人工湿地水生植物选择对氮磷去除效果的研究进展
人工湿地提效技术的研究与应用进展
第５１卷增刊１２０２２年５月应 用 化 工ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶｏｌ.５１增刊１Ｍａｙ２０２２
收稿日期:２０２１￣０７￣１８ 修改稿日期:２０２１￣０９￣２７作者简介:马越(１９８６－)ꎬ男ꎬ陕西西安人ꎬ工程师ꎬ硕士ꎬ从事给水排水、水环境科学及海绵城市技术研究ꎮ电话:130****2876ꎬE－ｍａｉｌ:ｒａｉｎ＿ｈｏｒｓｅ＠１２６.ｃｏｍ
通信作者:杨亚欧(１９９６－)女ꎬ山西长治人ꎬ在读硕士研究生ꎬ主要研究方向是人工湿地ꎮＥ－ｍａｉｌ:１４１２２３１９６３＠ｑｑ.ｃｏｍ
人工湿地提效技术的研究与应用进展马越１ꎬ林星辰２ꎬ姬国强１ꎬ胡艺泓１ꎬ杨亚欧３ꎬ李亚娇３(１.陕西省西咸新区沣西新城开发建设(集团)有限公司海绵城市技术中心ꎬ陕西西安 ７１２０００ꎻ２.中机中联工程有限公司ꎬ重庆 ４０００３９ꎻ３.西安科技大学建筑与土木工程学院ꎬ陕西西安 ７１００５４)
摘 要:人工湿地作为一种污水生态处理技术被广泛应用ꎬ然而在实际应用过程中存在处理效率偏低ꎬ气候环境影响大等问题ꎬ如何强化人工湿地对污染物的去除效果已成为国内外学者研究的热点ꎮ主要介绍了人工湿地对污染物的去除机理ꎻ阐述了人工湿地运行效果的影响因素ꎻ总结了人工湿地处理效果的强化措施及其研究进展ꎬ以期提高人工湿地去污效率ꎬ为人工湿地的优化设计、研究及工程应用提供参考ꎮ关键词:人工湿地ꎻ去除机理ꎻ影响因素ꎻ强化措施中图分类号:Ｘ５２ 文献标识码:Ａ 文章编号:１６７１－３２０６(２０２２)０１－０２４２－０５
Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄ
ＭＡＹｕｅ１ꎬＬＩＮＸｉｎｇ￣ｃｈｅｎ２ꎬＪＩＧｕｏ￣ｑｉａｎｇ１ꎬＨＵＹｉ￣ｈｏｎｇ１ꎬＹＡＮＧＹａ￣ｏｕ３ꎬＬＩＹａ￣ｊｉａｏ３(１.ＴｈｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳｐｏｎｇｅＣｉｔｙꎬＦｅｎｇｘｉＮｅｗＣｉｔｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＧｒｏｕｐＣｏｍｐａｎｙꎬＸｉ’ａｎ７１２０００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＣｈｉｎａＭａｃｈｉｎｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄꎬＣｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３９ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＸｉ’ａｎ７１００５４ꎬＣｈｉｎａ)
人工湿地除磷概述
人工湿地除磷概述人工湿地除磷是一种利用湿地植物和微生物去除水中磷的技术。
随着人类活动的增加和工业化的发展，水体中的磷污染日益严重，给生态环境和水资源带来了巨大的压力。
人工湿地除磷技术因其低成本、高效率和对水体生态系统的保护作用而备受关注和应用。
本文将就人工湿地除磷的原理、工艺及其应用进行概述。
一、人工湿地除磷的原理人工湿地是一种模拟自然湿地的人工构建的水处理系统，通过湿地植物和湿地微生物的协同作用，对污水中的有机物、氨氮、磷等污染物进行吸附、转化和降解。
人工湿地除磷的主要机理包括生物吸附、植物吸收和微生物转化。
磷通过湿地植物的根系和茎叶被吸附和富集，大部分磷以沉积形式存在于湿地表层沉积物中，湿地植物的生长也能促进水体中的磷沉淀。
湿地微生物可以通过硝化、反硝化和矿化等过程将水中的无机磷转化为有机磷，并最终降解为无害的无机磷降解产物。
人工湿地除磷主要依靠湿地植物和湿地微生物的生物吸附、吸收和转化作用来降低水体中的磷含量。
人工湿地除磷技术主要包括水平流人工湿地和垂直流人工湿地两种类型。
