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植物在人工湿地中作用

发布时间:2019-08-13     浏览次数:8630

人工湿地技术是为处理污水而人为地在有一定长宽比和底面坡度的洼地上用土壤和填料(如砾石、沸石等)混合组成填料床,使污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动,并在床体表面种植具有性能好,成活率高,抗水性强,生长周期长,美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇、蒲草等)形成一个独特的动植物生态体系。植物、微生物、填料是人工湿地的主要组成部分,在这些主体的作用下污水中的污染物得到降解。


1、植物在人工湿地中作用

1.1 植物在污水控制方面有以下优势

(1)通过光合作用为净化作用提供能量来源;

(2)具有美观可欣赏性,能改善景观生态环境;

(3)可以收割回收资源;

(4)可作为介质所受污染程度的指示物;

(5)能固定土壤中的水分,圈定污染区,防止污染源的进一步扩散;

(6)植物庞大的根系为细菌提供了多样的生境,根区的细菌群落可降解许多种污染物;

(7)还能输送氧气至根区,有利于微生物的好氧呼吸;

(8)植物生长吸收碳、氮磷;

(9)植物影响湿地水流状态;

(10)在冬季结冰地区,冬季时植物具有支撑冰面的作用。

1.2 植物在生长过程对人工湿地污水处理系统影响

(1)植物生长过程与污染物去除:植物的生长伴随着一系列的生理生态过程,包括植株增高、分蘖数增多、根系伸长、光合作用、根际活动增强、生物量积累等。研究结果表明,对多数植物来说,植株高度更能反映植物生长,特别是其中植株高度与DO质量浓度之间具有一定的耦合。植株移栽后经过了两个月左右的缓慢生长期,在这段时间里,人工湿地系统的污水净化能力迅速提高。这说明,植物在移栽后的适应阶段完成了人工湿地内部环境的营造。

(2)植物在污染物去除中的作用:植 物在人工湿地的众多作用中,根系营造良好的微生物生长环境和根系向基质中释放氧气无疑是问题的关键所在。就植物而言,不同的植物在人工湿地中的生理生态特征是不尽相同的,比如植物根系氧释放能力在植物间就存在着较大的差别。

2、人工湿地选择植物的原则

2.1 人工湿地中常见的植物物种

目 前 ,全球发现的湿地高等植物多达6700余种,而已被用于处理湿地且产生效果的不过几十种,很多植物还从未试用过。现在国际上公认的湿地淡水水生植物优势品种有宽叶香蒲、芦苇、苦草、软水草和狐尾藻。其它水生植物,如藨 草、茭草、水生花、田边草、黑麦草、兰花草、池杉、马路莲、美人蕉、莲藕、浮萍、伊乐藻、菹草、橡草、水葱和香根草等均可

以根据处理水的水质情况加以选用。如我国深圳白泥坑人工湿地栽种了芦苇、茳芏、灯芯

草和蒲草处理污水。

2.2 选择原则

人工湿地系统水质净化的关键在于工艺的选择和对植物的选择及应用配置。如何选择和搭配适宜的湿地植物,并且将其应用于不同类型的湿地系统中成了我们在营建人工湿地前必须思考的问题。

2.2.1 耐污能力强

耐污能力强是选择湿地植物的首先原则,是选择人工湿地植物要考虑的重要因素。如选择不当,可能导致植物死亡。例如:当污水中凯氏氮的浓度达到54.5mg/L(或者氨氮24.7mg/L)时人工湿地中的香浦叶将枯黄或致死,且短期内难以恢复。水生植物对污水中的BOD5、COD、TN、TP主要是靠附着生长在根区表面及附近的微生物去除的,因此应选择根系比较发达,对污水承受能力强的水生植物。

2.2.2 净化能力强

净化能力是选择人工湿地植物要考虑的另一个重要因素。为了提高人工湿地的去污能力,同时要求植物的净化能力要强,即单位面积的污染物去除效果要高。主要从两方面考虑,一方面是植物的生物量较大,另一方面是植物体内污染物的浓度要高。黄时达等比较了芦苇、灯芯草和菖蒲三种植物的污染净化能力,结果发现灯芯草去除能力最强。

2.2.3 适应能力

具有抗逆性、抗 冻、抗热能力、抗病虫害能力和对周围环境的适应能力。抗寒能力强的物种有助于保持寒冷季节和寒冷地区植物的活性和湿地在此期间和在此地区的去除效果。污水生态处理系统中的植物易滋生病虫害,抗病虫害能力直接关系到植物自身的生长与生存,也直接影响其在处理系统中的净化效果。

2.2.4 重视物种间的合理搭配

为了增强人工湿地的污染物净化能力和景观效果,有利于植物的快速生长,一般在人工湿地中选择一种或几种植物作为优势搭配栽种。根据环境条件和植物群落的特征,按一定比例在空间分布和时间分布方面进行安排,使整个生态系统高效运转,最终形成稳定可持续利用的生态系统工程。高吉喜等选择了7种湿地植物,研究发现,慈茹和茭白的综合净化效率最高。提出植物床的一种改进形式:在床体的 前1/3处种植芦苇,在床体的后2/3处 种植对污水中的氮磷的吸附作用较好的茭草,这种改进形式能够提高污水中COD和TN的降解。

2.2.5 综合利用价值高

通过收获这些植物的能产生经济价值的组织,如花卉、茎叶和果实等,可期为湿地的运行和管理提供经费支持。顺畅的运输和销售途径是至关重要的。

2.2.6 美化景观

由于城镇污水的处理系统一般都靠近城郊,同时面积较大,故美化景观也是必须考虑的。这可改善湿地所在区域的小环境,而且可以提升湿地所在区域的旅游和教育价值所选择的植物将不对当地的生态环境构成隐患或威胁,具有生态安全性;适地种植。必须做到因地制宜,最起码要使所选植物学能在该地区正常生长,植物的年生长期长,最好是冬季半枯萎或常绿植物;人工湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象,

因此,应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。

随着研究的深入和技术的不断完善,以湿地植物为主的污水处理技术将会得到越来越广泛的应用。

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