复合垂直流人工湿地对低浓度养殖废水循环净化功能研究

1、前言目前，我国污水处理工艺几乎全部采用化学工艺，这样处理有一定的弊端，如：原料成本大，容易造成二次污染；污染废弃物还要经过深度处理等。

近年来，环境科学研究在迅速发展，各种水污染处理的方法层出不穷，其中生态处理技术——人工湿地技术由于基建投资低、运行费用省(仅为传统二级污水处理厂的1/10----1/2)，出水水质好，抗冲击力强，氨氮去除率高，操作简单，维护方便，同时可使污水处理与环境生态建设有机结合，在处理污水同时创造城市生态景观等特点逐步被越来越多的国家接受，并广泛应用。

目前，在美国约有600多座人工湿地系统用于处理市政、工业和农业废水；在丹麦、德国、英国每个国家也都至少有200个地下潜流湿地系在运行；新西兰也有80多个人工湿地系统被投入使用。

2、人工湿地的定义用人工湿地（constructed wetland,CW）来处理城市污水是20世纪70~80年代发展起来的生态处理法，是由人工建造的具有自然湿地系统综合降解和净化功能且可人为控制的集物理、化学、生化反应于一体的废水处理系统。

人工湿地的工艺原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物的共同作用来实现对污水的净化。

这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可以在床体的填料缝隙中曲折流动，或在床体表面流动。

在不同材质、不同粒径配比的基质填料上种植特定的处理性能好、成活率高的净水植物，形成一个独特的动植物生态环境，对污染水进行处理，从而成为人工建造的、可控制的、工程化的湿地生态系统。

当污水通过湿地系统时，其中的污染物质通过沉积、过滤、吸附和分解等作用得到净化。

同时，人工湿地中的植物除了增加湿地基质的透水性，还能与周围环境的原生动物、微生物等形成各种小环境，通过氧的传递，形成特殊的根际微生态环境，这一微生态环境具有很强的净化废水的能力。

研究表明，城市污水在3~5 h 内流过200 hm2 以上的沼泽湿地后，硝酸盐即可减少63%，磷减少57%。

人工湿地处理农村生活污水的应用研究【摘要】人工湿地处理系统是利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，来实现对污水的净化。

人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资少、运行费用低等优点，非常适合中、小型村庄生活污水的集中处理。

但由于其特殊的自然生态系统特征，人工湿地在实际推广运行各个方面仍然存在许多问题。

其中最主要的就是气候影响、各地经济状况以及植物选择问题。

【关键词】人工湿地；生活污水；进展；优势；问题0 引言随着农村经济的发展，我国农村地区生活水平不断提高，污水排放量也不断增加，据统计。

2007年，我国农村污水排放总量已超过90亿t，而实际处理率上不及1%。

预计到2015年，中国村镇污水排放量约为270亿t。

但是长期以来，农村生活污水的处理设施相对滞后，绝大部分生活污水没有经过处理就直接排放，已成为我国江河湖泊水体水质下降的主要原因[1]。

人工湿地污水处理技术是通过人工建造类似沼泽地的地面，将污水有控制地投配到湿地上，使污水在湿地土壤沿一定方向流动的过程中，利用土壤、植物和微生物间的理化、生物三重作用实现对污水的净化。

1 国内外研究进展人工湿地是通过人工设计和建造的一种新型污水处理工艺。

第一个完整的人工湿地系统是1974年在西德建成的，我国首例采用人工湿地处理污水的研究工作始于1988年[1]。

目前各国利用人工湿地处理农村生活污水在技术上已基本成熟。

据统计，至2010年欧洲有超过9000座湿地系统在运行，主要用于处理农村或小规模的生活污水[2]。

美国肯塔基州，有1800多座小型人工湿地用于分散污水治理；英国芦苇湿地2010年的统计数据为530余座[3-4]。

而在我国，人工湿地系统更是被视为控制面源污染的有效措施，近年来针对农村生活污水的小型湿地不断增加。

仅安徽绩溪县2010-2012年就新增900余个小型人工湿地[1]。

2 人工湿地处理农村生活污水的优势人工湿地处理系统由于缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资少、运行费用低，非常适合中、小型村庄生活污水的集中处理，因而有广泛的市场。

