定义
人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，主要用于污水和污泥的处理。它通过土壤、人工介质、植物、微生物等自然元素的作用，对污水和污泥进行净化。
工作原理
人工湿地的作用机理主要包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收等。这些过程共同作用，使得污水和污泥中的有害物质得到降解和去除。
类型
根据系统布水或水流方式的不同，人工湿地系统可分为以下几种类型：
- 表面流人工湿地：水面在固体介质以上，污水从池体进水端水平流向出水端。
- 潜流人工湿地：被处理废水经配水系统分布从填料床的一端均匀平缓流过填料床植物根区，主要包括水平潜流湿地和垂直潜流湿地。
- 水平潜流人工湿地：污水由进水口一端沿水平方向流动的过程中依次通过砂石、介质、植物根系，流向出水口一端。
- 垂直潜流人工湿地：污水垂直通过池体滤料层的人工湿地，床体处于非浸泡状态。
- 复合型人工湿地：结合了表面流和潜流两种方式的湿地系统。
优势
- 投资少、运行成本低：与传统污水处理厂相比，人工湿地具有显著的成本优势，特别是在人口密度较低的农村地区。
- 无二次污染：人工湿地使用纯生物技术进行水质净化，不产生有害的淤泥和废渣。
- 良好的景观效果：人工湿地以水生植物为主要处理植物，具有良好的生态和景观效果。
- 生物多样性保护：人工湿地为动植物提供了栖息地，有利于生物多样性的保护。
- 多功能性：除了处理污水外，人工湿地还具有生态保护、气候调节、水源涵养等多种功能。
应用领域
人工湿地可以广泛应用于工业废水处理、水产养殖、环境修复、农田非点源污染治理等领域。
结论
人工湿地作为一种模拟自然湿地的人工生态系统，在污水处理和生态保护方面具有显著的优势和广泛的应用前景。
人工湿地对水质的影响主要体现在其对水体中的多种污染物和营养物质的去除与转化，以下是对其影响的详细分点表示和归纳：
去除悬浮物和悬浮有机物：
人工湿地通过湿地植物的生长以及湿地中的微生物作用，能够有效去除水体中的悬浮物和悬浮有机物，使水体变得清澈透明。
去除营养物质：
人工湿地对水体中的氮、磷等营养物质具有较好的去除效果。湿地中的植物通过吸收和转化水体中的营养物质，从而降低水中营养物质的浓度，减少水体富营养化问题。
国内外学者的研究表明，不同基质材料（如页岩、钢渣、无烟煤等）能有效去除污水中的磷；而煤灰渣、砂子、无烟煤、生物陶粒等基质对有机物的去除效果较好；沸石、陶瓷滤料、高炉渣等基质对氮素有较高的去除率。
去除重金属和有机污染物：
人工湿地通过植物和微生物的吸附作用，能够有效去除水体中的重金属和有机污染物。湿地中的植物根系和微生物菌群能吸附和降解水体中的污染物，从而改善水体质量。
调节水体的pH值和溶解氧含量：
湿地中植物的光合作用可以使水体中的二氧化碳减少，从而提高水体的pH值。
同时，湿地中植物释放的氧气增加了水体中的溶解氧含量，有利于水生生物的生存。
改善水体的整体质量：
综合以上作用，人工湿地能够显著提高水体的整体质量，降低水体的污染程度，使其更加接近自然水体的状态。
经济性和环境友好性：
与传统污水处理厂相比，人工湿地具有投资少、运行成本低的优势，特别是在人口密度较低的农村地区。
人工湿地使用纯生物技术进行水质净化，避免了传统污水处理厂可能产生的二次污染问题。
综上所述，人工湿地通过其独特的生态功能和作用机理，对水质产生了显著的正向影响，为水资源的保护和可持续利用提供了有效的途径。
人工湿地对水体中多种物质都有较好的去除效果，但根据不同的研究和实践经验，以下是对几种主要物质的去除效果的分点表示和归纳：
- 有机物：
- 人工湿地对有机物具有较强的净化能力。研究表明，人工湿地对COD（化学需氧量）和BOD（生物需氧量）的去除率普遍较高。
- 在进水浓度较低的情况下，人工湿地对BOD5的去除率可达85%-95%，对COD的去除率可达80%。
- 有机物的去除主要是通过土壤颗粒表面的生物膜吸附、植物根系的截留、以及微生物的代谢过程来实现。
- 氮（N）：
- 人工湿地对氮的去除主要通过微生物的硝化和反硝化作用、植物的吸收、氨的挥发以及基质的吸附和过滤等过程。
- 微生物在氮的去除过程中起着重要作用，通过硝化和反硝化作用将有机氮和无机氮转化为氮气释放到大气中。
- 植物吸收仅去除了污水中小部分的氮，而微生物的硝化和反硝化作用是去除氮的主要途径。
- 磷（P）：
- 人工湿地对磷的去除主要通过植物吸收、微生物去除及物理化学作用三方面共同作用。
- 废水中无机磷在植物吸收及同化作用下可变成植物的有机成分，通过植物的收割而去除。
- 物理化学作用包括填料对磷的吸附及填料与磷酸根离子的化学反应，其中填料的物理、化学作用对磷的去除贡献最大。
- 研究发现，可溶性的无机磷化物很容易与土壤中的A1³⁺和Fe³⁺发生吸附和沉淀反应，从而去除磷。
- 重金属：
- 人工湿地对重金属的去除主要通过湿地植物、微生物和土壤的共同作用。
- 湿地植物通过根系吸收重金属，并将其转化为不溶性物质储存在植物体内。
- 微生物可以通过吸附、沉淀和氧化还原等作用将重金属转化为不溶性或低毒性的物质。
- 悬浮物（SS）：
- 人工湿地对悬浮物有较好的去除效果，主要通过湿地植物的拦截、过滤和沉积作用来实现。
综上所述，人工湿地对水体中的有机物、氮、磷、重金属和悬浮物等物质都有较好的去除效果。其中，有机物和氮的去除主要依赖于微生物的代谢过程，磷的去除则涉及植物吸收、微生物作用和物理化学作用，而重金属的去除则主要通过植物和微生物的吸附、沉淀和氧化还原作用。这些去除效果对于改善水质、恢复水体生态系统功能具有重要意义。
