植物對人工濕地修復再生水景觀水體效果的研究

車克鎧,張健

(1.河北工程大學 城市建設學院,河北 邯鄲 056038;2.河北省邯鄲市趙苑公園管理處,河北 邯鄲 056038)

植物對人工濕地修復再生水景觀水體效果的研究

車克鎧1,張健2

(1.河北工程大學 城市建設學院,河北 邯鄲 056038;2.河北省邯鄲市趙苑公園管理處,河北 邯鄲 056038)

摘要:進行了3組濕地對再生水景觀水體的修復效果的試驗。結果表明:植物的存在增強了濕地系統對COD、TN、NH3-N的去除效果,而對TP的去除作用較小。菖蒲濕地系統對水體的修復效果明顯高于蒲草濕地系統。

關鍵詞:景觀水體;生態修復;人工濕地;植物

1引言

植物是濕地系統對污染物去除效果的重要影響因素,它能夠吸收污水中的營養元素、吸附和富集水體中重金屬和有毒物質,通過光合作用產生氧氣,為微生物脫氮除磷提供良好的環境[1]。本文通過構建菖蒲人工濕地、蒲草人工濕地以及空白人工濕地,考察了植物對濕地系統修復再生水景觀水體效果的影響研究。

2試驗方法

2.1　試驗地點

2.2　試驗裝置與試驗流程

2.2.1　濕地植物的選擇

常用的濕地植物主要有蘆葦、菖蒲、千屈菜、蒲草、美人蕉、再力花等。通過對人工濕地植物進行大量的篩選與研究之后,并結合邯鄲當地氣候,選擇具有較強生命力的菖蒲和蒲草作為人工濕地植物。

2.2.2　濕地填料的選擇

常用的濕地填料主要有沸石、陶粒、河砂、石英砂等。綜合考慮填料的吸附性能和經濟條件,選擇礫石、沸石、水洗砂作為濕地填料。濕地系統內填料組成為:底層為粒徑30~40mm的礫石,填充厚度為30cm;中層為粒徑20~30mm的沸石,填充厚度40cm;上層為粒徑40~60目的水洗砂,填充厚度為20cm。

2.2.3　試驗流程

湖水用泵泵入儲水箱,然后通過重力自流進入3組濕地系統(菖蒲濕地、蒲草濕地、空白濕地),系統為并聯運行,流態為上行流,出水由上部排入景觀水體內。

2.3　監測項目與分析方法

3結果與討論

設計3組濕地系統均在水力負荷為1.2~2.5 m3/(m2·d)條件下運行,取每個負荷下多次測定的平均值作為該負荷下的試驗結果。

3.1　對COD的去除效果

3組濕地系統對COD的去除效果如圖1所示。由圖1可知,當水力負荷從1.2m3/(m2·d)增加到2.5m3/(m2·d)的過程中,植物濕地系統對COD的平均去除率均高于空白濕地系統。可見,植物的存在加強了濕地系統對有機物的去除效果。

由圖1還可以看出,當水力負荷為1.2~2.5m3/(m2·d)時,菖蒲濕地系統對COD的平均去除率分別為47.9%、46.4%、44.6%、38.2%,蒲草濕地對COD的平均去除率分別為46.8%、43.6%、41.4%、35.0%。菖蒲濕地系統對COD的去除率效果略高于蒲草濕地系統,這主要是由于菖蒲生長旺盛且根系發達,對COD具有較強的吸附截留作用,去除效果較好。

及工程等多個區域做好對應的工作,只有各個機構通力合作,科學開發,因地制宜,綜合治理,從根本上杜絕水土流失的問題,才能夠促進我國社會經濟持續不斷地發展。

參考文獻:

[1] 田衛堂,胡維銀,李軍,等.我國水土流失現狀和防治對策分析[J].水土保持研究,2008(4).

[2] 張金池.水土保持學[M].沈陽:遼寧大學出版社,2004.

