一、前言

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

　　由于傳統(tǒng)的除磷技術都存在一定的局限性：化學沉淀法除磷，運行費用高，會產生大量的化學污泥；生物法除磷，工程投資高，工藝復雜，運行管理要求高。人工濕地除磷，是在一般的人工濕地系統(tǒng)的基礎上，通過人為的控制措施，優(yōu)化系統(tǒng)達到以除磷為主要目標的廢水處理技術，其主要原理是通過濕地中的填料、植物和微生物來完成除磷。人工濕地除磷，具有投資少，運行維護方便，經過優(yōu)化后處理效果好等特點，在保護水環(huán)境，以及進行有效的生態(tài)恢復等方面均具有十分重大的意義。

　　二、人工濕地中植物對磷的去除

　　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。植物主要通過自身的光合作用吸收部分污染物，有些種類的植物可以吸收重金屬或降解有機污染物。同時植物通過莖、葉中的氣孔向系統(tǒng)中輸送氧氣，以形成根際特殊的環(huán)境來促進土壤中微生物的生長。

　　人工濕地能否有效處理污水的一個重要因素是選擇的植物種類是否合適。一般來說，人工濕地系統(tǒng)的植物種類應具備以下特征：耐污性能好，處理效果好，成活率高；根系發(fā)達，莖葉茂密，輸氧能力強，生長周期長；抗凍，抗熱，抗病蟲能力強；易于維護管理；具有美化景觀的作用。

　　許多研究表明，植物的存在對于人工濕地系統(tǒng)凈化功能的實現有極大的作用。吳振斌等通過實驗，研究了人工濕地系統(tǒng)對污水磷的凈化效果，結果發(fā)現3個有植物系統(tǒng)的去除率分別是61%、65%和59%，而無植物系統(tǒng)的去除率僅為28%。Peterson的研究發(fā)現，對于輕度氮磷負荷的人工濕地處理系統(tǒng)，在植物的生長階段收割，可以占人工濕地氮總去除量的30%；而在重度氮磷負荷的處理系統(tǒng)中,雖然植物吸收氮的絕對量比輕度氮磷負荷的系統(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、風車草5種水生植物凈化污水的能力，結果表明，風車草去除磷效果最好，黃昌蒲和美人蕉次之水蔥稍高于蘆葦。

　　三、人工濕地中填料對磷的去除

　　人工濕地的填料是濕地的基質和載體，其去污過程主要包括基質的吸收和過濾等物理化學作用。填料的固磷作用主要包括化學沉淀、吸附作用、閉蓄作用等幾個方面�；瘜W沉淀受溶度積控制，可分為鈣、鎂或鐵、鋁控制的兩種轉化系統(tǒng)�？扇苄粤姿猁}與這些金屬離子發(fā)生反應，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決定，受填料的表面積和活性基團控制，一般認為磷酸根離子主要通過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由直接關系。以上反應的產物最終吸附或沉降在土體內，從而使土體內這些元素的含量急劇升高，幾年之后即可達到入水濃度的10～10000倍以上。因此，當填料達到飽和之后，必須更換人工濕地的填料來保證人工濕地的持續(xù)的處理效果。

　　很多實際運行的人工濕地，對于水中的有機物和懸浮物的去除效率較高，但是對于氮磷的去除效果相對較低。宋志文等對榮成人工濕地污水處理系統(tǒng)處理效果動態(tài)變化特征進行分析，結果表明人工濕地對于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%。

　　選擇合適的填料對于提高磷的去除效果至關重要。在篩選除磷填料時，主要對含氫氧化（氧化）鐵或鋁基團的天然礦物質，或能促進鈣磷形成的含鈣礦物質進行對比和篩選。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，所以當填料吸附飽和后，應及時更換填料以保證磷素的去除率。更換后的填料也應妥當處理，以免造成二次污染。在實際工程中，選擇填料應根據其磷吸附效率、水力傳導率、材料易得性、價格等因素綜合考慮。

　　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（IECA）、頁巖等等�，F將常用填料的特點比較一下：

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