全 文 ： 万方数据
3期 王平，等：人工湿地研究进展及应用 279
2人工湿地的研究进展
自从1903年英国约克郡Earby建造世界上第一个
人工湿地处理污水之后，人们对于湿地的污水净化机
理展开了广泛的研究，逐渐从“黑箱理论”深入到包括
了污染物去除机理、湿地植物、工艺等各方面的研究。
2．1污染物去除机理研究
2．1．1有机污染物的去除机理据美国EPAl993年报
道，人工湿地对于BOD的去除率为60％～96％，一
般可以达到我国二级排放标准。当污水流过湿地床的
过程中，植物的根系以及湿地填料首先通过拦截、吸
附、共沉降等作用使SS等污染物从污水中去除。溶
解性有机物在湿地床停留的过程中，由于植物根系释
放的氧气使得填料中局部地区处在好氧状态，而根系
没有到达的地方则处在厌氧状态，这样就类似于多个
加工艺的联合。随着时间的推移和污水在湿地床中
的流动，植物根际微生物对有机物进行降解；同时填
料上生成的生物膜对污染物也进行降解。
2．1．2N、P的去除机理研究【2】由于水体富营养化的
加剧，世界各国对污水中的氮磷的去除提出了较高的
要求。因此对人工湿地的脱氮除磷机理也是研究较多。
氮磷都是植物生长所必需的营养元素。植物吸收污水
中的氮磷等营养元素，合成植物蛋白质等有机氮和植
物所需要的有机磷等。植物体内的含氮量通常是其干
物质1％～5％，含磷量大多数为其于物质的O．1％～
0．4％。
但是在高浓度的污染条件下，植物吸收的氮磷的
量会超过自身生长所需要的量，最后通过收割植物而
使氮磷等污染物从污水和湿地系统中去除。然而这些
营养元素首先是被植物根部吸收，再运输到茎叶部分。
有实验表明，在湿地使用的第一年，营养物质在植物
根部的含量占到35％以上，随着时问的增长，根部的
营养物质含量还会增加到75％以上【3】。所以，仅仅通
过收割植物地面上部分而去除的氮营养元素，仅占去
除总氮量的8％～16％pJ。
除了植物吸收，在人工湿地系统中，氮的最终去
除主要是靠微生物的硝化和反硝化作用，使含氮物质
最终转变成N2，从污水中除去。在湿地床中的植物根
区形成一个个好氧微环境，在这些部分，氨氮以及有
机氮在亚硝化菌和硝化菌的作用下氧化成含氧氮；而
在填料床的厌氧区内反硝化菌把含氧氮还原成N：。
磷的去除除了植物的直接吸收，还有微生物作用
以及物理化学作用。与常规的污水除磷一样，湿地中
的聚磷菌在好氧条件下过量吸收污水中的磷，使出水
含磷降低。除此之外，污水中的磷还可以通过植物根
系以及填料的拦截、共沉淀作用而去除。填料中的钙、
镁可以和磷作用形成共沉淀，所以根区填料表层土壤
可就近采用当地表层土，宜用钙含量达2～2．5k·100
kg。1土壤为好【4】，厚度为150～250mm，以增加湿地
初期的除磷能力。
2．1．3重金属等其他有害污染物的去除机理研究
在人工湿地应用于工业废水的处理之后，重金属
的去除机理研究日益受到人们的重视。人工湿地对重
金属的去除主要是靠湿地填料以及植物的吸附、截流
和共沉降作用。而重金属会对植物产生毒害作用，但
是有些植物吸收重金属后，在植物体内能分泌一些络
合物质与重金属螯合而去掉重金属的毒性。风眼莲在
吸收镉、铬、铅、汞、砷、硒、铜、镍等重金属后，
体内产生具有重金属络合作用的金属硫肽【5J，从而使
这些重金属在植物体内富集而不产生毒害作用，这些
机制的研究，有助于植物重金属富集作用的应用。但
是也有试验观察到由植物的直接吸收而去除的重金属
所占重金属总量的比例很少。Mays【6】在实验观察中得
出植物所吸收富集的重金属含量只有湿地去除重金属
含量的l～2％，而植物的水面上的部分只去除进水重
金属(Fe)的0．07％。
吸收富集其他有害污染物，不同的植物对特定的
有害物质有不同的吸收转化机理。例如风眼莲根系发
达，生长速度快，能够吸收降解酚、氰，把污染物质
转换成自身的营养物质【|71。对于这些机理的研究还在
不断的发展中。
2．2湿地植物的研究
在人工湿地中应用的植物可以分为挺水植物、沉水
植物、漂浮植物。在实验和实际应用中挺水植物包括
芦苇、香蒲等，栽种数量容易控制，且工艺日趋成熟；
沉水植物包括金鱼藻等，因其在实际应用中不容易控
制，所以一般不采用，但是其对营养污染物的去除能
力要优于挺水植物；漂浮植物有浮萍、风眼莲、水花
生等，但是工艺优化的研究也较少，应用受到制约【8】。
植物根系对悬浮物SS进行拦截，提供极大的表
面积吸附溶解于水中的有机物，从而为根区微生物降
解有机物提供条件；植物为湿地床中提供氧气，供微
生物生命活动和降解有机物。当植物死了以后，在原
来根系的地方会留下空隙，增加湿地填料的空隙率。
