車克鎧,張健

(1.河北工程大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)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(fù)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(xué) 城市建設(shè)學(xué)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(jìn)行了3組濕地對再生水景觀水體的修復(fù)效果的試驗(yàn)。結(jié)果表明:植物的存在增強(qiáng)了濕地系統(tǒng)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(tǒng)對水體的修復(fù)效果明顯高于蒲草濕地系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:景觀水體;生態(tài)修復(fù);人工濕地;植物

1引言

植物是濕地系統(tǒng)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(yǎng)元素、吸附和富集水體中重金屬和有毒物質(zhì),通過光合作用產(chǎn)生氧氣,為微生物脫氮除磷提供良好的環(huán)境[1]。本文通過構(gòu)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(tǒng)修復(fù)再生水景觀水體效果的影響研究。

2試驗(yàn)方法

2.1　試驗(yàn)地點(diǎn)

2.2　試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)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(jìn)行大量的篩選與研究之后,并結(jié)合邯鄲當(dāng)?shù)貧夂?選擇具有較強(qiáng)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(jīng)濟(jì)條件,選擇礫石、沸石、水洗砂作為濕地填料。濕地系統(tǒng)內(nèi)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(yàn)流程

湖水用泵泵入儲水箱,然后通過重力自流進(jìn)入3組濕地系統(tǒng)(菖蒲濕地、蒲草濕地、空白濕地),系統(tǒng)為并聯(lián)運(yùn)行,流態(tài)為上行流,出水由上部排入景觀水體內(nèi)。

2.3　監(jiān)測項(xiàng)目與分析方法

3結(jié)果與討論

設(shè)計(jì)3組濕地系統(tǒng)均在水力負(fù)荷為1.2~2.5 m3/(m2·d)條件下運(yùn)行,取每個負(fù)荷下多次測定的平均值作為該負(fù)荷下的試驗(yàn)結(jié)果。

3.1　對COD的去除效果

3組濕地系統(tǒng)對COD的去除效果如圖1所示。由圖1可知,當(dāng)水力負(fù)荷從1.2m3/(m2·d)增加到2.5m3/(m2·d)的過程中,植物濕地系統(tǒng)對COD的平均去除率均高于空白濕地系統(tǒng)?？梢?植物的存在加強(qiáng)了濕地系統(tǒng)對有機(jī)物的去除效果。

由圖1還可以看出,當(dāng)水力負(fù)荷為1.2~2.5m3/(m2·d)時,菖蒲濕地系統(tǒng)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(tǒng)對COD的去除率效果略高于蒲草濕地系統(tǒng),這主要是由于菖蒲生長旺盛且根系發(fā)達(dá),對COD具有較強(qiáng)的吸附截留作用,去除效果較好。

及工程等多個區(qū)域做好對應(yīng)的工作,只有各個機(jī)構(gòu)通力合作,科學(xué)開發(fā),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(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)不斷地發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

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

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[3] 孟凡榮,楊永兵,史更申.山東省人為水土流失現(xiàn)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(tǒng)對NH3-N的去除效果如圖2所示。由圖2可以看出,在水力負(fù)荷為1.2~2.5m3/(m2·d)時,濕地系統(tǒng)中種植植物可增加對氨氮的去除效果,且菖蒲濕地系統(tǒng)對氨氮的去除效果優(yōu)于蒲草濕地系統(tǒng)。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(fù),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(fù)[3]。由于本試驗(yàn)的進(jìn)水NH3-N濃度較低,屬于輕度水體污染,試驗(yàn)結(jié)果與之一致。

從圖2還可以看出,在水力負(fù)荷為1.2 m3/(m2·d)到2.5m3/(m2·d)變化過程中,在水力負(fù)荷為1.6m3/(m2·d)、2.0m3/(m2·d)時濕地系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)對TN的去除率均高于空白濕地系統(tǒng)。這主要是由于植物能夠通過光合作用產(chǎn)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(huán)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(fù)荷條件下,菖蒲濕地系統(tǒng)對TN的平均去除率均高于蒲草濕地系統(tǒng),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(fā)達(dá)的根系為微生物提供了有利的生存環(huán)境,促進(jìn)了微生物的繁殖,增強(qiáng)了濕地系統(tǒng)對氮的去除效果。因此,菖蒲更有利于濕地系統(tǒng)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(tǒng)對TP的去除效果如圖4所示。由圖4可以看出,水力負(fù)荷從1.2m3/(m2·d)到2.5m3/(m2·d)變化過程中,與空白濕地系統(tǒng),植物濕地系統(tǒng)對TP的去除率略高,但差異較小。說明植物對濕地系統(tǒng)除磷貢獻(xiàn)較小,這與有些文獻(xiàn)的研究結(jié)果一致[5]。

圖4　TP去除效果比較

4結(jié)語

本文研究了植物對濕地系統(tǒng)修復(fù)再生水景觀水體效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：植物濕地系統(tǒng)對COD、TN、NH3-N的平均去除率均高于空白濕地系統(tǒng),可見,植物的存在加強(qiáng)了濕地系統(tǒng)對有機(jī)物的去除效果。此外,菖蒲濕地系統(tǒng)對水體的修復(fù)效果明顯優(yōu)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(xiàn)[J].環(huán)境科學(xué)研究,2009,22(3):337~342.

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[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(jī)理及其研究進(jìn)展[J].工業(yè)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(xué)城市建設(shè)學(xué)院碩士研究生。

收稿日期:2014-11-17

中圖分類號:X131

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1674-9944(2015)01-0019-02