人工湿地植物根系生物量研究论文

随着环境保护的迅速发展，人们对湿地功能也有了广泛的认识。湿地作为地球之肾，担负着对地球自然水体的净化和处理功能。由于城市中天然湿地的逐渐减少和消亡，因此人工湿地以其独到的优越性受到了越来越多的关注和发展。人工湿地系统水质净化技术作为一种新型生态污水净化处理方法,其基本原理是在人工湿地填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统。当污水通过湿地系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，而使水质得到净化。人工湿地系统水质净化的关键在于工艺的选择和对植物的选择及应用配置。如何选择和搭配适宜的湿地植物，并且将其应用于不同类型的湿地系统中成了我们在营建人工湿地前必须思考的问题。1．人工湿地污水处理系统植物的选用原则（1）（2） 植物在具有良好的生态适应能力和生态营建功能；管理简单、方便是人工湿地生态污水处理工程的主要特点之一。若能筛选出净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,将会减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多麻烦。一般应选用当地或本地区天然湿地中存在的植物。 植物具有很强的生命力和旺盛的生长势；① 抗冻、抗热能力由于污水处理系统是全年连续运行的,故要求水生植物即使在恶劣的环境下也能基本正常生长,而那些对自然条件适应性较差或不能适应的植物都将直接影响净化效果。② 抗病虫害能力污水生态处理系统中的植物易滋生病虫害,抗病虫害能力直接关系到植物自身的生长与生存,也直接影响其在处理系统中的净化效果。③ 对周围环境的适应能力由于人工湿地中的植物根系要长期浸泡在水中和接触浓度较高且变化较大的污染物,因此所选用的水生植物除了耐污能力要强外,对当地的气候条件、土壤条件和周围的动植物环境都要有很好的适应能力。 所引种的植物必须具有较强的耐污染能力；水生植物对污水中的BOD5、COD、TN、TP主要是靠附着生长在根区表面及附近的微生物去除的,因此应选择根系比较发达，对污水承受能力强的水生植物。 植物的年生长期长，最好是冬季半枯萎或常绿植物；人工湿地处理系统中常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象，因此，应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。 所选择的植物将不对当地的生态环境构成隐患或威胁，具有生态安全性； 具有一定的经济效益、文化价值、景观效益和综合利用价值。若所处理的污水不含有毒、有害成分,其综合利用可从以下几个方面考虑:①作饲料,一般选择粗蛋白的含量>20%(干重)的水生植物；②作肥料,应考虑植物体含肥料有效成分较高,易分解；③生产沼气,应考虑发酵、产气植物的碳氮比,一般选用植物体的碳氮比为25～；④工业或手工业原料，如芦苇可以用来造纸，水葱、灯心草、香蒲、莞草等都是编制草席的原料。由于城镇污水的处理系统一般都靠近城郊,同时面积较大,故美化景观也是必须考虑的。然而在实际工作中，很多人工湿地的工艺设计者和建设者考虑得最多的是植物的独有性和观赏价值等表在因素，没有考虑到栽种该植物后的植株生长效果、湿地的运行效果、生长表现以及对生态的安全性等，导致人工湿地在运行一段时间后功能骤降或运行费用剧增，最后导致系统瘫费或闲置。2．人工湿地植物特性的研究及植物配置分析2．1 根据植物类型分析2．1．1 漂浮植物漂浮植物中常用作人工湿地系统处理的有水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。根据对这些植物的植物学特性进行分析，发现它们具有以下几个特点：①生命力强，对环境适应性好，根系发达；②生物量大，生长迅速；③具有季节性休眠现象，如冬季休眠或死亡的水葫芦、大薸、水蕹菜，夏季休眠的水芹菜、豆瓣菜等。