人工湿地微生物处理污水技术的研究现状及意义

姚景++梁英++雷永佳

作者简介：姚景 （1989—），男，硕士在读，从事沸石改性、水处理等方面的研究.

摘要： 人工湿地作为一种新型生态污水处理系统，具有投资省、运行简便、出水水质好、运行效果稳定、可以美化环境等优点，除了用于处理生活污水和雨水外，还应用于工业、畜牧业、农业以及富营养化湖水等的处理。本文介绍了人工湿地运用于水处理方向的研究现状和进展，并针对未来人工湿地处理技术的研究提出几点建设性意见。

关键词：人工湿地；污水处理；微生物；研究现状

随着社会经济和城市化进程的发展，水污染已逐步成为全球性环境问题，并日趋严重。国家正逐步加强对这方面的重视，全国污水处理厂不断兴建，污水处理能力逐步提高，但这些污水厂主要集中在城市，广大农村地区由于人口众多且农村污水具有处理量低，间歇排放量少且分散，水质水量变化大，氮磷浓度高且含有大量的营养盐、细菌和病毒等特点[1]，这样处理农村污水带来了很大的困难。大多数农村生活污水基本上得不到处理就直接排放了，这进一步加剧了农村水环境的恶化。同时我国农村地区财政相对薄弱，若沿用城市先进的、处理效果好的集中式污水处理手段，则成本太高，而放任污水排放又会进一步加剧环境的恶化，基于上述考虑，实施低成本、有效的人工湿地处理技术对农村村落集镇的污水的处理十分必要。

1 人工湿地概况

人工湿地是在天然湿地的基础上发展起来的污水和雨水处理结构，是一种由人工施工、控制、运作的沼泽地。主要通过利用植物和微生物系统的多重作用起到对污水的净化效果 [2]。

人工湿地不仅能去除水体中的悬浮物、有机污染物、各种氮、磷等，而且能够有效地去除重金属、病原微生物和藻毒素等外源生物活性物质。人工湿地是一种正处于研究发展阶段的污水处理新技术，作为一种生态型的污水处理系统，具有投资省、运行简便、出水水质好、运行效果稳定等优点[3]。同时选择合适的挺水植物、沉水植物等还具有美化景观的作用。

2 人工湿地研究现状

2.1 国外研究进展

1972年，Kickuth提出 “根区法”（采用栽种芦苇的水平潜流湿地使有机物降解，硝化-反硝化作用去除N，沉淀去除P），从而掀起了一股湿地研究和应用热潮，标志着人工湿地污水处理技术受到业界广泛的关注[4]。

美国等地区自20世纪70年代开始对不同设计的人工湿地进行广泛地研究，其出水可作为集中式生活饮用水二级保护区、鱼类保护区及游泳区水质标准。

德国1974年第一个人工湿地建成，人工湿地处理技术在欧洲得到了广泛推广。1996年在维也纳举办的第四届国际研讨会，标志着人工湿地系统作为一个独特的新型的污水、废水处理技术正式进入水污染控制领域[5]。目前，在美国有600个左右湿地项目为市政、工业和农业污废水，其中400多个湿地用于处理煤矿废水，50多个湿地用于处理多种生物污泥，近40个湿地处理雨水，超过30处湿地系统应用于奶制品加工厂[6]。

2.2 国内研究进展

我国人工湿地系统研究比较晚，直到“七五”期间才开始研究，但主要都是机理性的研究，落后发达国家十几年，且应用上相对迟缓，应用实例较少。首例采用人工湿地处理污水的研究始于1987年，国家环保局华南研究所于1990年7月建立的白泥坑（深圳）人工湿地（处理量为3100t/d），被看作是污水湿地处理技术的第一次实践，运行效果良好，其对BOD去除率为90%，COD去除率为80.97%，SS去除率为93% [7]。此后我国对人工湿地处理污水的机制和规律进行了比较深入系统的研究，并在全国各地先后建立了许多人工湿地。近几年来，人工湿地技术在我国被广泛应用于农业面源污染控制、生活污水、工业废水、石油开采废水、养殖废水以及水体富营养化治理等领域。经过人工湿地系统处理后的出水水质可达到地面水水质标准，故其也适用于饮用水源和景观用水的保护。

