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(jiǎn)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(yùn)行簡(jiǎn)便、出水水質(zhì)好、運(yùn)行效果穩(wěn)定、可以美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，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(yíng)養(yǎng)化湖水等的處理。本文介紹了人工濕地運(yùn)用于水處理方向的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展，并針對(duì)未來(lái)人工濕地處理技術(shù)的研究提出幾點(diǎn)建設(shè)性意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：人工濕地；污水處理；微生物；研究現(xiàn)狀

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市化進(jìn)程的發(fā)展，水污染已逐步成為全球性環(huán)境問(wèn)題，并日趨嚴(yán)重。國(guó)家正逐步加強(qiáng)對(duì)這方面的重視，全國(guó)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(yíng)養(yǎng)鹽、細(xì)菌和病毒等特點(diǎn)[1]，這樣處理農(nóng)村污水帶來(lái)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(jìn)一步加劇了農(nóng)村水環(huán)境的惡化。同時(shí)我國(guó)農(nóng)村地區(qū)財(cái)政相對(duì)薄弱，若沿用城市先進(jìn)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(huì)進(jìn)一步加劇環(huán)境的惡化，基于上述考慮，實(shí)施低成本、有效的人工濕地處理技術(shù)對(duì)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(lái)的污水和雨水處理結(jié)構(gòu)，是一種由人工施工、控制、運(yùn)作的沼澤地。主要通過(guò)利用植物和微生物系統(tǒng)的多重作用起到對(duì)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(jī)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(yùn)行簡(jiǎn)便、出水水質(zhì)好、運(yùn)行效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[3]。同時(shí)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(guó)外研究進(jìn)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(jī)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(guó)等地區(qū)自20世紀(jì)70年代開(kāi)始對(duì)不同設(shè)計(jì)的人工濕地進(jìn)行廣泛地研究，其出水可作為集中式生活飲用水二級(jí)保護(hù)區(qū)、魚(yú)類保護(hù)區(qū)及游泳區(qū)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

德國(guó)1974年第一個(gè)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(guó)際研討會(huì)，標(biāo)志著人工濕地系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)特的新型的污水、廢水處理技術(shù)正式進(jìn)入水污染控制領(lǐng)域[5]。目前，在美國(guó)有600個(gè)左右濕地項(xiàng)目為市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)污廢水，其中400多個(gè)濕地用于處理煤礦廢水，50多個(gè)濕地用于處理多種生物污泥，近40個(gè)濕地處理雨水，超過(guò)30處濕地系統(tǒng)應(yīng)用于奶制品加工廠[6]。

2.2 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

我國(guó)人工濕地系統(tǒng)研究比較晚，直到“七五”期間才開(kāi)始研究，但主要都是機(jī)理性的研究，落后發(fā)達(dá)國(guó)家十幾年，且應(yīng)用上相對(duì)遲緩，應(yīng)用實(shí)例較少。首例采用人工濕地處理污水的研究始于1987年，國(guó)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(shí)踐，運(yùn)行效果良好，其對(duì)BOD去除率為90%，COD去除率為80.97%，SS去除率為93% [7]。此后我國(guó)對(duì)人工濕地處理污水的機(jī)制和規(guī)律進(jìn)行了比較深入系統(tǒng)的研究，并在全國(guó)各地先后建立了許多人工濕地。近幾年來(lái)，人工濕地技術(shù)在我國(guó)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(kāi)采廢水、養(yǎng)殖廢水以及水體富營(yíng)養(yǎng)化治理等領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)人工濕地系統(tǒng)處理后的出水水質(zhì)可達(dá)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(hù)。

3 人工濕地微生物的研究現(xiàn)狀

通常所說(shuō)的濕地微生物主要是指細(xì)菌、放線菌和真菌。有研究表明，在人工濕地系統(tǒng)中，以細(xì)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(duì)病原微生物的去除和微生物空間分布特點(diǎn)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(jì)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(yuǎn)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(xì)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(duì)于濕地中浮游生物研究卻相對(duì)較少，因目前浮游生物的研究主要是針對(duì)湖泊，河流等地表水體，對(duì)水平潛流人工濕地中浮游生物也有一定研究[8]，而對(duì)垂直流人工濕地中浮游生物的研究目前幾乎沒(méi)有。

4 結(jié)論及建議

相對(duì)于傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)而言，作為近年來(lái)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(huì)引起人工濕地對(duì)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(duì)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(duì)濕地中浮游生物的研究卻相對(duì)較少，且對(duì)于浮游生物研究，主要集中在地表水體（湖、庫(kù)等）浮游藻類，定性分析通常用25#浮游生物網(wǎng)進(jìn)行采樣。但在垂直流人工濕地是很難實(shí)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(guó)大部分的水質(zhì)評(píng)價(jià)只停留在理化指標(biāo)的監(jiān)測(cè)調(diào)查上，并沒(méi)有將生物監(jiān)測(cè)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(guó)最嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，通過(guò)高效低成本的人工濕地的試驗(yàn)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(wèn)題，同時(shí)將處理后的水用于景觀回用水，更是對(duì)水資源的一種充分的利用，利用人工濕地種植的經(jīng)濟(jì)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(jī)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(jī)制 。

參考文獻(xiàn)

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