题“滇池防护带农田径流污染控制工程技术研究”将人工湿地技术用于处理农田径流废水，取得了十分满意的净化效果（刘恩玲，2006）。中科院水生科学院水生生物研究所的成水平、夏宜铮等人（1997）研究发现灯心草、香蒲人工湿地净化污水能达到国家2、3级地面水标准。况琪军等利用人工湿地生态系统去除水体中藻类，说明人工湿地系统在污水深度或减少水体富营养化、抑制藻类生长等方面具有特色（刘雯，2002）。随着人工湿地污水处理技术的发展，被广泛应用于新型行业，在全国数十个城市开展了人工湿地的研究，已有不少城市建立了芦苇人工湿地污水处理系统，很多已投入生产，这些系统运行以来，产生了良好的经济和社会效益，为我国环境保护做出了贡献（王全金，2004）。现在人们逐渐意识到要充分利用已有资源。虽然很多湿地被破坏，但仍留有不少天然湿地，这些湿地多属表面流，而目前潜流人工湿地应用较广，表面流和潜流湿地各有优缺点，将天然湿地进行改造，使两者相结合，发挥各自的长处，用来处理污水，有很大的现实意义（赵素芬，2006）。
景观规划设计方面，我国首次在城市绿地中应用人工湿地，是在深圳“洪湖公园”中兴建的一处人工湿地，目的在于解决枯水期公园补水需要。之后，我国在成都兴建了“活水公园”， 有许多学者对人工湿地做了理论与规划等方面的研究，它展示了人工湿地系统处理污水新工艺的以水为主体的环境科学公园（盖静，2007）。更展示了人工湿地污水处理新工艺用“绿叶鲜花装饰大地，把清水活鱼送还自然”的魅力。2001年，俞孔坚、李迪华、孟亚凡以北京中关村生命高科技园区规划为例，介绍了湿地生态系统在高科技园区规划中的应用。随后，白晓平（2002）通过对汾河工程建设的研究，指出了城市中湿地的重要性。吴维芳（2002）以深圳“海上田园”为例，从生态、文化、经济方面分析了设计和施工中需要关注的问题。孙华军（2002）以“巢湖水源地保护工程”为例建设的工程可行性操作方法，通过建立人工湿地，控制污染物输入量，解污污染源问题，维护湖泊水质，促使富营养湖泊向草型湖泊转化的湖滨带湿地。陆邵明、张慧姝（2003）以马鞍山采石河景观资源的开发与景观规划为例，指出要注重保育生态景观廊道，挖掘与发扬本土文化，为城市创建一种全新的自然水岸空间。潮洛蒙（2003），韩炳越、李正平、张朗等（2003）应用景观生态学相关理论也对人工湿地进
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行了研究、规划。
1.2.3人工湿地水处理技术研究发展趋势
经过20多年的研究，人工湿地水处理技术取得了一定的进展，潜流人工湿地污水处理技术也取得了一定的经验参数和设计理论数据，可作为一项新型污水处理工艺推广应用， 还有许多工作有待于进一步开展。由于影响湿地系统的因素繁多，受气候及地域条件影响较大，人们对污染物在湿地系统中的迁移转化规律的认识尚不充分，人工湿地设计的可移植性不强。因此，为全面了解湿地对污水的去除机制，改善人工湿地对污水的净化效率，未来的研究趋势是（宋晨，2006；秦志伟，2006；吴建强，2005）：
1.对不同构造的湿地系统中污水的流体力学特性进行研究，探讨湿地容水体积（空隙度）、水力停留时间、水力负荷、出水量和出水速率等与污水净化效果之间的耦合关系，以揭示水力学特点对污水净化效果的影响规律；而且，目前诸多研究结果在很大程度上都缺乏可比性，对人工湿地的研究没有一个统一的对比标准，人工湿地的类型和规模千差万别。因此，系统地开展具有高对比性的研究也将成为今后研究的一个重要方向。
2.深入研究湿地系统中O2的供应和不同类型植物的输氧能力对基质中微生物生境的影响；
3.研究低浓度、难降解、高盐、有毒、有机废水对湿地系统中氧分布和微生物生存环境的影响；
4.重点研究在提高人工湿地氧化、硝化能力的同时如何提高其反硝化能力，在解释脱氮机理的同时解决有机物与总氮的同时高效去除问题；
5.随着运行时间增长，人工湿地中填料会出现堵塞，甚至吸附饱和，我们需要寻找途径来解决这一问题，确保湿地长期稳定运行。
6.建立污染物的分布和去除动力学模型，以深入研究人工湿地技术的除污机理；现有的模型基本为一些经验模型而无法得到广泛的应用。
7.以废水的特征污染物为指标，研究合理的人工湿地构造与工程参数，推算系统设计方程；由于引起水体富营养化的主要原因的氮、磷等营养元素过剩，所以它们仍然是污染物中被严格控制的主要目标。因此，今后研究和实践的重要内容是在研究去污机理的基础上，构建或调控有利于稳定地去除氮、磷等营养元素的湿地系统。
8.结合不同地区不同污水的特性筛选出抗性强、净化效果好的工程植物；
9.研究垂直流人工湿地污水处理特点，研究其在未来污水处理中应用时各项参数的影响； 10.根据不同特性生活污水、不同地区及不同气候条件的使用数据建立数据库，促进人工湿地处理生活污水治理技术的推广；大量的研究表明，温度的降低会影响人工湿地污水净化的效率。在我国北方寒冷地区，冬天人工湿地几乎不能应用，虽然潜流湿地对这方面要求较低，但温度很低时还是会严重影响去除率。所以说温度是一个很关键的影响因子，要想推广其在北方的应用，解决这一问题非常关键。针对我国生态环境较差的地区与北方大部分寒冷地区，研究如何利用人工湿地特有的功能特性来改善和恢复恶化的生态环境具有重要的现实
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意义。
11.研究各种人工湿地改良技术，深入研究人工湿地技术在工业废水处理中的应用。目前，面源污染已远远超过点源污染，人工湿地在治理面源污染方面具有很明显、独特的优势与潜力，因该着重加强人工湿地在这方面的研究应用。
12. 我国目前仍处于中等发达国家经济水平，人工湿地作为一项经济技术，需要充分利用有限的土地资源和经济条件，同时又要保护环境，达到美化市容市貌效果。
1.3研究的主要内容及技术路线
1.3.1研究的主要内容
（1）不同类型人工湿地系统之间去除效率的比较；本研究包含三种基本的人工湿地流态：表面流人工湿地，潜流人工湿地和垂直流人工湿地，根据国内外己有的有关人工湿地资料，设计、构建人工湿地处理系统，并研究其运行情况；通过对湿地类型选择探讨，研究人工湿地对污水中COD、N、P等主要污染物的净化效果和净化能力；
（2）研究和实测了人工湿地净化污染物的能力，考察人工湿地中的植物对COD、N、P吸收的规律，并对不同湿地植物对污水中COD、N、P的净化效果进行比较研究，确定不同植物人工湿地系统处理不同污染因子的最佳水力停留时间；研究在不同水力停留时间下，芦苇、香蒲和菖蒲对污染物的去除效果；通过对人工湿地中有无栽培植物的比较研究，确定人工湿地中植物对污水处理效果的影响程度。评估湿地植物对污染物去除的贡献。
（3）研究栽种香蒲的潜流式人工湿地在不同进水浓度负荷下对COD、N、P的净化效果，分析不同进水浓度对系统处理效果的影响。
1.3.2技术路线
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查阅文献资料整理并分析实地调查 确定实验地点、实地水质资料分析设计、构建人工湿地系统确定水质监测目标、指标 选择植物并进行移栽 进出水系统布置 运行与管理 现场水样采集 实验室进出水水样水质监测分析 不同类型人工湿地对污水 净化效果对比 不同植物对污水净化效果对比 不同进水浓度对污水净化效果对比 综合评价找出最佳 湿地类型 筛选出最佳 湿地植物 分析不同进水浓度对净化效果的影响 结论 8
湿地及人工湿地概述
2湿地及人工湿地概述
2.1湿地概述
2.1.1湿地的定义与《湿地公约》
湿地在地球上分布广泛，类型繁多，且不同类型的湿地间差别很大，因此，很难制订出一个确切定义。
由于湿地有许多的特性，国际上对湿地（wetland）有50种以上的定义。
《湿地公约》中对湿地的定义：不论其为天然或是人工、长久或暂时性的沼泽地，泥炭地或水域地带，静止或流动的淡水、半咸水、咸水水体，包括低潮时水深不超过6米的水域；同时还包括邻接湿地的河湖沿岸、沿海区域以及位于湿地范围内的岛屿或低潮时水深不超过6米的海水水体。
Hammer和Bastian（1989）认为湿地应至少满足以下条件：（l）以水生植物为主体，至少为间歇性的；（2）基质处于水饱和状态下或在植物生长期有一段时间保持一层浅水水域；（3）土壤保持厌氧状态。简单的说，湿地就是由地球表层上的水、土和水生或湿生植物（可伴生其它水生生物）相互作用构成，水长期控制其内部过程，具有较大的活性和较高生产力的自然综合体。
2.1.2湿地的主要类型
按《湿地公约》中对湿地的定义，可将湿地分为湖泊、河流、沼泽、滩地、盐湖、盐沼以及海岸带区域的珊瑚滩、海草区、红树林和河口等类型。
王飞等（1990）把我国湿地分为沼泽，浅水湖，湖滩、浅水河和河滩、滩涂四种类型。 按拉姆萨尔公约确定的湿地定义，陆健健（1990）在《中国湿地》中将中国湿地分为以下几种类型：（1）浅海湾及海峡（低潮时水深不超过6米）；（2）河口、三角洲；（3）岩石海滩；（4）沙质海滩；（5）潮滩、泥滩；（6）小型岛屿；（7）红树林沼泽海滨；（8）海滨微咸及咸水湖泊和沼泽；（9）河滩沼泽地；（10）淡水湖泊及相邻的沼泽地；（11）河、溪（流速慢的）；（12）河、溪（流速快的）；（13）鱼塘、虾池；（14）沼泽地及小型淡水池塘（8ha以内）；（15）内陆水系盐水湖及相邻的咸水沼泽；（16）盐场；（17）稻田：（18）水浇田、灌溉农田；（19）水库（人工湖）；（20）季节性淹水草甸、草地；（21）沼泽树林，暂时性淹水林；（22）泥炭沼泽地。
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2.1.3我国湿地的特点
1.类型多 2.面积大 3.分布广 4.区域差异显著 5.生物多样性丰富
2.1.4湿地的功能和效益
湿地的功能是指生态系统具有维持自然过程、直接或间接地为人类提供多种资源和能源、防止自然灾害等服务的能力。效益是指在生态系统服务功能中对人类和自然界有价值（经济、社会和生态价值）的方面。湿地具有保护人类生产生活的作用或为社会、经济、环境提供服务，具体有以下方面（张洪刚，2006；马安娜，2007）：
