人工濕地微生物處理污水技術的研究現狀及意義

姚景++梁英++雷永佳

作者簡介：姚景 （1989—），男，碩士在讀，從事沸石改性、水處理等方面的研究.

摘要： 人工濕地作為一種新型生態污水處理系統，具有投資省、運行簡便、出水水質好、運行效果穩定、可以美化環境等優點，除了用于處理生活污水和雨水外，還應用于工業、畜牧業、農業以及富營養化湖水等的處理。本文介紹了人工濕地運用于水處理方向的研究現狀和進展，并針對未來人工濕地處理技術的研究提出幾點建設性意見。

關鍵詞：人工濕地；污水處理；微生物；研究現狀

隨著社會經濟和城市化進程的發展，水污染已逐步成為全球性環境問題，并日趨嚴重。國家正逐步加強對這方面的重視，全國污水處理廠不斷興建，污水處理能力逐步提高，但這些污水廠主要集中在城市，廣大農村地區由于人口眾多且農村污水具有處理量低，間歇排放量少且分散，水質水量變化大，氮磷濃度高且含有大量的營養鹽、細菌和病毒等特點[1]，這樣處理農村污水帶來了很大的困難。大多數農村生活污水基本上得不到處理就直接排放了，這進一步加劇了農村水環境的惡化。同時我國農村地區財政相對薄弱，若沿用城市先進的、處理效果好的集中式污水處理手段，則成本太高，而放任污水排放又會進一步加劇環境的惡化，基于上述考慮，實施低成本、有效的人工濕地處理技術對農村村落集鎮的污水的處理十分必要。

1 人工濕地概況

人工濕地是在天然濕地的基礎上發展起來的污水和雨水處理結構，是一種由人工施工、控制、運作的沼澤地。主要通過利用植物和微生物系統的多重作用起到對污水的凈化效果 [2]。

人工濕地不僅能去除水體中的懸浮物、有機污染物、各種氮、磷等，而且能夠有效地去除重金屬、病原微生物和藻毒素等外源生物活性物質。人工濕地是一種正處于研究發展階段的污水處理新技術，作為一種生態型的污水處理系統，具有投資省、運行簡便、出水水質好、運行效果穩定等優點[3]。同時選擇合適的挺水植物、沉水植物等還具有美化景觀的作用。

2 人工濕地研究現狀

2.1 國外研究進展

1972年，Kickuth提出 “根區法”（采用栽種蘆葦的水平潛流濕地使有機物降解，硝化-反硝化作用去除N，沉淀去除P），從而掀起了一股濕地研究和應用熱潮，標志著人工濕地污水處理技術受到業界廣泛的關注[4]。

美國等地區自20世紀70年代開始對不同設計的人工濕地進行廣泛地研究，其出水可作為集中式生活飲用水二級保護區、魚類保護區及游泳區水質標準。

德國1974年第一個人工濕地建成，人工濕地處理技術在歐洲得到了廣泛推廣。1996年在維也納舉辦的第四屆國際研討會，標志著人工濕地系統作為一個獨特的新型的污水、廢水處理技術正式進入水污染控制領域[5]。目前，在美國有600個左右濕地項目為市政、工業和農業污廢水，其中400多個濕地用于處理煤礦廢水，50多個濕地用于處理多種生物污泥，近40個濕地處理雨水，超過30處濕地系統應用于奶制品加工廠[6]。

2.2 國內研究進展

我國人工濕地系統研究比較晚，直到“七五”期間才開始研究，但主要都是機理性的研究，落后發達國家十幾年，且應用上相對遲緩，應用實例較少。首例采用人工濕地處理污水的研究始于1987年，國家環保局華南研究所于1990年7月建立的白泥坑（深圳）人工濕地（處理量為3100t/d），被看作是污水濕地處理技術的第一次實踐，運行效果良好，其對BOD去除率為90%，COD去除率為80.97%，SS去除率為93% [7]。此后我國對人工濕地處理污水的機制和規律進行了比較深入系統的研究，并在全國各地先后建立了許多人工濕地。近幾年來，人工濕地技術在我國被廣泛應用于農業面源污染控制、生活污水、工業廢水、石油開采廢水、養殖廢水以及水體富營養化治理等領域。經過人工濕地系統處理后的出水水質可達到地面水水質標準，故其也適用于飲用水源和景觀用水的保護。

