探究复合型人工湿地对污水厂尾水处理效能及微生物群落研究

探究复合型人工湿地对污水厂尾水处理效能及微生物群落研究

刘大方 王鲜娟

武汉芳笛环保股份有限公司  湖北 武汉  430050

摘要：随着经济的快速发展，工业和城市生活污水排放量与日俱增，对生态环境造成了严重的污染。面对我国日益严重的水污染问题，复合型人工湿地为污水处理提供了一种高效、低成本的解决方案。然而，当前对于这个系统的了解和研究还不够充分，尤其是微生物群落在其中扮演的角色和影响。因此，本文将从复合型人工湿地的污水处理效能和微生物群落两个角度进行深入研究和探讨。

关键词：复合型人工湿地；污水厂尾水处理效能；微生物群落

复合型人工湿地作为一种新型的污水处理方式，以其独特的优点在环保领域得到了广泛的应用，它不仅具有处理成本低、设备简单、对环境影响小等良好特性，更重要的是它能够利用自然界植物和微生物共同作用，对污水中的有害物质进行有效去除。其中，微生物群落是复合型人工湿地系统中最活跃、也是最重要的一环，在系统中起着分解有机物、氮磷去除等重要功能。因此，研究它们的组成、分布，能够更深入理解复合型人工湿地的污水处理机理，从而提高污水处理效率。

一、复合型人工湿地概述

复合型人工湿地是指通过技术手段模拟自然湿地的生态工程系统，它集成了不同类型的人工湿地，如表面流湿地、水平下滤湿地、垂直下滤湿地等，以此来提高对各类污染物(氮、磷、有机物等)的去除效率。具体的工作原理是：污水进入湿地后，通过物理截留、吸附和沉积等过程，使污水中的悬浮物被去除。同时，湿地中的微生物和底物细菌则会分解吸收污水中的有机物和部分无机物质。而湿地植物则可以吸收和转化污水中的营养物质，如氮、磷等。另外，复合型人工湿地还可根据污水水质的特点设计不同区域，以实现最佳的处理效果。

二、复合型人工湿地对污水厂尾水处理的效能

复合型人工湿地对于污水厂尾水处理具有显著的作用。一是，从处理能力来讲，复合型人工湿地能有效地处理各类污水，包括生活污水、农业污水、工业污水以及污水厂的尾水。这主要得益于其综合了多种人工湿地类型，如表面流湿地、水平下滤湿地、垂直下滤湿地等，共同发挥作用，大大提高了对各类污染物（如氮、磷、重金属、有机物等）的去除效率。而且，还可以根据尾水中污染物的种类和浓度设计不同区域以实现最佳的处理效果。二是，从环境影响来看，复合型人工湿地在处理过程中产生的污泥和其他副产品很少，并且可以通过植物吸收或自然分解降低其对环境的影响。同时，湿地中的微生物和底物细菌也会分解吸收尾水中的有机物和部分无机物质。这一过程既清洁了水质，又避免了传统的污水处理方式可能对环境造成的破坏。三是，从经济性和可持续性来讲，复合型人工湿地的运营成本较低，且设备的维护相对简单。由于其主要依靠自然过程进行污水处理，因此与传统的污水处理方式相比，其耗能少、无需添加化学试剂、几乎不产生二次污染。同时，湿地植物的种植也可以带动当地的农业发展，提供绿色就业机会，具有很好的社会效益。四是，复合型人工湿地除了具备上述优点外，还具有较高的景观价值和教育价值。其独特的湿地景观具有较高的观赏性，可以作为公众参观、学习的场所，提升公众的环保意识。总的来说，复合型人工湿地在污水厂尾水处理中的应用，不仅能有效地清洁水质，降低各类污染物的含量，还能提供一个富有生态意义的教学和观赏环境[1]。