1．提供水源和补充地下水
湿地常常作为居民、工业和农业用水的水源，河流、湖泊、溪流、池塘中都有可能提供直接利用的水。湿地可以看作是地面水流的接收系统，或者说地面水流可起源于湿地而流入下游，同时也可以为地下蓄水层补充水源，从湿地到蓄水层的水可以成为地下水系统的一部分，也可以为周围地区提供水源。因此，有些湿地被称为“天然蓄水库”，它们仅在水位超过一定水平时才产生地面出流。
2．湿地的抵御自然灾害的功能 （1） 调节流量，控制洪水
湿地能将过量的水分储存起来并缓慢的释放，从而将水分在时间和空间上进行再分配。在暴雨和河流涨水期间可以储存过量的降水，是一个巨大的蓄水库，这些被储存的水分可以在短则数天、长达数月的时间内缓缓排出，减弱下游洪水的危害，并在流动的过程中蒸发或下渗为地下水。
（2）防风护堤
强壮的海岸湿地植被可以减轻或防止潮水和风暴对海岸的侵蚀。这主要依靠湿地植被：①粗壮高大的植株可以消弱海浪和水流的冲力；②发达的根系及其堆积的植物体对土壤有稳固作用；③沉降沉积物，提高滩地高度。
（3）防止盐水入侵
淡水层一般位于咸水层的上部，并由沿海的淡水湿地所维持，在地势较低的沿海地区，下层基质是可渗透的，淡水层的减弱或消失，往往会导致深层咸水上移或内侵，改变当地生态环境，使淡水水井变为盐水水井、土地盐碱化等，尤其会导致居民饮水供应和农业灌溉用水的困难。
3．调节气候
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湿地可以影响小气候。主要表现在两方面：一是湿地水域面积较大，具有饱和的含水量，潜水位较高，在夏季强烈的蒸腾作用下，有利于地下水输送到地表，保证了湿地源源不断向大气输送水蒸气，从而大大增加了大气湿度，进而实现对降雨量的调节；另一方面，湿地的热容量大，可以减小湿地地区的气温变化幅度，改善局部小气候。同时，湿地的厌氧环境影响到其内部的物理化学反应，减缓了贮藏在湿地中动植物残体的氧化分解过程和向大气中排放CO2，湿地作为碳库可以降低大气中的二氧化碳，缓解温室效应，因此，在全球气候变化中起着“稳定器”的关键作用。
4．生物多样性功能
湿地是众多珍稀濒危物种栖息和繁衍的场所，因而在保护生物多样性方面有及其重要的价值。由于湿地处于水陆交界处，具有过渡地带的特殊性。多样化的生境使得湿地具有高的生物多样性。一方面湿地具有水体生态系统的特质，另一方面，又给陆生生物提供了生存条件。
5．净化水质
湿地具有独特的吸附、降解和排除污染物、悬浮物和营养物的功能，在净化污水、物质循环、降解环境污染物等方面，具有其它生态系统不可替代的重要性。湿地生态系统中的许多水生植物不仅具有抵御污水污染的能力，而且还可以吸收和富集水体中重金属离子，通过好氧菌分解有机物。湿地所特有的自然属性使水流减缓，外源物质进入湿地后，有利于固体悬浮物的吸附和沉降，其它的污染物也随之从水中沉降下来。一部分污染物被植物吸收变为初级生产量，通过收获而移除，一部分沉积于土壤中迁移转化，从而维持整个流域的生态平衡和水质的清洁。然而，湿地的吸纳能力是有限的，如过量的氮、磷输入往往会导致水体爆发“水华”以及沿海浅海地区的“赤潮”等现象。超量的营养物质输入会打破湿地原有生态系统的平衡机制，导致其富营养化，直至湿地生态系统崩溃。
6．物质生产功益
湿地生态系统蕴藏着各种丰富的自然资源，其中许多资源与人民生活和国民经济建设息息相关，具有重要的物质生产功益。可以为人类提供大量的粮食、药材、能源以及工农业原料，保存了许多天然的动、植物，是人类潜在的基因库。
7．湿地的社会功能
湿地是休闲旅游的理想之地，可为潜水、旅游、垂钓等旅游项目提供多样化场地；湿地还具有在宗教、历史、美学、文化、教育等方面的价值。湿地在不同尺度上影响着人类的生存环境。
然而，随着污水中有害物质浓度的增加，有些物质已经超出了湿地的净化能力范围。自然湿地中氨的浓度都应低于2mg/l，但是城市废水中氨的浓度在12-50mg/l之间变化，远远高于自然湿地系统，这些废水排入湿地后会造成水生植物功能的丧失和湿地的退化（Clarke，2002）。伴随着近些年自然湿地面积的锐减和功能的衰退，利用人工湿地处理污水技术逐渐发展起来并走向成熟。
2.2人工湿地概述
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2.2.1人工湿地定义
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。自首届国际人工湿地处理污水大会于1988年在美国召开后，Constructed wetland才逐渐取代其他术语而成为人工湿地的通用名词（张虎成，2004）。
美国著名的湿地研究、设计与管理专家Hammer等人（1989）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、挺水与沉水植物、动物和水体组成的复合体。
目前对人工湿地定义已经取得了基本一致的认识：人工湿地是一种由人工建造和监督控制的，与沼泽地类似的地面，它充分利用了基质-微生物-植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用来实现对污水的高度净化。
2.2.2人工湿地的分类及特点
按照工程设计和水体流态的差异，人工湿地污水处理系统主要可以分为4种类型（应俊辉，2007）：表面流湿地；潜流湿地；垂直流湿地；潮汐流湿地。
①表面流湿地（Surface Flow Wetlands，SFW）与自然湿地最为接近，其水流状态是污水以较慢速度在湿地表面漫流，水位较浅，一般在0.1~0.6m，类似于沼泽。这种湿地具备投资少、操作简单、运行费用低等优点，但占地大、水力负荷小、净化能力有限，系统运行受气候影响大，湿地中的氧来源于水面扩散与植物根系传输，不能充分利用填料及丰富的植物根系，夏季易孳生蚊蝇。其对废水的净化主要是通过植物、基质和内部微生物之间的物理、化学、生物学过程相互作用而实现的（Andrew，1995）。表面流人工湿地能稳定有效的去除总氮，但对磷的去除效率相对较低。此外，表面流人工湿地全年或一年中大多数时间都有表面水存在，停留时间较长，因此对悬浮物、有机物的去除效果较好。然而，这种系统难以充分利用生长在基质表面的生物膜和生长丰富的植物根系对污染物进行降解，但废水中的绝大部分有机物的去除是由长在植物水下茎、杆上的生物膜来完成，所以处理能力较低。该类型在美国、加拿大、新西兰、瑞典等国有较多分布。
②潜流湿地（Subsurface Flow Wetlands， SS-FW）是目前较多采用的人工湿地类型，在潜流湿地系统中，污水在湿地床的内部流动，一方面由于水流在地表以下流动，具有保温性能好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好的特点；另一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的根系及表层土和填料截流等的作用，以提高其处理效果和处理能力。有研究表明，潜流型人工湿地较高的净化能力主要是依靠土壤有效的通气性，对COD、BOD5、NH4+-N和SS的去除能力很高，控制相对复杂，但由于植物床通常处于厌氧或缺氧状态，所以因硝化反应的不足而限制了总氮的去除（Plalzerd，1997）。脱N、P效果欠佳，目前在欧洲、日本应用较多。
③垂直流湿地（Vertical Flow Wetlands，VFW）综合了地表流湿地和潜流湿地的水流状
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湿地及人工湿地概述
况特点，垂直流人工湿地中，常常采用间歇进水，具有覆盖整个表面的布水系统，污水在重力作用下垂直地透过基质表面并在下部沿一定方向集中于一收集管中排出。污水从湿地表面纵向流入填料床底，床体处于不饱和状态，氧通过大气扩散与植物根传输进入湿地，硝化能力强，对于NH4+-N含量高的污水有较好的去除效果，但对有机物的去除能力欠佳，控制复杂，落干/淹水时间长，夏季易孽生蚊蝇。垂直流湿地系统因其建造要求较高，至今尚未广泛使用。
④潮汐流湿地（Tidal Flow Wetlands，TFW）系统中，通过湿地床交替的进水和空气运动，氧的传速速率和消耗量大大提高，极大地提高了湿地床的处理效果。湿地床交替地被充满水和排干，空气在向床内充水的过程中被挤出，床的基底材料逐渐被淹没，当湿地床完全被水所饱和以后，水就被全部排出湿地床，有机污染物留在基底内时是氧消耗量最大的时刻。因此，在排水过程中进入的新鲜空气可以看作是去除污染物的氧源。但是，潮汐流湿地运行一段时间后，床体可能会被大量的生物所堵塞，限制了水和空气在床体内的流动，降低了处理效果。因此，可以在设计中增设备用床交替运行，以便利用闲置期进行生物降解。
以上4种类型的湿地由于工程设计上水体流态的差异，导致了在运行、控制等方面存在着一定的差异。
根据人工湿地所用植物类型不同，可分为（梁继东，2003）：浮水植物系统；沉水植物系统和挺水植物系统。
①浮水植物种类众多，习性各异。大到浮水的叶和潜水的根的大型植物，小到几乎没有根的浮游植物。浮水植物主要用于N、P去除和提高传统稳定塘效率。浮水植物繁殖能力强，可通过光合作用由根系向水体放氧，并通过植物吸收有效去除N、P及重金属等污染物。浮水植物湿地适于热带和亚热带地区，其主要植物为水葫芦（Eichhornia crassipes）。艾而肯.热合曼等（2000）在我国新疆利用水葫芦治理麻黄素厂的污水，在进水污染物浓度较高的情况下，各污染物的去除率仍达80%左右。在摩洛哥和巴西的水葫芦湿地都取得了较好的净化效果（Mandi等，1998；Russel，1999）。美国乔治亚洲技术研究所的环境工程师发现，浮萍（Lemna minor）的植物组织可以快速吸收各种氯化物、氟化物和氯氟混合物，且其吸收速度高于细菌的降解速度（2005）。