3 人工湿地微生物的研究现状

通常所说的湿地微生物主要是指细菌、放线菌和真菌。有研究表明，在人工湿地系统中，以细菌数量为最多，其次为放线菌，最少的为真菌。目前，研究人工湿地微生物的学者众多，主要针各种人工湿地基质中微生物的种类、群落结构、活性和植物根系以及对病原微生物的去除和微生物空间分布特点以及影响其分布因素的探讨、人工湿地酶活性等的研究。

其研究方法包括传统的和现代的两种。研究湿地微生物多样性的传统方法主要是培养皿计数法，但这种方法只能培养环境中总微生物的1%～10%，其所获得的微生物丰富度远低于环境中微生物的丰富度。随着分子生物学技术在微生物方面应用的发展，各种新颖的分子生物学方法已成为研究人工湿地中各种微生物多样性的有效工具，当前用于分析湿地微生物群落结构特征的分子生物技术主要有荧光染色法、Biolog微平板分析、变性梯度凝胶电泳（DG-GE）、磷脂脂肪酸（PLFA）谱图、荧光原位杂交（FISH）技术等。

在人工湿地系统中，微生物除上述研究的各种细菌、放线菌、真菌，还包括在显微镜下才能观察到的各种浮游生物。湿地基质和植物根系的菌类微生物研究已比较多，然而对于湿地中浮游生物研究却相对较少，因目前浮游生物的研究主要是针对湖泊，河流等地表水体，对水平潜流人工湿地中浮游生物也有一定研究[8]，而对垂直流人工湿地中浮游生物的研究目前几乎没有。

4 结论及建议

相对于传统的污水处理技术而言，作为近年来新兴的一种新型污水处理技术，人工湿地不同于一般污水反应器，其基质、植物特性、环境pH值和溶解氧等诸多因素均会引起人工湿地对污染物处理效果的变化。

（1）湿地微生物是湿地的重要组成部分，目前对于人工湿地中基质和植物根际的微生物的研究较多，但对湿地中浮游生物的研究却相对较少，且对于浮游生物研究，主要集中在地表水体（湖、库等）浮游藻类，定性分析通常用25#浮游生物网进行采样。但在垂直流人工湿地是很难实现的，使得垂直流人工湿地在这方面的研究更少。目前，在我国大部分的水质评价只停留在理化指标的监测调查上，并没有将生物监测纳入其中。

（2）随着新农村建设的广泛深入，农村面源污染已成为我国最严峻的环境问题，通过高效低成本的人工湿地的试验工程的研究，并将其应用于农村50-1000人聚集区，处理量为10-500m3/d 的生活污水，从源头上解决农村生活污水的面源污染问题，同时将处理后的水用于景观回用水，更是对水资源的一种充分的利用，利用人工湿地种植的经济作物，构建优美景观，将乡镇污水处理与健康休闲、湿地植物资源化等有机结合，形成低成本治理、多效能产出的污水处理厂“净+美+用”机制 。

参考文献

[1] 陈史华，伍晓涛.关于上海市闵行区新农村生活污水处理试点工程的技术探讨[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] 左文涛，康苏花. 人工湿地污水处理技术及其应用.河北环境科学，2011，增刊：104-106.

[4] 魏志刚，阮启刚，邓祥义.人工湿地技术的应用与发展[J].大众科技，2005，（11）：95-97.

[5] 张毅敏，张永春.利用人工湿地治理太湖流域小城镇生活污水的可行性探究[J]. 农业环境保护，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] 于少鹏，王海霞，万忠娟，等.人工湿地污水处理技术及其在我国的发展的现状与前景.地理科学进展，2004，23（1）：22-29.

[8] 黄小波.北京汉石桥湿地浮游动植物调查及水质评价.首都师范大学，10028，2009.endprint