水平流人工湿地主要利用湿地植物和水体的横向流动来去除磷，其工艺简单、运行成本低。
而垂直流人工湿地则是利用人工设置的填料层和湿地植物来去除磷，其去除效果更好，适用于处理高浓度磷污染水体。
在水平流人工湿地中，水体进入湿地系统后，经过预处理装置除去较大的固体颗粒和浮游物后，进入湿地系统，通过沉淀、植物吸收和微生物转化来去除磷。
而垂直流人工湿地在水体进入湿地系统后，经过格栅或筛网等装置去除较大的颗粒和浮游物后，进入填料层，通过填料和湿地植物的协同作用去除磷，最后进入污水池进行沉淀和净化。
人工湿地除磷技术还可以集成其他水处理技术，如生物滤池、人工湿地与藻类共生系统等，增强磷的去除效果。
而且，通过对不同水体特性的分析和研究，可以优化人工湿地的设计和运行参数，提高磷的去除效率和稳定性。
在农村污水处理方面，人工湿地除磷技术可以用于去除农村村庄和畜禽养殖场的污水中的磷和氮，减少对周围水体的污染，为畜禽养殖场提供污水治理和资源化利用的解决方案。
不同负荷下潜流人工湿地对氮磷的去除效果
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大 于 ８ ％ ， １ ６ １８ ｇ Ｈ 一 ／ ｍ ３ ． ～ ． Ｎ ４Ｎ （ ３ ５
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不同负荷下潜流人工湿地对氮磷 的去除效果
（、 １ 吉林 建 筑 工程 学院 市政 与 环境 工程 学院 ， 吉林 长春 １０ ２ ２ 中科 院沈 阳应 用 生 态 所 ， 宁 沈 阳 １０ １ ） ３０ １ 、 辽 １０ ６
作用增强。
关键 词：人工湿地 ：脱氮；除磷
人 工湿 地 可通 过 沉 淀 、吸 附 、阻 隔 、微 生 物同化分解 、硝化 、反硝化以及植物吸收等途 径 去 除 废 水 中 的悬 浮 物 、有 机 物 、Ｎ、Ｐ和 重 金属 等 ＿ Ｉ 】 。人工湿地 脱氮主要 有 以下几种 途 径 ：微生物反硝化为氮气排除；植物吸收 ；介 质吸附和氨氮挥发 。 本试验研究在不同负荷下潜流人工湿地的 运行状况 ，以更充分的说 明硝化和反硝化的效 果以及外界条件对人工湿地脱氮除磷的作用。 １试 验 装 置 与 方 法 试 验装 置如图 １所示 。高位 水箱尺 寸为 ： （０ ５ ￣ ０ ｃ ３ ５ ￣ ０ ５ ） ｍ ，有 效 容 积 为 １５ ２ Ｌ，用 以 贮 存试验用原水 。湿地为垂直潜流人工湿地 ，原 水从湿地表面下行 ，经底部进入排水管 ，排水 高度在 ００ ０３ ．～ ．ｍ之间。处理 区 １ ４ ｍ￣ ．２ ￣ ． ５ ０９ ｍ ２ Ｏ２ ． ｍ， 其 中 超 高 ０１ｍ。 填 料 区 总 容 积 ５ ．７ ０ ０ ｍ ，孔 隙体 积 ００ ５ ３ ．３ ４ ．７ ｍ ，空 隙 率 １．％。 ８６ 床体 底部为 ０１ ．ｍ厚石灰石 ，粒径 ２ ７ ｍ；上 －ｃ 层 为 Ｏ２ ｍ厚 细 砂 ，粒 径 ０１Ｏ３ ｍ。 在 上 层 ．５ ．～ ． ｃ 细砂 中均匀种植芦苇 ，种植深度 ０１ ．ｍ。
人工湿地研究进展、分类、技术特点
人工湿地的分类及结构> > 按水的流动状态分
水平潜流湿地
• 结构特点：一般由土壤和各种填料组成的基质层、表层种植的湿地植物及 其深入基质层的发达根系构成的根区微生物组成；
• 运行特点：污水一般由沿湿地床构建的布水沟或布水管进入湿地系统内， 沿基质层下部形成潜流并呈水平渗滤推进，通过基质表层的生物膜、丰富 的植物根系及基质的截留等作用得到净化，然后，从系统末端集水管流出；
沉水植物
作用： • 直接吸收污水中的氮磷等污染物质； • 为微生物提供附着界面，处在湿地水中的茎叶以及地下的植物根系为微生物附着生长提供了巨大的介质； • 起到布水和降低水流的作用，为拦截、沉淀颗粒物提供更好的水利条件， 增加了污水和植物根系的接触时间； • 根系释氧。植物根系可以通过释放氧气改变根系周围环境的氧化还原状态，从而改变根系周围的生物环境。 • 提高湿地床体的水力传导性。植物的生长可以松动基质，改善了土壤的水力传导性能，有助于缓解床体堵塞