②沉水植物系统目前对于废水处理还处于实验阶段，其主要应用于初级处理和二级处理后的深度处理领域。沉水植物光合作用的组织全部潜在水中。沉水植物的嫩枝可以直接吸收水中的无机物，这些植物的根部吸收养分的能力是毋庸置疑的。植物从水中和沉积物吸收养分的多少因植物种类而异。
③挺水植物种类繁多，挺水植物湿地多用芦苇属（Phragmites）、香蒲属（Typha）等生长快、根系发达的植物。目前所指人工湿地系统一般都是指挺水植物系统。挺水植物人工湿地有许多形式。挺水植物通过发达的根系向基质送氧，使基质中形成多个好氧、兼氧氧、厌氧小区，利于多种微生物繁殖，降解污染物。
2.2.3人工湿地基本构造及其在系统中的作用（尹军，2006）
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1．具有透水性的基质
基质有土壤、沙土、砾石、石块等，为水生植物提供了载体和营养物质，同时也为微生物的生长提供稳定的依附表面，是湿地化学反应的主要界面之一。目前潜流型人工湿地大多使用当地的河砂和砾石作为基质材料，表面流型人工湿地多采用当地土壤作为基质材料（袁东海等，2005）。当污水流经人工湿地时，基质通过一些物理和化学途径（如吸收、吸附、过滤、离子交换、络合反应等）来净化去除污水中污染物。
2．适于在饱和水和厌氧基质中生长的植物
人工湿地中水生植物不仅具有较强的营养物质吸附富集功能，而且还能与其周围环境的各种原生动物、微生物形成各种小环境，如将氧气传送至植物根区，为微生物的吸附和代谢提供良好的生化环境，形成特殊的根际微生态环境，这一微生态小环境具有典型的活性生物膜的功能，对多种污染物有很强的吸收、分解、富集能力，具备很强的净化废水的能力。种植植物的湿地确实优于传统的氧化塘和无植物的湿地（Brij，1999；YingFnegLin等，2002）。
3．好氧或厌氧微生物种群
人工湿地中微生物的活动是废水中有机物降解的主要机制，植物根区微生物是湿地降解有机污染物的主要生力军。水生植物通过通气组织的运输，将氧气输送到根区，从而形成根表及附近区域的氧化状态。植物根区好氧微生物的活动有利于硝化作用，在这一区域废水中的大部分有机物质被好氧微生物分解成二氧化碳和水，有机氮化物等则被硝化细菌硝化，还可以加强湿地对重金属的吸附和富集作用。而在湿地中的还原状态区域，则是有机物被厌氧细菌分解发酵（旷远文等，2004；Saskai等，2003）。
4．无脊椎或脊椎动物 如鱼类、贝类和鸟类等。
5．水体（在基质表面下或表面上流动的水）。
2.2.4人工湿地去污机理
2.2.4.1有机物的去除
在人工湿地中，对有机污染物具有较强的去除能力。可溶性有机物可以通过植物根系生物膜的吸收、吸附及生物代谢降解过程而被分解去除，不溶性有机物则可以通过湿地的沉淀、过滤作用，很快被截流而被微生物利用。一般人工湿地对COD的去除率可达80%以上，对BOD的去除率在85%~95%之间（吴晓磊，1994；杨敦，2002）。人工湿地中的微生物随着处理过程的不断进行而相应地繁殖生长，通过对湿地植物的收割及对填料床的定期更换而将新的有机体从人工湿地中去除。
2.2.4.2脱氮机理
人工湿地中，氮的去除方式包括挥发、氨化作用、硝化/反硝化、植物吸收和基质吸附，
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微生物转化是其中主要过程。
污水中的氮一般以两种形式存在：无机氮和有机氮。其中无机氮的去除方式包括：氨的挥发作用、NH4+的阳离子交换作用、硝化作用、反硝化作用、植物和其它生物的吸收等。有机氮可以在异养微生物的作用下转化为氨（NH3），即氨化作用。污水中的一部分氮也可通过人工湿地中填料的一些物理和化学的途径，如吸收、吸附、过滤、离子交换等去除。废水中的氨氮是植物生长不可缺少的物质，可以被植物直接摄取，合成植物蛋白质和有机氮，最终通过植物的收割从湿地中去除，但植物的摄取量有限。
湿地系统中氮的去除最主要的还是通过湿地中微生物的硝化和反硝化作用。湿地中的大型植物根系上附着生物膜，并在植物根系附近形成好氧、缺氧和厌氧的不同环境，是因为处于饱和状态的基质中生长的水生植物，可以增加湿地基质的透气性，同时湿地植物能将空气传输到其根部，由于扩散作用，这些空气在植物的每一须根周围形成一层薄薄的好氧区，在这一微小的好氧区中会发生硝化反应。而对于氧扩散不到的区域形成厌氧区发生反硝化反应。硝化反应主要是将NH3-N通过亚硝化菌和硝化细菌氧化成NO3-N，反硝化反应则主要是将NO3-N还原成N2。湿地中存在着无数的好氧厌氧区域，保证了较好的脱氮效果。
湿地系统中氨化细菌、硝化菌、反硝化菌、亚硝酸菌数量都处于较高水平，因此人工湿地具有硝化、反硝化脱氮的良好基础和巨大潜力（张甲耀，1999）。氮的去除还受到污水中COD与BOD5的制约。当污水中的COD与BOD5较高时，有限的溶解氧常常被用于去除有机物的反应中，有研究表明，明显的硝化作用只有当BOD5降至约50 mg/L时，硝化反应才开始进行（张广智，1999）。很多学者认为，人工湿地系统整体厌氧，不能提供良好的硝化作用环境条件，不能产生大量的反硝化作用底物—硝酸盐，不利于后续进行的反硝化反应，如将进水氮素物质经预处理转化为硝态氮或污水在进入湿地以前进行预曝气，则人工湿地系统将会取得更好的脱氮效果。
2.2.4.3脱磷机理
人工湿地对磷的去除是通过植物的吸收、微生物的去除作用和填料的吸收过滤等几方面的作用共同完成的。污水中磷的存在形态取决于污水中磷的类型，最常见的有磷酸盐（包括PO4-，HPO4-，PO43-）、聚磷酸盐和有机磷酸盐等。
湿地床中的填料对磷的吸附及与磷酸根离子的反应也对污水中磷的去除起到了重要作用。每一种填料都有它固定的吸附能力，一旦所有的吸附点被占用，就不能再吸附了。因此，湿地填料对磷的去除作用存在饱和的问题。填料对磷的吸附随填料的不同而存在着差异。当填料中钙含量较高时，磷可与钙反应生成不溶性的磷酸钙而从污水中沉淀，而当填料中含有较多铁、铝氧化物时，磷酸根可通过配位体交换被吸附到铁和铝离子表面，也有利于形成溶解度很低的磷酸铁与磷酸铝。当湿地床用砂作填料时，磷的去除主要依靠砂石对磷的吸附作用，而衡量砂对磷的去除能力的重要指标为砂石中的钙含量（ARIAS，2001）。Tanner等人对磷在人工湿地填料中的积累进行了研究，发现5年之后，磷的去除明显降低。但是，填料对磷的吸附和沉淀作用不是永久性的，而是部分可逆的，当污水中磷的浓度过低时填料中部分被吸附的磷会重新回到水中。在大多数湿地中，有机质的一部分分解速率非常慢，以致包
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含在有机质中的磷随着有机质而积累，由此形成了“去除”过程。有机质在填料中的积累是人工湿地去除磷的另一机制。
磷和氮一样，都是植物的必需元素，污水中的无机磷在植物的吸收和同化作用下被合成ATP等有机成分，通过收割而从系统中去除。如不被收获，在秋季和冬季，这些营养的大部分将通过淋洗和有机质矿化过程而重新释放，在营养转移至根系之前的夏季末收获植被能提高湿地对营养物的去除能力。
微生物对磷的去除作用包括微生物对磷的正常同化吸收和聚磷菌对磷的过量积累，微生物细胞的内含物储存过量积累，可通过对湿地床的定期更换而将其从系统中去除，湿地中某些细菌种类可以从污水中吸收超过其生长所需的磷。
2.2.5植物在人工湿地中的作用及选择原则
2.2.5.1植物在人工湿地中的作用
植物是人工湿地的特点所在，也是湿地处理系统最明显的生物特征，它是人工湿地的主要组成部分，并在其中起着重要作用。湿地植物在整个系统中的作用可以归纳为四个重要方面（吴建强，2005）：
（1）直接吸收利用污水中的营养物质，吸附和富集重金属和有毒有害物质； 水生植物是人工湿地中主要的去污成分之一。但总的说来，植物通过吸收带走的养分量一般的情况下都只能占污水中总量的一小部分。N、P是植物生长的必需元素，植物主要是靠自身的吸收来去除污水中的N、P等营养成分的，废水中的无机氮和无机磷在吸收同化作用下，均可以被人工湿地中的植物吸收，合成植物蛋白质，最后通过持续收获植物（如芦苇）成熟的茎叶就可以保证污水中的养分被持续有效的移走。用于处理湿地的植物通常是吸收能力强、生长快、生物量大的水生草本植物。在通过吸收移走养分的能力方面，浮水植物（如水葫芦）被普遍认为好于挺水植物，因为其有很快的繁殖速度。不同的元素通过植物吸收移走的量也呈现较大的差异。
水生植物还能吸附、富集一些有毒有害物质，如重金属Ca 、Fe、Zn、Cu、Mn、Pb、Cd、Hg、As、Cr、Ni、等，其吸收积累能力为挺水植物<浮水植物<沉水植物，不同部位浓缩作用也不同，一般叶<茎<根，各器官的累积系数随污水浓度的上升而下降。研究认为栽种植物的湿地对污水中的营养物质及重金属的去除能力高于无植物系统，显示了植物的吸收和吸附作用。植物对有毒有害物质的吸收以被动吸收为主，增加植物和废水的接触时间，可增强植物对其的去除率。
（2）为微生物提供栖息地
微生物是人工湿地净化污水的主要“执行者”， 人工湿地中微生物的种类和数量是极其丰富的，它们把有机质作为丰富的能源，将其转化为营养物质和能量。人工湿地水生植物的根系常形成一个网络状的结构，有着好氧、厌氧和缺氧区域，为各种不同微生物的吸附和代谢提供了良好的生存环境，这也为人工湿地污水处理系统提供了足够的分解者。研究表明，
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植物的根系分泌物可以促进某些嗜磷、氮细菌的生长，植物根部的细菌比介质处高1~2个数量级，有植物的湿地系统，细菌数量显著高于无植物系统，促进氮、磷释放、转化，从而间接提高净化率。很多湿地的大型挺水植物在水中部分能附生大量的藻类，这也为微生物提供了更大的接触表面积。
（3）加强水利传导和维持通气状况