垂直流人工湿地工作原理垂直流人工湿地是一种利用湿地生态系统对废水进行处理的一种方法。

它是通过模拟自然湿地的生物、化学和物理过程，将废水中的有机物、氮、磷等污染物质降解、吸附和沉淀，最终实现水体的净化和治理。

垂直流人工湿地主要由水池和湿地植物两个主要部分组成。

水池是废水净化的主要场所，它通常分为进水池、沉淀池和出水池三个部分。

废水首先进入进水池，通过网格和格栅的过滤作用，去除较大的悬浮颗粒和杂质。

然后，废水进入沉淀池，在沉淀池中，废水的流速减慢，使得其中的悬浮物质和颗粒沉降到底部。

经过沉淀后的废水再进入出水池，准备进入湿地植物的处理阶段。

湿地植物是垂直流人工湿地的核心组成部分，它们承担着生物降解和吸附污染物的重要任务。

湿地植物通常选择具有较强的耐污和净水能力的植物种类，如芦苇、香蒲、菖蒲等。

这些湿地植物具有较大的叶面积和丰富的细菌群落，能够吸附和降解废水中的有机物质和氮磷等营养物质。

同时，湿地植物的根系结构也为水体提供了良好的氧气供应和底质过滤作用，促进废水的净化。

垂直流人工湿地的工作原理主要包括生物降解、物理过滤和化学反应三个方面。

首先是生物降解，湿地植物的根系和微生物共同发挥着降解有机物质的作用。

植物根系分泌的黏液能够吸附并降解废水中的有机物质，同时根系附着的微生物也能够通过代谢作用将有机物质降解为无机物质。

其次是物理过滤，湿地植物的细长根系能够起到过滤和吸附颗粒物质的作用，将废水中的悬浮颗粒和杂质截留在根系附近。

最后是化学反应，湿地植物和根系分泌的物质能够改变水体的pH值和氧气含量，促进废水中的化学反应，如磷酸盐的沉淀和硝化反应等。

通过这些物理、化学和生物过程的作用，垂直流人工湿地能够有效地降解废水中的有机物质、氮磷等污染物质，使水体得到净化和治理。

同时，垂直流人工湿地还具有成本低、运维简单、对环境友好等优点，被广泛应用于城市生活污水、工业废水等领域的处理和治理。

垂直流人工湿地是一种利用湿地生态系统对废水进行处理的方法。

3种湿地植物对养猪废水的净化效果[目的]研究3种湿地植物对养猪废水的脱氮除磷效果。

[方法]采用人工湿地工艺处理技术，研究水葫芦、芦苇、水花生对养猪废水中氨氮（NH+4-N）、总磷（TP）、化学需氧量（CODCr）的去除效果。

[结果]水力停留时间（HRT）为20 d时，人工湿地对CODCr、NH+4-N、TP的去除效果较好，平均去除率分别达到85.5%、90.6%和82.2%，达到了预期目的。

[结论]该工艺能使工程化处理养猪废水达到国家标准。

目前禽畜養殖业正在向规模化集约化发展，但仍有部分养猪场通过水冲洗粪便排放或将粪便直接排入自然水体中，养猪废水含有较高的化学需氧量（CODCr）、5日生化需氧量（BOD5）及悬浮物（SS）和氨氮（NH+4-N），如果处理不善，会给周围的生态环境、饮用水源等带来威胁和危害[1]。

目前，生物技术（包括人工湿地[2-3]、微生物及其固定技术[4]和生物膜法[5]等）已逐步被应用于养殖废水处理中，处理效果理想。

其中，人工湿地技术[6-7]不仅具有良好的脱氮除磷能力，还能够根据周圍地形因地制宜，运行方便，适宜在养殖区域附近建立。

然而，现有的关于垂直流人工湿地法处理水产养殖废水中运行参数的研究甚少。

因此，笔者以真实的养猪废水为研究对象，探讨不同植物构建的人工湿地系统对废水中总磷（TP）、NH+4-N和有机物（以CODCr表示）的去除效果，旨在为中原地区处理养猪废水，构建本土植物的人工湿地系统提供基础数据。

1 材料与方法1.1 试验材料1.1.1 采集与驯养。

试验所用水葫芦、芦苇和水花生均采自河南省平顶山市某养猪场排水沟。

植物采集后先用猪场废水进行适应性驯化培养，待植物生长状况稳定后再进行人工湿地系统试验。

1.1.2 培养条件。

用氢氧化钠调节溶液pH至7左右，温度23～28 ℃。

通过15 d的驯化，3种供试植物均可在实际猪场废水中正常生长繁殖。

1.1.3 水质参数。

养猪废水污染物参数：CODCr浓度500～1 800 mg/L，NH+4-N含量80～200 mg/L，TN含量100～250 mg/L，TP含量25～80 mg/L，pH为6.5～7.5。

人工湿地净化机理研究引言人工湿地是植物、基质和微生物等各要素相互作用的共生系统，其去污机制较为复杂。

归纳起来，湿地之所以具有强大的净化功能主要由于它特殊的水文条件和生物条件。

湿地处理系统以生长沼泽生植物为主要特征，繁茂的水生生物为微生物提供栖息的场所，可以减缓水流速度和风速，有利于SS 的去除和防止底泥上浮，能够遮盖阳光，避免因藻类大量增殖影响出水水质，维管束植物向根部输送光合作用产生的氧气以及水面复氧作用维持水和根区附近土壤中微生物的正常活动。

其次，植物也能直接吸收和分解污染物。

湿地处理系统的另一特征是保持一定厚度的基质层，其含有大量的有机质和微生物，对吸附和分解污水中污染物起重要作用。

1人工湿地水质净化系统人工湿地水质净化系统是由植物、基质和微生物等各要素相互作用的共生系统1.1 人工湿地的植物一般来说，几乎所有水生维管束植物“水生植物”都能净化污水。

水生植物对污染物的净化包括附着、吸收、积累和降解几个环节。

植物可通过根系吸收，也可直接通过茎、叶等器官的体表吸收。

吴振斌等通过建立小试系统，对有植物湿地系统和无植物湿地系统进行了比较研究,结果表明有植物湿地系统春夏季平均磷的去除率在60%以上，即使在冬季也能达到40%以上，出水总磷浓度达到或低于国家地面水三级标准，处理效果接近二级生化处理厂，而且出水水质稳定，冬季仍能正常运行，而无植物湿地系统磷的去除率仅为28%。

