人工濕地微生物處理污水技術(shù)的研究現(xiàn)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(tài)污水處理系統(tǒng)，具有投資省、運行簡便、出水水質(zhì)好、運行效果穩(wěn)定、可以美化環(huán)境等優(yōu)點，除了用于處理生活污水和雨水外，還應(yīng)用于工業(yè)、畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)以及富營養(yǎng)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(xiàn)狀和進展，并針對未來人工濕地處理技術(shù)的研究提出幾點建設(shè)性意見。

關(guān)鍵詞：人工濕地；污水處理；微生物；研究現(xiàn)狀

隨著社會經(jīng)濟和城市化進程的發(fā)展，水污染已逐步成為全球性環(huán)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(nóng)村地區(qū)由于人口眾多且農(nóng)村污水具有處理量低，間歇排放量少且分散，水質(zhì)水量變化大，氮磷濃度高且含有大量的營養(yǎng)鹽、細菌和病毒等特點[1]，這樣處理農(nóng)村污水帶來了很大的困難。大多數(shù)農(nóng)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(nóng)村水環(huán)境的惡化。同時我國農(nóng)村地區(qū)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(huán)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(shù)對農(nóng)村村落集鎮(zhèn)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(chǔ)上發(fā)展起來的污水和雨水處理結(jié)構(gòu)，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(tǒng)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(zhì)。人工濕地是一種正處于研究發(fā)展階段的污水處理新技術(shù)，作為一種生態(tài)型的污水處理系統(tǒng)，具有投資省、運行簡便、出水水質(zhì)好、運行效果穩(wěn)定等優(yōu)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(xiàn)狀

2.1 國外研究進展

1972年，Kickuth提出 “根區(qū)法”（采用栽種蘆葦?shù)乃綕摿鳚竦厥褂袡C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(yīng)用熱潮，標(biāo)志著人工濕地污水處理技術(shù)受到業(yè)界廣泛的關(guān)注[4]。

美國等地區(qū)自20世紀70年代開始對不同設(shè)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(qū)、魚類保護區(qū)及游泳區(qū)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

德國1974年第一個人工濕地建成，人工濕地處理技術(shù)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(biāo)志著人工濕地系統(tǒng)作為一個獨特的新型的污水、廢水處理技術(shù)正式進入水污染控制領(lǐng)域[5]。目前，在美國有600個左右濕地項目為市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)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(tǒng)應(yīng)用于奶制品加工廠[6]。

2.2 國內(nèi)研究進展

我國人工濕地系統(tǒng)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(fā)達國家十幾年，且應(yīng)用上相對遲緩，應(yīng)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(huán)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(shù)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(guī)律進行了比較深入系統(tǒng)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(shù)在我國被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)面源污染控制、生活污水、工業(yè)廢水、石油開采廢水、養(yǎng)殖廢水以及水體富營養(yǎng)化治理等領(lǐng)域。經(jīng)過人工濕地系統(tǒng)處理后的出水水質(zhì)可達到地面水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，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(xiàn)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(tǒng)中，以細菌數(shù)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(xué)者眾多，主要針各種人工濕地基質(zhì)中微生物的種類、群落結(jié)構(gòu)、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(tǒng)的和現(xiàn)代的兩種。研究濕地微生物多樣性的傳統(tǒng)方法主要是培養(yǎng)皿計數(shù)法，但這種方法只能培養(yǎng)環(huán)境中總微生物的1%～10%，其所獲得的微生物豐富度遠低于環(huán)境中微生物的豐富度。隨著分子生物學(xué)技術(shù)在微生物方面應(yīng)用的發(fā)展，各種新穎的分子生物學(xué)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(dāng)前用于分析濕地微生物群落結(jié)構(gòu)特征的分子生物技術(shù)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(shù)等。

在人工濕地系統(tǒng)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(zhì)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(jié)論及建議

相對于傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)而言，作為近年來新興的一種新型污水處理技術(shù)，人工濕地不同于一般污水反應(yīng)器，其基質(zhì)、植物特性、環(huán)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(zhì)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(wǎng)進行采樣。但在垂直流人工濕地是很難實現(xiàn)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(zhì)評價只停留在理化指標(biāo)的監(jiān)測調(diào)查上，并沒有將生物監(jiān)測納入其中。

（2）隨著新農(nóng)村建設(shè)的廣泛深入，農(nóng)村面源污染已成為我國最嚴峻的環(huán)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(yīng)用于農(nóng)村50-1000人聚集區(qū)，處理量為10-500m3/d 的生活污水，從源頭上解決農(nóng)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(jīng)濟作物，構(gòu)建優(yōu)美景觀，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理與健康休閑、濕地植物資源化等有機結(jié)合，形成低成本治理、多效能產(chǎn)出的污水處理廠“凈+美+用”機制 。

參考文獻

[1] 陳史華，伍曉濤.關(guān)于上海市閔行區(qū)新農(nóng)村生活污水處理試點工程的技術(shù)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(shù)及其應(yīng)用.河北環(huán)境科學(xué)，2011，增刊：104-106.

[4] 魏志剛，阮啟剛，鄧祥義.人工濕地技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)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(zhèn)生活污水的可行性探究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)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(shù)及其在我國的發(fā)展的現(xiàn)狀與前景.地理科學(xué)進展，2004，23（1）：22-29.

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