维持人工湿地系统稳定运行的首要条件就是保证湿地系统水力传输和通气状况，水生植物起了重要作用。植物的生长能加快天然土壤的水力传输程度，且当植物成熟时，根区系统的水容量增大。即使当植物的根和根系腐烂时，剩下许多的空隙和通道，也有利于土壤的水力传输，植物根和根系对介质具有穿透作用，使得介质的水力传输得到加强和维持，因为在介质中形成了许多微小的气室或间隙，减小了介质的封闭性，增强了介质的疏松度。有研究表明植物根系可维持湿地沙的疏松状态，但也有人认为植物根的生长和扩展，会在基质上层建立一较密集的根区，从而使孔隙度下降。牛晓音等的试验研究发现，少量根系的存在对基质的孔隙度的影响不大。据报道，即使较板结的土壤，在2~5年之内，经过植物根系的穿透作用，其水力传输能力仍可与砂砾、碎石相当（Beven等，1982）。成水平等（1997）进行的人工湿地处理污水的试验发现经过3~5个月的污水处理后，种有水烛和灯芯草的人工湿地渗滤性能良好，污水能很快地渗入介质，而不种植物的对照土壤介质板结，发生淤积。
（4）生态美学价值和经济价值
目前生态美学价值充分体现在湿地的清洁性、独特性、愉悦性和可观赏性等方面，成为人工湿地污水处理技术追求的目标之一，而这些价值主要是通过水生植物来体现的（崔保山等，2001）。成都活水公园人工湿地系统中的大型水生植物群落在人工湿地生态系统中起着主体作用，同时还发挥着绿化、美化环境的作用（王庆安等，2001）。岳春雷等在杭州风景区内通过种植吉样草（Reineckea carnes）和黑麦草（Loviuwn perenne L.）构建的人工湿地不但成功处理了水污染，而且也美化了周围环境。
在人工湿地系统的实际运行期间，湿地植被的管理往往成为一个难点，管理费用较高是主要的问题。如果在人工湿地建造初期选择植物物种时，考虑所选植物的经济价值，这个问题就会变的较为简单。因此，人工湿地生态系统中植物的经济价值，近年来得到越来越多的重视。选择绿化用的苗木、花卉等作为人工湿地植物可谓一举两得。四川黔江地区白岩煤矿坑酸性污水和生活污水利用人工湿地系统进行处理的研究中指出灯心草不但具有较高的污染净化能力，是适宜的湿地植物，而且也是四川农民经常栽种的经济作物，可以用于编织草席出售，具有一定的经济价值（黄时达， 1995）。用木本植物作为人工湿地的主要植被且试验证明效果和芦苇接近（胡焕斌，1997）。
2.2.5.2人工湿地植物选择的原则
（1）净化能力强
每种植物对污水中污染物净化能力不同，表现在吸收能力的不同。净化能力越强的植物，单位面积的污染物去除率就越高。这主要从两方面考虑，一方面是植物对污染物在体内的富集能力；另一方面是植物生物量大小，可以决定植物自身生长所需的营养物浓度。采用恢复
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湿地处理农田径流，水生植物可积累氮，可溶有机氮占进水的66%~100%，可溶性无机氮最大占进水的24%，植物的吸收占重要的作用（Francisco，1997）。
另外，在人工湿地中，许多超累积植物应用在去除重金属污染方面。根据污水中所要处理的主要污染物，尤其在处理污水中的重金属元素方面，来选择相应种类的超累积植物，具有非常好的应用前景（陈玉成，2003；Sasaki等，2003）。
（2）耐污能力强
选择人工湿地植物首要考虑因素就是耐污能力。大多数植物对污染的特殊逆境有一定的适应性，并会产生一定的抗性，一定程度上这种抗性具有遗传性（段昌群，1995）。选择抗逆性强，即抗病虫害能力和抗气温变化强的物种，有助于湿地生态系统的健康稳定发展。但是不同植物的耐污能力有较大差异，所以要选择耐污能力强的植物，既有利于提高人工湿地的污染物净化能力，也可以保证植物的正常生长。最重要的是，可以增强植物—微生物根际系统的作用，达到净化的最佳效果。
（3）根系发达
许多研究所证明，植物的吸收、吸附和富集作用与植物的根系发达程度密切相关。植物的根系可以笼络土壤、固定床体表面和保持植物与微生物旺盛的生命力，对保持湿地生态系统稳定具有重要意义。同时，在提供微生物生境方面根系起着重要作用。根际在生物降解中起到重要作用，植物以多种方式促进微生物转化（Anderson，1994）。
（4）适地适种原则
人工湿地的构建应适应不同的水文地貌，植物也一定要适合具体湿地设计的要求，必须做到因地制宜，要使所选植物能够正常生长，适合当地的立地条件。人工湿地选择物种的适地适种原则包括适应当地的地形条件、气候条件和人文景观条件。同时，由于人工湿地系统是周围景观的一部分，因此必须将其融入其中，而不是独立于景观之外，这在植物选择中也应考虑（陈玉成，2003）。在气候适宜而植物物种丰富的地区，优先选用本土植物，慎重引入外来植物，尤其在邻近湖泊水库的湖滨湿地中，避免引发生物安全性问题。如位列十大害草之中的水花生（Alternanthera philoxeroides）和水葫芦（Eichhornia crassipes）等外来种的引入曾经导致了一些水体的水质恶化和富营养化。
（5）经济和观赏价值高
与传统的污水处理方式相比，人工湿地具有低投资、低运行费用、低维持技术的特点，但占地面积却较大。由于土地资源有限，所以人工湿地不仅具有处理污水的功效，还应具有一定的环境和经济价值。优先选择有经济价值的物种，通过收获这些植物能产生经济价值的组织，如花卉、茎叶和果实等，可为湿地的运行和管理提供经费支持。近年来，发达国家在人工湿地污水处理系统治污的同时引入园林设计的理念，产生了非常好的效果。所选植物应具有一定的景观美化功能。这不仅可改善湿地所在区域的小环境，而且可以提升湿地所在区域的旅游和教育价值（崔卫华，2006）。
（6）重视物种间的合理搭配
为了增强人工湿地污水中污染物的净化能力和景观效果，有利于植物的快速生长，在人工湿地中一般选择一种或几种植物作为优势种搭配栽种，同时也要考虑到不同种类植物之间存在的相互作用，包括两个方面，一方面是对光、水、营养等资源的竞争，另一方面是植物
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湿地及人工湿地概述
之间通过释放化学物质，影响周围植物的生长。Hoagland等（2001）研究发现宽叶香蒲、水葱、苔草等植物体腐烂产生的化感物质对芦苇生长、繁殖具有抑制作用。所以构建人工湿地选择植物时一定要重视物种间的合理搭配，既有利于群体的快速形成，也具有较高的污染物净化能力和观赏价值。另外对湿地植物生长抑制以及对人工湿地杂草的生物控制和残体减少均具有重要意义。
选用耐受水位变化能力强的物种，这在雨季和旱季明显的地区，以及湖滨地区的人工湿地的全年稳定运行尤为重要。根据实际情况的需要，如在盐沼地区选用人工湿地技术，那么必须考虑选择耐盐能力强的植物物种。选用抗寒能力强的物种，有助于保持寒冷季节和寒冷地区植物的活性和湿地在此期间和在此地区的去除效果。
2.2.6湿地对污染物去除的影响因素
2.2.6.1植物
在人工湿地处理系统中，水生植物是重要的有机组成部分，湿地中的植物不仅可以吸收水中某些污染物质包括重金属从而将其去除，还可以和基质一起过滤、截流水中悬浮物。植物还能固定污染区，防止污染源进一步扩散；由于植物根系的穿透作用，增强了介质的疏松度，从而加强和维持介质的水力传输能力（李向心，2002）。另外，湿地具有良好脱氮除磷效果的原因之一是由于植物对氧的输送、扩散等作用，可以在根部形成好氧区域，而对于氧扩散不到的区域会形成厌氧区域（王庆安，2000）。总之，水生植物在湿地污水处理中发挥着独特的作用，也是湿地区别于其他污水处理方式的特点。
2.2.6.2基质
基质是人工湿地重要组成部分，对于去除污染物，特别是磷素污染物有着重要的作用。它的净化功能包括：（1）基质机械阻留作用；（2）基质离子交换作用；（3）基质中微生物降解、转化和生物固定化作用；（4）基质胶体及其复合体的络合和沉淀作用；（5）基质中植物根系吸收、转化、降解和生物合成作用。不同基质为植物和微生物提供的生存环境不同，从而影响水处理的效果（高拯民，1990）。因此根据水质合理的选择基质是必要的。另外有机土壤有较好的团粒结构，吸附能力强，生长在土壤中的微生物种类和数量多，土壤中的有机含量对滞留化学物质也具有重要作用，并且可以通过提供能源加强氮的转化，因此在建造人工湿地时，基质中掺入一些有机堆肥等可以提高净化效果。
2.2.6.3温度
温度会影响水中溶解氧含量，从而影响好氧生物降解过程。人工湿地的净化作用主要是通过微生物的分解代谢和植物的作用完成的，这些作用受温度影响很大。另外，在较低的温度条件下，污水净化的效果较差，甚至使湿地停止工作。这也是造成人工湿地水处理技术在
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东北农业大学工学硕士学位论文
寒冷地区难以推广的重要原因（刘学燕，2004）。
2.2.6.4 PH值
PH值影响湿地中微生物的活性，从而影响对氮、磷等营养物质的去除。硝化细菌和反硝化细菌适宜在中—碱性地条件下生长。不同的PH值，氮的存在形式也会有所变化，如当环境在中碱性条件时，易发生硝化/反硝化反应；碱性条件较强时，易发生氨化反应，使氮以NH3的形式挥发。因此，湿地在碱性状态比在酸性状态更有利于对氮的去除。磷在不同的PH值下和不同的阳离子发生反应。
2.2.6.5溶解氧
人工湿地系统中，溶解氧有着重要的作用，表现在有机物、氮和磷的去除与溶解氧有密切关系。湿地中氧的来源有水面下植物以及根际附着的微型植物光合作用向根区释放氧气、大气复氧、植物光合作用产生的氧气传输等过程。在扩散作用下在空间和时间上形成的好氧厌氧交替分布有利于脱氮除磷。
2.2.6.6水力条件
水力条件与水化学性质是决定湿地类型和维持湿地发育过程的首要因子，对湿地生态系统起着决定性的控制作用。水文条件赋予了湿地生态系统区别于陆生和水体生态系统的独特的物理化学属性。随水流进入湿地的营养物、毒物和沉积物会因水流的速度、湿地水的更新率、植被种类以及密集程度的不同而改变其沉积与流过的比例。水人工湿地的水力特性通常由水力负荷、水力停留时间和污水深度等多个参数来反映。
（1）水力负荷
