一、前言

　　人工濕地作為一種集生態(tài)性、景觀(guān)性、高效低耗的廢水處理工藝，正在應(yīng)用于多種類(lèi)型的廢水處理中，如生活污水、農(nóng)業(yè)廢水、城市暴雨、富營(yíng)養(yǎng)化景觀(guān)水、礦山排水等等。隨著人類(lèi)活動(dòng)的不斷增加，水體氮磷的污染日趨嚴(yán)重。大量研究已證實(shí)：氮和磷能刺激藻類(lèi)和光合水生生物的生長(zhǎng)，而且最終引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，而磷被認(rèn)為是產(chǎn)生水體富營(yíng)養(yǎng)化的最主要因素。

　　由于傳統(tǒng)的除磷技術(shù)都存在一定的局限性：化學(xué)沉淀法除磷，運(yùn)行費(fèi)用高，會(huì)產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥；生物法除磷，工程投資高，工藝復(fù)雜，運(yùn)行管理要求高。人工濕地除磷，是在一般的人工濕地系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)人為的控制措施，優(yōu)化系統(tǒng)達(dá)到以除磷為主要目標(biāo)的廢水處理技術(shù)，其主要原理是通過(guò)濕地中的填料、植物和微生物來(lái)完成除磷。人工濕地除磷，具有投資少，運(yùn)行維護(hù)方便，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后處理效果好等特點(diǎn)，在保護(hù)水環(huán)境，以及進(jìn)行有效的生態(tài)恢復(fù)等方面均具有十分重大的意義。

　　二、人工濕地中植物對(duì)磷的去除

　　植物是人工濕地處理系統(tǒng)的核心之一，它在人工濕地污水處理系統(tǒng)中發(fā)揮多種作用。植物主要通過(guò)自身的光合作用吸收部分污染物，有些種類(lèi)的植物可以吸收重金屬或降解有機(jī)污染物。同時(shí)植物通過(guò)莖、葉中的氣孔向系統(tǒng)中輸送氧氣，以形成根際特殊的環(huán)境來(lái)促進(jìn)土壤中微生物的生長(zhǎng)。

　　人工濕地能否有效處理污水的一個(gè)重要因素是選擇的植物種類(lèi)是否合適。一般來(lái)說(shuō)，人工濕地系統(tǒng)的植物種類(lèi)應(yīng)具備以下特征：耐污性能好，處理效果好，成活率高；根系發(fā)達(dá)，莖葉茂密，輸氧能力強(qiáng)，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)；抗凍，抗熱，抗病蟲(chóng)能力強(qiáng)；易于維護(hù)管理；具有美化景觀(guān)的作用。

　　許多研究表明，植物的存在對(duì)于人工濕地系統(tǒng)凈化功能的實(shí)現(xiàn)有極大的作用。吳振斌等通過(guò)實(shí)驗(yàn)，研究了人工濕地系統(tǒng)對(duì)污水磷的凈化效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3個(gè)有植物系統(tǒng)的去除率分別是61%、65%和59%，而無(wú)植物系統(tǒng)的去除率僅為28%。Peterson的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于輕度氮磷負(fù)荷的人工濕地處理系統(tǒng)，在植物的生長(zhǎng)階段收割，可以占人工濕地氮總?cè)コ�量�?0%；而在重度氮磷負(fù)荷的處理系統(tǒng)中,雖然植物吸收氮的絕對(duì)量比輕度氮磷負(fù)荷的系統(tǒng)大，但其所占比例低，只有1%～4%。彭江燕等研究了黃昌蒲、美人蕉、水蔥、蘆葦、風(fēng)車(chē)草5種水生植物凈化污水的能力，結(jié)果表明，風(fēng)車(chē)草去除磷效果最好，黃昌蒲和美人蕉次之水蔥稍高于蘆葦。

　　三、人工濕地中填料對(duì)磷的去除

　　人工濕地的填料是濕地的基質(zhì)和載體，其去污過(guò)程主要包括基質(zhì)的吸收和過(guò)濾等物理化學(xué)作用。填料的固磷作用主要包括化學(xué)沉淀、吸附作用、閉蓄作用等幾個(gè)方面�；瘜W(xué)沉淀受溶度積控制，可分為鈣、鎂或鐵、鋁控制的兩種轉(zhuǎn)化系統(tǒng)�？扇苄粤姿猁}與這些金屬離子發(fā)生反應(yīng)，形成自由能下降很多，可逆性和溶解性均很小的鈣、鎂或鐵、鋁磷酸鹽。吸附作用由填料的表面性質(zhì)決定，受填料的表面積和活性基團(tuán)控制，一般認(rèn)為磷酸根離子主要通過(guò)配位體交換而被吸附停留在填料和土壤的表面。閉蓄作用和氧化還原反應(yīng)由直接關(guān)系。以上反應(yīng)的產(chǎn)物最終吸附或沉降在土體內(nèi)，從而使土體內(nèi)這些元素的含量急劇升高，幾年之后即可達(dá)到入水濃度的10～10000倍以上。因此，當(dāng)填料達(dá)到飽和之后，必須更換人工濕地的填料來(lái)保證人工濕地的持續(xù)的處理效果。

　　很多實(shí)際運(yùn)行的人工濕地，對(duì)于水中的有機(jī)物和懸浮物的去除效率較高，但是對(duì)于氮磷的去除效果相對(duì)較低。宋志文等對(duì)榮成人工濕地污水處理系統(tǒng)處理效果動(dòng)態(tài)變化特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明人工濕地對(duì)于SS、COD、BOD的去除率分別為71.8±8.4％、62.2±10.1％和70.4±9.6％，大腸桿菌去除率為99.7％，對(duì)NH4+—N和TP去除效果較差，去除率分別為40.6±15.3%和29.6±12.8%。

　　選擇合適的填料對(duì)于提高磷的去除效果至關(guān)重要。在篩選除磷填料時(shí)，主要對(duì)含氫氧化（氧化）鐵或鋁基團(tuán)的天然礦物質(zhì)，或能促進(jìn)鈣磷形成的含鈣礦物質(zhì)進(jìn)行對(duì)比和篩選。其吸附效率受Eh、pH和吸附表面積等因素影響由于填料的吸附容量一定，所以當(dāng)填料吸附飽和后，應(yīng)及時(shí)更換填料以保證磷素的去除率。更換后的填料也應(yīng)妥當(dāng)處理，以免造成二次污染。在實(shí)際工程中，選擇填料應(yīng)根據(jù)其磷吸附效率、水力傳導(dǎo)率、材料易得性、價(jià)格等因素綜合考慮。

　　目前常用作人工濕地的填料有：礦渣、粉煤灰（FA）、鋼渣、蛭石、土壤、沸石、砂子、石灰石、高爐渣、活性多孔介質(zhì)（IECA）、頁(yè)巖等等�，F(xiàn)將常用填料的特點(diǎn)比較一下：

　　目前，針對(duì)以上一些填料的優(yōu)缺點(diǎn)，在人工濕地系統(tǒng)中，一般采用復(fù)合填料。對(duì)于填料的組成，一般以石、砂、礫石、土壤為基本原料，并添加合適的輔料，通過(guò)不同的組合方式來(lái)提高磷的去除效果。有研究表明，在進(jìn)水TP含量很高的情況下（化糞池出水），采用煤渣加高有機(jī)質(zhì)含量的草炭，再慘入土壤，在水力負(fù)荷為54－64cm/d的條件下，對(duì)于TP的去除率為77.6－85.0％，運(yùn)行15個(gè)月后，去除率仍大于55％。