人工濕地已在歐美得到廣泛的應用。美國約有120個濕地系統，英國約有255個，丹麥有大約100個，這些人工濕地的規模可大可小。我國人工濕地的研究起步較晚，于1990年7月在深圳建起我國第一個人工濕地污水處理工程——白泥坑人工濕地污水處理系統。后來，在北京和天津等地也建立了人工濕地污水處理系統，開始對人工濕地處理污水的規律進行比較系統的研究。

人工濕地污染物去除

（一）有機污染物的去除

研究表明，人工濕地對有機污染物具有較強的去除能力。不溶性有機物通過在濕地基質中的沉積、過濾作用可以很快地被截留進而被分解或利用，可溶性有機物則通過植物根系生物膜的吸附、吸收及厭氧好氧生物代謝降解過程而被分解去除。在有機物的去除中，異養菌由于主要采用有機碳作為碳源且具有較高的新陳代謝速率而起主要作用。有機物的好氧降解主要由好氧異養菌完成，反應式為：(CH2O)+O2→CO2+H2O。人工濕地中有機物的厭氧降解是一個比較復雜的過程，主要由兼性及專性厭氧異養菌完成，過程包含了若干步驟。第一步的發酵產物主要是脂肪酸，如乙酸、丁酸和乳酸、酒精以及CO2和H2O。接下來，在硫化菌和產甲烷菌的作用下，發酵產物進一步降解為低分子產物。

（二）氮的去除

微生物的硝化、反硝化作用對氮的去除起重要作用。根據根區法理論，人工濕地植物中根毛的輸氧，根區附近濕地土壤中連續出現好氧、缺氧、厭氧狀態，為自養型好氧微生物亞硝酸菌、硝酸菌和異養型微生物反硝化細菌大量的存在提供了條件，使要求好氧條件的硝化反應和要求厭氧的反硝化反應可以同時完成。另外，對硝化反應有抑制作用的是NH3-N、重金屬、氰化物及有機物，人工濕地對這些物質也有一定的去除作用，因此，人工濕地比一般污水處理系統具有較強的氮處理效率。根據試驗實測結果，人工濕地中氨化細菌、亞硝化菌、硝化菌、反硝化菌數量都處于較高水平，因此人工濕地具硝化、反硝化、脫氮的良好基礎和潛力。資料表明，人工濕地對TN的去除率可達60%以上。圖3所示為各種狀態的有機和無機氮在人工濕地中的變化規律。原廢水中的氮一般以有機氮和氨氮的形式存在。廢水中的有機氮在處理過程中被異養微生物首先轉化為氨氮，而后氨氮在硝化菌的作用下被轉化為無機的亞硝態氮和硝態氮，最后通過反硝化以及植物根系的吸收作用而從系統中去除。

硝化反應式如下：NH4++1.5O2→NO2-+2H++H2O；NO2-+0.5O→NO3-。

總式：NH4++2O2→NO3-+2H++H2O

硝化反應受溫度、pH、堿度、無機碳、微生物量、NH3-N及溶解氧濃度影響。濕地中硝化反應的最佳溫度在30℃～40℃，溫度低于15℃時會對系統的硝化速率產生較大的限制。反硝化反應式為：6(CH2O)+4NO3-→6CO2+2N2+6H2O。在反硝化反應中，氮氧化物作為最終電子受體，在電子轉移過程中，電子由給體通過各種傳遞系統到達氮氧化物，自由能被轉化為ATP儲存在微生物體內用于呼吸作用。上式表示在純厭氧或缺氧下的反硝化反應，氮代替氧成為電子受體。越來越多的研究表明，在氧存在的條件下，反硝化反應依然可以發生。

（三）磷的去除

人工濕地對磷的去除是植物吸收、微生物去除及物理化學作用三方面共同作用的結果。廢水中無機磷在在植物吸收及同化作用下可變成植物的ATP、DNA及RNA等有機成分，通過植物的收割而去除。物理化學作用包括填料對磷的吸附及填料與磷酸根離子的化學反應，這種作用對無機磷的去除會因填料的不同而有差別。由于石灰石及含鐵質填料中Ca和Fe可與PO43-反應而沉淀去除PO43-，因而它們是除磷效果較好的填料。含鈣質或鐵質的地下水滲入人工濕地也有利于磷的去除。實驗表明：當進水總磷濃度為2.6～35.9mg/L時，人工濕地對總磷平均去除率為90%。