人工濕地降解有機污染物的研究及應用現狀

余宇翔 蘇敏婷

（江西省九江市環境科學研究所，江西九江 332000）

1 人工濕地的組成

1.1 基質 基質作為人工濕地的骨架，是植物生長的支撐，是微生物生長需要的附著表面和養分的提供者，是污染物化學降解的重要反應界面；人工濕地常用的基質包括碎石、礫石、砂土、土壤和有機質等。為了提高人工濕地污水處理技術的處理效率，降低污水處理成本，新型基質的研發與應用受到了廣泛的關注。基質是人工濕地的骨架，近年來，隨著人工濕地技術的不斷發展，一些新型基質也被廣泛應用于人工濕地，如輕質填料等。

1.2 植物 植物是人工濕地系統的一個重要組成部分，植物與基質構成的天然過濾器，可以過濾和截留污水中的懸浮物，還可以減緩水流速度，使污染物與基質、植物根系、微生物的有效接觸時間更長。同時防止了污染物的進一步擴散，污染物的遷移、轉化、降解得到強化，增強了對氮磷等營養物質的吸收和利用。常見的濕地植物可分為挺水植物、沉水植物、漂水植物和浮葉植物。

1.3 微生物 人工濕地系統中的微生物在污染物降解的過程中起重要作用。人工濕地中的微生物種類多，數量大，主要包括細菌、真菌、放線菌等。其中主要組成部分細菌占微生物總數的70%～90%，每克填料中包含的細菌數可達幾億至幾十億。污水處理過程中有機物降解、脫氮、磷化合物轉化等生物化學反應都是在微生物及其所分泌的酶的作用下進行的。

2 人工濕地的分類及特點

人工濕地可分為表流人工濕地、潛流人工濕地和復合流人工濕地3種。表流濕地的水流與大氣接觸，水位較淺，從植物莖葉中間流過，通常由洼地或渠道、防滲設施和土壤基質組成，其外觀與自然濕地相似；潛流人工濕地的基質與表流人工濕地不同，其基質一般為碎石、礫石等空隙基質，水流在基質表面以下流動，與植物根系接觸充分。復合流人工濕地中的水流在垂直和水平方向都有流動，延長了污水的水力停留時間，從而提高了污水處理效率。

3 人工濕地的研究及應用現狀

3.1 人工濕地的基質研究現狀 基質作為人工濕地的骨架，為植物和微生物提供生存場所及營養物質。劉慎坦等人研究了潛流人工濕地中不同基質對于人工濕地脫單效果的影響。研究表明，基質對人工濕地的脫氮效果有明顯的影響，其中組合基質比煤渣基質更有利于人工濕地對氮的去除[1]。張燕等人對比高鈣廢渣、赤泥、火山石三種基質對氨氮的處理效率，其中高鈣廢渣對氨氮的去除效率最高，約為20%～42%[2]。高鈣廢渣作為工業副產品，作為人工濕地基質加以利用“以廢治廢”，不僅可以降低人工濕地成本，更促進了環境與經濟的可持續發展。

3.2 人工濕地的植物研究現狀 蔡巧川通過實驗對比了菖蒲、梭魚草和再力花對生活污水中的總磷和氨氮的處理效果，研究表明菖蒲的凈污能力最佳，三者對總磷的去除率分別為93.4%、72.4%和70.4%，對氨氮的去除率分別為77.6%、70.9%和71.6%。

3.3 人工濕地的微生物研究現狀 唐可欣等人研究了稻草/空心球混合基質濕地的微生物種群分布，稻草/空心球混合基質濕地系統與空心球基質濕地系統相比，微生物種群更豐富、生物膜更厚、同化吸收能力更強、脫氮除磷效果更好、亞硝酸鹽的積累效果更低。空心球表面優勢菌群有8種，主要包括有機物分解菌、反硝化菌、硝化菌等優勢菌種。稻草表面的菌群有11種，主要有細菌、硝化菌、耐低溫有機物降解菌和結晶纖維素分解菌等。

3.4 人工濕地的應用現狀 陜西省鳳縣永生村濕地示范工程首次將自來水廠的脫水污泥作為濕地基質，不僅大大提高了生活污水中磷的處理效率，同時變廢為寶提高了經濟效益。

山東省南四湖城郭河流域的曹莊人工濕地，針對煤礦塌坑進行了原位修復，濕地護坡基質層最內層覆蓋了厚度為10 cm的改性沸石，外層覆蓋了5種不同粒徑、厚度分別為15、25、30、50 cm的礫石，驗收監測出水質達到國家Ⅲ類標準。

4 結語

人工濕地是一項具有廣闊發展前景的污水處理工藝，不僅具有高效的污水處理效率，其生態功能、景觀價值和經濟價值也更加符合可持續發展的要求。目前關于人工濕地的研究已經成為國際性的熱點問題。所以，應加強對人工濕地污水處理技術的優化研究，如針對高寒地區、鹽堿地區等特殊自然條件的植物選擇，通過廉價高效基質的研究，優勢微生物的培養以及工程菌構建等，進一步提升其處理水平和可推廣性。