生长的旺盛季节主要集中在每年的3-10月或9月-次年5月；④生育周期短，主要以营养生长为主，对N的需求量最高。由于漂浮植物具有上述的植物学特性，因此，在进行人工湿地植物配置的时候我们必须充分考虑它们各自的优点：①由于这类植物的环境适应能力强，因此在进行植物配置时应当作地方优势品种予以优先考虑；②人工湿地系统中，水体中养分的去除主要依靠植物的吸收利用，因此，生物量大、根系发达、年生育周期多和吸收能力好的植物成为我们选择的目标；③利用植物季节性休眠特性，我们可以给予正确的植物搭配，如冬季低温时配置水芹菜而夏季高温时则配置水葫芦、大薸等适宜高温生长的植物，以避免因植物品种选择搭配单一而出现季节性的功能失调现象；④由于这类植物以营养生长为主，对N的吸收利用率要高，因此，在进行植物配置时应重视其对N的吸收利用效果，可作为N去除的优势植物而加以利用，从而提高系统对N的去除效果。2．1．2 根茎、球茎及种子植物这类植物主要包括睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角、薏米、芡实等。它们或具有发达的地下根茎或块根，或能产生大量的种子果实，多为季节性休眠植物类型，一般是冬季枯萎春季萌发，生长季节主要集中在4-9月。根茎、球茎、种子类植物具有以下特点：①耐淤能力较好，适宜生长在淤土层深厚肥沃的地方，生长离不开土壤；②适宜生长环境的水深一般为40-100CM左右；③具有发达的地下块根或块茎，其根茎的形成对P元素的需求较多，因此，对P的吸收量较大；④种子果实类植物，其种子和果实的形成需要大量的P和K元素。（3）由于这类植物具有以下特点，因此在进行人工湿地植物应用配置时应予以充分考虑：①基于这些植物的特性，其应用一般为表面流人工湿地系统和湿地的稳定系统；②利用这些植物的生长（主要是块根、球茎和果实的生长）需要大量的P、K元素的特性，将其作为P去除的优势植物应用，以提高系统对P的去除效果。2．1．3 挺水草本植物类型这类植物包括芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、藨草、水葱、水莎草、纸莎草等，为人工湿地系统主要的植物选配品种。这些植物的共同特性在于：①适应能力强，或为本土优势品种；②根系发达，生长量大，营养生长与生殖生长并存，对N和P、K的吸收都比较丰富；③能于无土环境生长。根据这类植物的生长特性，它们可以搭配种植于潜流式人工湿地，也可以种植于表流式人工湿地系统中。根据植物的根系分布深浅及分布范围，可以将这类植物分成四种生长类型，即深根丛生型、深根散生型、浅根丛生型和浅根散生型。（1）深根丛生型的植物，其根系的分布深度一般在30CM以上，分布较深而分布面积不广。植株的地上部分丛生，如皇竹草、芦竹、旱伞竹、野茭草、薏米、纸莎草等。由于这类植物的根系入土深度较大，根系接触面广，配置栽种于潜流式人工湿地中更能显示出它们的处理净化性能。（2）深根散生型植物根系一般分布于20-30CM之间，植株分散，这类植物有香蒲、菖蒲、水葱、藨草、水莎草、野山姜等，这类植物的根系入土深度也较深，因此适宜配置栽种于潜流式人工湿地。（3）浅根散生型的一些植物如美人蕉、芦苇、荸荠、慈姑、莲藕等，其根系分布一般都在5-20CM之间。由于这些植物的根系分布浅，而且一般原生于土壤环境，因此适宜配置于表流式人工湿地中。（4）浅根丛生型的植物如灯心草、芋头等丛生型植物，由于根系分布浅，且一般原生于土壤环境，因此仅适宜配置于表面流人工湿地系统中。2．1．4 沉水植物类型沉水植物一般原生于水质清洁的环境，其生长对水质要求比较高，因此，沉水植物只能用作人工湿地系统中最后的强化稳定植物加以应用，以提高出水水质。2．1．5 其它类型的植物一些如水生景观植物之类的，由于长时间的人工选择，使其对污染环境的适应能力比较弱，因此也只能作为最后的强化稳定植物或湿地系统的景观植物而应用。2．