試分析不同植物與水力負荷對人工濕地脫氮除磷的影響

梁　武

深圳市碧園環保技術有限公司

試分析不同植物與水力負荷對人工濕地脫氮除磷的影響

梁武

深圳市碧園環保技術有限公司

本文選擇了六種不同的濕地生長植物，以表流、潛流兩種人工模擬濕地的方法進行對比性研究。主要分析的是不同水負荷條件下不同植物在不同模擬環境下脫氮除磷效果的變化，并記錄這六種植物在不同模擬環境下脫氮除磷效果。根據研究結果可以看出，所選出的六種植物在兩種不同模擬環境下脫氮除磷的效果均會隨著水負荷的增加而減少，而且不同植物的減少情況也不盡相同，潛流模擬環境下的脫氮除磷率低于表流模擬環境。

人工濕地；不同植物；水負荷；脫氮除磷

人工濕地是人類保護生態環境的一種手段，同時也是維系城市環境穩定的重要因素。人工濕地環境在維護過程中就需要開展污水處理，利用生態處理的方式成本較低，而且效率更高，同時這種方法的脫氮除磷效果也非常突出，并逐漸被我國專家認同［1］。水負荷問題對生態凈水的效果具有一定的影響，因此必須考慮不同植物在不同水負荷下產生的脫氮除磷效果，以保證生態凈水工作的穩步開展。

一、實驗材料

本次實驗所選擇的植物材料共六種，分別是美人蕉、水蔥、水葫蘆、水芹菜、菖蒲以及蘆葦，另外準備一份空白的土壤作為對照。

二、實驗方法

首先選擇人工濕地內的土壤作為配置環境，表流試驗區域內做長10m，寬2m，深0.5m的播種區，并且在播種區內利用原來的土壤回填約0.25m高度。潛流試驗區內播種區設置方法與表流相同，但需要在播種區前端設置進水池，面積為2㎡。利用砂礫石鋪設播種區的底部，并建立水力坡，坡度約為2%，在播種區前端建設潛水泵［2］。

在同一時間內選取不同高度的六種植株進行移植，利用潛水泵向播種區進行灌溉。實驗用灌溉水當中的磷濃度為4.15mg/L，氮濃度為35.69mg/L，測定實驗用水灌溉時和灌溉后磷、氮的濃度，采用分光光度計對兩種元素的消解情況進行觀察。水負荷的計算方式為：，其中HL表示水負荷；HRT則表示水停留時間；S表示水停留面積；V表示進水總量。實驗共分為三個階段進行，每個階段內水負荷值為0.06t/㎡·d、0.09t/㎡·d、0.18t/㎡·d。

三、實驗結果

（一）不同水負荷下不同植物除磷率

首先，在第一階段實驗當中（水負荷為0.06t/㎡·d）美人蕉的表流除磷率為87.5%，潛流除磷率為79.8%；水蔥分別為90.7%和 84.6%；水葫蘆分別為90.9%和87.5%；水芹菜分別為85.2%和79.0%；菖蒲分別為88.1%和81.2%；蘆葦分別為87.0%和79.6%。

第二階段實驗當中（水負荷為0.09t/㎡·d）美人蕉的表流除磷率為87.4%，潛流除磷率為79.8%；水蔥分別為88.2%和81.6%；水葫蘆分別為89.3%和78.2%；水芹菜分別為84.6%和78.2%；菖蒲分別為87.5%和79.3%；蘆葦分別為87.1%和79.2%。

第三階段實驗當中（水負荷為0.18t/㎡·d）美人蕉的表流除磷率為85.6%，潛流除磷率為77.2%；水蔥分別為86.8%和80.1%；水葫蘆分別為88.1%和76.0%；水芹菜分別為83.2%和75.2%；菖蒲分別為85.2%和77.1%；蘆葦分別為85.3%和77.9%。由此上述數據當中可以看出，不同植物對人工濕地水源的除磷率均在一定的差異，其中水葫蘆最高，其次分別為水蔥、美人蕉、菖蒲、蘆葦以及水芹菜。同時，不同水負荷下植物呈現出的除磷率也具有一定的差異，其中隨著水負荷的逐漸增加，六種植物的除磷率均開始下降，并且水負荷越高，下降趨勢越明顯。另外，六種植物在除磷時的表流清除率明顯高于潛流。

（二）不同水負荷下不同植物脫氮率

首先，在第一階段實驗當中（水負荷為0.06t/㎡·d）美人蕉的表流脫氮率為63.1%，潛流脫氮率為59.5%；水蔥分別為70.2%和 66.7%；水葫蘆分別為74.7%和70.2%；水芹菜分別為60.3%和57.6%；菖蒲分別為67.9%和61.2%；蘆葦分別為69.0%和63.7%。

第二階段實驗當中（水負荷為0.09t/㎡·d）美人蕉的表流脫氮率為62.5%，潛流脫氮率為57.8%；水蔥分別為68.7%和63.6%；水葫蘆分別為72.5%和69.0%；水芹菜分別為58.7%和56.0%；菖蒲分別為66.7%和60.9%；蘆葦分別為68.3%和61.9%。

第三階段實驗當中（水負荷為0.18t/㎡·d）美人蕉的表流脫氮率為60.7%，潛流脫氮率為58.3%；水蔥分別為67.1%和61.2%；水葫蘆分別為71.3%和67.0%；水芹菜分別為57.2%和54.8%；菖蒲分別為65.2%和58.3%；蘆葦分別為66.9%和60.7%。由上述數據當中可以看出，不同植物對人工濕地灌溉水的脫氮率也存在一定的差異，其與除磷率相同，也是以水葫蘆最高。而且，隨著水負荷強度的不斷增加，六種植物的脫氮率均明顯下降，并且水負荷增加幅度越大，脫氮率下降幅度也越大。同時，六種植物的表流脫氮率均明顯高于潛流。

四、總結和展望

從本次實驗當中可以看出，六種不同的植物對于灌溉實驗水當中的磷和氮元素均有明顯的去除作用，而且植物品種不同產生的脫氮除磷效果也不盡相同，其中水葫蘆、美人蕉、水蔥等植物的表現能夠滿足我國生態凈水工作的需求。但需要注意的是，在不同水負荷的情況下植物表現出的脫氮除磷能力也具有一定的差異，隨著水負荷的升高其脫氮除磷能力也會明顯下降。也就是說，人工濕地水源凈化工作想要更好地開展，也必須考慮到水負荷對植物的影響，這樣才能夠進一步提升生態凈水的效果。在未來環保技術的發展當中，人工過濾所消耗的資源必然越來越多，如果單純采用人工凈化的方式，將會造成更多的能源消耗，產生惡性循環。而生態凈化理念則是利用自然界當中的植物，按照生態發展規律和植物生長需求進行凈化，這種技術不會產生任何有害物質，而且還可以促進生態功能的恢復，是未來環境保護工作中的重要環節。

［1］梁奇奇，沈耀良，吳鵬，等.植物種類與水力負荷對人工濕地去除污染物的交互作用［J］.環境工程學報，2016（06）：6-7.

［2］熊國祥.水力條件對人工濕地除磷效果的影響研究［J］.城市建設理論研究：電子版，2012（36）：102-103.