人工湿地作为一种既能满足集约化生产需求又不至于污染环境,符合可持续发展要求的水产养殖技术,工厂化循环海水养殖被寄予厚望。采用工厂化循环海水养殖可以降低水产养殖废水排放对环境的潜在影响,并能较大幅度的节约占地面积和用水量,同时还具有养殖周期短,产量及产品价格高等优点。循环海水养殖中的废水处理技术是该种养殖方式的核心技术之一。

由于海水盐度效应,以及养殖废水中污染物结构与常见陆源污水的差异,当前针对海水养殖废水处理的专有技术较少。现有的处理方法考虑到其中污染物的多样性,普遍采用物理方法和生物方法相结合的工艺,常规方法如:过滤去除悬浮大颗粒物质→泡沫分离去除胶体和悬浮小颗粒物质→生物滤器等生化处理去除溶解态有机物和营养盐→臭氧氧化去除病原菌和难生物降解有机物,从而实现水质的净化和净化后回用。但这些方法在实际应用中存在运行成本高,耐冲击负荷能力差,管理不方便等问题。

人工湿地运用于污水处理兼具环境效益和生态效益,具有建设和运行费用低、管理方便等特点。并且由于人工湿地是通过植物-土壤-微生物的综合作用实现污染物的去除,对于悬浮颗粒物、氮磷等植物营养盐、溶解性有机污染物、病源微生物等都具有较好的去除效果,因此具有广泛的适用性。

人工湿地在运行过程中,基质及植物根系表面通过吸附生长微生物,形成一定厚度的生物膜,污水流经时,有机物被生物膜吸附、吸收,并经同化、异化作用得到去除。

试验数据表明,在试验装置的启动阶段,秋茄人工湿地和无植物人工湿地对COD的去除率都较低,原因可能在于此时发挥生物代谢活性的微生物膜还处于形成过程中。运行一段时间以后,由图3a可见秋茄人工湿地和无植物人工湿地的COD去除率均明显上升,17d后试验装置对COD的去除率达到较高水平,此后进入稳定运行阶段,标志着人工湿地试验装置启动的完成。在稳定运行阶段,秋茄人工湿地对COD的去除效在66.4%~73.8%,无植物人工湿地对COD的去除率在56.7%~62.4%。

在秋茄人工湿地中,距表层较远的地方植物根系逐渐减少,植物根系分泌的氧气、营养
成分等能促进根系微生物生长的物质也相应减少,从而导致在这些区域秋茄人工湿地与无植物人工湿地基质酶活性的差异明显减小。秋茄人工湿地应用于循环海水养殖废水的处理能取得较好的处理效果,其对COD及NH4+-N的去除率分别在66.4%~73.8%和64.3%~72.4%,去除效果明显好于无植物人工湿地。