另一方面是植物根系释放到土壤中的酶等物质也可直接降解污染物，且降解速度非常快。

美国乔治亚州Adhens的EN实验室从淡水沉积物中分离鉴定出脱卤酶、硝酸还原酶、过氧化物酶、漆酶和氰酶等五种酶对污染物降解有重要作用,并发现这些酶均来自植物。

所以，酶活性将作为挑选合适湿地植物的重要指标之一。

1.2 人工湿地的基质人工湿地基质又称为填料，这些基质为微生物的生长提供稳定的依附表面,同时也为水生植物提供了载体和营养物质，是湿地化学反应的主要界面之一。

２０２４Ｖｏｌ ５６Ｎｏ ２林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报收稿日期:２０２３－１１－３０人工湿地发展现状马晓龙㊀赵雪涛㊀杨海娇㊀石坤冉(善水博通(宁夏)环境科技有限公司ꎬ银川７５０００１)[摘㊀要]㊀作为水环境保护体系的重要角色ꎬ人工湿地在我国发展迅速ꎬ被广泛应用于各种污水体系建设ꎮ该文系统总结了人工湿地研究的发展现状ꎬ梳理了近年来国内外人工湿地类型及优缺点现状ꎮ并且针对人工湿地的植物㊁基质等主要组成部分的成果做研究分析ꎬ旨为今后的人工湿地设计㊁建设和运维提供技术参考ꎮ[关键词]㊀人工湿地ꎻ现状ꎻ类型ꎻ植物选型ꎻ基质中图分类号:Ｘ７０３㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００９－３３０３(２０２４)０２－０１２５－０３ＯｎｔｈｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＳｔａｔｕｓｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄＷｅｔｌａｎｄＭａＸｉａｏｌｏｎｇ㊀ＺｈａｏＸｕｅｔａｏ㊀ＹａｎｇＨａｉｊｉａｏ㊀ＳｈｉＫｕｎｒａｎ(ＳｈａｎＳｈａｎｇｓｈｕｉＢａｏｔｏｎｇ(Ｎｉｎｇｘｉａ)ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ.ꎬＬＴＤ.Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５０００１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＡｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｏｆｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍꎬｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｈａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｒａｐｉｄｌｙｉｎＣｈｉｎａａｎｄｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｓｅｗａｇｅｓｙｓｔｅｍｓ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈꎬａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｔｙｐｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ.Ａｎｄｆｏｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄꎬｐｌａｎｔｓꎬｍａｔｒｉｘａｎｄｏｔｈｅｒｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ.Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎꎬｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎬｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄꎻｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓꎻｔｙｐｅꎻｐｌａｎｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎꎻｍａｔｒｉｘ１㊀人工湿地的发展现状人工湿地是一种人工模拟自然湿地的污水处理技术ꎬ它通过人工构筑湿地ꎬ利用湿地水体植物和微生物活动使污水得到净化ꎬ达到排放标准ꎬ同时也为保护湿地生态系统做出了贡献ꎮ近年来ꎬ随着环保意识的提升和科学技术的进步ꎬ人工湿地作为一种新型㊁高效㊁节能和环保型污水处理技术已经得到了越来越广泛的应用和研究ꎮ２０世纪５０年代ꎬ人工湿地的研究开始进入大众的视野ꎬ自从１９５３年德国科学家Ｓｅｉｄｅｌ发现芦苇能够去除大量的水中污染物ꎬ认识到了湿地具有净化水质的能力ꎬ随后建设了并联净水池ꎬ人工湿地的雏形就此诞生ꎮ２０世纪８０年代开始ꎬ湿地的发展多已人工建设为导向ꎬ以不同粒径大小的砾石作为基质的处理系统ꎬ由此开始ꎬ人工湿地从实验阶段进入到了大规模的工程应用阶段ꎬ在世界各地开始应用ꎮ经过多年验证ꎬ依据大量的处理结果的总结与调查ꎬ世界各地科学家提出了人工湿地去污的相关机理㊁设计规范和参考数据ꎬ推进了这项污水处理技术的发展ꎮ至２０世纪９０年代后期ꎬ人工湿地的类型与结构出现了大的改革ꎬ类型由之前的单一性向复合性发展ꎬ所组成的植物类型与基质类型也呈多元化ꎮ２㊀人工湿地的类型研究进展２.