3 人工濕地微生物的研究現狀

通常所說的濕地微生物主要是指細菌、放線菌和真菌。有研究表明，在人工濕地系統中，以細菌數量為最多，其次為放線菌，最少的為真菌。目前，研究人工濕地微生物的學者眾多，主要針各種人工濕地基質中微生物的種類、群落結構、活性和植物根系以及對病原微生物的去除和微生物空間分布特點以及影響其分布因素的探討、人工濕地酶活性等的研究。

其研究方法包括傳統的和現代的兩種。研究濕地微生物多樣性的傳統方法主要是培養皿計數法，但這種方法只能培養環境中總微生物的1%～10%，其所獲得的微生物豐富度遠低于環境中微生物的豐富度。隨著分子生物學技術在微生物方面應用的發展，各種新穎的分子生物學方法已成為研究人工濕地中各種微生物多樣性的有效工具，當前用于分析濕地微生物群落結構特征的分子生物技術主要有熒光染色法、Biolog微平板分析、變性梯度凝膠電泳（DG-GE）、磷脂脂肪酸（PLFA）譜圖、熒光原位雜交（FISH）技術等。

在人工濕地系統中，微生物除上述研究的各種細菌、放線菌、真菌，還包括在顯微鏡下才能觀察到的各種浮游生物。濕地基質和植物根系的菌類微生物研究已比較多，然而對于濕地中浮游生物研究卻相對較少，因目前浮游生物的研究主要是針對湖泊，河流等地表水體，對水平潛流人工濕地中浮游生物也有一定研究[8]，而對垂直流人工濕地中浮游生物的研究目前幾乎沒有。

4 結論及建議

相對于傳統的污水處理技術而言，作為近年來新興的一種新型污水處理技術，人工濕地不同于一般污水反應器，其基質、植物特性、環境pH值和溶解氧等諸多因素均會引起人工濕地對污染物處理效果的變化。

（1）濕地微生物是濕地的重要組成部分，目前對于人工濕地中基質和植物根際的微生物的研究較多，但對濕地中浮游生物的研究卻相對較少，且對于浮游生物研究，主要集中在地表水體（湖、庫等）浮游藻類，定性分析通常用25#浮游生物網進行采樣。但在垂直流人工濕地是很難實現的，使得垂直流人工濕地在這方面的研究更少。目前，在我國大部分的水質評價只停留在理化指標的監測調查上，并沒有將生物監測納入其中。

（2）隨著新農村建設的廣泛深入，農村面源污染已成為我國最嚴峻的環境問題，通過高效低成本的人工濕地的試驗工程的研究，并將其應用于農村50-1000人聚集區，處理量為10-500m3/d 的生活污水，從源頭上解決農村生活污水的面源污染問題，同時將處理后的水用于景觀回用水，更是對水資源的一種充分的利用，利用人工濕地種植的經濟作物，構建優美景觀，將鄉鎮污水處理與健康休閑、濕地植物資源化等有機結合，形成低成本治理、多效能產出的污水處理廠“凈+美+用”機制 。

參考文獻

[1] 陳史華，伍曉濤.關于上海市閔行區新農村生活污水處理試點工程的技術探討[J].吉林水利，2009， （2）：16-21.

[2] R.M. Gersberg B.V.Elkins，C.R. Goldman.Nitrogen removal in artificial wetlands[J]. Water Research，1983，17（9）：1009-1014.

[3] 左文濤，康蘇花. 人工濕地污水處理技術及其應用.河北環境科學，2011，增刊：104-106.

[4] 魏志剛，阮啟剛，鄧祥義.人工濕地技術的應用與發展[J].大眾科技，2005，（11）：95-97.

[5] 張毅敏，張永春.利用人工濕地治理太湖流域小城鎮生活污水的可行性探究[J]. 農業環境保護，1998，17（5）：232-234.

[6] U S EPA. Guiding principles for constructed treatment wetlands： providing for water quality and wildlife habit [M]. Washington DC： U S EPA ，Office of Wetlands ，Oceans and Watershed ，2000.

[7] 于少鵬，王海霞，萬忠娟，等.人工濕地污水處理技術及其在我國的發展的現狀與前景.地理科學進展，2004，23（1）：22-29.

[8] 黃小波.北京漢石橋濕地浮游動植物調查及水質評價.首都師范大學，10028，2009.endprint