另外，因处理不同的污水而对湿地植物进行筛选
的研究也在不断进行中【91。PantipKlo删ekflo】等人用八种
不同的植物对模拟含盐废水进行处理，长期运行期问
BOD5、SS、NH3．N和TP的去除率分别是44．4～67．9％，
41．4～70．4％，18．O～65．3％和12．2～40．5％。赵建刚⋯j
万方数据
280 生态科学 24卷
表l 5种污水处理工艺技术经济比较【19】
：!垒垒!曼!：!：塾竺墼2望2受生兰2堡巳苎盟12壁墨坠2坚!!!!!!呈!塾望旦!壁g!箜竺!!璺熊!!墨!曼￡!!：璧!望堡坠!
工艺名称Processes 特点Chamcters A B C D E
AB法
Ab∞rption-Biode舯da“on
氧化沟工艺OxidatjonDitch
传统活性污泥法Traditional
Activ种edSludge
可有聱去噔有廿笔，，．N。、P去除率高Rc啪veo唱觚ic73 8．76 o．4 o．36 14materials、N柚dPefrcctivelv 。’ ⋯’ 。 。’’
可有登去噔有争笔，奠．N．、P去除率高Rem0Veorg柚jc58 7．oo o．32o．33 22materials、N锄dPefrectivelv 。。 。’’ 。。 ⋯’ 一
鼍亨翌妻咚粤机物，翌，、P去堕率低Remove。唱龃icm砒erials66 7．88 o．36 o．40 14
effectivelybutremoveN、Ppoorly
～ ⋯。 ⋯⋯一 一
一级处理排海法．．●一mary 82 2．96 o．14 o．25 8
n℃annent0tOceanOmta¨
孽碧辫埤法Reedconstmcted可有挚去噔孽世恐。对，、三毒噔磐誊好，复地萼积大!m望e2l 1．64o．08 伊15 80
Wbtl狮ds o唱锄icmaterials、NandPe行ectively，andrequiremorel锄ds 一
⋯’ ⋯。 ⋯。 ～
Powercons啪ption【(I(w．h)，m31；E：占地面积occupieda陀a(hm2)
等人就象草、美人蕉、香蒲、芦苇、香根革这5种植物
的根系生物量进行研究，发现根系量与湿地污水的净
化效果存在正相关性，为合理筛选湿地植物、构建高
效能的湿地处理系统提供依据。
在人工湿地系统中，草本植物生长期短，收割种植
频繁，且受季节影响。胡焕斌【121等人在人工湿地中采用
木本植物代替革本植物处理矿山炸药废水，使得收割处
理负担减轻，并取得了专利。靖元孝【13J等也在潜流式人
工湿地系统中种植两栖榕处理废水取得成功。
2．3人工湿地结构及工艺设计的研究
人工湿地处理效果与基质的组成(如石砾的质地、
大小、分层厚度等)、植物种植的密度、生长状况以及
水力停留时问有很大的关系。一般填料本身对于生物
处理的影响不大，但是对于含有磷和重金属离子的污
水，含有钙、铁、铝等成分的填料有利于离子交换【4】。
而填料的厚度也对污染物的去除有影响，有学者研究
指出采用30cm厚度填料的湿地系统去除氨氮、磷酸
盐、硝酸盐污染物的效果高于46cm厚的湿地床系统
【l41。在实际应用中为了提高湿地的处理效率、增强处
理效果稳的定性，在湿地系统中增加类似折流板[6】的
结构，以增加水流的．曲折性，提高水力停留时问。
人工湿地的工艺也在不断更新中。或者几种不同
形式的湿地相结合组合成新工艺，或者人工湿地与各
种前处理工艺相结合，扬长避短，使处理系统具有更
好的稳定性和处理效果。表面流人工湿地和潜流人工
湿地组合成新的工艺后，可以结合两者的优点，使得
污水处理系统具有处理效果稳定、水力负荷大的特点。
Lin等人【l5】采用该组合工艺处理虾养殖场废水、大港
油田污水处理工程【l6】采用该工艺处理生活污水均取
得了良好的环境经济效益。讹ite【17】等采用二级潜流
式人工湿地系统，并在第二级湿地前设置不饱和区域
和出水回流，以加强氨氮的去除。在该系统中由于有
回流系统，使得水力停留时间增加，氨氮的去除率上
升到70％。
在人工湿地的设计中，水力停留时问、湿地的面
积等都是重要的设计参数。对于非点源的污水处理，
如农业污水、路面污水等，C矾eton【埔】通过对49个处
理暴雨污水的湿地系统的研究得出，非点源污水湿地
系统的设计与点源排放的污水湿地处理系统一样，可
以根据一级稳态注塞流模型进行设计。
3人工湿地的应用
人工湿地在近几十年来得到飞速的发展，主要还
是由于其相对于其它二级污水处理工艺来说，不仅出
水质量好，更重要的是它投资少(表1)，运行费用低，