１㊀人工湿地主要分类根据国家湿地相关设计规范㊁手册等文献主要将人工湿地分为以下几种基本类型ꎬ主要有表流ꎬ水平潜流及垂直潜流３种ꎮ其中垂直潜流又可以分为上向流和下向流两种ꎮ通过对湿地研究的深入ꎬ近年来在这些基本湿地流态类型的基础上又出现了其他一些流态改进型湿地ꎬ比如ꎬ垂直上向潜流和垂直下向潜流结合的上下折流人工湿地[１]ꎻ以通过 进水－充满－放空－闲置 方式交替运行的潮汐流湿地ꎮ如果在一个人工湿地中出现上述３种基本型的组合形态ꎬ则可称为复合型人工湿地ꎮ该类型湿地主要是为了强化突出不同类型人工湿地的优点ꎮ２.２㊀各类型人工湿地的优缺点从构造来看ꎬ表流人工湿地最接近自然湿地系统ꎬ单位面积造价最低ꎬ运行没有填料堵塞风险ꎮ水平潜流人工湿地单位面积造价较表流系统高ꎬ其最大特点是能最大限度的降低水中病源微生物的暴露ꎬ卫生条件好且适合寒冷天气ꎬ对于不同特殊吸附性填料的加入可增强水中重金属的去除(表１)ꎮ张彩莹[２]等利用潜流人工湿地处理养猪场废５２１林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报２０２４Ｖｏｌ ５６Ｎｏ ２水ꎬ进水ＣＯＤ为４７０ｍｇ/Ｌ时ꎬ气温为３ħ时ꎬ去除率为７０％ꎬ当气温升高到２７ħ时ꎬ去除率达到９３％ꎮ垂直潜流人工湿地单位面积造价最高ꎬ布水和集水系统也最复杂ꎬ但硝化效果好ꎮ在通常实际建设中ꎬ会选择一种基本类型的湿地为主导类型ꎬ与其他类型湿地相互结合建成复合型湿地ꎮ表１㊀不同类型湿地优缺点汇总湿地类型造价堵塞风险卫生条件硝化及反硝化能力表流湿地低低差较差水平潜流湿地中中良好良好垂直潜流湿地高高良好优秀２.３㊀复合型人工湿地处理效果Ｃｈａｎｇ等[３]在武汉市东湖边构建了４套相同的ＩＶＣＷ(复合垂直流人工湿地)小试系统ꎬ每套系统由底部相通的下行流单元(１ｍˑ１ｍˑ１ｍ)和上行流单元(１ｍˑ１ｍˑ１ｍ)构成ꎮ在开展为期１年的实验中ꎬ其中５－６月ꎬＣＯＤ和氨氮的去除率分别达到７８.４％和６１.９％ꎬ７－８月的ＣＯＤ和氨氮的去除率分别达到６８.６％和７８.６％ꎬ８－１０月的ＣＯＤ和氨氮的去除率分别达到６７.９％和７９.７％ꎬ１０月－翌年１月份的ＣＯＤ和氨氮的去除率分别达到５４.４％和２９.２％ꎮ崔丽娟等[４]在验证复合人工湿地对水禽污染废水的净化效果的测试中ꎬ采用由表流湿地和潜流湿地组合构成ꎬ共分为１１部分ꎻ前９部分为表流湿地ꎬ第１０部分为潜流湿地ꎬ最后一部分不做设计和处理ꎬ为敞开水面ꎬ表流湿地对总磷㊁总氮㊁浊度和ＣＯＤ的去除率分别为４２％㊁１４.５％㊁７８.２％和４０.６％ꎻ潜流湿地对总磷㊁总氮㊁浊度和ＣＯＤ的去除率分别为４３％㊁１９.３％㊁３５.４％和３１.９％ꎻ复合人工湿地对总磷㊁总氮㊁浊度和ＣＯＤ去除率分别为６５.１％㊁２２.２％㊁８７.２％和５８.８％ꎮ综上所述ꎬ复合型人工湿地对污染物的去除率高于单一类型的人工湿地ꎬ这也为我们后期探索去污效率高复合型湿地指明了方向ꎮ３㊀人工湿地植物选择研究进展３.１㊀人工湿地植物的去污机理植物作为人工湿地的重要组成部分ꎬ在人工湿地处理污水的过程中起着至关重要的作用ꎮ植物在生长过程中可利用根系吸附污水中的有机物ꎬ供其自身茁壮生长ꎬ且植物生长成熟后可产生一定的经济价值ꎮ在人工湿地净化污水的过程中ꎬ植物的作用主要可归结为以下３个方面:①直接吸收ꎬ利用污水中可利用的营养物质ꎬ吸附和富集重金属及有毒㊁有害物质ꎻ董小霞等[５]在选取再力花㊁美人蕉㊁菖蒲和水葫芦等九种植物组合后探究对Ｃｕ㊁Ｐｂ和Ｃｄ的去除与富集特征后发现ꎬ本系统运行６０ｈ后ꎬ对Ｃｕ的去除率可达到９３.５％~９６.１％ꎬ对Ｐｂ的去除率可达到９４.５％~９５.２％ꎬ对Ｃｄ的去除可达到９５.６％~９７.４％ꎮ②为微生物提供更大的栖息地ꎬ并维持系统的稳定ꎬ积累有机物质ꎻ③为根区好氧微生物输送氧气ꎬ增强和维持介质的水力传输性能ꎬ这一研究基于１９７７年Ｋｉｃｋｕｔｈ提出的根区法理论ꎬ并且在２０世纪和本世纪得到了大量的验证ꎮ３.２㊀植物的选取原则人工湿地植物的选取原则要遵循以下几个方面ꎮ(１)因地因季适种不同生长环境可使植物的净化能力出现偏差ꎬ比如ꎬ在不同季节或者不同的海拔ꎬ植物所处的环境温度及植物的生长周期差异性较大ꎮＫｕｓｃｈｋＰ等经过研究发现:在春㊁秋两个季节ꎬ植物净化氮的效果与所生长环境的氮浓度成正比ꎬ而在夏㊁冬两季ꎬ植物对氮的产生的净化效果几乎为定值ꎬ净化率分别为５３％㊁１１％ꎮ(２)抗逆行强以下这几个方面主要是植物抗逆性强的体现:在高浓度污染环境中的成活率㊁抵制虫害的能力和适应极端气候的能力ꎮ①不同病虫害会对人工湿地植物生长造成影响ꎬ而污水系统中复杂的生长环境对植物的成长造成更多的困扰ꎬ导致植物在此期间出现不同的亚健康状态ꎬ降低了植物生长发育的速率ꎬ从而降低了植物对污水中污染物的吸附去除能力ꎮ②由于人工湿地植物的生长环境污染程度相对较高ꎬ这就要求植物有较强的抗污染能力ꎬ且此种能力可遗传给下一代植物ꎮ崔建伟等[６]在对选取６种水生植物去除污水中总磷的实验研究中ꎬ发现在初始总磷质量浓度４.０ｍｇ/Ｌ时ꎬ中华萍蓬草总磷去除率可达９１.８％ꎬ在力花的去除率可达１００％ꎬ水葱的去除率可达９４.６％ꎬ菹草的去除率可达９７.７％ꎬ苦草的去除率可达９５％ꎬ穗花狐尾藻的去除率可达８９.６％ꎮ在初始总磷质量浓度５.５ｍｇ/Ｌ时ꎬ中华萍蓬草总磷去除率可达９３.４％ꎬ在力花的去除率可达８９.５％ꎬ水葱的去除率可达８７.２％ꎬ菹草的去除率可达９６％ꎬ苦草的去除率可达９９.