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(xué)和生物的協(xié)同作用凈化水體,具有投資成本低、運(yùn)行費(fèi)用少、管理要求低等優(yōu)點(diǎn),被國(guó)內(nèi)外學(xué)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(duì)氮、磷、有機(jī)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(guò)吸收廢水中的營(yíng)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(duì)人工濕地系統(tǒng)的凈化效果產(chǎn)生影響。有學(xué)者認(rèn)為,植物對(duì)人工濕地系統(tǒng)的凈化貢獻(xiàn)較小,還有學(xué)者認(rèn)為,植物對(duì)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(dòng)對(duì)自然資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用,造成了環(huán)境的惡化及資源的短缺,同時(shí)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(lái)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(jìn)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(yán)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(wèn)題的關(guān)鍵。
另一方面,我國(guó)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(huì)導(dǎo)致廢水中含有大量的氮、磷和有機(jī)污染物。若養(yǎng)殖廢水不經(jīng)處理肆意排放會(huì)進(jìn)一步加劇周圍水域的污染,會(huì)對(duì)水環(huán)境造成危害,同時(shí),養(yǎng)殖廢水中的殘留抗生素會(huì)誘導(dǎo)環(huán)境中的微生物產(chǎn)生抗藥性并對(duì)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(yuǎn)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
氮通過(guò)各種有生命、無(wú)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(jī)和無(wú)機(jī)2種形態(tài),其中無(wú)機(jī)氮又包括氮?dú)狻⒌趸铩钡喯醯拖醯取H斯竦刂械w移、轉(zhuǎn)化的機(jī)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(guò)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(jī)氮埋藏等過(guò)程可以從系統(tǒng)中除氮。其他過(guò)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(shí)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。基質(zhì)的物理化學(xué)作用包括基質(zhì)對(duì)有機(jī)磷、無(wú)機(jī)磷的攔截、沉淀和蓄留作用以及基質(zhì)直接吸附磷等過(guò)程。此外,人工濕地中無(wú)機(jī)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(jī)成分,通過(guò)植物的收割而從系統(tǒng)中去除;另一方面,可通過(guò)微生物的正常同化吸收、聚磷菌的過(guò)量積累、對(duì)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(diǎn),因此其水處理不能像污水處理那樣有較長(zhǎng)的停留時(shí)間,并且養(yǎng)殖水體的自身污染程度也遠(yuǎn)不及污水嚴(yán)重。因此適宜建立人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行集中處理。隨著人工濕地技術(shù)的引入與應(yīng)用,當(dāng)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(duì)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(wèn)題,大大減少養(yǎng)殖廢水排放對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)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(duì)于促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展具有巨大的促進(jìn)作用與無(wú)限潛力。