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人工湿地及其在水产养殖废水处理中的应用

人工湿地是一种模拟自然湿地生态系统的污水处理技术，通过植物、填料和微生物的协同作用去除水中的污染物。它在水产养殖废水处理中具有显著优势，因其低成本、低能耗和高效净化能力而备受关注。

水产养殖废水通常含有高浓度的氮、磷和有机物，这些物质若直接排放会引发水体富营养化等问题。人工湿地通过以下机制有效处理这类废水：首先，湿地植物（如芦苇、香蒲等）吸收水中的氮、磷等营养物质，并将其转化为自身的生物量；其次，湿地填料（如砾石、砂土）可截留悬浮颗粒并为微生物提供附着场所；最后，微生物通过硝化、反硝化等过程将氨氮转化为氮气释放到大气中，从而实现脱氮效果。

人工湿地根据水流方式可分为表面流湿地和潜流湿地。前者适用于大规模处理，但占地面积较大；后者处理效率更高，且卫生条件更好。此外，人工湿地还可与鱼塘循环系统结合，形成“养殖—湿地—再利用”的闭环模式，既减少污染排放，又促进资源循环利用，符合可持续发展理念。

尽管人工湿地表现出色，但也存在占地大、冬季效率低等问题，未来可通过优化设计和引入新技术加以改进。

《河北渔业》2007年第11期（总第167.期）

人工湿地及其在水产养殖废水处理中的应用

（浙江大学动物科学学院，浙江杭州310029）

1.1.1人工湿地的工艺设计人工湿地的构造 和工程参数是工艺设计的核心。建造人工湿地 时，通常视当地的自然地理条件和土地利用情 况，设计成坡形、沟渠形和池塘形等形式。实际设 计中，往往将湿地床体多级串联或并联，为保证 水以推流方式流经湿地，湿地长宽比应大于3，且 长不小于20m。底面坡度一般为1%～8%，具体 大小应根据基质性质及湿地尺寸加以确定。欧洲

国家推荐使用的水力学特征参数如下3：表面流 人工湿地，有机污染负荷<112kgB0Ds/（ha·d)， 水力负荷：112~417cm/d，停留时间：5～15d。水 平潜流人工湿地，有机污染负荷<150kgB0Ds/ （ha*d），水力负荷<5cm/d，停留时间>5d。污水 排入人工湿地前，一般需先作预处理，包括格栅、 沉砂池、沉淀池等预处理。 1.1.2基质基质(又称填料)是人为设计的由 不同大小的砾、沙、土颗粒等按一定厚度铺成的供 植物生长、微生物附着的床体，是湿地内所有生物 和非生物的储存库。该体系具有过滤、沉淀、吸附 和絮凝等作用，能将水体中的SS、N、P等营养物 质有效去除，同时为植物、微生物生长以及02传 输提供了必备条件。基质的构建需从基质的种 类、粒径和厚度三方面加以考虑。湿地底部可铺 设一层塑料以防止污水渗入地下而污染地下水 质。 1.1.3植物挺水植物是构建人工湿地植被系 统的主要类型植物，具有同化吸收污染物和拦截、 过滤的作用6。不少学者认为，选择当地优势挺 水植物，突出生物多样性特色是提高人工湿地净 化能力的关键措施7。人工湿地系统的植被一般 要满足（1）适应当地气候条件：（2）对污染物和高 度富营养化水具有耐受性；(3)能快速繁殖生长； （4）通过直接同化或贮存营养而有较大的废水处 理能力8。在中国一般选用芦苇、香蒲属植物、灯

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芯草等，植物覆盖率约为75%左右。

人工湿地中因水流形态差异，可分为表面流 湿地（FreeWaterSurfaceWeulands，缩写FWS）及潜 流式湿地（SubsurfaceFlowWetlands，缩写SSF）两大 类。 （1)表面流湿地：污水在填料表面漫流，形式 接近于天然湿地，因而不能充分利用填料及植物 根系。（2)潜流式湿地：废水在填料表面以下渗 流，可充分利用填料表面及植物根系上的生物膜。 两者均包含水生植物，区别在于它们的有机负荷 和水力停留时间不同，这主要是由于渗透性底质 的不同。潜流湿地的渗透性底质可提供较多供 生物膜生长的面积而产生较多营养吸收路径[10]。