７％ꎬ穗花狐尾藻的去除率可达９４％ꎮ６２１２０２４Ｖｏｌ ５６Ｎｏ ２林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报(３)经济效益和观赏价值人工湿地种植植物的选取原则除考虑以上特点外ꎬ还需考虑植物是否具有较高的经济效益和观赏价值ꎮ在达到污水治理合格的目标后ꎬ还能营造出具有观赏性的环境ꎬ同时还能达到较高的经济目标ꎮ比如ꎬ水葱㊁菖蒲和香蒲等在药用方面可体现出较高价值ꎻ凤眼莲㊁皇竹草等可用作饲料ꎻ芦苇㊁纸莎草等可用来造纸原材[７]ꎮ４㊀人工湿地基质研究进展４.１㊀基质类型作为人工湿地中微生物生长和植物生根的载体ꎬ基质表面所附着的生物膜和微生物可对污水中的污染物共同作用去除ꎮ在人工湿地的建设中ꎬ人工湿地的床体就是由不同类型㊁粒径的基质组成ꎮ湿地床体所使用的基质主要有以下几种ꎬ天然矿石基质㊁固体废弃物基质㊁农业废料㊁有机基质㊁无机基质和复合基质ꎮ４.２㊀不同基质的作用不同的基质选择或不同的基质组合对于湿地都起到不同的作用ꎮ其中砾石是最早应用到人工湿地中的基质ꎬ对氨氮的去除率可达到５８.９％ꎬ总氮和总磷的去除率小于３０％ꎬ其中砾石主要起到静电吸附ꎬ物理吸附的作用ꎮ工厂生产过程中产生的废气钢渣含有大量的钙㊁镁等金属元素ꎬ可向水中释放大量的氢氧根ꎬ虽然ｐＨ增大抑制了氨氮的去除及反硝化作用ꎬ但是碱性条件下利于金属元素和磷酸盐结合为磷酸钙ꎬ可对水中总磷的去除达到９８％[８]ꎮ籍等人[９]设置４种组合单元ꎬ通过芦苇＋沸石㊁芦苇＋碎石㊁芦苇＋页陶粒㊁碎石以上４种组合方式对氨氮的去除率可分别达到９１.２％㊁４０.３％㊁２３.１％和４２.２％ꎮ因此ꎬ需着重考虑氨氮的去除ꎬ可首先考虑沸石ꎮ王万宾[１０]等在进行脱氮除磷基质验证选择时也发现ꎬ沸石对氨氮有良好的吸附作用ꎮ４.３㊀影响基质去污能力的因素改变水力停留时间㊁溶解氧含量㊁进水总氮浓度和温度等都会对去除效率产生影响ꎮ而针对解决溶解氧的问题ꎬ有研究表明ꎬ锰砂中锰主要以锰氧化物的形式存在[１１]ꎬ在锰氧化物的催化和氧化作用下ꎬ降解污水中的污染物所消耗氧气更少[１２－１３]ꎮ除此之外ꎬ湿地运行过程中的堵塞也对除污能力有影响ꎬ而基质结构和粒径是表征湿地堵塞的重要参数ꎬ同时水力传导系数也受基质粒径的影响ꎬ粒径越大ꎬ孔隙率和水力传导系数越高ꎮ同样粒径的情况下ꎬ内部多孔的结构基质空隙率比非多孔结构的基质孔隙率高ꎮ５㊀结语人工湿地作为一种绿色㊁可持续的环境治理技术ꎬ在谱写新时代生态文明建设大背景下ꎬ其对污水的处理具有显著的优势和潜力ꎮ目前对于人工湿地的研究已趋于成熟ꎬ包括湿地的类型ꎬ植物的种植及基质的选择ꎮ但是目前人工湿地的受限于地域㊁温度㊁进水水质及后期运维能力的影响ꎬ导致湿地运行过程中出现各种不稳定因素ꎬ相信在广大科研工作者的共同努力下ꎬ这项技术将日益趋于成熟ꎮ参考文献[１]朱凯㊁刘小朋㊁程继辉ꎬ等.厌氧折流板反应器－复合人工湿地处理农村生活污水中试研究.水处理技[Ｊ].２０１４ꎬ４０(１２):９５－９９.[２]张彩莹ꎬ王岩ꎬ王妍艳.潜流人工湿地对畜禽养殖废水的净化效果[Ｊ].农业工程学报ꎬ２０１３ꎬ２９(１７):１６０－１６８. [３]常军军ꎬ吴苏青ꎬ梁康ꎬ等.复合垂直流人工湿地微生物特征对典型污水的响应差异[Ｊ].环境科学研究ꎬ２０１６ꎬ２９(８):１２００－１２０６.[４]崔丽娟ꎬ李伟ꎬ张岩ꎬ等.复合人工湿地对水禽污染废水的净化效果[Ｊ].生态科学ꎬ２０１１ꎬ３０(４):４４６－４５３. [５]董小霞ꎬ颜昌宙ꎬ王灶生ꎬ等.组合式水生植物净化系统对ＣｕꎬＰｂ和Ｃｄ的去除与生物富集特征[Ｊ].环境工程学报ꎬ２０１４ꎬ８(４):１４４７－１４５３.[６]崔建伟ꎬ李金凤ꎬ崔键ꎬ等.６种水生植物去除污水中总磷的实验研究[Ｊ].湿地科学ꎬ２０２３ꎬ２１(３):４３０. [７]刘济祥ꎬ黄林海ꎬ蔡清平ꎬ等.赣南湿地植物资源及其开发利用的研究[Ｊ].江西林业科技ꎬ２００９(１):２７－３０. [８]ＸｕＲꎬＺｈａｎｇＹꎬＬｉｕＲꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｆｌｏｗｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓ[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＰｏｌｌｕｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１９(２６):１６２２９－１６２３８. [９]籍国东ꎬ孙铁珩ꎬ李顺.人工湿地及其在工业废水处理中的应用[Ｊ].应用生态学报ꎬ２００２ꎬ１３(２):２２４－２２８. [１０]王万宾ꎬ胡飞ꎬ孔令瑜ꎬ等.人工湿地脱氮除磷基质的吸附能力及其影响因子[Ｊ].湿地科学ꎬ２０１６ꎬ１４(１):１２２－１２８. [１１]ＷａｎｇＱꎬＹａｎｇＰꎬＺｈｕＭ.Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｂｉｒ￣ｎｅｓｓｉｔｅｂｙｆｕｌｖｉｃａｃｉｄｕｎｄｅｒａｎｏｘｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ[Ｊ].Ｅｎｖｉｒｏｎ￣ｍｅｎｔａｌｓｃｉｅｎｃｅ＆ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１８ꎬ５２(４):１８４４－１８５３. [１２]佘丽华ꎬ贺锋ꎬ徐栋ꎬ等.碳源调控下复合垂直流人工湿地脱氮研究[Ｊ].环境科学ꎬ２００９ꎬ３０(１１):３３００－３３０５. [１３]杨怡潇.水钠锰矿沙人工湿地处理典型ＰＰＣＰｓ废水的效果及机制研究[Ｄ].济南:山东大学ꎬ２０１９.７２１。

