水平潛流濕地

水平潛流人工濕地(HSSFCWs)作為一種生態化、低成本的污水處理和生態修復技術，其可承受較大的水力負荷和污染物負荷，在全球範圍內被廣泛應用於污廢水的脱氮處理。污染物在水平潛流人工濕地中的去除和轉化綜合了物理、化學和生物學過程，水平潛流人工濕地的脱氮能力正是源於其中的協同機制。水平潛流人工濕地中存在多種脱氮機理，包括植物吸收、基質吸附、硝化-反硝化等，利用微生物進行硝化-反硝化是水平潛流人工濕地脱氮的主要途徑。影響水平潛流人工濕地脱氮的主要因素包括溶解氧、基質、植物、碳源及運行條件等。廣泛應用於城市和生活污水的二級和三級處理，可有效的處理有機物、氮、磷和重金屬等。但就水平潛流濕地而言，僅靠植物根系提供的氧氣，濕地內部復氧能力有限，限制了硝化的充分進行 ^[1]  。

潛流濕地水在基質表面下潛流，充分利用了整個系統的協同作用，佔地少，處理效果也較好。這種濕地同樣由土壤、植物（如蘆葦、香蒲、美人蕉等）和微生物（如硝化細菌、反硝化細菌、嗜磷菌等）組成。水牀底部具有隔水層，用於將濕地底部與地表分開，保證水流不會滲透入土層，在濕地的縱向上有一定的坡度保證水流順暢流過。濕地進水裝置是沿牀寬構築的布水溝（內置填料基質）或是布水管。污水從布水溝（或布水管）流入濕地內，沿填料基質下端形成潛流並呈水平滲濾前進，從濕地另一端排水溝流出，有時為節約濕地面積也會設計為兩層或多層潛流方式。在出水端填料層底部安放多孔集水管，再與能調節牀內水位的出水管相連接，從而達到控制、調節牀內水位的目的。

水平潛流人工濕地中氮的去除方式主要包括植物吸收、基質吸附和硝化-反硝化作用等，其中硝化-反硝化作用是其最主要的脱氮機理。污水中的氮主要以有機氮和無機氮2種形態存在，污水進入水平潛流人工濕地後，有機氮被氨化成無機氮，通過硝化及反硝化作用被進一步去除。硝化過程在好氧條件下由亞硝化細菌和硝化細菌來完成.

硝化作用取決於濕地中的溶解氧含量，當濕地中的溶解氧含量足已支持好氧硝化細菌的生長時，硝化反應才得以順利進行。

反硝化過程則在缺氧條件下由反硝化細菌來完成。根據反硝化原理，反硝化過程是從NO₃到NO₂、NO、N₂O、N₂。反硝化作用取決於濕地中的碳源含量，充足的碳源可以為反硝化作用提供足夠的電子供體，進而推動上述各半反應的順利進行。

在水平潛流人工濕地脱氮的過程中，硝化反應僅僅將氨氮轉化成硝態氮，並沒有使氮從水體中真正脱除。反硝化作用則將硝態氮轉換成N₂或N₂O,使水體中的氮轉化成氣態氮逸出系統。因此，反硝化作用被認為是系統脱氮的關鍵因素 ^[1]  。

與自由表面流人工濕地相比，水平潛流人工濕地的水力負荷和污染負荷大，對BOD、COD、SS、重金屬等污染指標的去除效果好，且很少有惡臭和滋生蚊蠅現象，是國際上較多研究和應用的一種濕地處理系統。它的缺點是控制相對複雜，脱氮、除磷的效果不如垂直流人工濕地 ^[2]  。