反硝化去除有机氮化物； • 吸附或富集重金属等有毒物质。
人工湿地的分类及结构> > 按湿地植物种类分
如按湿地植物种类可分为挺水植物人工湿地系统、浮生植物人工湿地系统和沉水植物人工湿地系统。
人工湿地的分类及结构> > 按湿地功能与用途分
若按湿地的功能定位和用途，可分为水质处理型、生境支持型、景观游憩型及雨洪调蓄型湿地。
人工湿地研究进展 > > 人工湿地的组成及作用
基质
人工湿地基质又称为填料，在湿地中主要发挥以下作用： • 作为植物的生长载体； • 为微生物提供大量的附着界面； • 直接通过物理化学作用净化污水，并保证一定的水利传导性能。
《2024年人工湿地废水处理技术的研究现状及展望》范文
《人工湿地废水处理技术的研究现状及展望》篇一一、引言随着现代工业和城市化进程的加速，废水排放量不断增加，给环境带来了巨大的压力。
人工湿地作为一种自然的污水处理技术，因其成本低廉、操作简单、生态友好等优点，在废水处理领域得到了广泛的应用。
本文将就人工湿地废水处理技术的现状及未来展望进行详细阐述。
二、人工湿地废水处理技术的研究现状（一）基本原理及类型人工湿地废水处理技术主要是利用湿地生态系统的自然净化能力，通过湿地中的植物、基质和微生物等组成的生态系统对废水进行过滤、吸附、沉降和生物降解等过程，达到净化水质的目的。
其类型主要分为表面流人工湿地和潜流型人工湿地两种。
（二）应用领域目前，人工湿地废水处理技术已广泛应用于生活污水、工业废水、农业废水等领域的处理。
其中，生活污水处理是人工湿地应用最广泛的领域。
此外，该技术在重金属废水、含氮、含磷等富营养化废水的处理方面也显示出良好的效果。
（三）技术发展近年来，人工湿地废水处理技术的研究主要集中在以下几个方面：一是优化湿地设计，提高处理效率；二是通过引入新型基质和植物种类，增强湿地的净化能力；三是研究湿地生态系统的运行机制，为人工湿地的设计和运行提供理论依据；四是与其他污水处理技术进行联用，以提高整体的处理效果。
三、存在的问题与挑战虽然人工湿地废水处理技术已经取得了一定的研究成果，但在实际应用中仍存在一些问题与挑战。
一是对于复杂污染物的处理效果不够理想，需要进一步研究和优化；二是湿地的长期运行和维护管理问题，如植物的生长周期、基质的堵塞等问题；三是人工湿地的设计缺乏统一的标准和规范，需要根据实际情况进行具体设计。
四、未来展望（一）技术创新与研发未来，人工湿地废水处理技术将更加注重技术创新与研发。
一是深入研究湿地的生态过程和净化机制，为优化设计和运行提供理论支持；二是开发新型基质和植物种类，提高湿地的净化能力和适应性；三是研究与其他污水处理技术的联用，提高整体的处理效果和效率。
牧草轮作对奶牛场污水氮、磷的净化效果研究
本实验采用长、 、 宽 高分别为 ６ 、 １ 、５ ｍ（ ４４ ． ３ ９ ５ ｃ ０ Ｌ 塑料 桶在福建南平大乘奶牛场 的污水 出水 口旁 ）
作者 简介 ：颜 明娟（９９年生 ） １６ ，女 ，副研 究员 ，主 要从 事农 业环 境研 究 。
生态环境学报 ２ １， ０１） １４ —５６ ０ １２ （０： ５０ １４
Ｅｃ ｌ ｇ ｎ ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ｃｅ ｃ ｓ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ｅ ｖ ｒ ｍｅ ｔ ｌ ｉｎ ｅ ｏ Ｓ
ｈ ｐ／ ｗ．ｅｃｃ ｍ ｔ ：ｗｗ ｊ ｓｉｏ ｔ ／ ｅ ． Ｅ ｍａｌｅｉ ｒ ｅｓｉ ｏ — ｉ ｄｔ ＠ｊｅｃ． ｍ ： ｏ ｃ
高质量浓度奶牛污水净化的研究还不多见 ，利用牧 草既吸收污水 中氮磷等营养成分又为奶牛场提供 优质 青饲 料 ，不失 为生 态与 经济 效益 并重 之举 。本 研究 以土壤 为基 质 ，以牧 草作 为植 被模 拟 人工湿 地 净化 系统 ，全年 轮作在 间歇 流人 工 湿地 中对 奶 牛场 高 质 量 浓 度 污 水 的适 应 性 及 对 污 水 的净 化 效 果 探 索 ，以期为畜牧场高质量浓度污水 的有效净化提供 理论 依 据 。