水产养殖尾水的生态处理技术研究摘要：近年来，随着经济的不断发展，我国水产养殖规模不断扩大，但水产养殖业的飞速发展对水域生态环境存在不同程度的破坏，水产养殖尾水的处理已成为发展水产养殖的重点环节。

本文主要介绍了水产养殖尾水处理现状，重点分析了水产养殖尾水生态处理技术及应用模式，旨在探索科学合理的水产养殖模式，推动水产养殖业的绿色化、生态化发展。

关键词：水产养殖；尾水；生态处理技术引言水产养殖在拉动渔业经济发展、保障优质蛋白供给、增加渔民收入等方面发挥了重要作用。

与此同时，随着水产养殖业的快速发展以及养殖密度的不断提高，养殖尾水带来的环境问题日益引起广泛重视。

当前，我国的水产养殖模式仍较为传统，多为开放式、粗放型，设施化和集约化程度较低，存在养殖尾水未经处理直接排放或不达标排放的现象。

由于养殖尾水中含有大量的残饵、粪便等有机物，尾水的随意排放给周边水域带来了不良影响。

养殖尾水缺乏治理在一定程度上制约了水产养殖业绿色健康发展。

1水产养殖尾水处理现状随着水产养殖尾水处理技术的发展，相关技术模式逐步成熟，具体分为以下三类：一是池塘净化。

所谓池塘净化，是指采取合理措施降解水体中的污染物，令污染物沉淀、还原，再采取吸附、过滤等技术措施，有效净化水产养殖尾水的方法，这种方法相较于传统的过滤池塘，净化起效慢，但是不受过滤填充物的限制，在人力、物力、财力上的消耗较少，而且无需定期清理滤网，维护难度更低；二是设施净化。

相较于池塘净化，设施净化更为专业、细致，设施占地面积小，整体处理成本低，能够安全、高效地处理水产养殖尾水中直径较大、无法沉淀的污染物，例如，采用活性炭吸附法吸附尾水中的部分悬浮物，净化效果好，但适用范围较小；三是湿地净化。

