广义的人工湿地生态系统包括水产池塘、水塘、库塘、运河(输水河)、水产养殖场、稻田、盐田等类型。根据建造目的不同,又可划分为人工生境湿地、人工水产湿地、人工处理湿地、人工洪泛湿地等。其中,人工生境湿地主要用于生物多样性的保护,人工水产湿地主要用于农业生产与水产养殖,人工处理湿地主要用于水体中污染物的处理,人工洪泛湿地主要用于控制洪水或泄洪。
狭义上的人工湿地生态系统指人们仿照自然湿地设计、建造,且可控制和工程化的水生态系统,具备水质净化与环境美化的双重功能。以水质净化为主要目标的人工湿地生态系统于1953年始创于德国的Max Planck研究所。此后,K.塞德尔[注]和R.基库斯[注]于1972年提出了“根区理论”,标志着人工湿地生态系统作为一种新型的污水处理装置,正式进入环保领域。中国20世纪80年代开始进行人工湿地研究,1987年天津率先建成一个芦苇湿地工程,1990年深圳建成白泥坑人工湿地处理系统,2007年海南建成复合垂直流人工湿地污水处理系统。
狭义人工湿地生态系统一般由人工基质(土壤、碎石、卵石等)、特定的水生植物(芦苇、菖蒲、水葱等)、特定的水生动物(鱼、蛙、水生软体动物等)等组成,利用土壤、人工基质、植物、微生物的物理、化学、生物等多重协同作用,对污水、污泥进行处理。按照进水方式的不同,人工湿地生态系统可分为表面流系统,潜流系统,以及复合系统(包括分段布设的垂直流和水平流系统),其净化机理主要包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、分解、转化等。
为有效规范人工湿地处理污水设计、运行等工作,国家及地方制定了相关的人工湿地污水处理设计标准,主要有《人工湿地污水处理技术导则》(RISN-TG 006—2009)、《人工湿地污水处理工程技术规范》(HJ 2005—2010)、《高原湖泊区域人工湿地技术规范》(DB53/T 306-2010)、《人工湿地污水处理技术规范》(DGTJ 08-2100—2012)等。