污水相 比具有其独特的特点 ， 养殖污水属于高有机 物浓度 、高氮 、磷含量和高有害微生物数量的“ 三 高 ” 水 ，一方 面 造成 环境 污染 ，特别 是水 质 污染 ， 废 直接影响到经济 的发展 、 人体 的健康乃至人类的生 存 ；一方面浪费了大量的氮磷资源。张克强等 报 Ｊ 道 ，１９ ９ ５年 我 国全 年畜 禽粪 便 的氮 、磷 量 分别 为 １ ９ ｘ ０和 ３３ １ ，相 当于我 国 同期施 用化 肥量 ７１ ５ ６ ｘ ０ｔ 的 ７． ８ ％和 ５ ． ９ ７ ％。所以发展适合我 国养殖污水处 ４ 理 的生 态环 境工 程技 术就 显得 相 当迫 切 。 利 用 水 生植 物 治 理 和 修 复 受 污 染 水 体 具 有 效 果好 、投资少 、运行成 本低 、易 管理 、景 观效 果好 等优点 。国内外对修复植物的研究主要集 中在芦苇
人工湿地研究进展综述
植物 和挺水植 物 ） 微 生物 组 成 的可 控制 、 和 工程 化 的 污水处 理生态 系统 。 人工湿 地主要是 由预处理 系统 、 配水 系 统 和湿地
处理 系统组成 。其 中 ， 处理 系统 主要 由沉 淀 池等 组 预 成， 去除污水 中粒径 较 大 的颗 粒 物 ， 以减 轻 湿 地 处理 系统 的负荷 。配 水 系统 主 要 由进水 、 水 管 网组成 。 排 人工 湿地处理 系统是人 工湿 地 的核 心部分 ， 于去 除 用 污水 中的各种 污染物 ， 化污水 。 净 基 质是人工湿 地 中不可 缺少 的组 成部 分 ， 大部 分 物理、 化学 和生物反应 等 都在 基质 中进 行 。基 质不 但 支 持湿地植 物 的生 长 、 生物 膜 提供 附着 体 ， 可 以 为 还 通 过阻力截 留过程 直接 去 除污 染 物 。多 种材 料 包 括 土壤 、 子 、 物 、 砂 矿 有机 物 料及 工 业 副 产 品如 炉 渣 、 钢 渣 和粉煤灰 等都可作 为人工湿地 的基质 。
２１年６ ０２ 月
绦 色科 技
Ｊｕｎ ｌ ｆＧ ｅｎＳ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒａ ｒｅ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏｏｙ ｏ
第 ６期
人 工 湿 地 研 究 进 展 综 述
李忠民
（ 吉林 大 学 环境 与 资 源 学 院 ， 吉林 长春 １ ０ １ ） ３ ０２
３ 人 工 湿 地 的类 型
３ １ 自 由 水 面 人 工 湿 地 ．
自由水面人 工湿地 与 天然湿 地相 似 ， 污水 在基 质 表面漫流 ， 依靠浸 没在 水 面下 的植 物 茎秆 表 面 的生 物 膜来去 除污染 物 。这 种湿 地 不需 要 考 虑 基 质种 类 和 结构 ， 因而投资少 、 运行费 用较 低 ， 缺点是 不 能充 分利 用植物根 茎来 去 除 污 染物 ， 污 效 率低 。另 外 ， 去 自由 水面人工 湿地 的保 温性 能差 ， 冬天 容 易结 冰 ， 夏天 又 容易滋 生蝇蚊 ， 发恶臭 ， 散 影响卫生状 况 。 ３ ２ 潜 流 式 人 工 湿 地 ． 潜流式人 工湿地 中 ， 水在 基质 表 面下 的空 隙 中 污
人工湿地水质净化机理
人工湿地净化机理研究引言人工湿地是植物、基质和微生物等各要素相互作用的共生系统，其去污机制较为复杂。
归纳起来，湿地之所以具有强大的净化功能主要由于它特殊的水文条件和生物条件。
湿地处理系统以生长沼泽生植物为主要特征，繁茂的水生生物为微生物提供栖息的场所，可以减缓水流速度和风速，有利于SS 的去除和防止底泥上浮，能够遮盖阳光，避免因藻类大量增殖影响出水水质，维管束植物向根部输送光合作用产生的氧气以及水面复氧作用维持水和根区附近土壤中微生物的正常活动。
其次，植物也能直接吸收和分解污染物。
