人工濕地中生物質能源的利用

張聰 馮智 楊卓 秦真

（武漢昌寶環保工程有限公司 湖北武漢 430077）

人工濕地中生物質能源的利用

張聰 馮智 楊卓 秦真

（武漢昌寶環保工程有限公司 湖北武漢 430077）

生物質能作為世界能源消費總量第4位的可再生資源，它的利用開發是極其有意義的。隨著人工濕地處理技術得到越來越多的重視，人工濕地中的生物質能源也體現出巨大的經濟價值。本文介紹了人工濕地中生物質能的概況以及作用，并指出人工濕地中生物質能源在生物質燃料、工業原料和農業方面的利用情況。

人工濕地；污水處理模式；能源利用；生物質資源

隨著社會經濟的發展，人工濕地已發展成為了一新的處理生活污水的方式。人工濕地模式是在自然或半自然凈化系統的基礎上發展起來的污水處理技術，以種植和培育一定的水生植物，設定相應的沼澤地工作環境，利用自然生態系統中的生物和化學作用進行相應的組合，來達到處理生活污水的作用。一方面可以改善水質，另一方面通過這種生物和化學的循環作用，來促進綠色植物的生長。按目前的現狀來看，人工濕地中的生物質能量巨大，在工業、農業以及旅游業都已被利用并在進一步深入研究。

1 人工濕地中的生物質能

眾所周之，生物質能就在植物在生長的過程當中通過正常的光合作用把一部分的太陽能進行固定。通過光合作用實現，通過碳水化合物的形式存在。具體的原理如下：在植物進行光合作用的光反應階段會要產生ATP和NADPH兩類含能化合物；在暗反應階段，通過CO2的作用可以合成糖、淀粉、蛋白質等物質。基本上所有的能源都是來源于植物的這種固定作用，這點區別于動物和微生物。但是因為動物和微生物也有碳水化合物的存在，所以對于生物質能我們應該進行廣泛的理解，那就是可以進行燃燒能產生熱量的物質，包括植物、動物、微生物等都屬于這個范圍。

2 人工濕地中植物能源的利用

2.1 人工濕地植物制作生物質燃料

現代生物質直燃發電技術誕生于丹麥。該國秸稈發電技術現已走向世界，被聯合國列為重點推廣項目。查閱相關文獻我們可以知道，包括在英國、德國在內的歐盟15個國計劃大面積種植象草，種植面積甚至達到他們土地的10%以上。象草這種植物主要是因為大象喜歡吃所以被眾人熟悉，象草枝葉濃密、莖稈高大、生長快、生物質產量高，是一種熱帶和亞熱帶多年生的草本植物。美國就相關的科學家就對象草代替煤炭和石油能源的可能性做了大量的研究，結果表明如果美國使用10%的土地種植象草可以供給美國50%的電源需求。國內胡煥斌等人指出木本植物作為人工濕地的主要植被來處理污水效果與蘆葦相近且存活率高。用來作為制備生物質成型燃料的原料此類木本能源植物具備一定優勢。在生物質油方面，在傳統油料作物尚不能滿足食用油市場的需求時，應該對生物質油的原料資源進行合理利用和開發。

2.2 人工濕地植物作為工業原料

把人工濕地的經濟價值最大化，其中人工濕地植物的利用是一個重點，也就是要把其與工業生產更有效、合理地結合并創造經濟效益。國內外很多專家也在做相應的研究，除了前面所提到的生物質燃料，在其他工業上人工濕地植物也存在著巨大的利用價值，在很多行業都可以用其作為原料。

四川省環境科學院的黃時達等人就人工濕地植物處理污水進行了試驗研究。利用水生植物組成相應的人工濕地系統對煤礦酸性污水和生活污水進行了處理，結果標明燈芯草是一種非常好的濕地植物，其處理污水的能力比蘆葦和菖蒲都要強，其產量用AFDM表示，可達10kg/(m2·a)。蘆葦也是重要的造紙原料，與闊葉木漿相比，蘆葦的非纖維細胞含量較好。在適宜的制漿條件下，可生產出具有高抄造性能的葦漿，可替代闊葉木漿，抄造多種紙種。例如衛生紙、面巾紙、技術用紙以及嬰兒尿布等。香蒲葉寬可達2cm,更有其東方香蒲品種更可達到6～10mm，它的纖維含量非常之高，韌性也特別的強，收割后可以用來編制草袋、草包、草席等。在山東的博興縣利用香蒲生產草袋、草包、草席等產品已形成了一條產業鏈，產品遠銷歐美等國家，受到國際市場的歡迎，創造了可觀的經濟利益。

2.3 人工濕地植物在農業中的應用

濕地產業非常之大，為我國的經濟發展做出了巨大的貢獻，特別是在農業和漁業方面的貢獻更是有目共堵的。但是當前的人工濕地產業在這方面還缺乏科學指導，多屬粗放型和資源消耗型，所以要加強相應的技術研究，把相應的科學技術應用到人工濕地產業中來，創造更大的經濟利益體。

人工濕地可建成類似生態農業的優良生態系統，在濕地上種植經濟之物，應用人工濕地的生物資源喂養家禽和家畜，例如象草是我國南方建立人工草場的一種優良牧草，牛、馬、羊、兔、鴨、鵝等的喜食，幼嫩期也是養豬、養魚的好飼料。鳳眼蓮、浮萍等浮游植物可以為豬提供飼料。

“土浦生物園”是日本的一個人工濕地技術轉化案例。水路中種植的蔬菜以空心菜和水芹菜為主。在太湖流域位于江蘇省宜興市大浦鎮的陳東港，就水耕蔬菜型人工濕地的一系列問題展開了深入的研究。研究中指出所收獲的空心菜受到日本民眾的喜歡，研究指出每畝濕地可產空心菜約11.6t，以市場平均價格0.8元／kg計算，可帶來9280元收入。每畝濕地可產水芹菜約28t，水芹菜市場平均價格以0.8元／kg計算，每畝濕地可帶來約22000元收入，可見，水耕蔬菜型人工濕地具有良好的經濟效益。

3 展望

我國可用在人工濕地里的生物質資源雖然豐富，但是起步晚，利用率很低。在今后的研究中應該加強生物質資源的引種、馴養，結合當地的地理氣候條件并針對不同廢水因地制宜地選擇濕地植物，把對污水的處理效果與生物質資源的經濟價值相結合。作者簡介

張聰（1986－），男，助理工程師，碩士，主要從事水污染防治工程和生態修復工程。