[3] 孟凡榮,楊永兵,史更申.山東省人為水土流失現狀及其防治對策[J].山東水利,2009(6).

圖1　COD去除效果的比較

3.2　對NH3-N的去除效果

3組濕地系統對NH3-N的去除效果如圖2所示。由圖2可以看出,在水力負荷為1.2~2.5m3/(m2·d)時,濕地系統中種植植物可增加對氨氮的去除效果,且菖蒲濕地系統對氨氮的去除效果優于蒲草濕地系統。有研究表明,菖蒲根系對NH3-N具有較高的親和力,適宜用于NH3-N污染較輕的水體修復,而蒲草根系對NH3-N的吸收速率較高,適用于NH3-N污染較重的水體修復[3]。由于本試驗的進水NH3-N濃度較低,屬于輕度水體污染,試驗結果與之一致。

從圖2還可以看出,在水力負荷為1.2 m3/(m2·d)到2.5m3/(m2·d)變化過程中,在水力負荷為1.6m3/(m2·d)、2.0m3/(m2·d)時濕地系統對氨氮的去除效果較高,主要原因是這段時間處于8~9月份,植物生長旺盛造成的。

圖2　氨氮去除效果比較

3.3　對TN的去除效果

3組濕地系統對TN的去除效果如圖3所示。由圖3可以看出,植物濕地系統對TN的去除率均高于空白濕地系統。這主要是由于植物能夠通過光合作用產生氧氣,并且將氧氣傳送至根部,為微生物脫氮提供良好的環境,提高對TN的處理效果[4]。

由圖3還可以看出,在各個水力負荷條件下,菖蒲濕地系統對TN的平均去除率均高于蒲草濕地系統,兩者對TN的平均去除率分別相差2.1%、6.5%、5.9%、4.9%。這主要是由于菖蒲發達的根系為微生物提供了有利的生存環境,促進了微生物的繁殖,增強了濕地系統對氮的去除效果。因此,菖蒲更有利于濕地系統對TN的去除。

圖3　TN去除效果比較

3.4　對TP的去除效果

3組濕地系統對TP的去除效果如圖4所示。由圖4可以看出,水力負荷從1.2m3/(m2·d)到2.5m3/(m2·d)變化過程中,與空白濕地系統,植物濕地系統對TP的去除率略高,但差異較小。說明植物對濕地系統除磷貢獻較小,這與有些文獻的研究結果一致[5]。

圖4　TP去除效果比較

4結語

本文研究了植物對濕地系統修復再生水景觀水體效果的影響。試驗結果表明：植物濕地系統對COD、TN、NH3-N的平均去除率均高于空白濕地系統,可見,植物的存在加強了濕地系統對有機物的去除效果。此外,菖蒲濕地系統對水體的修復效果明顯優于蒲草濕地。

[1] 李林峰,年躍剛,蔣高明.植物吸收在人工濕地脫氮除磷中的貢獻[J].環境科學研究,2009,22(3):337~342.

[2] 國家環保局.水和廢水檢測分析方法[M].4版.北京:中國環境科學出版社,2002.

[3] 謝偉丹,謝飛,黃磊,等.蘆竹潛流人工濕地對微污染河水的凈化效果[J].中國給水排水,2012,28(21):69~71.

[4] 萬金保,蘭新怡,湯愛萍,等.多級表面流人工濕地/氧化塘工藝處理微污染原水[J].中國給水排水,2011,27(21):11~14.

[5] 李志杰,孫井梅,劉寶山,等.人工濕地脫氮除磷機理及其研究進展[J].工業水處理,2012,32(4):1~4.

作者簡介:車克鎧(1987—),男,河北滄州人,河北工程大學城市建設學院碩士研究生。

收稿日期:2014-11-17

中圖分類號:X131

文獻標識碼:A

文章編號:1674-9944(2015)01-0019-02