湿地净化适用范围广，综合利用物理沉淀、化学分解、植物吸附及微生物过滤等方式，有效处理各类水产养殖尾水，清除水体中的污染物及杂质，见效快，效果好，而且这种方法能够丰富池塘中的生物多样性，改善当地生态循环系统，优化水循环系统的自我净化、恢复能力，有利于水产养殖业的可持续发展。

《人工湿地净化富营养化景观水的效果及机理研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速，景观水体的富营养化问题日益突出，成为环境保护领域的重要研究课题。

人工湿地作为一种有效的水体净化技术，其利用自然生态系统的自净能力来改善水环境质量，已成为处理富营养化景观水的重要手段。

本文以人工湿地为研究对象，探究其在净化富营养化景观水方面的效果及机理，为水环境治理提供科学依据。

二、人工湿地概述人工湿地是一种模拟自然湿地的生态系统，通过植物、基质、微生物等组成的复合系统，实现对水体的自然净化。

其具有投资成本低、操作简单、维护方便等优点，适用于处理生活污水、农业废水、富营养化景观水等。

三、人工湿地净化效果研究1. 人工湿地的应用在富营养化景观水的治理中，人工湿地以其独特的自净能力发挥着重要作用。

通过对不同类型的人工湿地（如垂直流人工湿地、水平流人工湿地等）的实地试验与观察，我们发现其对富营养化景观水的净化效果显著。

2. 净化效果分析人工湿地对富营养化景观水的净化主要体现在去除氮、磷等营养物质以及有机物等方面。

研究表明，人工湿地通过植物吸收、基质吸附、微生物降解等多种途径，有效降低水体中的氮、磷含量，提高水体的透明度。

此外，人工湿地还能去除水中的悬浮物、重金属等污染物，改善水质。

四、人工湿地净化机理研究1. 植物作用植物在人工湿地中发挥着重要作用。

通过根系吸收和光合作用等过程，植物能够去除水中的营养物质和有机物。

此外，植物还能通过分泌物质促进基质对污染物的吸附和微生物的降解作用。

2. 基质作用基质是人工湿地的重要组成部分，其具有吸附和过滤作用。

基质中的矿物质、有机质等成分能吸附水中的营养物质和有机物，减缓污染物的迁移速度。

同时，基质为微生物提供了生长繁殖的场所，有利于微生物对污染物的降解。

3. 微生物作用微生物在人工湿地净化过程中起着重要作用。

微生物通过代谢过程将水中的有机物分解为无机物，降低水体的生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）。

MAJOR VARIETIES AND MAJOR PRODUCTIVE TECHNIQUE水产养殖尾水治理模式之----多级人工湿地净水技术薛洋'，陈建环2（1重庆市水产技术推广总站，重庆渝北401121;2重庆市黔江区农业技术服务中心水产站，重庆黔江409000）［技术概述人工湿地是通过模拟天然湿地系统结构和功能而建造的、可控制运行的湿地系统，由围护结构、人工介质、水生植物等部分构成。

当池塘养殖尾水进入人工湿地时，其有机物被床体吸附、过滤、分解而达到水质净化作用。

生态湿地的布置面积需根据养殖品种、模式和养殖密度灵活选择，单独配置多级人工湿地一般为养殖面积的3-8%。

目前应用于废水处理的人工湿地主要有三种类型，一是自由表面流人工湿地，二是水平流人工湿地，三是垂直流人工湿地。

基于人工湿地的池塘生态工程化养殖模式，成为近年来广泛推广的池塘养殖节水、减排模式。

2技术要点2.1基本配置人工湿地的构建包含了人工湿地的基本结构、设计要点、人工湿地植物的选择与配置。

一般由5部分组成：①具有透水性的基质，如土壤、砂、砾石、陶粒；②适合于在不同含水量环境生活的植物，如芦苇、美人蕉、空心菜；③水体（在基质表面之上或之下流动的水）；④无脊椎或脊椎动物；⑤好氧或厌氧微生物群落。

人工湿地设计的关键因素主要有占地面积、设计水深、基质类型、预处理方法及植物的种类等。

不同类型人工湿地系统的设计不同，但都遵循系统设计的最基本原则，即通用性原则，人工湿地系统均包括一些基本元素及参数的确定，如湿地规划与选址、系统总面积、处理单元尺寸、不同单元设计参数以及具体的工艺组合等。

2.2场地的选择2.2.1根据养殖场的地势选址符合区域规划要求，应因地制宜，尽量选择有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒地，降低投资，同时还需考虑防洪排洪要求。

2.2.2确定系统组®式根据场地特征、处理要求和所处理养殖废水的量来确定，可选择单一式、并联式、串联式、综合式。

人工湿地污水处理技术概述人工湿地（Constructed Wetlands，CWs）是人工建造和监督控制的具有针对性的仿照或模拟天然湿地的功能和构造的体系。

一般来说，人工湿地是一个独特的生态系统，在一定长宽比及地面坡度的洼地上用土壤、沙、石等级配构建而成填料床，并且在床体上种植处理性能好、成活率高、抗水性强、生长期长、美观且具有经济价值的水生植物（芦苇、香蒲、美人蕉等），同时填料表面上生存着动物、微生物等，其污染物降解能力甚至高于天然湿地。