水力负荷是单位湿地面积、单位时间所处理的污水体积，它反映了湿地的处理能力，是反映湿地水力特性的一个重要参数（付贵萍，2001）。湿地的构造不同，水力负荷也会有所差异，确定水力负荷是湿地工艺设计的最重要步骤。而且水力负荷的设计既受系统可接纳的污染负荷限制，又受土壤渗透率的控制，与水体接纳排水的水质标准和污水的预处理程度都有直接关系。系统对污水的净化效果直接受水力负荷大小的影响。若水力负荷选取过大，水力停留时间过短，使污染物没有来得及被降解就随水流带出系统。而且，水力负荷过大时，污水的流速较大，对填料的冲击使原先吸附在填料或植物根茎表面等待降解或植物吸收的一些污染物被直接冲出系统，造成处理效率的降低。水力负荷选取过小，则系统的处理效率偏低，不能充分利用土地资源。
（2）水力停留时间
人工湿地的水力停留时间是系统中积水或达到某一水位高程的持续时间。水力停留时间影响湿地对氨氮、总氮和总磷等的去除效果。在一定范围内，随着停留时间延长，氮磷去处效果会成指数提高；然而，并非水力停留时间越长越好，当停留时间超过一定的范围后，可
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湿地及人工湿地概述
能存在污染物质重新释放或者发生可逆反应过程，使处理效果下降。因此，水力停留时间对于湿地设计非常重要。时间过短达不到好的处理效果甚至不达标；时间较长会提高处理效果，但过长是一种浪费。
（3）水深
在湿地系统中，平均污水深度与湿地类型、容积，运行时采取的水力负荷大小，水力停留时间长短等因素相互影响，所选的植物种类更是系统的水深设计的重要因子，它的确定还取决于处理污染物的主要种类，维持系统好氧条件和季节变化等因素。
综上所述，应充分考虑各个因素对人工湿地水处理单元的影响，争取有效的降低这些因素的影响，这样才能充分有效的利用人工湿地的污水净化功能。
2.2.7人工湿地污水处理系统与传统污水处理工艺的比较
与传统污水处理工艺相比，人工湿地处理污水系统具有“一高三低一不”的特点，即高效率、低投资、低运行费用、低维持技术、基本不用电等优点。具体如下：
（1）可进行有效可靠的废水处理；
（2）可促进废水中植物营养素的循环，使废水中所含的有用物质以作物生产形式再利用； （3）可缓冲对水力和污染负荷的冲击； （4）建造和运行费用低； （5）易于维护，技术含量低；
（6）可提供和间接提供效益，如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、娱乐和教育。
对我国己建成的常规生化二级污水处理厂投资分析表明：人工湿地的投资远远低于常规二级污水处理设施。据国外资料，一般湿地系统的投资和运行费用仅为传统的二级污水处理厂的1/10~1/2。另外，人工湿地污水处理系统运行管理方便，只需要工人进行简单的操作和维护管理，与相同规模的传统工艺比，人员可减少80%以上。同时，人工湿地可与风景园林建设相结合，建设集观赏、娱乐和污水处理于一体的旅游景点，如此就可同时发挥人工湿地系统的经济效益和社会效益。
人工湿地也有其不足之处（项学敏，2006）： （1）占地面积大
与传统的污水处理工艺相比，人工湿地净化的机理与特点是需要较大的占地面积，一般认为大约是传统污水处理工艺的2~3倍左右。由于自身处理过程的特殊性，人工湿地技术在占地上的问题很难完全解决。而当今，对于很多城市来说土地资源是非常宝贵的，这就为应用该技术带来了很大的障碍。但可以采取适当的措施以减少占用有效的土地资源。为了不占用宝贵的市区土地资源，可将工程选址在市郊区域，这样做还能减轻风沙等对市区的影响和破坏。选址时要考虑到环境、经济效益综合最优化和规模化的因素，另外，可采用组合工艺，以提高效率，减少占地面积。
（2）温度问题
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东北农业大学工学硕士学位论文
季节，尤其是在冬季温度很低的北方，对人工湿地系统的处理效果影响很大，如果不能采取行之有效的保温措施，则可能会导致各种指标均不能达到理想结果。低温时植物死亡和生物活性下降；对于表面流和垂直流湿地，低温时表面会结冰，冰层覆盖不仅阻碍了大气的复氧过程，使生化水平降低，而且冰层的存在减少了有效水深，从而缩短了停留时间，进而对处理效果产生影响。因此，低温会导致处理效果的显著降低。目前，湿地中温度带来的问题还没有完全解决，但可以采取一些措施减小低温带来的影响。可以加强前处理单元，以减轻湿地的处理负荷，这种方法可以适当降低温度对处理效果的影响。可以采用潜流人工湿地，在该工艺中覆盖表面的表层土以及植物的落叶可以起到一定的保温作用，受温度的影响较小。
（3）堵塞问题
湿地产生淤积、阻塞的现象是由于随着时间推移，湿地中部分营养物质会逐渐积累，湿地中的微生物也相应繁殖，再加上植物的腐败，且维护不当所导致的。这种现象不仅会影响水的流速，而且会影响水的复氧，从而影响到微生物的活性进而影响到处理效果。解决办法为：采用合适的操作工艺，可以通过一定的间歇进水来恢复湿地的渗透速率，选择适当的填料最好是多孔质轻不易板结的便宜材质，选择适当的植物密度并及时维护。
（4）气味不良
实际上几乎所有的湿地，不论是自然的还是人工的，一般都会有一定的气味，不良气味主要来自逸出的NH3，H2S以及N和S的各种挥发性有机化合物等。而且气味随溶解氧量或流入的水质不同而不同，其中在厌氧条件下最易产生不良气味。有研究表明，降低BOD水平可减低难闻气体的产生，但如何有效控制目前似乎还无良策。
此外人工湿地中栽培的植物还易受到病虫害、火灾的威胁以及自身生长周期的影响也是应该加以重视的问题。
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三种类型人工湿地对污水的净化效果
3三种类型人工湿地对污水的净化效果
3.1试验设计与方法
试验采用垂直流、潜流、表面流三种类型人工湿地，检验了水力停留时间为ld时，各人工湿地系统对COD、氮、磷去除的影响。
3.1.1人工湿地的构建
人工湿地系统建立在东北农业大学露天实验场地，垂直流、潜流和表面流人工湿地床体均由砖砌成，单个床体尺寸为长×宽×深：4m×1.7m×1m，底部与四周以水泥墙封闭，并进行防渗处理。湿地内部填充基质， 垂直流和潜流人工湿地填料从最底层到最上层分别是：粒径为40~50mm的砾石20cm，粒径为10~20mm的砾石10cm，10cm细沙和30cm土壤，土壤取自东北农业大学露天实验场地，表面流人工湿地基质全部为土壤，高度为70cm。
（1）垂直流湿地系统
垂直流湿地系统采用下行流—上行流复合水流方式（见图3-1），管道设计均采用PVC管。下行池中表面中央为一根直径为50mm布水主管，横向连接三根直径为40mm的布水支管，在管下方有直径为6mm的小孔，通过小孔可以使进水均匀地分布到湿地表面，充分地利用垂直流湿地的界面作用。上行池填料表面也为“王”字型集水管，下钻小孔，以均匀地收集出水，集水管周围用碎石包围，避免集水孔堵塞。下行—上行池中间砌一水泥隔墙，底部留有高15cm的通道相通。池中水流方向为竖向流，由两室串联，进水从第一室表面布水，水流垂直向下，在池底部水流从第一室进入下一室，进入下一室后垂直向上，从表面出水，第一室中布水管与水面有10cm的垂直距离，这在布水时水流与基质间的激撞对富氧有很好的效果，第二室中集水管比第一室的布水管低10cm。
（2）潜流湿地系统
潜流湿地系统相比垂直流系统，中间没有隔断（见图3-2），布水管是在湿地床的一端，不像垂直流那样平铺在湿地床的表面，这与其水流动的路线有关，集水管在湿地床的另一端紧靠着湿地的墙壁的最下端，这样的集水方式是为了减少湿地床的死区。集水管在湿地床的外面出来后，转向上70cm，这样是为了保持湿地的水面稳定在70cm的水深，同时，这个高度比进水管低10cm，这样可以保持水流在进入湿地床内，可以与基质有一定的激撞，虽然，不能像垂直流富氧那样充分，但是效果还是很明显的。
（3）表面湿地系统
表面流的构造和潜流基本相似，布水方式和水的流动方向一样，不一样之处是：表面流的底部有一定的坡度2.5%，集水管不在湿地床的另一端紧靠着湿地的墙壁的最下端，而是在湿地床的另一端比进水管低10cm高度直接集水（见图3-3）。
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图3-1 垂直流人工湿地构造
Fig.3-1 The structure of vertical flow constructed wetland
图3-2 潜流人工湿地构造
Fig.3-2 The structure of subsurface flow constructed wetland
图3-3 表面流人工湿地构造
Fig.3-3 The structure of surface flow constructed wetland
3.1.2人工湿地植物
各种人工湿地系统均种植芦苇。2007年4月，从哈尔滨市郊外采集湿地植物－芦苇
（Phragmites australis），向湿地土壤中植入带有芽抱的植物根。各人工湿地系统中植物的种植
密度要保证基本相同。为了防止迅速生长的杂草抑制芦苇的生长，在植物生长初期要做到经常除草。湿地植物生长至6月末基本布满整个池子成为优势种。
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三种类型人工湿地对污水的净化效果
3.1.3人工湿地进水水质
表3-1 人工湿地进水水质
Table 3-1 The water quality of constructed wetland inlet COD
-1
NH4+-N
-1
TN
-1
TP
-1
c/（mg﹒L）c/（mg﹒L）（mg﹒L）c/c/（mg﹒L）
PH
28.1-96.4 5.5-9.6 6.2-10.3 1.5-6.5 7.2-8.2
供试污水根据绥化市秦家灌溉试验站水稻稻田排放污水指标用化肥（磷酸二铵）进行模拟配比，其中的氮主要以NH4+-N形式存在，磷主要以磷酸根PO43-形式存在。进水水质条件如表3-1所示。
在正式开始进入污水前，先向湿地中灌入自来水，连续洗刷2次，每次停留时间3 d。目的是洗刷基质填料，以减少由于填料本底值过高而给实验带来的误差。洗刷后的湿地系统再经过生活污水浸泡14 d，培养适宜的微生物群落。
