人工溼地是由人工建造和控制運行的與沼澤地類似的地面,將有控制的投配到經人工建造的溼地上,汙水與汙泥在沿一定方向流動的過程中,主要利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用,對汙水、汙泥進行處理的一種技術。起著吸附、滯留、過濾、、沉澱、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各類動物的作用。
人工溼地是一個綜合的生態系統,它應用生態系統中物種共生、物質循環再生原理,結構與功能協調原則,在促進廢水中汙染的前提下,充分發揮資源的生產潛力,防止環境的再汙染,獲得汙水處理與資源化的最佳效益。其中的植物還能夠為水體輸送氧氣,增加水體的活性。溼地植物在控制水質汙染,降解有害物質上也起到了重要的作用。
溼地系統中的微生物是降解水體中汙染物的主力軍。好氧微生物通過呼吸作用,將廢水中的大部分有機物分解成為二氧化碳和水,厭氧細菌將有機物質分解成二氧化碳和甲烷,硝化細菌將銨鹽硝化等等。通過這一系列的作用,汙水中的主要有機汙染物都能得到降解同化,成為微生物細胞的一部分,其餘的變成對環境無害的無機物質回歸到自然界中。
溼地生態系統中還存在某些原生動物及後生動物,甚至一些溼地昆蟲和鳥類也能參與吞食溼地系統中沉積的有機顆粒,然後進行同化作用,將有機顆粒作為營養物質吸收,從而在某種程度上去除汙水中的顆粒物。
那人工溼地是如何實現汙水處理的功能呢?用人工築成水池或溝槽,底面鋪設防滲漏隔水層,填充一定深度的土壤或填料層,種植蘆葦一類的維管束植物或根系發達的水生植物,汙水由溼地的一端通過布水管渠進入,以推流方式與布滿生物膜的介質表面和溶解氧進行充分的植物根區接觸而獲得淨化。
人工溼地與傳統汙水處理廠相比具有投資少、運行成本低等明顯優勢,在農村地區,由於人口密度相對較小,人工溼地同傳統汙水處理廠相比,一般投資可節省1/3—1/2。在處理過程中,人工溼地基本上採用重力自流的方式,處理過程中基本無能耗,運行費用低,汙水處理廠處理每噸廢水的價格在1元左右,而人工溼地平均不到2毛。
人工溼地在農村地區的使用效果也優於傳統汙水處理廠,首先人工溼地使用純生物技術進行水質淨化,而汙水處理廠則使用化學方法,因此汙水處理廠在處理過程中會產生大量富含有害化學成分的淤泥、廢渣影響環境,而人工溼地則不存在二次汙染。其次人工溼地以水生植物水生花卉為主要處理植物,在處理汙水的同時還具有良好的景觀效果,有利於改造農村環境。另外,人工溼地還擁有可持續的經濟效益,在人工溼地上可選種一些具備淨化效果和一定經濟價值較高的水生植物,在汙水處理的同時產生經濟效益。
人工溼地的運行管理也比汙水處理廠簡單、便捷,因為人工溼地完全採取生物方法自行運轉因此基本不需專人負責,只需定期清理格柵池、隔油池、每年收割一次水生植物即可。人工溼地中起主要處理作用的還是微生物,不是土壤的過濾作用,所以溼地設計中應包括防止溼地填料堵塞問題、植物死亡問題和過冬問題。人工溼地服務年限一般按照10-15年計算,也就是說設計比較完善的溼地系統15年以後才需要清理填料床,達到服務年限的人工溼地系統在清理填料床後,即可重新投入使用。另外,人工溼地的建設周期短,建設一座傳統汙水處理廠和完成相關管道的鋪設往往需要一年以上,而人工溼地的平均建設周期在3個月以內,因此建設人工溼地見效更快。
因此在人口密度較低、汙染排放較少的農村地區,「人工溼地」生活汙水處理設施有很多優點,該處理設施充分利用農戶住房周邊的地形特點,因地制宜、實施簡單,可造在住宅旁的空地上,也可利用水塘以及公園的景觀池改造;規模可大可小,可以二三十戶家庭共用一塊,也可以一戶人家造一塊;投資少,維護方便,且佔地面積小,配合種植水生植物,還可達到美化景觀的效果。