人工濕地作為一種既能滿足集約化生產需求又不至于污染環境,符合可持續發展要求的水產養殖技術,工廠化循環海水養殖被寄予厚望。采用工廠化循環海水養殖可以降低水產養殖廢水排放對環境的潛在影響,并能較大幅度的節約占地面積和用水量,同時還具有養殖周期短,產量及產品價格高等優點。循環海水養殖中的廢水處理技術是該種養殖方式的核心技術之一。

由于海水鹽度效應,以及養殖廢水中污染物結構與常見陸源污水的差異,當前針對海水養殖廢水處理的專有技術較少。現有的處理方法考慮到其中污染物的多樣性,普遍采用物理方法和生物方法相結合的工藝,常規方法如:過濾去除懸浮大顆粒物質→泡沫分離去除膠體和懸浮小顆粒物質→生物濾器等生化處理去除溶解態有機物和營養鹽→臭氧氧化去除病原菌和難生物降解有機物,從而實現水質的凈化和凈化后回用。但這些方法在實際應用中存在運行成本高,耐沖擊負荷能力差,管理不方便等問題。

人工濕地運用于污水處理兼具環境效益和生態效益,具有建設和運行費用低、管理方便等特點。并且由于人工濕地是通過植物-土壤-微生物的綜合作用實現污染物的去除,對于懸浮顆粒物、氮磷等植物營養鹽、溶解性有機污染物、病源微生物等都具有較好的去除效果,因此具有廣泛的適用性。

人工濕地在運行過程中,基質及植物根系表面通過吸附生長微生物,形成一定厚度的生物膜,污水流經時,有機物被生物膜吸附、吸收,并經同化、異化作用得到去除。

試驗數據表明,在試驗裝置的啟動階段,秋茄人工濕地和無植物人工濕地對COD的去除率都較低,原因可能在于此時發揮生物代謝活性的微生物膜還處于形成過程中。運行一段時間以后,由圖3a可見秋茄人工濕地和無植物人工濕地的COD去除率均明顯上升,17d后試驗裝置對COD的去除率達到較高水平,此后進入穩定運行階段,標志著人工濕地試驗裝置啟動的完成。在穩定運行階段,秋茄人工濕地對COD的去除效在66.4%~73.8%,無植物人工濕地對COD的去除率在56.7%~62.4%。

在秋茄人工濕地中,距表層較遠的地方植物根系逐漸減少,植物根系分泌的氧氣、營養
成分等能促進根系微生物生長的物質也相應減少,從而導致在這些區域秋茄人工濕地與無植物人工濕地基質酶活性的差異明顯減小。秋茄人工濕地應用于循環海水養殖廢水的處理能取得較好的處理效果,其對COD及NH4+-N的去除率分別在66.4%~73.8%和64.3%~72.4%,去除效果明顯好于無植物人工濕地。