采用间歇式进水方式，此种进水方式，利于创造湿地的充氧条件，有利于湿地中的有氧呼吸及硝化作用；在较低水力负荷时布水均匀，充分利用湿地的表面和体积。根据不同的水力负荷，采用日进水1~3次， 使水面保持在土壤之上10 cm~20cm。
3.1.4水样采集
试验时间为2007年6月末至2007年10月初，试验场气温约为20~37℃，不定期采集人工湿地处理各单元进出水水样（进水3个，出水3个）带回实验室进行分析。检测不同类型人工湿地系统中COD、氮、磷污染物浓度，水样采集后立即送入实验室进行测定，采集原则是每次在同一点进行水样采集，采集时间应每次都在同一时间，共采集14次，每组数据重复三次，取平均值。
3.1.5分析方法
1）. COD的测定：重铬酸钾法 2）. 氨氮的测定：水杨酸法
3）. 全氮的测定：过硫酸钾氧化—紫外分光光度法 4）. 全磷的测定：钼锑抗比色法
试验仪器：德国罗威邦ET99731微电子多参数COD/TOC测定
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3.1.6数据处理
本论文数据处理采用Excel2003软件，其中统计部分用DPS软件进行统计分析。
3.2结果与分析
3.2.1三种类型人工湿地对COD去除效果的比较
人工湿地的显著特点之一就是对有机物具有较强的去除能力，可溶性有机物可以通过植物根系生物膜的吸收、吸附及生物代谢降解过程而被分解去除，不溶性有机物则可以通过湿地的沉淀、过滤作用，很快被截流而被微生物利用。
图3-4为垂直流、潜流和表面流三种类型人工湿地的COD进出水浓度的14次监测结果及其变化趋势比较。从图3-4可知，进水COD的平均浓度为51.4mg/L。 三种类型人工湿地COD的出水浓度波动较大，COD的出水浓度变化趋势与进水浓度的变化趋势基本一致，与进水浓度基本上保持正相关关系。垂直流和潜流人工湿地对COD都有较好的去除效果，其平均出水浓度分别为22.5mg/L和22.8mg/L。表面流人工湿地对COD的去除效果相对较差，平均出水浓度为34.0mg/L。
图3-5为三种类型人工湿地COD去除效果比较。从图3-5可知，垂直流和潜流人工湿地对COD的去除效果相差不大，分别为59.8%和58.7%，表面流人工湿地对COD的去除效果相对较差，仅为40.0%。从三个系统的水流方式来看，垂直流系统的水流先从上而下，再从下而上，这样的水流方式增加了介质与空气的接触时间，大气复氧效果好，有利于废水中微生物对有机物的好氧分解；同时，这种运行方式还能够更好地利用整个湿地床空间，增加了其在系统中的停留和反应时间，让污水与介质、植物根系充分接触，使得介质、植物和微生物能更多地吸收、转化污染物质，提高了COD的去除，该系统对COD的去除有不错的效果，COD最低去除率为28.3%，最高可达81.5%。
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三种类型人工湿地对污水的净化效果
进水120.0表面流出水潜流出水垂直流出水COD浓度/mg·L-1100.080.060.040.020.00.0123456789采样次数/次1011121314
图3-4 COD进出水浓度变化趋势
Fig.3-4 Inflow and outflow COD concentrations variation
among different wetland types
70.060.0COD去除率/%50.040.030.020.010.00.0表面流潜流图3-5 COD去除效果比较
Fig.3-5 Comparison of COD removal among different wetland types
垂直流
3.2.2三种类型人工湿地对NH4-N去除效果的比较
图3-6为垂直流、潜流和表面流三种类型人工湿地的NH4+-N进出水浓度的14次监测结果及其变化趋势比较。从图3-6可知，虽然NH4+-N的进水浓度有所波动，平均为7.6 mg/L；但三种类型人工湿地出水浓度比较平稳，在出水浓度稳定性方面垂直流变化最小，最为稳定；潜流次之；表面流变化最大。垂直流和潜流系统对NH4+-N的去除效果都较高，平均出水浓
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+
东北农业大学工学硕士学位论文
度分别为2.5 mg/L和3.5mg/L，这是植物、基质吸收转化和微生物硝化共同作用的结果。垂直流系统对NH4+-N的去除效果略好于潜流系统，这同样是因为垂直流系统的水流方式更有利于系统复氧的缘故。表面流系统对NH4+-N的去除效果一般，平均出水浓度为4.4 mg/L。在试验所采用的进水氨氮浓度范围内，三个系统的进水氨氮浓度变化对出水氨氮浓度影响很小，这表明上述三个系统对氨氮的去除效果基本保持稳定。
图3-7为三种类型人工湿地NH4+-N去除效果比较。从图3-7可知， 垂直流、潜流和表面流三种类型人工湿地对NH4+-N的平均去除率分别为66.2%、54.2%和41.8%，垂直流人工湿地处理效果最好，潜流次之，表面流最差。氨氮的去除主要是通过好氧微生物的降解，由于垂直流和潜流的基质均为孔隙度较高的砾石，不仅复氧能力强，而且为微生物提供了大量的挂膜空间，而表面流的土壤基质孔隙度低，水在基质表面流动，复氧能力差，且为微生物生长提供载体的基质仅为表层部分。而因此垂直流和潜流对氨氮的处理效果明显优于表面流。其中垂直流的复氧能力最强，氨氮的去除效果最好。
进水12.0表面流出水潜流出水垂直流出水NH4+-N浓度/mg·L-110.08.06.04.02.00.0123456789采样次数/次1011121314
图3-6 NH4-N进出水浓度变化趋势
Fig.3-6 Inflow and outflow NH4+-N concentrations variation
among different wetland types
+
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三种类型人工湿地对污水的净化效果
80.070.0NH4+-N去除率/%60.050.040.030.020.010.00.0表面流潜流图3-7 NH4+-N去除效果比较
Fig.3-7 Comparison of NH4+-N removal among different wetland types
垂直流
3.2.3三种类型人工湿地对TN去除效果的比较
图3-8为垂直流、潜流和表面流三种类型人工湿地的TN进出水浓度的14次监测结果及其变化趋势比较。从图3-8可知， TN的进水浓度平均为8.1mg/L。 三种类型人工湿地的TN出水浓度变化趋势与进水浓度的变化趋势基本一致，出水浓度与进水浓度成正相关。这是由于总氮主要是通过硝化和反硝化作用得以去除，微生物是此过程的主要承担者。垂直流与潜流人工湿地相对比较稳定，而表面流人工湿地总氮的出水稳定性较差。垂直流、潜流和表面流三种类型人工湿地的平均出水浓度分别为2.0 mg/L、2.5 mg/L、4.0 mg/L。
图3-9为三种类型人工湿地TN去除效果比较。从图3-9可知，垂直流、潜流、表面流对TN的平均去除率分别为75.2%、68.4%、50.7%。可见，垂直流和潜流两种类型人工湿地对总氮的去除效果差异不大，但明显好于表面流人工湿地。
潜流湿地系统中大量污水滞留形成大范围厌氧区，硝化反应难于进行，氨氮、总氮的去除率较高可能是因为基质的快速的大量吸附。污水水平进入潜流湿地系统中时，水平流动，经历了较长的距离，且有较长的反应时间，充分利用了植物根系及基质对污染物的过滤拦截能力。
要提高潜流人工湿地系统对总氮的去除效率，重要的是使好氧的硝化反应和厌氧的反硝化反应能在同一系统中顺畅进行。可以通过改善系统的运行方式，如多点和多孔进水，或阶段进水以增加污水与空气的接触，增加进水中的溶解氧，或者在待处理的污水进入湿地前进行曝气处理。另外，还可以选择根系深度较大，根系输氧能力较强的湿地植物，或增加湿地植物的种植密度，利用植物根系的放氧作用增加湿地中的好氧微环境。系统硝化能力的增强必然会提高总氮的去除率。
总氮的去除效果与氨氮的去除效果成正相关，而氨氮的去除又与人工湿地的复氧能力直
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接关联，相对于其他构造的湿地系统，垂直流湿地系统垂直入流时，土壤处于不饱和状态，形成较好的好氧环境以提高系统的硝化能力，而且由于垂直入流时采用的多孔分散进水方式使入流中的溶解氧含量有所增加，促进了硝化反应的进行，为反硝化脱氮创造了条件。因此对于氮元素的去除，复氧能力强的垂直流人工湿地是最佳选择。
进水12.0TN浓度/mg·L-1表面流出水潜流出水垂直流出水10.08.06.04.02.00.0123456789采样次数/次1011121314
图3-8 TN进出水浓度变化趋势
Fig.3-8 Inflow and outflow TN concentrations variation
among different wetland types
90.080.070.0TN去除率/%60.050.040.030.020.010.00.0表面流潜流垂直流
图3-9 TN去除效果比较
Fig.3-9 Comparison of TN removal among different wetland types
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三种类型人工湿地对污水的净化效果
3.2.4三种类型人工湿地对TP去除效果的比较
图3-10为垂直流、潜流和表面流三种类型人工湿地的TP进出水浓度的14次监测结果及其变化趋势比较。从图3-10可知，进水TP的平均浓度为3.5mg/L。 三种类型人工湿地TP的出水浓度波动较大，与进水浓度成正相关。垂直流和潜流人工湿地TP的出水稳定性相对较好，优于表面流人工湿地。垂直流、潜流和表面流三种类型人工湿地的平均出水浓度分别为1.55 mg/L，1.6 mg/L，2.1 mg/L。