人工湿地通过物理、化学和生物的协同作用来实现对污水的净化作用，且促进污水中碳、氮、磷等营养物质的良性循环，达到污水处理与资源化的最佳效益，具有投资低、运行费用低、管理要求低、产泥量少等优点。

人工湿地可根据植物、用途以及水体流动等多种方式来分类。

根据湿地中主要植物形式可分为浮水植物系统、沉水植物系统以及挺水植物系统。

浮水植物主要用于氮、磷的去除和提高传统稳定塘效率，该种植物种类繁多，习性各异，大小不一。

沉水植物系统中植物光合作用的组织全部潜在水中，应用较少。

目前，应用较广泛的是挺水植物系统，通常情况下所说的人工湿地系统都是指挺水植物系统。

按照用途来分类，人工湿地主要可分为以下类型：①人工抗洪湿地，用于控制洪水或者泄洪；②人工生态湿地，协助天然湿地保护生物多样性；③人工处理湿地，用于污染治理。

在工程实例中，大多数小规模人工湿地以污染治理为目的，即为人工处理湿地。

人工湿地污水处理技术广泛应用于污染水体的水质净化与恢复、面源污染控制、雨水处理与利用、污水处理等领域，具有投资及维护费用低、出水水质好、二次污染小等优点，是削减污水处理厂二级出水中氮、磷污染物的有效工艺之一。

它不仅可满足二级出水脱氮除磷的水质要求，而且可大幅削减进入受纳水体的污染负荷，在一定程度上保障受纳水体的水质需求，具有良好的环境效益和经济效益。

2.1 人工湿地的构成人工湿地主要由填料床、水生高等植物和微生物组成。

人工湿地对污染物去除的研究现状及发展前景邓瑞芳1,张永春2,谷江波3(1.河海大学环境科学与工程学院,南京　210098;2.国家环保总局南京环境科学研究所,南京　210042;3.河海大学土木工程学院,南京　210098)摘要:人工湿地是近年兴起的高效、经济、环保型的污水处理方式。

在前人研究的基础上本文对人工湿地去除非点源污染物中的总氮、总磷、总悬浮物的研究现状及设计湿地的植物和填料对去除污染物影响方面进行了概述,并对其今后研究发展的趋势作了探讨。

关键词:人工湿地;总氮;总磷;总悬浮物;湿地植物;填料中图分类号:X70 文献标识码:A 文章编号:1008-2301(2004)03-0019-04The Present Situation and Prospect of U sing The Constructed Wetlands to R educe N onpoint Source Pollution.DE NG Rui-fang1,ZH ANG Y ong-chun2,G U Jiang-bo3(1.C ollege of Environment Science and Engineering,H ohai Uuniversi2 ty,Nanjing210098;2.Nanjing Institute of Environmental Sciences State,Environmental Protection Administration,Nan2 jing210042;3.C ollege of Civil Engineering,H ohai Uuniversity,Nanjing210098,China).Environmental Protection of X in2 jiang2004,26(3):19～22Abstract:The constructed wetlands is a new sewage disposal method which is efficient、economical and environmental pro2 tection in the recent years.The article summarized the present situation of using constructed wetlands to reduce total phos2 phorus(TP)、total nitrogen(T N)、total suspended s olids(TSS)of nonpoint s ource pollution and the influence of wetland plant、s oil.The article als o discussed the study direction of constructed wetlands in the future.K ey w ords:constructed wetlands;total phosphorus(TP);total nitrogen(T N);total suspended s olids(TSS);wetland plant; s oil 人类对人工湿地的研究和应用自20世纪70年代,由西德首次建造人工湿地开始。

复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统产电性能和水质净化张晨晨;余倩;袁树堂;朱玲;杨琳;陈晨【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2024(32)3【摘要】人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)是两种具有潜力的环境技术,用于水污染治理和可再生能源生产。

目前大部分研究主要针对上流式人工湿地-微生物燃料电池进行探索,很难用到实际的人工湿地上。

主要以垂直流人工湿地为研究对象,研究复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的产电性能和水质净化作用。

结果表明,在相同的垂直流CW-MFC系统中,产电性能和水体污染物的含量有一定的关系;在模拟自然的水流情况下,CW-MFC1阳极生物氧化产生的质子和电子迁移至CW-MFC2的阴极也能同其电子受体发生氧化还原反应,从而产生电压电流,且其电压高于单一垂直流CW-MFC系统;模拟自然情况下的CW-MFC系统对各项水质指标的去除都有不错的去除效果,其中磷酸盐和总磷的去除率为97.5%和97.9%,氨氮和总氮的去除率为86.4%和66%,COD去除率最低为36.5%,表明复合垂直流CW-MFC系统对水体污染物的去除起明显的效果。

【总页数】6页(P80-85)【作者】张晨晨;余倩;袁树堂;朱玲;杨琳;陈晨【作者单位】云南农业大学水利学院;云南省水文水资源局昆明分局【正文语种】中文【中图分类】X703;TQ426.97【相关文献】1.梧桐浸泡液为基质的微生物燃料电池与人工湿地耦合系统偶氮染料X-3B脱色及产电效果2.人工湿地-微生物燃料电池对高碳氮废水的强化净化和产电研究3.微生物燃料电池-人工湿地耦合系统处理污水及产电性能研究4.植物对人工湿地-微生物燃料电池耦合系统去污及产电性能的影响5.以养殖废水为底料的微生物燃料电池产电性能与水质净化效果因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。