2 根据植物原生环境分析根据植物的原生环境分析，原生于实土环境的一些植物如美人蕉、芦苇、灯心草、旱伞竹、皇竹草、芦竹、薏米等，其根系生长有一定的向土性，配置于表面流湿地系统中，生长会更旺盛。但由于它们的根系大都垂直向下生长，因此，净化处理的效果不及应用于潜流式湿地中；对于一些原生于沼泽、腐殖层、草炭湿地、湖泊水面的植物如水葱、野茭、山姜、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生长已经适应了无土环境，因此更适宜配置于潜流式人工湿地；而对于一些块根块茎类的水生植物如荷花、睡莲、慈姑、芋头等则只能配置于表面流湿地中。2．3 根据植物对养分的需求类型分析根据植物对养分的需求情况分析，由于潜流式人工湿地湿地系统填料之间的空隙大，植物根系与水体养分接触的面积要较表流式人工湿地湿地广，因此对于营养生长旺盛、植株生长迅速、植株生物量大、一年有数个萌发高峰的植物如香蒲、水葱、苔草、水莎草等植物适宜栽种于潜流湿地；而对于营养生长与生殖生长并存，生长相对缓慢，一年只有一个萌发高峰期的一些植物如芦苇、茭草、薏米等则配置于表面流湿地系统。2．4 根据植物对污水的适应能力分析不同植物对污水的适应能力不同。一般高浓度污水主要集中在湿地工艺的前端部分。因此，在人工湿地建设时，前端工艺部分如强氧化塘、潜流湿地等工艺一般选择耐污染能力强的植物品种。末端工艺如稳定塘、景观塘等处理段中，由于污水浓度降低，因此可以更多考虑植物的景观效果。3．小结一个人工湿地系统的建立，植物的选择和配置是很重要的考虑因素。在系统建立和植物栽种配置时要将系统的主要功能与植物的植物学特性充分结合起来考虑。只有这样，才能充分发挥不同植物各自的优势，达到更好的处理净化效果。湿地植物的栽种配置要根据具体的应用环境和系统工艺来确定，对于一些应用工艺范围较广的植物类型，要充分考虑其在该工艺中的优势，能使其充分发挥自己的长处而居于主导地位。为达到全面的处理和利用效果，应进行有机的搭配，如深根系植物与浅根系植物搭配，丛生型植物与散生型植物搭配，吸收N多的植物与吸收P多的植物搭配，以及常绿植物与季节性植物的季相搭配等。在进行综合处理的一些工艺或工艺段中，切忌配置单一品种，以避免出现季节性的功能下降或功能单一。作为湿地公园规划建设的人工湿地还要考虑景观搭配。

下面是中达咨询给大家带来关于人工湿地在中水回用中的应用研究，以供参考。0引言我国是一个严重缺水的国家，人均水资源量仅为，排在世界第109位，只相当于世界人均占有量的1/4，属于水资源脆弱国，是世界人均水资源极少的13个贫水国之一。在全国669个城市中，有110个严重缺水，日缺水量1600万m3，每年因缺水造成工业产值损失2300多亿元。生活用水的人均使用量为50-300L/d，其中直接饮用或食用以满足生理需求的消耗量仅占5L/d左右，其余大部分的水主要用于洗涤、冲厕等卫生目的，使用后会携带多种污染物。为了解决我国日益突出的水资源供需矛盾，主要从两个方面着手解决：一方面需要节约利用有限的水资源，另一方面则更应积极推进污水的回收利用技术，走水资源利用的可持续发展道路。中水回用技术正是符合这一目标的技术，并且它有着投资省、见效快、运营成本低等特点。1中水与中水回用中水的定义中水（reclaimedwater）主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准、可在一定范围内重复使用的非饮用杂排水，其水质介于上水与下水之间，是水资源有效利用的一种形式。现实生活中，中水回用具有很强的经济优势，美国曾经拿城市污水和海水作比较，前者含％污染物，而后者则含有％的溶解盐，还有大量的有机物质，因而采用海水淡化获取水源的基建费和单位成本都超过污水回用的费用。由于回用水一般是就近采用，所以较新鲜水的长途管道运输而言，成本较低，同时城市污水经二级处理后回用，相应也就减少了向水域的排放量，带来了可观的环境效益，这些环境效益和经济效益是统一的。