综述:人工湿地技术与基质应用在磷去除领域的新进展

【字体: 时间:2025年05月25日 来源:Wetlands 1.8

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  (推荐语)本文系统综述了近20年人工湿地(CW)技术在磷(P)去除领域的创新进展,重点探讨了含钙(Ca)、铝(Al)、铁(Fe)基质的高效吸附特性,以及垂直流湿地、微生物电化学技术(METlands?)和湿地屋顶(WR)等工程优化方案,为废水处理与资源化提供科学参考。

  

人工湿地技术的演进与挑战

近二十年来,人工湿地(Constructed Wetlands, CW)因其低成本和高生态效益,已成为处理多元废水的可靠选择。研究焦点从传统污染物转向磷(P)、重金属乃至新兴污染物如全氟化合物(PFAS)和药物残留的协同去除。其中,磷的去除机制主要依赖基质吸附,含钙(Ca)、铝(Al)、铁(Fe)的材料表现突出,钙基基质因高吸附率(文献未标注具体数值)成为优选。

基质优化的科学突破

实验表明,基质的物理化学特性直接决定磷的固定效率。钙基材料通过形成羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)实现长效吸附,而铁铝基质则依赖表面配体交换。值得注意的是,饱和基质的农业回用成为研究热点——富含磷的滤料可作为缓释肥料,但其对土壤-作物系统的潜在影响仍需验证。

工程创新:从混合流到屋顶湿地

技术融合催生了多种高效CW变体:

  • 混合流湿地:水平流与垂直流(VF)的组合设计,后者因孔隙介质促进植物深根生长,显著提升磷的植物吸收与过滤效率;
  • METlands?:微生物电化学技术(MET)与CW的联用,通过电活性菌强化污染物降解;
  • 湿地屋顶(WR):将绿色屋顶与CW结合,处理城市径流的同时实现水资源回灌,但其长期运行效能尚待评估。

未来方向与未解之谜

尽管技术进展显著,磷饱和基质的农用安全性、WR在极端气候下的稳定性,以及PFAS的深度去除机制,仍是亟待攻克的科学盲区。这场“自然模拟”与“人工强化”的博弈,正推动CW技术迈向精准化与资源化新纪元。

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