人工湿地去除氮的机理主要包括水生植物的 吸收、微生物的硝化/反硝化脱氮和氮的挥发。有 机氮在微生物作用下被分解为氨氮。废水中无机 氮的去除，植物直接吸收只占很少的一部分，主要 的去除途径还是通过微生物的氨化、硝化和反硝 化作用来完成的。研究资料表明，人工湿地总氮 去除率可达80%左右。 污水中磷的去除是通过植物的吸收、微生物 的积累及湿地床的物理化学等几方面共同作用完 成的。植物吸收有限的磷并转化成ATP、DNA以 及RNA等有机成分，植物需要定期收割。磷的另 一去除途径是通过微生物的作用，一方面磷为微 生物正常代谢所需要被微生物正常同化吸收，另 一方面是通过聚磷菌的过量摄磷作用使磷去除 的。根据研究资料，人工湿地对磷的去除可达 60%~90%

短期的营养转移和长期贮存是通过湿地中微 生物区系和沉积物来完成；植物主要通过提高营 养转移过程来影响营养的去除。影响氮去除的最 重要过程是硝化菌群的建立和生长[13]。N去除 效率随时间而逐渐增加，磷的去除主要通过基质 的吸收和幼龄植物的主动吸收[10]。

湿地对有机物的去除主要是靠微生物的作 用。污水中部分有机物吸附在可沉降颗粒上，这 部分有机物主要通过沉降作用或过滤来去除；可 溶性有机物通过生物膜的吸附和微生物的代谢被 去除。反应过程中的主要氧源来自于水面复氧和 植物向根区的过量氧传导。土壤中存活着好氧 菌、厌氧菌和兼性菌。好氧菌通过代谢将有机物 分解为二氧化碳和水；厌氧菌发酵将有机物分解 为二氧化碳和甲烷。根据研究资料[15]，湿地系统 对B0D的去除可达80%以上。

2.3悬浮固体物质去除

SS在系统中的去除主要依靠物理沉降作用。 由于湿地中水的流动缓慢、水浅，加之植物茎杆的 拦截作用，SS在进水口几米内能有效地被去除。 胶体状的SS主要依靠微生物的作用和土壤渗滤 作用去除[4]

水产养殖要定期排放废水，废水的的处理周 期要与产生的废水排放量相适应，因此了解营养 去除过程的相对稳定性对提高湿地系统的长期能 力是很必要的。植物的不断生长和死亡会为细菌 生长不断提供碳源，导致N去除的速度加快。另 方面，随着时间的推移，基质的吸附净化容量是 要饱和的，一旦基质的吸附容量达到饱和，结合部 位减少，基质对磷的吸收可能就会下降。

人工湿地在水产养殖废水处理中的应

水产养殖特别是集约化水产养殖废物的产生 主要由未被摄食的残饵、养殖生物的排泄物和分 泌物造成，在水质参数上表现为TSS、COD、BOD 以及TN、TP等含量的增加。人工湿地污水处理 系统对N、P、有机物等有明显地去除能力，因此可 以应用于水产养殖的水质净化。Linel.al.[10研

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人工湿地是一种具有前景的养殖废水处理方 法，但是它还需要在以下几方面进行研究：（1)植 物－微生物－基质这一系统中各种因子如何发生 协同作用改善水质，以及作用的规律如何等问题 1 （2）填料系统中由于吸滤了较多的悬浮固体，加上 填料表面微生物膜的生长导致填料系统淤堵，降 低了处理废水的能力，因此人工湿地的效用维持 问题值得研究；（3）如何利用转基因等高技术手段 培育选择具有更好净化污染物能力并且可以重复 利用的植被。

河卡110kv开关站土建施工组织设计Yaozhitong

College of Animal Science，ZheJiang university， 31002

AbstractWith the rapid development ofaquaculture，water pollution andeutrophication became severely. Thisrestricted the developmentof aquaculture,sohow to efficiently and easily treatwastewater became the key of healthy and sustainable development of aquaculture.Constructedwetlandwas an economic andefficientecological wastewater treatment technology and was noted constantly.The constructure，classification and wastewater treated principlesofconstructedwetlandwereintroducedin thispaper. KeywordsConstructedwetlandaquaculturewastewatertreatment