湿地处理系统的另一特征是保持一定厚度的基质层，其含有大量的有机质和微生物，对吸附和分解污水中污染物起重要作用。
1人工湿地水质净化系统人工湿地水质净化系统是由植物、基质和微生物等各要素相互作用的共生系统1.1 人工湿地的植物一般来说，几乎所有水生维管束植物“水生植物”都能净化污水。
水生植物对污染物的净化包括附着、吸收、积累和降解几个环节。
植物可通过根系吸收，也可直接通过茎、叶等器官的体表吸收。
吴振斌等通过建立小试系统，对有植物湿地系统和无植物湿地系统进行了比较研究,结果表明有植物湿地系统春夏季平均磷的去除率在60%以上，即使在冬季也能达到40%以上，出水总磷浓度达到或低于国家地面水三级标准，处理效果接近二级生化处理厂，而且出水水质稳定，冬季仍能正常运行，而无植物湿地系统磷的去除率仅为28%。
另一方面是植物根系释放到土壤中的酶等物质也可直接降解污染物，且降解速度非常快。
美国乔治亚州Adhens的EN实验室从淡水沉积物中分离鉴定出脱卤酶、硝酸还原酶、过氧化物酶、漆酶和氰酶等五种酶对污染物降解有重要作用,并发现这些酶均来自植物。
所以，酶活性将作为挑选合适湿地植物的重要指标之一。
1.2 人工湿地的基质人工湿地基质又称为填料，这些基质为微生物的生长提供稳定的依附表面,同时也为水生植物提供了载体和营养物质，是湿地化学反应的主要界面之一。
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人工湿地水生植物对污水中氮磷的去除效果的研究进展 Studying progress on effects of Nitrogen and Phosphorus removal by Aquatic Plants in Constructed Wetland
摘要：与传统的二级活性污泥法处理工艺相比，人工湿地具有运行费用低，维护管理方便
以及较强的氮磷处理能力等优点。又由于人工湿地中的水生植物对氮磷的处理效果显著，并且不同的水生植物对氮、磷的去除效果相异。因此，本文在综述人工湿地发展及应用现状的基础上，重点阐述了国内外学者对于水生植物筛选及组合在人工湿地中对氮磷的去除作用及效果的研究现状。最后提出了当前人工湿地水生植物研究的展望和提高人工湿地脱氮除磷能力的对策。 Abstract：Compared with the conventional activated sludge technology in secondary
treatment ,there exists three advantages of constructed wetlands：low operating costs , easy maintenance and management，as well as the strong processing capacity of nitrogen and phosphorus. The removal rate of N and P by aquatic plants differ far from each other. This paper reviews the development and application status of CW and focuses on the current research situation of the role and effects of aquatic for nitrogen and phosphorus removal in wastewater treatment of constructed wetlands. Finally, the prospects and strategies to improve the NP removal capacity of wetland wetland aquatic plants are proposed. Key words: constructed wetland; aquatic plants ;wastewater treatment;studing progress.