实践表明，水回用在技术上、经济上都是可行的，已成为一些缺水国家和地区解决水危机的有效途径，具有重大的经济效益、社会效益和环境效益。美国有357个城市实现了污水处理后再利用；日本从20世纪60年代起一直大力研究和推广城市回用和中水技术，广泛供给工厂、企业和居民小区“中水道”冲洗厕所及杂用；南非在1986年建成了世界上第一座城市污水“再生水”厂，用作城市自来水的补充水源。中水回用水源中水的水源较广，但对建筑中水而言，其水源一般包括盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、厨房排水和厕所排水等。若考虑到处理费用和处理的难易程度，对其选用的先后顺序一般为：沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、厕所排水。在进行建筑中水系统的设计时，应根据实际情况，集流一种或多种排水作为中水水源，常见组合有以下几种情况：①空调系统排水、盥洗排水和沐浴排水等，其污染程度较轻，称为优质杂排水，在设计时应优先选择其作为中水水源；②冲厕以外的生活排水组合，其污染程度中等，称为杂排水；③所有生活排水的总称，其污染程度最重，称为生活污水，由于其处理费用较高，且难处理，所以在设计时应尽量不采用其作为中水水源。就目前情况来看，我国现有的建筑中水回用系统采用的水源几乎都是优质杂排水或杂排水。中水回用处理方式目前，我国城市污水深度处理或三级处理已在应用的工艺有混凝、沉淀、过滤等常规工艺，微絮凝过滤法以及生物接触氧化后纤维球过滤，生物炭过滤等方法。我国传统的污水回用方法归纳有如下几种：(1)污水经二级处理后，出水直接回用。(2)污水经二级处理后，再经过滤，供用水单位回用。(3)污水经二级处理后，再经混凝、沉淀、过滤后回用。(4)污水经二级处理后，经混合、沉淀、过滤、活性炭吸附后回用。(5)污水经二级处理后，经改造A／O法混凝、沉淀、过滤后回用。但是传统污水回用方式存在着处理设施差，运行成本较高，处理效果与处理量受限等缺点。所以需要寻找一种更经济、节能的处理方式。2人工湿地人工湿地的定义人工湿地（constructedwetland）是一词最早是由澳大利亚的Mackney于1904年提出的，是指人工建造和监督控制的、工程化的沼泽地[1]．但真正为污水处理目的而建造的湿地直到20世纪70年代才开展起来，“人工湿地”或类似的术语也在此时才开始相继问世．1989年美国著名的湿地研究、设计与管理专家Hammer等人将人工湿地定义为：一个为了人类的利用和利益，通过模拟自然湿地，人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植物、动物和水成的复合体（complex）．但是我国的夏汉平[4]认为此定义存在不必要的重复，且尚不完全他认为人工湿地是指通过模拟天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据人们的需要人为设计与建造的湿地．人工湿地的分类根据植物的存在状态，人工湿地主要分为三种类型：浮水植物系统，沉水植物系统，挺水植物系统[28]。其中，浮水植物系统有一些潜在的缺点。一方面在此系统中的植物为一种或少数几种，易受到短时间内部分或全部植物死亡，造成灾害性事件损害；另一方面，因为去除营养物和维持植物最佳生长率而进行的收割，然而这些植物含水量一般高于95%，收割后需要干化，干化后的植物仍需要处理。所以，造成了此系统不能广泛的应用。而沉水植物系统目前主要处于试验阶段，该系统水生植物完全淹没于水中，系统中的水的浊度不能太高，否则会影响植物的光合作用。因此，此系统适用于处理二级出水的高级处理。挺水植物系统主要以挺水植物为主，植物根系发达，可通过根系向基质送氧，使基质中形成多个好氧、兼性厌氧、厌氧小区，利于多种微生物繁殖，便于污染物的多途径降解，目前人工湿地主要指挺水植物系统。按污水在湿地流动的方式不同可分为表面流湿地，潜流湿地和垂直流湿地．