图3-11为三种类型人工湿地TP去除效果比较。从图3-11可知，垂直流和潜流人工湿地对TP的去除效果相差不大，分别为53.5%和52.0%，表面流人工湿地对TP的去除效果相对较差，仅为38.2%。
人工湿地中磷去除的主要过程是基质的吸附，其次是植物和微生物的作用。垂直流和潜流两种类型的人工湿地基质相同，植物相同，所以它们对总磷的去除能力也相似。垂直流人工湿地垂直入流时湿地的氧状况的改善有利于好氧微生物对磷的降解，垂直型的分散入流方式，便于利用整个湿地的基质进行吸附沉淀，因此，垂直流对总磷去除率略高于潜流人工湿地。而表面流人工湿地中污染物是随水流从基质表面漫流而过，吸附作用仅发生在基质表层，因此处理效果相对较差。
进水7.06.0表面流出水潜流出水垂直流出水TP浓度/mg·L-15.04.03.02.01.00.0123456789采样次数/次1011121314
图3-10 TP进出水浓度变化趋势
Fig.3-10 Inflow and outflow TP concentrations variation
among different wetland types
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60.050.0TP去除率/%40.030.020.010.00.0表面流潜流垂直流
图3-11 TP去除效果比较
Fig.3-11 Comparison of TP removal among different wetland types
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不同植物人工湿地对污水的净化效果
4不同植物人工湿地对污水的净化效果
4.1试验设计与方法
本研究是在3.1的基础上进行的，分析方法如3.1.5所示，数据处理同3.1.6。
4.1.1人工湿地的构建
人工湿地床采用潜流式人工湿地系统，构建同3.1.1潜流人工湿地系统，共4池。
4.1.2人工湿地植物的选取和栽培
本课题中共选用三种人工湿地中常用的植物，分别为芦苇、香蒲和菖蒲。
芦苇（Phragmites australis）为多年生禾本科挺水植物，利用根状茎繁殖，极易成活。茎部以上高度可达2m，根系长度约为50cm。适应各类土壤，耐盐碱，又耐酸，且抗涝。中国南北各地均有分布。
香蒲（Typha latifolia）多年生沼生草本，体高1~2米；地下根状茎粗壮，有节；茎直立。叶线形，长超过花序；花果期5~8月。香蒲常用于构筑水景，也可盆栽布置庭院。蒲棒常用于切花材料，全株是造纸的好原料，叶可用于编织，花粉可入药称蒲黄，雌花序上的毛可作枕絮，嫩芽可食用，为有名的水生蔬菜。
菖蒲（Acorus calamus）为多年生天南星科挺水植物，通常采用分株繁殖，有较强的适应能力，养护可粗放。茎部以上高度约为lm，根系长度约为50cm。最适宜温度为20~25℃，10℃以下停止生长，冬季地上部分枯死，以地下茎越冬。广布于我国南北各地。
水生植物的选型必须遵循耐污能力强、去污效果好、适合当地环境、根系发达、抗病虫害能力强、具备美观和经济价值等原则。湿地植物吸收营养物质的能力与植物的种类、当地气候、土壤性质、污水性质等有关，与植物根系的长势和生长深度也有关，且湿地植物对土壤的输氧能力和根系导水作用也与根系的发达程度有关。
2008年4月，从哈尔滨市郊外采集湿地植物－芦苇、香蒲和菖蒲，向湿地土壤中植入带有芽抱的植物根，各人工湿地系统植物的种植密度要保证基本相同。每种植物种1池，其中1池不种植物作为对照系统。扦插植物后首先给床体充水，水位接近或刚好于土面处。由于蒸腾和散发作用，水位不断下降，需向人工湿地连续供水，待植物扎根成活后将水位降低至距处理床底约20cm处运行，促使植物根系向土壤深处发展。此过程持续1个多月，待植物生长稳定茂盛后，向池中持续灌水，使水面保持在土壤之上10 cm~20cm，并进行日常维护，保证栽种以后，植物能正常生长。在6月初转入正常运行。为了防止迅速生长的杂草抑制芦
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东北农业大学工学硕士学位论文
苇、香蒲和菖蒲的生长，在植物生长初期要做到经常除草。湿地植物生长至6月末基本布满整个池子成为优势种。
4.1.3人工湿地进水水质
表4-1 人工湿地进水水质
Table 4-1 The water quality of constructed wetland inlet
COD
NH4+-N
TN c/（mg﹒L-1）
TP c/（mg﹒L-1）
c/（mg﹒L-1）c/（mg﹒L-1）
PH
76-128 14.4-20.2 15.8-23.6 1.5-5.7 7.2-8.2
4.1.4水样采集
试验时间为2008年8月，实验场气温约为20-37℃，每日早八点定时采集人工湿地处理各单元进出水（进水3个，出水3个）带回实验室进行分析。检测不同植物人工湿地系统中COD、氮、磷污染物浓度，水样采集后立即送入实验室进行测定，采集原则是每次在同一点进行水样采集，共采集7天，要求采集的7天连续晴天，避免由于下雨径流对试验结果造成影响，每组数据重复三次，取平均值。
4.2结果与分析
4.2.1不同植物人工湿地对污水中COD的去除效果
人工湿地对COD的去除主要是依靠附着在基质和植物根系上的微生物的降解作用。我们对栽种有芦苇、香蒲和菖蒲的三块人工湿地和无植物对照人工湿地进行了试验研究。随运行时间的进行，人工湿地出水COD去除率的变化曲线如图4-1 所示。
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不同植物人工湿地对污水的净化效果
芦苇80.070.0COD去除率/%香蒲菖蒲对照60.050.040.030.020.010.00.0123水力停留时间/d45
图4-1 不同植物人工湿地对COD的去除效果 Fig.4-1 The COD removal efficiency of the constructed
wetlands with different plants
本研究表明，各植物人工湿地对COD的去除率随停留时间的延长而增大，植物对COD的去除发挥了一定的作用，各植物人工湿地对COD的去除效果最好在第3天，去除率均在54.9%以上，表现出显著的去除效果，在第4天和第5天去除率开始减小。不同植物相比较，以香蒲的去除效果较高，最高去除率可达67.2%。
植物在人工湿地的众多作用中，根系营造良好的微生物生长环境和根系向基质中释放氧气无疑是问题的关键所在。污水中大量污染物COD的去除，是由于根际周围大量微生物的活动，同时也消耗大量的溶解氧。然而，无植物系统的微生物含量明显少于植物系统，系统消耗的溶解氧也少。尽管根系向基质放氧，但仍难以补充污染物去除的需氧量，因此导致了无植物系统COD去除率低。
4.2.2不同植物人工湿地对污水中NH4-N和TN的去除效果
人工湿地系统对氮的去除依靠微生物的硝化、反硝化，植物的吸收和氨氮的挥发作用。我们比较了芦苇、香蒲和菖蒲人工湿地和无植物对照人工湿地NH4+-N、TN的去除效果，如图4-2、图4-3所示。
+
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东北农业大学工学硕士学位论文
芦苇100.0NH4-N去除率/%香蒲菖蒲对照80.060.040.020.00.0123水力停留时间/d图4-2 不同植物人工湿地对NH4+-N的去除效果 Fig.4-2 The NH4+-N removal efficiency of the constructed
wetlands with different plants
+45
芦苇100TN去除率/%香蒲菖蒲对照806040200123水力停留时间/d
图4-3 不同植物人工湿地对TN的去除效果 Fig.4-3 The TN removal efficiency of the constructed
wetlands with different plants
45氨氮的去除主要取决于植物的供NH4+-N的去除效果也是衡量污水处理效果的重要指标。
氧能力，研究结果表明，供试植物人工湿地对氨氮的去除与停留时间并不成正比，以第3天的去除效果最好，去除率在75.4％~90.0％，以香蒲湿地的去除效果最好，去除率达90.0%，显著高于芦苇和菖蒲湿地，如图4-2。
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不同植物人工湿地对污水的净化效果
由图4-3可以看出，对TN的去除与对NH4+-N的去除趋势相似，TN的去除率随着水力停留时间的增加而升高，在3d时达到最大值后，去除率开始下降。去除率在61.3%~89.7%。分析认为，较长的停留时间使系统缺氧状态加剧，抑制了氨氮向硝氮转化，使除氮的主要过程—反硝化反应受阻，且基质中加入的有机堆肥里的氮营养物质的释放对出流也有一定影响以及基质吸附的部分氮在较长停留时间里重新向系统释放，从而造成了系统较低的除氮效率。
人工湿地去除氮的最主要形式是通过硝化、反硝化作用去除的。湿地通过大气复氧、进水中的溶解氧以及植物根系输氧等形式在湿地床体内形成许多好氧微区域，氨氮可以持续地扩散到好氧微区域进行硝化作用，在这些微区域硝酸细菌将氨氮转化成硝态氮，降低了溶液中的氨氮浓度。硝态氮是植物利用的主要形式，一部分硝态氮被植物直接吸收转化为植物组织；同时，硝态氮可以扩散到厌氧区域进行反硝化作用生成N2排出系统。
有植物系统比无植物系统对氮的去除效果好，比较有植物和无植物系统在各种情况下对TN的去除效果，有植物系统比无植物系统可以提高6%~19%的总氮去除量。主要是因为湿地植物的输氧能力强，使得硝化细菌在根际得到良好的生长，根际效应明显，而且植物发达的根系为微生物提供了良好的繁衍栖息场所。
4.2.3不同植物人工湿地对污水中TP的去除效果