操作管理方便，特别适用于中小城镇的污水处理。
在我国应用人工湿地处理生活污水的实例也有很
多。胶南市污水处理厂利用盐碱荒滩建成芦苇湿地处
理系统【201，处理生活污水和部分工业废水，进人工湿
地污水水质指标分别为：COD750mg·L-1，BOD5560
mg·L～，1N70mg·L～，TP4mg·L～：出水各项
指标均达到或优于国家标准：出水COD为150
mg·L-1，BOD550mg·L_1，TN25mg·L-1，TPlmg·L～。
近年来，处理工业废水已经成为人工湿地的一个
新的研究应用方向。在造纸废水处理方面，人工湿地
在乡镇企业得到了很好的应用。在宝鸡的陇县东南造
纸厂采用生物塘——人工湿地处理制浆造纸废水【2l】
取得良好的环境经济效益。1999年，漳卅I市天宝造纸
厂利用荒废地建造日处理100t废水的小型水葫芦一
水草人工湿地，进行厂外废水治理。
在水力负荷为O．05m·d-1的条件下，BOD5、
CODcr、Ss的去除率分别为98％、93％和89％。系统
万方数据
万方数据
人工湿地研究进展及应用
作者： 王平， 周少奇， WANG Ping， ZHOU Shao-qi
作者单位： 华南理工大学环境科学与工程学院,广州,510640
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGIC SCIENCE
年，卷(期)： 2005,24(3)
被引用次数： 11次

参考文献(24条)
1.Hunter R G;Combs D L;George,D B Nitrogen,phosphorous,and organic carbon removal in simulated
wetland treatment systems 2001
2.靖元孝;杨丹菁;陈章和 两栖榕在人工湿地的生长特性及其对污水的净化效果[期刊论文]-生态学报 2003(03)
3.Coleman J;Hench K;Garbutt K Treatment of domestic wastewater by three plant species in constructed
wetlands 2001
4.种云霄;胡洪营;钱易 大型水生植物在水污染治理中的应用研究进展[期刊论文]-环境污染治理技术与设备
2003(02)
5.迟延智;陈风伦 人工湿地处理污水的实践[期刊论文]-中国给水排水 2003(04)
6.Carleton J N;Grizzard T J Factors affecting the performance of storm water treatment wetlands[外文
期刊] 2001(6)
7.Kevin D;White Enhancement of nitrogen removal in subsurface flow constructed wetlands employing a
2-stage configuration,an unsaturated zone,and recirculation[外文期刊] 1995(03)
8.李万庆;乔玉清;于秀玲 污水湿地处理工艺优化组合设计[期刊论文]-城市环境与城市生态 2000(06)
9.Lina Y;Jinga S;Leeb D Performance of aconstructed wetland treating intensive shrimp
aquaculturewastewater under high hydraulic loading rate[外文期刊] 2005(3)
10.赵大君;郑师章 无菌凤眼莲的降酚研究 1994(03)
11.Mays P A;Edwards G S Comparison of heavy metal accumulation in a natural wetland and constructed
wetlands receiving acid mine drainage[外文期刊] 2001
12.王英彦;熊易;铁锋 用凤眼莲根内金属硫肽检测重金属污染的研究 1994(04)
13.沈耀良;杨铨大 新型废水处理技术--人工湿地 1996(01)
14.Brij G Natural and constructed wetlands for wastewater treatment:potentials and problems[外文期刊
] 1999(03)
15.刘文祥 人工湿地在农业面源污染控制中的应用研究[期刊论文]-环境科学研究 1997(04)