1 介绍 1.1 人工湿地发展现状 自西德1974年首先建造人工湿地以来, 该污水处理工艺已在欧洲得到推广应用, 在美国和加拿大等国也得以迅速发展。我国在“七五期间”开始了人工湿地的研究，首例采用人工湿地处理污水的研究工作始于1988-1990年在北京昌平进行的处理量为 500t/d 生活污水和工业废水的表面流人工湿地。 它的原理是利用湿地中基质、水生植物和微生物之间的相互作用,通过一系列物理的、化学的以及生物的途径净化污水。应用人工湿地处理污水, 其投资和日常运行费用仅为常规二级污水处理场的1/10-1/2和1/5-1/3, 但其出水水质可达到或超过二级污水处理水平, 且适用面广, 除处理城镇生活污水外, 也能广泛应用于农业、畜牧业、食品、矿山等工农业废水的处理。 目前,人工湿地废水处理工艺主要有两种形式： （1）表面流(Surface flow)工艺：地表流工艺中废水在湿地的土壤表层流动,水位较浅,一般为0.1- 0.6m，采用这种工艺的湿地简称表面流湿地（SFW）。SFW与自然湿地最为接近,绝大部分有机物的去除是由长在植物水下茎、杆的生物膜来完成。但因其不能充分利用填料及丰富的植物根系,卫生条件亦不好,故设计中一般不采用。 （2）地下潜流(Subsurface flow)工艺：地下潜流工艺中废水在人工湿地的地表下流动,保温效果好,负荷高,处理效果受气候的影响小,但投资要比地表流工艺大。采用该工艺的潜流湿地(SSFW)应用广泛，因水在填料表面下渗流,可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其他各种作用处理废水。 采用两种工艺设计的人工湿地构造如图1所示： 图1 表面流湿地及潜流湿地构造图
1.2 人工湿地的分类 根据所用植物类型不同，可分为漂浮植物湿地和挺水植物湿地： （1）漂浮植物湿地 漂浮植物湿地适于热带和亚热带地区，其主要植物为水葫芦(Eichhornia crasspies)，在摩洛哥和巴西的水葫芦湿地都取得了较好的净化效果(Mnadi等，1998;Russel，1999)，我国新疆也有利用水葫芦治理麻黄素厂的污水，在进水污染物浓度较高的情况下，各污染物的去除率仍达80%左右(艾而肯.热合曼等，2000)。美国乔治亚洲技术研究所的环境工程师发现，浮萍(Lemna minor)的植物组织可以快速吸收各种氯化物、氟化物和氯氟混合物，且其吸收速度高于细菌的降解速度(2005)。漂浮植物繁殖能力强，可通过光合作用由根系向水体放氧，并通过植物吸收有效去除N、P及重金属等污染物。 （2）挺水植物湿地 挺水植物种类繁多，挺水植物湿地多用芦苇属(Phragmities)、香蒲属(Typha)等生长快、根系发达的植物。挺水植物通过发达的根系向基质送氧，使基质中形成多个好氧、兼性厌氧、厌氧小区，利于多种微生物繁殖，降解污染物。目前人工湿地主要指挺水植物系统。
1.3 人工湿地中的水生植物 水生植物主要包括三大类:水生维管束植物、水生鲜类和高等藻类。而在污水治理中应用较多的是水生维管束植物(Aquatic vascular plant)，它具有发达的机械组织，植物个体比较高大。当前研究发现，人工湿地多选用挺水植物，如芦苇、茳芏、大米草、水花生、稗草、水生莺尾、千屈菜、水芋、黄营蒲等。将其种植于湿地填料表层的土壤之上；而浮水植物则主要用于氮、磷去除和提高稳定塘效率之时。 （1）水生植物的作用：当污水进入成熟的人工湿地后，a.植物能通过直接净化作用如吸收、吸附和富集等去除污水中的污染物，包括对氮、磷的吸收利用和对重金属的吸附和富集；b.植物可通过输送氧气至根部增加人工湿地降解污染物的好氧补充量；c.也由于植物根及根系可以穿透介质形成疏松间隙从而加强水利传导和维持通气状况；d.植物为微生物提供了栖息地。水生植物的根系常形成一个网络状的结构，并在植物根系附近形成好氧环境，从而有利于各种自养微生物及异养微生物的生长(Jerry等，2001)；e.某些水生植物还具有经济价值和美观价值。 （2）湿地中的水生植物选择遵循的原则：a.