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人工濕地是用人工筑成水池和溝槽，底面鋪設防滲漏隔水層，充填一定深度的基質層，種植水生植物，利用基質、植物、微生物的物理、化學、生物協同作用使污水得到凈化。可應用于生活污水處理、初期雨水處理、微污染水體水質提升、生產污水及生態修復等領域。
按照污水流動方向分為表面流人工濕地、垂直潛流人工濕地和水平潛流人工濕地。
表面流人工濕地，指污水在基質層表面以上，從池體進水端水平流向出水端的人工濕地。
水平潛流人工濕地，指污水在基質層表面以下，從池體進水端流向出水端的人工濕地。
垂直潛流人工濕地，指污水垂直通過池體中基質層的人工濕地。
人工濕地在處理污水過程中，對有機物的去除主要依靠物理截留、化學吸附及微生物代謝等多種作用的協同。具體機理如下：
1） 不溶性有機物的截留與降解
污水中不溶性有機物多以懸浮物（SS）和膠體態存在。
當污水流經濕地填料層時，這些顆粒物通過物理過濾、沉降和截留作用被去除，并附著在填料表面及植物根系周圍，逐漸形成生物膜。
在生物膜中，細菌分泌的胞外酶會將這些大分子有機物水解為小分子或可溶性有機物（DOM），便于微生物吸收利用。
2） 可溶性有機物的直接代謝去除
可溶性有機物（DOM）可直接透過細胞膜進入微生物細胞內部。
在植物根區的好氧環境中，微生物利用有機物作為電子供體，以氧氣為電子受體，通過異化作用將有機物快速氧化分解為 CO?、H?O、NH? 等，同時釋放能量用于細胞的生命活動。
部分有機物通過同化作用轉化為細胞組成物質，表現為微生物數量的增加，從而進一步增強濕地的凈化能力。
在遠離根系的缺氧區，有機物主要通過微生物的吸附–脫附動態過程以及兼性反應得到去除。
3） 缺氧/厭氧區的深度降解
在濕地深層或遠離根系的區域，由于溶解氧不足，系統形成缺氧或厭氧環境。
部分微生物在此環境中可通過代謝途徑調整，降解好氧條件下難處理的有機物。
厭氧細菌和兼性細菌利用有機物進行厭氧消化，經代謝將其分解為 CH?、CO?、H?S 等氣體，同時釋放能量供微生物生長。
一部分有機物仍會通過同化作用合成新的原生質，維持微生物種群穩定。
（2）除氮原理
人工濕地對氮的去除依賴于微生物代謝、植物吸收及基質吸附等多重作用過程，主要機理如下：
1）有機氮的礦化（水解—氨化）
生活污水中的有機氮（蛋白質、氨基酸、尿素等）在異養菌及胞外酶的作用下，經水解和氨化反應轉化為氨氮（NH??-N）。
這一過程通常在濕地的沉積層及填料表面進行，依賴于好氧或兼性條件下的微生物活動。
2）氨氮的硝化作用（好氧過程）
在植物根區及表層基質中，因光合作用及空氣擴散作用，形成富氧環境。
自養硝化細菌（如亞硝化單胞菌、硝化螺菌）利用NH??-N為能源，將其氧化為亞硝態氮（NO??-N），再進一步氧化為硝態氮（NO??-N）。
硝化過程需要穩定的溶解氧（DO＞ 2 mg/L），溫度、pH 及堿度也影響反應速率。
3）硝態氮的反硝化作用（缺氧/厭氧過程）
在遠離根區或濕地深層基質中，氧氣供應不足，形成缺氧或厭氧條件。
反硝化細菌以硝態氮（NO??-N）或亞硝態氮（NO??-N）為電子受體，以有機碳為電子供體，將其還原為氮氣（N?）釋放到大氣，從而實現氮的**去除。
4）植物的直接吸收與收割去除
濕地植物（如蘆葦、香蒲、菖蒲等）在生長過程中可直接吸收NH??-N、NO??-N等無機氮，用于合成蛋白質、核酸等有機氮化合物。
通過定期收割植物地上部分，可將植物組織內的氮素從系統中物理移除，實現氮的間接去除。
5）同步硝化–反硝化
濕地內部的氧分布以植物根系為中心呈好氧—缺氧—厭氧的梯度分布，相當于在一個系統內布置了多個A2/O（Anaerobic–Anoxic–Oxic）微反應區。
這種多微環境結構，使硝化與反硝化可在空間上同時發生，大幅提高了系統的脫氮效率。
（3）除磷原理
人工濕地對磷的去除主要依賴于基質吸附沉淀、微生物吸收儲存及植物吸收固定三大途徑，具體過程如下：
1）填料基質的化學吸附與沉淀作用
濕地填料顆粒表面可吸附污水中的可溶性磷酸鹽。
根據填料成分不同，主要形成兩類反應體系：
①鈣、鎂體系：磷酸鹽與Ca2?、Mg2?反應生成難溶的磷酸鈣、磷酸鎂沉淀；
②鐵、鋁體系：磷酸鹽與Fe3?、Al3?結合生成難溶的磷酸鐵、磷酸鋁沉淀。
這些沉淀物穩定性高、溶解度極小，可長期固定在基質中，降低水體中磷的濃度。
2）聚磷菌的生物吸收與儲存
填料及根區表面附著的聚磷菌（PAOs）在好氧條件下可過量吸收污水中的溶解性正磷酸鹽，并以聚磷酸的形式儲存在細胞內（好氧吸磷）。
在缺氧或厭氧條件下，部分聚磷菌可釋放儲存的磷酸鹽，但若定期更換或清理濕地填料，可將細胞內聚磷直接從系統中移除，實現生物除磷的持久效果。
3）濕地植物的直接吸收與收割去除
無機磷是植物必需的營養元素，污水中的大部分無機磷以正磷酸鹽（PO?3?-P）形式存在，可被植物直接吸收，用于合成磷脂、核酸、ATP等有機化合物。
通過種植對磷吸收能力較強的濕地植物（如香蒲、菖蒲、蘆葦、黃花鳶尾等），可顯著提高系統的磷去除效率。
定期收割地上部分植物，可將吸收固定的磷元素物理移出系統，防止其重新釋放。
此外，人工濕地對污水中重金屬的去除，主要依賴植物富集與微生物轉化兩大機制，并輔以基質吸附沉淀的輔助作用，從而實現對部分重金屬的穩定化與長期固定。
來源：生態環保PLUS公眾號