三、复合型人工湿地菌群结构特征

在复合型人工湿地中，菌群结构的特征关键在于其多样性和稳定性。湿地中的微生物群落主要包括细菌、真菌、藻类和原生动物等，它们在污染物降解过程中发挥着关键作用。这些微生物通过相互合作或竞争，形成了一个高度复杂、动态变化的系统。其中，微生物群落多样性是复合型人工湿地优越性能的重要保证，每种微生物都有其独特的生理特性和代谢能力，而群落中不同微生物的合作可以实现更完全和高效的污染物降解；另外，由于环境条件的变动，部分微生物可能会受到抑制或消亡，群落多样性可以保证总体功能的稳定。而菌群结构稳定性是保证处理效能持续的关键，在复合型人工湿地中，微生物群落的稳定性受到许多因素的影响，包括水质条件、植被种类、季节变化等。通过科学的湿地设计和运行管理，可以有效维护菌群结构的稳定。同时，前期引种或自然富集的高效降解菌也是影响菌群结构的重要因素。例如，硝化菌、反硝化菌是氮循环的关键参与者；酵母菌、放线菌等则在有机物降解中发挥重要作用。这些微生物不仅提高了污染物的去除效率，也增加了菌群结构的复杂性[2]。

四、提高复合型人工湿地对污水厂尾水处理效能的实践策略

（一）优化湿地基质的构建

复合型人工湿地在处理污水厂尾水的过程中，优化湿地基质的构建是一种有效的提高处理效能的方法。湿地基质的主要功能包括支持植物生长，吸附和解吸有机物、无机物和微生物，促进表面的氧化还原反应等。然而，要想进一步优化湿地基质的构建，就要做好以下几方面工作，一是，基质材料应根据尾水中主要污染物的性质和浓度来选择。例如，如果尾水中含有较多的磷，则可以选择富含铁或铝的材料，如红土、沸石等，以提高磷的吸附能力。同时，基质材料的颗粒大小也会影响污水的渗透性和微生物群落的结构，在构建过程中应该充分考虑到这一因素。二是，基质深度的选择需要平衡根系生长和有机物分解的需要。深度过大，有可能导致底部缺氧，影响微生物活性；深度过小，可能限制了根系的生长，影响污水的进一步处理。三是，可以通过添加特定的生物接种剂来优化微生物群落。这些接种剂可能包括固氮菌、溶磷菌、硫氧化菌、铁还原菌等，要根据尾水中的主要污染物来选择，以通过这些接种剂可以加速有机物分解和氮磷转化，提高污水处理效能。

（二）加强湿地植物的选择

要想提高复合型人工湿地对污水厂尾水处理的效能，湿地植物的选择尤为关键。最理想的湿地植物应该具有较强的适应性和稳健的生长能力，能够在水质、土壤条件、气候状况等变化的环境中安然生存下来。且这些植物还应青睐营养丰富的环境，在富含氮、磷等营养元素的废水中快速生长。此外，这些植物应该具备足够的根系深度和面积，以便于接触和吸收尾水中的污染物。所以，基于以上要求常见适用于复合型人工湿地的植物有芦苇、香蒲、碱蓬草、小麦草、苇莺草等，这些植物具有较强的耐污染能力，快速的生长速度和良好的适应性。同时，它们的根系发达，可以有效地吸收尾水中的营养元素，并通过其大量的叶面积增加了蒸腾作用，从而有利于水分的蒸发。然而，不同的植物对污水处理的效果也不尽相同，因此，需要在实践中经过多次试验和调整，以找到最佳的植物组合，从而提高污水处理的效率[3]。

结束语

综上所述，目前应用复合型人工湿地对污水厂尾水处理具有重要效能，所以，要想进一步提高污水处理效率，除了要优化湿地基质的构建、加强湿地植物的选择以外，还要加强对微生物群落的深度研究，以更好地发挥复合型人工湿地的功能，提高污水处理效果。然而，光是理论研究还不够，还需要在实践中不断优化、试错，并从中吸取经验，从而真正为环境科学领域的发展作出贡献。

【参考文献】

[1]何凡,刘军,丁宏云,林宇迪,郝智健,王达影,贾洪柏. 复合型人工湿地在城镇污水处理厂尾水提标中的设计与应用[J]. 环境保护与循环经济,2023,43(09):11-15.

[2]李娟红,管福征,陈长秋,夏恺成,吕锡武,刘忻. 复合型人工湿地对污水厂尾水处理效能及微生物群落研究[J]. 水处理技术,2022,48(10):104-109.

[3]袁茜,吴庆明,贾涛涛. 复合型人工湿地在污水处理厂尾水深度处理中的应用[J]. 皮革制作与环保科技,2022,3(10):129-130+139.