人工濕地系統由植物、微生物、 基質及動物組成, 各組成成分分別起著不同的作用, 并且相互協同, 使得整個濕地生態系統平衡運轉, 發揮良好的凈化功能。其中, 濕地系統中的水生植物是人工濕地系統區別于穩定塘系統的一大特色, 其在污水凈化過程中起著至關重要的作用。首先, 其發達的根系與基質交錯成網為微生物附著提供了巨大的表面積, 易于形成生物膜, 促進了污染物被微生物降解利用; 其次, 植物自身的光合作用, 借助于光能這一清潔能源為推動力, 能將部分可溶性污染物及被微生物分解的污染物同化吸收。同時, 光合過程中生成的 O2 可通過莖根輸向水體與基質, 使根區周圍依次形成多個好氧、 缺氧與厭氧小區, 為好氧、 兼性厭氧及厭氧微生物生存提供良好生境, 利于硝化與反硝化作用促進了污染物的多渠道降解。濕地中的水生植物包括挺水、 浮水和沉水植物。目前人工濕地多為挺水植物系統, 挺水植物在人工濕地中起到固定床體表面、 提供良好過濾條件、 防止淤泥堵塞、 冬季運行支撐冰面等作用。常用的挺水植物 有 蘆 葦、 菖 蒲 ( A cor u s cal am us L
) 、 燈 心 草( Ju n cus e f f u s es L
) 等; 浮水植物有鳳眼蓮、 水浮蓮( Ca lla p alu s t r is ) 和浮 萍( L em na mi nor ) 等。人工濕地中的植物栽種日益傾向于選擇具有地區特色及對污染物有吸收、 代謝及積累作用的品種。例如陳桂珠等[ 5]白骨壤( A v icen n ia ma r i na ) 模擬人工濕地處理污水, 發現對重金屬有良好的凈化效果; 戴全裕等用多花黑麥草( L oli u m mu l tilor u m ) 處理黃金廢水, 指出 其具有 凈化 與回 收雙 重功效; U r
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Ber c ic研究了蘆葦濕地不同部位的活性, 揭示了持續淹水區域蘆葦的傳氧能力明顯下降。與許多污水處理系統 ( 如活性污 泥法、 氧化塘法、 生物膜法) 相同, 微生物是人工濕地污水處理系統中凈化污水的核心。不同的是, 人工濕地為好氧、兼性厭氧及厭 氧微生物的同時生存提 供了有利生境。例如, 蘆葦的根莖上, 好氧微生物占優勢, 蘆葦根系區好氧與兼性微生物均有活動, 而遠離根系區則為厭氧微生物的主要活動場所。各種微生物利用不同有機污染物為營養源進行生長繁殖, 從而實現對污染物的降解去除。人工濕地系統在處理污水前微生物數量與種類與自然濕地基本相同, 但隨著污水不斷流入微生物的數量將不斷增加并趨于穩定。人工 濕 地中 的 優 勢菌 種 有 假 單 胞 桿菌 屬 ( Ps eu
d o mona s ) 、 產 堿 桿 菌 屬 ( A lcalig ens ) 和 黃 桿 菌 屬( Fl av o bacter iu m ), 均為生長快速的微生物, 體內含有降解質粒, 是 分解有機物的主 體微生物種群。此外, 有些難降解的有機物和有毒物需運用微生物誘導變異特性, 培育馴化適宜吸收和消化這些物質的優勢種, 進行降解。