⑴表面流人工湿地(SurfaceFlowWetlands缩写为SFW)：污水在湿地表面漫流，形成一层地表水流并从地表流出．它与自然湿地最为接近，绝大部分有机物的去除是由生长在植物水下的茎、杆上的生物膜来完成．这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点．这种湿地不能充分利用填料及丰富的植物根系，夏季容易滋生蚊蝇，产臭味，冬季在寒冷地区易发生表面结冰影响处理效果，卫生条件亦不行，故设计中一般不采用．⑵潜流人工湿地(SubsurfaceFlowWetlands缩写为SSFW)：污水经配水系统在湿地的一端均匀进入填料床植物的根区，在湿地床内部流动，净化的出水由湿地末端集水管收集后排出．水在湿地内部流动时，可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其它各种作用处理污水．与表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷大，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象．目前，水平潜流人工湿地已被美国、日本、澳大利亚、德国、瑞典、英国、荷兰和挪威等国广泛使用．这种类型人工湿地的缺点是控制相对复杂，脱P、除N的效果不如垂直流人工湿地．⑶垂直流人工湿地(VerticalFlowWetlands缩写VFW)污水流动综合了SFW和SSFW的特点，水流在填料床中呈由上而下的垂直流，出水由底部的集水管收集后排出，垂直流人工湿地的硝化能力高于上述两种人工湿地，可用于处理氨氮较高的污水．其缺点是对有机物的处理能力不如潜流人工湿地系统，落干或淹水时间较长，控制相对较复杂，夏季有孳生蚊蝇的象．同样地，其在目前应用的领域里也较少．3人工湿地在中水回用中的实例及分析人工湿地单一使用人工湿地可以作为单一的处理工艺，作为中水回用的主要处理工艺，处理污水并将污水回用。高校校园用水具有水量大、用水集中且排水水质优于居民用户等特点，并且随着高校的发展，高效区域呈现出区域集中化，且许多高校比邻而建。因此，从排水收集、回用处理和中水等环节上高校校园适合建立中水回用系统，具有现实的意义和迫切性并行的。以四川大学望江校区为例，学生宿舍用水量约占校园总用水量的37%，其中盥洗用水约为，将盥洗废水作为中水原水，根据水量平衡，已满足中水的需求量。根据校园的区域面积、景观建设，采用人工湿地处理系统作为中水处理工艺，使废水达到回用标准。小区中水处理系统是目前中国应用较广泛的中水处理方案。一方面，以小区为处理单位、小区及邻近地区的优质杂排水为中水水源，经集中处理，使水质达到可回用标准，返回小区使用。其优点是比较方便、灵活，可根据自身条件实施建设方案。另一方面，一般的屋面雨水指标大多都超过了生活杂用水水质标准，必须进行处理才能利用。通过人工湿地处理屋面雨水，用于小区绿化方面等用水。高效垂直流人工湿地技术在深圳市梅苑小区生活污水处理中的应用。整个污水处理系统景观效果良好，与小区内其它环境相协调；出水水质良好，达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2020）中绿化用水水质标准，可作为小区的绿化用水，节约了自来水使用量；运行费用较低，其运行费用为元/m2左右，而自来水绿化费用为元/m2，创造了良好的经济效益；并且人工湿地可小规模就近处理生活污水，节省了污水运输费用，减轻了污水处理厂的压力。不仅如此，湿地植物选择了具有良好景观效果的挺水植物，多种植物杂种，形成花圃氛围。但是小区建立污水回用有一定的限制条件，小区建设必须要求统一规划，建筑物集中建设，管道单独铺设等方面。由于小区居住较集中，局部人口数量相对较密集，还要考虑景观问题以及在处理污水的同时不会产生恶臭气味的气体，影响人们的正常生活。人工湿地组合使用不仅将人工湿地单独地使用作为中水回用的处理工艺，也可以作为中水回用组合处理工艺中的一部分。