人工濕地作為生態(tài)凈化技術(shù)的一種,利用填料、植物和微生物之間的物理、化學和生物的協(xié)同作用凈化水體,具有投資成本低、運行費用少、管理要求低等優(yōu)點,被國內(nèi)外學者廣泛關(guān)注。在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水凈化領(lǐng)域,人工濕地對氮、磷、有機物和抗生素等有一定去除效果。人工濕地中的植物可以通過吸收廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)以及輸送氧氣并為微生物提供附著界面,直接或間接對人工濕地系統(tǒng)的凈化效果產(chǎn)生影響。有學者認為,植物對人工濕地系統(tǒng)的凈化貢獻較小,還有學者認為,植物對氮磷的去除有較大影響,這與污水的性質(zhì)、填料和植物的種類、氣候條件等有關(guān)。
隨著人類的生產(chǎn)及生活活動對自然資源的過度開發(fā)利用,造成了環(huán)境的惡化及資源的短缺,同時也不可避免地造成了自然漁業(yè)資源的枯竭,目前水產(chǎn)品的供應(yīng)越來越多地依賴于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè),而水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)本身也產(chǎn)生大量的廢水,不經(jīng)處理地排放進一步加劇了水產(chǎn)養(yǎng)殖用水資源的萎縮。水產(chǎn)品需求的加大與漁業(yè)生產(chǎn)能力提升困難嚴重地影響到了水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展,而養(yǎng)殖廢水的凈化處理及回收利用就成為解決這一問題的關(guān)鍵。
另一方面,我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展產(chǎn)生了大量的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水。未經(jīng)利用的飼料以及水產(chǎn)品代謝物的殘留和分解會導(dǎo)致廢水中含有大量的氮、磷和有機污染物。若養(yǎng)殖廢水不經(jīng)處理肆意排放會進一步加劇周圍水域的污染,會對水環(huán)境造成危害,同時,養(yǎng)殖廢水中的殘留抗生素會誘導(dǎo)環(huán)境中的微生物產(chǎn)生抗藥性并對水產(chǎn)品產(chǎn)生毒害作用,從而破壞生態(tài)平衡。水產(chǎn)養(yǎng)殖大多位于遠離中心城區(qū)的湖泊、河流等自然水體周圍,有大量閑置土地,因此采用生態(tài)法處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水具有獨特的優(yōu)勢。
氮通過各種有生命、無生命的轉(zhuǎn)變,參與各種復(fù)雜的地球生物循環(huán)。人工濕地中的氮分有機和無機2種形態(tài),其中無機氮又包括氮氣、氮氧化物、氨氮、亞硝氮和硝氮等。人工濕地中氮遷移、轉(zhuǎn)化的機理多種多樣,包括氨揮發(fā)、硝化/反硝化、植物和微生物吸收、基質(zhì)吸附、厭氧氨氧化、氮的固定、氨化、埋藏等。然而,并不是所有的過程都能除氮,只有氨
揮發(fā)、反硝化、植物吸收(收割)?、氨吸收、厭氧氨氧化和有機氮埋藏等過程可以從系統(tǒng)中除氮。其他過程如氨化、硝化等只是改變氮的形態(tài)而不能將氮從系統(tǒng)中實際去除,人工濕地中磷的遷移轉(zhuǎn)化包括泥炭/土壤堆積、吸附/解吸附、溶解/沉降、植物和微生物吸收、破碎、浸出、礦化、和埋藏,在所有這些因素中基質(zhì)起著最主要的作用?;|(zhì)的物理化學作用包括基質(zhì)對有機磷、無機磷的攔截、沉淀和蓄留作用以及基質(zhì)直接吸附磷等過程。此外,人工濕地中無機磷一方面在植物吸收及同化作用下被合成為植物的ATP、DNA?及RNA等有機成分,通過植物的收割而從系統(tǒng)中去除;另一方面,可通過微生物的正常同化吸收、聚磷菌的過量積累、對填料的更換而去除。
水產(chǎn)養(yǎng)殖外排水具有污染物濃度低、排放量大等特點,因此其水處理不能像污水處理那樣有較長的停留時間,并且養(yǎng)殖水體的自身污染程度也遠不及污水嚴重。因此適宜建立人工濕地系統(tǒng)進行集中處理。隨著人工濕地技術(shù)的引入與應(yīng)用,當前以池塘循環(huán)水生態(tài)養(yǎng)殖模式為主的水系統(tǒng)處理技術(shù),能夠?qū)⑷斯竦刈鳛閮羲诵呐c養(yǎng)殖池塘合理配比構(gòu)建了一種新型的生態(tài)養(yǎng)殖系統(tǒng)。該系統(tǒng)可有效解決養(yǎng)殖系統(tǒng)對于水體及土地資源的依賴性,有效解決養(yǎng)殖廢水的排放問題,大大減少養(yǎng)殖廢水排放對環(huán)境的污染。同時循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)部水質(zhì)穩(wěn)定,有效地改善養(yǎng)殖環(huán)境,并可有效防止因外源性引水而造成的病害傳播及污染物的引入,改善養(yǎng)殖品種的品質(zhì),提高水產(chǎn)品的食品安全性,對于促進水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展具有巨大的促進作用與無限潛力。