植物对人工湿地修复再生水景观水体效果的研究

车克铠,张健

(1.河北工程大学 城市建设学院,河北 邯郸 056038;2.河北省邯郸市赵苑公园管理处,河北 邯郸 056038)

植物对人工湿地修复再生水景观水体效果的研究

车克铠1,张健2

(1.河北工程大学 城市建设学院,河北 邯郸 056038;2.河北省邯郸市赵苑公园管理处,河北 邯郸 056038)

摘要:进行了3组湿地对再生水景观水体的修复效果的试验。结果表明:植物的存在增强了湿地系统对COD、TN、NH3-N的去除效果,而对TP的去除作用较小。菖蒲湿地系统对水体的修复效果明显高于蒲草湿地系统。

关键词:景观水体;生态修复;人工湿地;植物

1引言

植物是湿地系统对污染物去除效果的重要影响因素,它能够吸收污水中的营养元素、吸附和富集水体中重金属和有毒物质,通过光合作用产生氧气,为微生物脱氮除磷提供良好的环境[1]。本文通过构建菖蒲人工湿地、蒲草人工湿地以及空白人工湿地,考察了植物对湿地系统修复再生水景观水体效果的影响研究。

2试验方法

2.1　试验地点

2.2　试验装置与试验流程

2.2.1　湿地植物的选择

常用的湿地植物主要有芦苇、菖蒲、千屈菜、蒲草、美人蕉、再力花等。通过对人工湿地植物进行大量的筛选与研究之后,并结合邯郸当地气候,选择具有较强生命力的菖蒲和蒲草作为人工湿地植物。

2.2.2　湿地填料的选择

常用的湿地填料主要有沸石、陶粒、河砂、石英砂等。综合考虑填料的吸附性能和经济条件,选择砾石、沸石、水洗砂作为湿地填料。湿地系统内填料组成为:底层为粒径30~40mm的砾石,填充厚度为30cm;中层为粒径20~30mm的沸石,填充厚度40cm;上层为粒径40~60目的水洗砂,填充厚度为20cm。

2.2.3　试验流程

湖水用泵泵入储水箱,然后通过重力自流进入3组湿地系统(菖蒲湿地、蒲草湿地、空白湿地),系统为并联运行,流态为上行流,出水由上部排入景观水体内。

2.3　监测项目与分析方法

3结果与讨论

设计3组湿地系统均在水力负荷为1.2~2.5 m3/(m2·d)条件下运行,取每个负荷下多次测定的平均值作为该负荷下的试验结果。

3.1　对COD的去除效果

3组湿地系统对COD的去除效果如图1所示。由图1可知,当水力负荷从1.2m3/(m2·d)增加到2.5m3/(m2·d)的过程中,植物湿地系统对COD的平均去除率均高于空白湿地系统。可见,植物的存在加强了湿地系统对有机物的去除效果。

由图1还可以看出,当水力负荷为1.2~2.5m3/(m2·d)时,菖蒲湿地系统对COD的平均去除率分别为47.9%、46.4%、44.6%、38.2%,蒲草湿地对COD的平均去除率分别为46.8%、43.6%、41.4%、35.0%。菖蒲湿地系统对COD的去除率效果略高于蒲草湿地系统,这主要是由于菖蒲生长旺盛且根系发达,对COD具有较强的吸附截留作用,去除效果较好。

及工程等多个区域做好对应的工作,只有各个机构通力合作,科学开发,因地制宜,综合治理,从根本上杜绝水土流失的问题,才能够促进我国社会经济持续不断地发展。

参考文献:

[1] 田卫堂,胡维银,李军,等.我国水土流失现状和防治对策分析[J].水土保持研究,2008(4).

[2] 张金池.水土保持学[M].沈阳:辽宁大学出版社,2004.

[3] 孟凡荣,杨永兵,史更申.山东省人为水土流失现状及其防治对策[J].山东水利,2009(6).

图1　COD去除效果的比较

3.2　对NH3-N的去除效果

3组湿地系统对NH3-N的去除效果如图2所示。由图2可以看出,在水力负荷为1.2~2.5m3/(m2·d)时,湿地系统中种植植物可增加对氨氮的去除效果,且菖蒲湿地系统对氨氮的去除效果优于蒲草湿地系统。有研究表明,菖蒲根系对NH3-N具有较高的亲和力,适宜用于NH3-N污染较轻的水体修复,而蒲草根系对NH3-N的吸收速率较高,适用于NH3-N污染较重的水体修复[3]。由于本试验的进水NH3-N浓度较低,属于轻度水体污染,试验结果与之一致。

从图2还可以看出,在水力负荷为1.2 m3/(m2·d)到2.5m3/(m2·d)变化过程中,在水力负荷为1.6m3/(m2·d)、2.0m3/(m2·d)时湿地系统对氨氮的去除效果较高,主要原因是这段时间处于8~9月份,植物生长旺盛造成的。

图2　氨氮去除效果比较

3.3　对TN的去除效果

3组湿地系统对TN的去除效果如图3所示。由图3可以看出,植物湿地系统对TN的去除率均高于空白湿地系统。这主要是由于植物能够通过光合作用产生氧气,并且将氧气传送至根部,为微生物脱氮提供良好的环境,提高对TN的处理效果[4]。

由图3还可以看出,在各个水力负荷条件下,菖蒲湿地系统对TN的平均去除率均高于蒲草湿地系统,两者对TN的平均去除率分别相差2.1%、6.5%、5.9%、4.9%。这主要是由于菖蒲发达的根系为微生物提供了有利的生存环境,促进了微生物的繁殖,增强了湿地系统对氮的去除效果。因此,菖蒲更有利于湿地系统对TN的去除。

图3　TN去除效果比较

3.4　对TP的去除效果

3组湿地系统对TP的去除效果如图4所示。由图4可以看出,水力负荷从1.2m3/(m2·d)到2.5m3/(m2·d)变化过程中,与空白湿地系统,植物湿地系统对TP的去除率略高,但差异较小。说明植物对湿地系统除磷贡献较小,这与有些文献的研究结果一致[5]。

图4　TP去除效果比较

4结语

本文研究了植物对湿地系统修复再生水景观水体效果的影响。试验结果表明：植物湿地系统对COD、TN、NH3-N的平均去除率均高于空白湿地系统,可见,植物的存在加强了湿地系统对有机物的去除效果。此外,菖蒲湿地系统对水体的修复效果明显优于蒲草湿地。

[1] 李林峰,年跃刚,蒋高明.植物吸收在人工湿地脱氮除磷中的贡献[J].环境科学研究,2009,22(3):337~342.

[2] 国家环保局.水和废水检测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2002.

[3] 谢伟丹,谢飞,黄磊,等.芦竹潜流人工湿地对微污染河水的净化效果[J].中国给水排水,2012,28(21):69~71.

[4] 万金保,兰新怡,汤爱萍,等.多级表面流人工湿地/氧化塘工艺处理微污染原水[J].中国给水排水,2011,27(21):11~14.

[5] 李志杰,孙井梅,刘宝山,等.人工湿地脱氮除磷机理及其研究进展[J].工业水处理,2012,32(4):1~4.

作者简介:车克铠(1987—),男,河北沧州人,河北工程大学城市建设学院硕士研究生。

收稿日期:2014-11-17

中图分类号:X131

文献标识码:A

文章编号:1674-9944(2015)01-0019-02