優(yōu)秀農(nóng)業(yè)調(diào)研文章選登
淮安市農(nóng)委
淮安日報社
主辦
■戴慧婷
自然濕地是自然界中具備多種生態(tài)功能的完整的生態(tài)系統(tǒng)，其定義涵蓋沼澤、苔原、水域地等，重要自然意義是調(diào)節(jié)氣候、降解污染物、維持生態(tài)平衡、保持生物多樣性、涵養(yǎng)水源等。人工濕地是在已定面積和坡度的濕地上，將土壤、砂、礫石等材料按一定比例填充，并種植具有處理效果好、生長期長、美觀并有經(jīng)濟價值的植物，培育多種微生物，通過土壤、填料、植物、微生物等的反應(yīng)作用，形成新的污水凈化系統(tǒng)，實現(xiàn)污染水質(zhì)凈化的目的。在濕地日常管理維護中需要保持濕地床中生物填料縫隙暢通并及時打理濕地植物，以保證濕地系統(tǒng)的正常運行。該工藝具有投資低、維護簡單、運行費用低及處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點，較適用于小城鎮(zhèn)和農(nóng)村地區(qū)的農(nóng)業(yè)以及生活污水的處理。
人工濕地污水處理系統(tǒng)在國內(nèi)外研究成果豐碩。在歐美等發(fā)達國家，據(jù)統(tǒng)計截至2004年，歐洲有超過5000座濕地系統(tǒng)在運行，主要用于農(nóng)村生活污水的處理。在美國，人工濕地技術(shù)是美國環(huán)保署用于農(nóng)村生活污水處理的推薦項目。
基質(zhì)是人工濕地污水處理系統(tǒng)的的核心，是區(qū)別于自然濕地的重要方面，可用于人工濕地的基質(zhì)有土壤、沙土、沙粒和石塊等�；|(zhì)可以通過以下作用來實現(xiàn)自身功能：（1）離子交換作用/非特定的吸附作用；（2）特定的吸附作用/沉淀作用；（3）結(jié)合作用來實現(xiàn)污水有機物質(zhì)截留凈化。
基質(zhì)為濕生植物、微生物生長提供了生長生存環(huán)境，其自身也參與到濕地污水凈化的過程中，對濕地功能的有效發(fā)揮起到了重要作用。在基質(zhì)選擇中，結(jié)構(gòu)良好的粉砂及泥質(zhì)土壤可使土壤與水的接觸機會增大，砂或礫石與不透水的粘土混合可提高濕地的水力傳導(dǎo)性能。為了加大水力疏導(dǎo)功能，很多研究采用礫石來做濕地填料，但是礫石毛細(xì)作用較弱，濕地運行中要注意防止植物根系缺水。
植物具較高有觀賞價值，提高濕地人工美化效果，而且植物成熟后還可以經(jīng)收割獲得一定的經(jīng)濟效益。植物通過光合作用在水中產(chǎn)生氧氣，在處理池中形成溶氧濃度梯度，可以吸收利用水中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，富集水中的有毒有害物質(zhì)。植物根系能夠吸收重金屬等有毒有害物質(zhì)，其中沉水植物根系能力更強。植物底部根系交叉密集，為微生物生長繁殖提供了優(yōu)良的場所。因此，植物不但可以提高水質(zhì)凈化效率，還可以顯著延長濕地系統(tǒng)使用年限。
微生物是自然界中c、n、p等元素循環(huán)的執(zhí)行者。在人工濕地中氮循環(huán)需要通過細(xì)菌硝化和反硝化等主要菌群的協(xié)同作用作用來完成。濕地中微生物主要粘附在植物表面和系統(tǒng)基質(zhì)中，有機物的降解轉(zhuǎn)化主要是由基質(zhì)微生物代謝來進行，相對分子質(zhì)量大的有機污染物能被微生物降解成能利用的小分子營養(yǎng)物質(zhì)，微生物的組群和組成數(shù)量直接影響著濕地系統(tǒng)的凈化容量和效果。濕地系統(tǒng)正常運行后，由于污水流動能帶動各類細(xì)菌數(shù)量和微生物種群結(jié)構(gòu)增加，更有利于污染物的去除。
在濕地污水中的有機物包括不溶性有機物和溶解有機物。對不溶性有機物的去除機理與等粒徑的懸浮物的分離機理相類似。濕地中微生物生命代謝活動、植物根系的攔截、基質(zhì)的截留過濾能夠去除大部分有機污染物。水溶性有機化合物被植物和基質(zhì)和微生物吸收降解得以去除。植物是營養(yǎng)物質(zhì)的貯藏庫，植物通過根系直接從水中吸收小分子有機物，此過程有好氧、厭氧兩種反應(yīng)途徑。異養(yǎng)菌相對于自養(yǎng)菌新陳代謝速率更高，因而在有機物的去除過程中占主導(dǎo)作用。
污水中的氮元素以無機氮和有機氮多種形式存在。無機氮包括氨、亞硝酸鹽和硝酸鹽。有機氮包括尿素、氨基酸等。高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中氮元素的主要存在形態(tài)是有機氮和氨氮。人工濕地系統(tǒng)對氮元素的去除作用主要有：1.氨的揮發(fā)；2.氨化作用；3.硝化反硝化作用；4.植物吸收；5.基質(zhì)吸附。氨的去除一般分為兩步，第一步是氨氧化成硝酸，即硝化作用，由亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌在好氧環(huán)境中完成；第二步在缺氧條件下由反硝化細(xì)菌作用使硝酸還原成n2o或無毒的氮氣。
磷是引起水體富營養(yǎng)化的限制性因素。磷在人工濕地系統(tǒng)中的去除主要有三個方面：微生物正常的同化或植物的吸收作用；聚磷菌的過量攝磷作用；基質(zhì)的物理化學(xué)作用。其中最主要的是基質(zhì)對磷的吸附作用及其納磷容量，而植物吸收對磷的去除效率影響不大。無機磷是植物生長所必須的營養(yǎng)物質(zhì)。污水中的無機磷一方面在植物的吸收和同化作用下，被合成atp、dna和rna等有機成分，通過植物的收割而將磷從系統(tǒng)中去除；另一方面，通過微生物對磷的正常同化吸收（將磷作為微生物體必需成分，而供微生物生長之需），聚磷菌對磷的過量積累，并通過對濕地床的定期更換而將其從系統(tǒng)中去除。
人工濕地污水處理技術(shù)簡單可行，綜合效益較高，符合國家低碳社會和循環(huán)經(jīng)濟的建設(shè)要求。濕地出水水質(zhì)較好，可以在生產(chǎn)和生活中得到循環(huán)利用。濕地植物可以收割，入藥、食用、生產(chǎn)沼氣；建設(shè)人工濕地可以利用廢棄的荒地，山溝，低洼地，使土地資源得到合理利用，也改善了自然環(huán)境，為野生生物提供棲息場所，增加了區(qū)域景觀價值，也可以作為環(huán)境教育宣傳的基地，教育人們節(jié)約水資源，重復(fù)利用可再生資源，樹立起尊重自然、保護自然的觀念。