人工湿地对TP的去除是植物吸收、微生物的积累及基质的物理化学作用等三个方面协同作用的结果。三种植物人工湿地和无植物对照人工湿地对TP的去除效果如图4-4所示。
芦苇100.080.0TP去除率/%香蒲菖蒲对照60.040.020.00.01234水力停留时间/d图4-4 不同植物人工湿地对TP的去除效果 Fig.4-4 The TP removal efficiency of the constructed
wetlands with different plants
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东北农业大学工学硕士学位论文
由图4-4可以看出，此人工湿地系统具有较好的去除磷的能力，不同植物人工湿地，TP的去除率为35.5%~88.9%。磷主要以P043-的形态存在于农田排水中，在湿地中磷负荷通过颗粒形态运移，磷进入湿地后多数沉积在土壤中，因此控制污水在湿地中的滞留时间能达到持留磷的目的。但是这种持留是可逆的过程，磷可能在湿地的进入水流的冲击扰动下，使原先吸附的磷随水流流出，或者土壤吸附的一部分磷可能会重新释放到水中。因此，过长的停留时间以及较大的水流流速可能会造成磷滞留的负面效果。对磷去除的最佳水力停留时间为5d，去除率在67.2%以上。
对于污水中的磷来说，其主要通过化学吸附沉积去除。从图4-4可以看出，不管是三种植物人工湿地还是无植物对照人工湿地均对TP有比较好处理效果。且在其沉积过程中，植物释放的磷酸酶能抑制这一过程，因此植物微系统磷去除能力还出现了低于无植物系统的现象。因此，选用磷吸收能力较强的植物和吸附能力较好的基质，对磷的去除有积极的作用。
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不同进水浓度对污染物去除效果的影响
5不同进水浓度对污染物去除效率的影响
农田排水的水质具有不稳定性，其随着化肥的施用量、区域降水过程、耕作方式等变化较大，考虑到农田排水的这个特征，试验采用栽种香蒲的潜流式人工湿地，控制人工湿地进水在低、中、较高、高四种不同浓度范围内，平均水深80cm。监测时间选定在2008年8~10月份，每周取样，最后结果取平均值，结果见表5-1。
表5-1 不同浓度污染负荷下去除效率 （mg/L）
Table 5-1 Removal rate among different concentration load water
平均值 COD NH4+-N TN TP 进水 50.4 5.7 6.2 1.6
低浓度
出水 18.0 2.3 1.9 0.43 去除率（%） 64.3
60.2
69.1
73.2
进水 87.3 8.5 9.7 2.8
中浓度
出水 32.7 3.6 3.1 0.92 去除率（%） 62.5
57.9
67.8
67.3
进水 160.7 17.8 16.9 4.1
较高浓度
出水 67.8 8.0 5.9 1.7 去除率（%） 57.8
55.3
65.1
58.6
进水 232.1 24.9 27.8 6.5
高浓度
出水 103.5 12.0 10.7 3.2 去除率（%） 55.4
51.8
61.4
50.3
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东北农业大学工学硕士学位论文
80.070.060.0去除率/%50.040.030.020.010.00.0CODNH4+-NTNTP低浓度中浓度较高浓度高浓度
图5-1 不同浓度污染负荷下去除效果
Fig. 5-1 Removal efficiency among different consistency loading water
由表5-1可知，当控制进水COD在50.4mg/L时，去除率最高为64.3%，进水COD在87.3mg/L时，去除率为62.5%，进水COD在160.7mg/L时，去除率为57.8%，进水COD在232.1mg/L时，去除率最低为55.4%，随着进水COD浓度的增加，湿地的处理效率会有一定幅度的下降，但相差不大，最大相差8.9%。
虽然进水浓度不同，但是NH4+-N、TN的去除率基本接近，四种情况下对NH4+-N的去除率最大差值为8.4%，对TN的去除率最大差值为7.7%，而低浓度、中浓度、较高浓度进水对NH4+-N、TN去除率的最大差值不到5%，说明进水浓度对脱氮效果影响不大，因此潜流型人工湿地系统在脱氮方面可以适应农田排水水质变化较大的特点。
不同的进水浓度条件下，对TP的去除影响较大，当进水为低浓度时，去除效果最好达到73.2%，这是由于进水的浓度较低，进入湿地中的磷多数沉积在土壤中，当进水为高浓度时，去除效果最低，仅为50.3%，与低浓度相差22.9%，因为吸附过程是磷的主要去除反应之一，由于进水的浓度较高，前期吸附的磷颗粒在没有来得及发生沉淀反应和被植物吸收就随水流流出湿地，湿地对磷颗粒的吸收和重新释放，以及包括基质中有机质的分解释放磷的过程对污水中的磷浓度影响较大，可能是造成此种形势的主要原因。
由图5-1可以看出，湿地试验单元对不同浓度的污染物均有着较好的去除效率。当进水浓度从低到高变动时，湿地对COD的去除率在55%以上， NH4+-N、TP的去除率均在50%以上，TN去除率在60%以上。
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结论
6结论
1.垂直流、潜流和表面流三种人工湿地对COD的平均去除率分别为59.8%、58.7%、和40.0%；对NH4+-N的平均去除率分别为66.2%、54.2%和41.8%；对TN的平均去除率分别为75.2%、68.4%和50.7%；对TP的平均去除率分别为53.5%、52.0%和38.2%。总体来看垂直流人工湿地对COD、氨氮、总氮和总磷的去除效果最好，但垂直流和潜流人工湿地之间的差异较小，表面流人工湿地对各污染物的去除效果均低于前两者。从出水水质稳定性来看，垂直流人工湿地的氨氮、总氮、总磷的出水浓度最稳定，潜流次之，表面流最差。结合去除效果和出水水质稳定性考虑，对于富营养化水体，选择垂直流和潜流人工湿地较为适合。
2.栽有植物的潜流人工湿地对污水中COD、氨氮、总氮的处理的效果优于无植物的对照系统，不同植物湿地对污水的去除率是有差异的。但栽有植物的人工湿地对污水中总磷的处理的效果与无植物的对照系统无显著差别。三种植物人工湿地中以香蒲的去除效果最为显著，这与三种植物的生长状态有密切的关系，三种植物中以香蒲生长最为旺盛而且覆盖度大，芦苇与菖蒲生长状况及覆盖度基本一致。植物生长的优劣与其对污染物的去除呈正相关。系统中氮的去除主要是通过植物的吸收利用和微生物的硝化与反硝化反应，由于植物生长状况不同导致了根系微生物的数量的差异，以及根系向系统内部输氧的作用，导致去除效果上的差别，另外由于植物的密集度不一样，香蒲湿地中对污水的截流作用也要大于芦苇和菖蒲湿地。香蒲对COD、NH4+-N、TN、TP的去除率最高分别达到67.2%、90.0%、89.7%和88.9%。
3.停留时间是处理污水的关键因素，停留时间的增加可以有效地提高污水净化效果。但是，停留时间不是越长越好，由于湿地整体处于缺氧环境，因此，当停留时间过长，会造成厌氧，因此不会有很好的去除效果，甚至还会影响微生物的絮凝。在考察不同水力停留时间，对污水中COD、氮、磷的去除效果的影响中发现，去除曲线大多呈现出先升后降的趋势，在对COD、氮的去除中表现得更为显著，潜流人工湿地系统对COD、氮的净化存在着最佳的水力停留时间3d， COD、NH4+-N和TN的去除达到最高水平，在此水力停留时间下，去除率分别在54.9%、75.4%和77.9%以上。对磷的去除最佳水力停留时间为5d，去处率在67.2%以上。这些是由湿地的构造、运行方式以及污染物去除机理的共同影响的结果。
4.污水浓度对潜流人工湿地系统的COD、氨氮、总氮去除效率影响均不大，对总磷的去除影响较大。
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致谢
致 谢
谨此论文完成之际，首先感谢我的导师马永胜教授。本文是在马永胜教授亲切关怀和悉心指导下完成的。在研究生的学习中，马老师以其严谨的治学态度、渊博的知识、勤奋的工作作风始终影响着我的学习与生活，将使我终生受益，为我今后的学习、工作和生活树立了榜样，在此致以崇高的敬意和衷心的感谢!
感谢付强教授对实验的支持与帮助，感谢水利学院的所有老师，在这三年的时间里所给与我的教导和关爱，老师们的言传身教，谆谆教诲使我终生难忘，在此表示最诚挚的感谢和最衷心的祝福!
感谢东北农业大学水利与建筑学院给我再深造的机会，使我在各方面得到了很大的提高!同时，感谢东北农业大学创新团队计划项目资助（项目号为CXZ009），使得本研究工作能够顺利进行。
感谢2006级赵冉、付勇智、孙宇光、谭秀翠、刘莹同学和张一丁（博士研究生）同学，在做论文期间给予的热心帮助和大力支持，同时感谢和我一起生活三年的室友郁燕、朱丽娜及研究生06-1班的所有同学，在学习中、生活中给予的关心和帮助，与你们一同走过的日子是我一生美好的回忆!
特别感谢我的家人对我生活上的关怀和精神上的鼓励！
最后，衷心祝愿所有关心、支持、鼓励和帮助过我的老师、同学、家人和朋友们幸福安康、万事如意！
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攻读硕士期间发表的学术论文
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人工湿地对污水净化效果的研究
作者：
学位授予单位：
孙光
东北农业大学
1. 连小莹 潜流式人工湿地脱氮效果影响分析[学位论文]2008
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_D072406.aspx
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