驻南京某部营区污水的综合整治，为保证处理效果，同时结合地形条件，设计了“接触氧化+生物滴滤池+潜流人工湿地+氧化塘”的组合处理工艺，处理此营区低浓度生活污水。考察了此组合工艺在冬季及人工湿地未种植植物的条件下，对低浓度污水有良好的净化效果，出水水质满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921—2002）和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标准要求。叶亚玲等研究了DAF+人工湿地组合处理中小城镇生活污水，研究结果表明，出水水质达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准。并且人工湿地种植沼泽植物，可增大绿化面积，美化环境，为人们提供了贴近自然、享受自然的休闲场所。并且污水可进一步净化，满足回用要求，进行灌溉绿地或作物，获得污水处理与资源化的最佳效益。有些农村地区为了节省成本，利用当地地形落差的特点，可以优先采用不需能耗的人工湿地处理技术。重庆大学罗固源等将蚯蚓引入污水土地处理系统，构建了新型生态污水处理技术，研究结果表明：蚯蚓的活动提高了土地处理系统的供氧速率有利于好氧微生物对污水的快速净化，蚯蚓和微生物协同“作战”可以提高原有污水土地处理系统的运行效率，蚯蚓的挖掘作用及蚓粪的堆积可以实现土壤的快速改良。据此，可在人工湿地的土层养殖蚯蚓，将会大大改善人工湿地的处理效果。另外，根据当地地形落差采用合建式污水处理系统，池体采用砖混结构，可减小占地面积，节约成本。人工湿地作为深度处理使用对于大城市来讲，由于污水处理厂规模都较大。可将污水厂的二级处理污水根据回用水水质要求进一步处理，然后再通过输配水管网进行回用。这种方式技术设备要求高，建设规模较大，便于统一管理运行，能够适应城市发展的需求，有一定的规模效益，是污水资源回用的发展趋势。人工湿地污水处理系统可将作为废水二级处理后的深度处理，保证污水回用的质量。广州市流溪河沿岸某地区是一个集会议、旅游、度假为一体的多功能风景区。该地区内流溪河水系发达，水量充沛。流溪河为广州市主要饮用水源，年流量在12-30亿m3之间，且水质较好，沿河受到较好的保护。根据该地区的特点，设计时考虑经过污水处理厂常规二级处理后，经过湿地系统自然净化，最终收集到人工蓄水湖回收利用，实现污水零排放。由于此污水经过曝气生物滤池处理后的污水污染物含量已经很低，再经过人工湿地处理系统的进一步深度净化，出水可以达到地表水环境标准4结论目前，中水回用技术虽然得到了一定的重视，并应用在一些城市和地区的区域范围内，但是奇还存在着一些问题有待于解决。例如，我国城市污水处理效率低，直接影响了我国中水回用地全面启动。除此以外，我国自来水水价过低，造成了水资源严重的浪费，也使中水回用缺乏市场竞争力。对于中水回用宣传力度的不足，也是影响我国中水回用大力发展的主要原因之一。针对上述在中水中所存在的问题，提出解决了一些解决方案。⑴我国城市污水处理效率低，尤其是在中小城镇，其中经济问题是重要的制约因素之一，然而选择适合的中水回用处理工艺尤为重要。例如，人工湿地对于地域面积较大，所处理的污水浓度不高较适用，不仅如此，人工湿地污水处理技术还有一定的经济效益与环境效益，可以美化城市，扩大绿地面积，并且有的湿地植物具有一定的观赏作用。⑵加大对中水回用的宣传力度，使人们更多地了解我国水资源目前的现状，认识到我国水资源短缺的紧迫性，意识到中水回用的重要性。⑶制定合理的水费制度。将使中水的水费低于自来水的水费，并且收取一定的污染排放费用，制定合理的奖罚制度，并在完善的监管制度下，进行监督。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：

1.植被稀少，导致昼夜温差大，地形相对高差大，有助于气流的上升下沉，形成热力循环。第二题，上楼的朋友答得很详细了。