耐污能力强、处理性能良好；b.根系发达，生长周期长；c.适应当地环境；d.具有一定的经济价值。湿地中植物的种类对湿地的处理效果有很大影响。一般来讲，如主要去除对象是BOD和N(反硝化)时，所选植物就需要具备能为微生物提供附着界面的庞大根系以及较强的传氧能力;而当靠植物的吸收去除N、P、重金属和某些有机物时，就需要选择具有较好的富集吸收能力并且生长速度快的种类;如果去除的污染物目标较多时，就需要寻找能够有效地发挥多种生态功能的种类，或不同生态功能类型的种类搭配使用。另外，对当地气候的适应、植物的抗逆性及对病虫害的抵抗能力、植物管理的难易包括植物的后处理等也应给予考虑。 因此如何选择合适的植物种类来提高处理效率是设计人工湿地的一个重要内容。
2 人工湿地氮磷处理机理 人工湿地对氮磷的去除有三条主要途径:a.土壤的滤过作用;b.植物的吸收等作用;c.微生物的降解作用。以下分别讨论氮、磷的去除机制，并重点阐述水生植物的氮磷去除机理。
2.1 人工湿地对氮的处理 氮在湿地系统中循环变化如图2所示,包括了7种价态,多种有机、无机形式的转换： 图2 氮在湿地系统中的循环
进入湿地中的氮基本以有机氮和氨氮2种形式存在。一般情况下,有机氮被微生物分解成氨氮,所以应当更关注无机氮的去除。废水中无机氮作为植物生长过程中不可缺少的物质可以直接被植物摄取,合成植物蛋白质等有机氮,通过植物的收割而从废水和湿地系统中去除。但是氮的去除主要是通过微生物的硝化、反硝化作用来完成的。硝化作用只改变氮的形式(将NH4+一N转化为NO3-一N和NO2-一N),反硝化作用才可使氮以N2和N2O形式从系统中根本去除。所以,人工湿地比传统活性污泥处理系统(一般无法完成反硝化作用)具有更强的氮的处理能力,比人工的A/A/0系统则节省得多。
2.2 湿地对磷的处理 污水中的磷包括活性磷和非活性磷,后者又包含可溶性和颗粒性两种形态。人工湿地对磷的去除是基质吸附、植物吸收和微生物去除 3条途径共同作用的结果。如同无机氮一样,无机磷也是湿地植物必需的养分。废水中无机磷在植物吸收及同化作用下可变成植物的ATP,DNA及RNA等有成分,因此磷最终从系统中去除依赖于湿地植物的收割和饱和基质的更换。图3表示了磷在人工湿地中的存在形式和去除途径。 基质吸附作用包括填料对磷的吸附及填料与磷酸根离子的化学反应,这种作用对无机磷的去除会因填料的不同而有差别。由于石灰石及含铁质填中Ca和Fe可与PO3-反应而沉淀去除PO3-,因而它们是除磷效果较好的填料。微生物对磷的去除包括它们对磷的正常同化(将磷纳入其分子组成)和对磷的过量积累。在一般二级污水处理系统中,当进水磷含量为10mg/L时,微生物对磷的同化吸收(形成污泥组成式C60H87O23N12P的一部分)去除仅是进水总磷量的4.5%一19%,所以,微生物除磷主要是通过强化后对磷的过量积累来完成的。植物吸收作用如下，不再累述。 图 3 人工湿地中磷的存在形式和去除途径
2.3 水生植物植物对氮、磷的吸收 (1)植物对氮的吸收：无机氮作为植物生长过程中不可缺少的营养物质，能以离子形式(NH4+和N03-)被植物吸收利用，部分有机氮被微生物分解成氨氮后也能被植物吸收利用。靖元孝等(2002)对风车草净化生活污水的实验表明，种植风车草的潜流型人工湿地对TN的去除率为64%，与不种植物的人工湿地相比去除率提高了28%,且每克干重风车草能净吸收污水中的氮2.25mg。chrisi等(1996)通过对潜流湿地系统中芦苇、香蒲的收割实验发现，每克干重芦苇、香蒲能净吸收污水中的氮15-32mg。这表明湿地植物对氮具有一定的吸收作用，但不同植物的吸收能力不同。 (2)植物对磷的吸收：污水中最常见的有磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷酸盐等，能被植物根系直接吸收的磷主要是一价磷酸根离子(H2PO4-)和二价磷酸根离子(HPO42-)，三价磷酸根离子(PO43-)，几聚磷酸盐和有机磷酸盐不能或很难被植物根系吸收。其中一价磷酸根离子和