16.唐述虞 铁矿酸性排水的人工湿地处理[期刊论文]-环境工程 1996(04)
17.李亚治 水葫芦-水草人工湿地系统在再生浆造纸废水处理中的应用研究[期刊论文]-环境科学动态 2000(02)
18.韩勤有;徐雅娟;高升平 生物塘-人工湿地处理制浆造纸废水工程实践[期刊论文]-陕西环境 2003(03)
19.丁廷华 污水芦苇湿地处理系统示范工程的研究 1992(02)
20.杨敦;周琪 人工湿地脱氮技术的机理及应用[期刊论文]-中国给水排水 2003(01)
21.胡焕斌 人工湿地处理矿山炸药废水[期刊论文]-环境科学与技术 1997(03)
22.赵建刚;杨琼;陈章和 几种湿地植物根系生物量研究[期刊论文]-中国环境科学 2003(03)
23.Pantip K;Suwanchai N Constructed treatment wetland:a study of eight plant species under saline
conditions[外文期刊] 2005
24.吴晓磊 人工湿地废水处理机理 1995(03)

本文读者也读过(10条)
1. 陈秀娟.张超兰.韦必帽.黄雪健.CHEN Xiu-juan.ZHANG Chao-lan.WEI Bi-mao.HUANG Xue-jian 人工湿地处理污
水的研究进展[期刊论文]-广西大学学报（自然科学版）2006,31(z1)
2. 吴慧英.施周.黄晟.WU Hui-ying.SHI Zhou.HUANG SHeng 人工湿地污水处理系统及其除污作用[期刊论文]-湖南
城市学院学报（自然科学版）2006,15(3)
3. 李杰.钟成华.邓春光 人工湿地研究进展[期刊论文]-安徽农业科学2007,35(6)
4. 刘丽娜.赵建刚 人工湿地技术及其应用概述[期刊论文]-生物学教学2006,31(6)
5. WU Shu-biao.董仁杰.WU Shu-biao.DONG Ren-jie 人工湿地污水处理应用与研究进展[期刊论文]-水处理技术
2008,34(8)
6. 郭宏 人工湿地及其研究进展[期刊论文]-科园月刊2010(9)
7. 丁玲.沈耀良.DING Ling.SHEN Yao-liang 人工湿地处理技术及其研究进展[期刊论文]-江苏环境科技
2006,19(2)
8. 蔡佩英.马祥庆.Cai Peiying.Ma Xiangqing 人工湿地污水处理技术研究进展[期刊论文]-亚热带水土保持
2008,20(1)
9. 盖静.尚文平.郭汉全.Gai Jing.Shang Wenping.Guo Hanquan 人工湿地的研究进展[期刊论文]-中国农学通报
2007,23(11)
10. 张丽.韩乔.司马卫平.ZHANG Li.HAN Qiao.SIMA Wei-ping 人工湿地污水处理技术综述[期刊论文]-山西建筑
2007,33(28)

引证文献(11条)
1.高翔.张先斌 A2/O生物膜与人工湿地处理村落污水中试研究[期刊论文]-科学技术与工程 2011(21)
2.石雷.杨璇 人工湿地植物量及其对净化效果影响的研究[期刊论文]-生态环境学报 2010(1)
3.曹优明 麦冬人工湿地对城市生活污水的净化研究[期刊论文]-重庆文理学院学报（自然科学版） 2010(2)
4.刘东阁.孙爱花.谢文军 人工湿地污水处理技术研究综述[期刊论文]-山东林业科技 2009(4)
5.李雄勇.张帆.袁英兰.王湛 对人工湿地污水处理系统工艺设计技术关键的探讨[期刊论文]-环境保护科学
2009(1)
6.王桂君.张秀清.窦红 湿地污水处理技术在长春市污水处理中的应用分析[期刊论文]-长春师范学院学报（自然科
学版） 2008(2)
7.田军东.史团省.朱世新.张书杰 引种植物水竹芋捕虫行为的初步观察研究[期刊论文]-世界科技研究与发展
2007(3)
8.边振兴.薛卫疆.王秋兵.卢娜.范红梅 采空沉陷湿地形成动力过程的初步研究[期刊论文]-湿地科学 2007(2)
9.徐竟成.蒋中杰.黄翔峰.李光明.张宜莓.朱荣健 人工湿地/反渗透组合工艺处理钢铁废水的中试研究[期刊论文]-
中国给水排水 2007(23)
10.宋晨 人工湿地对北方城市污水深度处理效果的研究[学位论文]硕士 2006
11.陈涵子 城乡空间统筹发展中江南乡村水体景观生态安全优化模式研究——以苏南地区江阴市为例[学位论文]硕
士 2006

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_stkx200503021.aspx