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人工湿地植物的作用

华清科技
快讯
2021 03/04

目前国内生活污水处理普遍采用的工艺有氧化沟法、SBR法、A2/O法等,尽管这些工艺被证明是行之有效的,但投资费用十分高昂。对于经济不够发达的地区,尤其是没有污水处理设施的城镇,需要一种处理效果好且投资运行费用低的污水处理新工艺。人工湿地是20世纪70年代蓬勃兴起的处理污水的方式,并在欧洲得到广泛的应用。它的原理主要是利用湿地中基质、湿地植物和微生物之间的相互作用,通过一系列物理的、化学的以及生物的途径来净化污水。

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 水生湿地环境

植物是人工湿地的重要功能单元,通过植物不但可以去除污染物,还能绿化土地,改善小区域气候,促进生态环境的良性循环。

人工湿地植物的作用

(1)吸收作用

植物在生长发育过程中从污水中吸收大量的无机氮、磷等营养物质。污水中氨氮作为植物生长过程中不可缺少的营养物质被植物直接摄取,合成植物蛋白质和有机氮,再通过植物的收割从废水中去除。污水中无机磷在植物吸收及同化作用下可转化为植物的ATP、DNA和PNA等有机成分,通过植物的收割而从系统中去除。研究宽叶香蒲人工湿地发现,植物不同组织器官对营养元素吸收能力不同,N为嫩叶>凋落物>地上茎>地下茎>根,P为嫩叶>凋落物>根>地上茎>地下茎,K在植物地下茎及嫩叶中含量相当高。

植物还能吸附、富集一些有毒有害物质,如重金属铅、镉、汞、砷等。重金属在一般植物中的积累量为0.1~100μg/g,但也有一些特殊植物能超量积累重金属。植物对污水中重金属的去除作用还表现在植物的产氧作用使根区含氧量增加,促进污水重金属的氧化和沉降。植物对有机污染物的吸收通过与微生物的协同作用完成。

(2)输氧作用

1977年德国学者Kickuth提出了湿地净化污水的根区法(Rootzonemethod,RZM)理论,认为在污水渗过湿地的过程中,在植物根区这一特殊的生态环境下,植物根系可对污水中的营养物质进行吸收、富集,而根区附近丰富的微生物群落更可以通过其旺盛的代谢活动将各种营养物质降解、转化。该理论推动了人工湿地净化功能原理的研究。

湿地中生长的芦苇、香蒲等湿生植物的根系有强大的输氧功能,将空气中的氧气通过植物体的疏导组织直接输送到根部。在整个湿地低溶氧的环境下,湿地植物的根区附近能形成局部富氧区域,利于好氧菌的生长代谢。因此,种植于湿地的植物,除了必须适应当地生境,有较长生长期外,还需要生长快速,根茎发达,有较大的地下生物量。

对于人工湿地处理系统来说,能否达到预期的处理效果,1个重要因素就是能否使基质中保持充足的氧分。由于生长在湿地中的挺水植物对氧的运输、释放和扩散作用,将空气中的氧转运到根部,再经过植物根部的扩散,在植物根区周围的微环境中依次出现好氧区、兼氧区和厌氧区,有利于硝化、反硝化反应和微生物对磷的过量积累作用,达到去除氮和磷的效果。

(3)湿地植物的其他作用

湿地植物在人工湿地系统中除了具有上述的几个主要作用外,还具有另外一些作用:

①植物的光合作用可以为净化作用提供能量来源,可以减少能源的消耗;

②由于资源竞争的结果,种植适宜的植物还可以抑制杂草的生长,植物及其枯枝败叶层形成了1个自然生物过滤器,有助于控制臭味。冬季枯枝落叶还可以形成一层天然的保温层,有助于地下的基质免受霜冻;

③植物根系可以形成1个天然的过滤器,有助于水中悬浮物的截留,并可以防止系统堵塞;

④植物通过吸收同化污水中的营养物质转化为自身的生物量,再通过定期收割植物,从而去除废水中的营养元素,并且回收的植物还可以用作造纸原料、编织材料、牲畜的饲料或燃料等,实现了能源的回收利用,具有良好的经济效益。另外,有些湿地植物还可作为水体所受污染程度的指示物。


The End
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