人工湿地的基本组成包括基质,植物和微生物,其中基质又称基质滤料,主要包括土壤,砂土,
砾石等.基质是湿地植物和微生物赖以生存的基础,这些基质一方面为微生物的生长提供稳定的依附表面,同时也为水生植物提供了载体和营养。
吸附沉淀作用
加入系统中的磷主要存留在土壤中,土壤颗粒对
磷酸盐的吸收是一个重要的转换过程,对磷的去除途径研究发现,基质吸附与沉淀作用去除的总磷量高达系统投配总磷量的80%以上,是除磷的主要途径.基质对磷的吸附能力取决于两个因素;吸附位(
正比于介质颗粒的
表面积)和
pH值.含大量钙的碱性基质的湿地以及含高浓度铝和铁的酸性基质的湿地对磷的吸附能力最强,磷通过与这些金属反应而沉淀下来.例如在高pH值下,钙与溶解性磷发生反应生成
磷酸钙而从溶液中析出.磷的吸附能力还与水力传导率和表面积有关.欲获得大的水力传导率,需避免发生堵塞,因为堵塞将导致介质表面积缩小,进而磷吸收能力下降.例如作为湿地基质的土壤可以去除98%的磷,但由于水力传导率低而易于堵塞.
砂石水力传导率较大,但对磷的取出能力很低,低至20%,而富铁砾石除磷高达90%.
对植物的影响
湿地植物是湿地系统中的重要组分,在污水净化过程中发挥了很重要的作用.湿地植物可分为浮生植物,挺水植物和沉水植物.湿地植物的重要功能就是将氧气从上部输送至根部,促进有机物的分解和
硝化细菌的生长,达到去除污水中氮及其他污染物的目的;同时还能促进悬浮物的沉淀.植物可以直接吸收污水中的溶解性的磷,通过植物的定期收割从湿地系统中去除,有研究表明,植物的吸收作用对磷的最大去除量约为9.1%.
人工湿地中基质的种类,理化性质及其配置影响人工湿地中植物的生长(蒸散量,
生物量,根密度和根长),进而影响人工湿地的净化能力的.基质的理化性质影响了植物的生长,同时也影响了植物根际的微生物活性,最终影响人工湿地的净化能力.人工湿地不同基质理化性质差异比较,如以pH值为例,红砂土的pH为4.4,炉渣的pH为12.3,而不同的植物生长的最适pH不同,为此,应根据基质的pH而配置不同的植物.另外,基质的理化性质如含盐量对植物的生长影响也比较大,如对一些含盐比较高的土壤作为人工湿地基质,或在
盐碱地建立人工湿地时,应选用一些抗盐性比较强的植物如盐角草等.除此之外,还应根据不同的人工湿地类型而配置植物.对于表面流人工湿地可配置沉水植物,浮叶植物和漂浮植物以及挺水植物,而对潜流和垂直流人工湿地可配置湿生植物和挺水植物.
对微生物的作用
人工湿地是通过植物一土壤一微生物的总和作用实现对污染物的去除,其中微生物是对污染物进行吸附和降解的主要生物群体和承担者,加强对基质表面微生物的研究,了解它们在湿地基质中的状况,对于理解人工湿地去除污染物机理具有重要的意义.物质,并为湿地中大部分的物理,化学和生物反应提供反应界面.