試分析不同植物與水力負(fù)荷對人工濕地脫氮除磷的影響

梁　武

深圳市碧園環(huán)保技術(shù)有限公司

試分析不同植物與水力負(fù)荷對人工濕地脫氮除磷的影響

梁武

深圳市碧園環(huán)保技術(shù)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(jìn)行對比性研究。主要分析的是不同水負(fù)荷條件下不同植物在不同模擬環(huán)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(huán)境下脫氮除磷效果。根據(jù)研究結(jié)果可以看出，所選出的六種植物在兩種不同模擬環(huán)境下脫氮除磷的效果均會隨著水負(fù)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(huán)境下的脫氮除磷率低于表流模擬環(huán)境。

人工濕地；不同植物；水負(fù)荷；脫氮除磷

人工濕地是人類保護(hù)生態(tài)環(huán)境的一種手段，同時也是維系城市環(huán)境穩(wěn)定的重要因素。人工濕地環(huán)境在維護(hù)過程中就需要開展污水處理，利用生態(tài)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(rèn)同［1］。水負(fù)荷問題對生態(tài)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(fù)荷下產(chǎn)生的脫氮除磷效果，以保證生態(tài)凈水工作的穩(wěn)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(zhǔn)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(nèi)的土壤作為配置環(huán)境，表流試驗區(qū)域內(nèi)做長10m，寬2m，深0.5m的播種區(qū)，并且在播種區(qū)內(nèi)利用原來的土壤回填約0.25m高度。潛流試驗區(qū)內(nèi)播種區(qū)設(shè)置方法與表流相同，但需要在播種區(qū)前端設(shè)置進(jìn)水池，面積為2㎡。利用砂礫石鋪設(shè)播種區(qū)的底部，并建立水力坡，坡度約為2%，在播種區(qū)前端建設(shè)潛水泵［2］。

在同一時間內(nèi)選取不同高度的六種植株進(jìn)行移植，利用潛水泵向播種區(qū)進(jìn)行灌溉。實驗用灌溉水當(dāng)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(jìn)行觀察。水負(fù)荷的計算方式為：，其中HL表示水負(fù)荷；HRT則表示水停留時間；S表示水停留面積；V表示進(jìn)水總量。實驗共分為三個階段進(jìn)行，每個階段內(nèi)水負(fù)荷值為0.06t/㎡·d、0.09t/㎡·d、0.18t/㎡·d。

三、實驗結(jié)果

（一）不同水負(fù)荷下不同植物除磷率

首先，在第一階段實驗當(dāng)中（水負(fù)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(dāng)中（水負(fù)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(dāng)中（水負(fù)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(shù)據(jù)當(dāng)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(fù)荷下植物呈現(xiàn)出的除磷率也具有一定的差異，其中隨著水負(fù)荷的逐漸增加，六種植物的除磷率均開始下降，并且水負(fù)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(fù)荷下不同植物脫氮率

首先，在第一階段實驗當(dāng)中（水負(fù)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(dāng)中（水負(fù)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(dāng)中（水負(fù)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(shù)據(jù)當(dāng)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(fù)荷強(qiáng)度的不斷增加，六種植物的脫氮率均明顯下降，并且水負(fù)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(jié)和展望

從本次實驗當(dāng)中可以看出，六種不同的植物對于灌溉實驗水當(dāng)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(chǎn)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(xiàn)能夠滿足我國生態(tài)凈水工作的需求。但需要注意的是，在不同水負(fù)荷的情況下植物表現(xiàn)出的脫氮除磷能力也具有一定的差異，隨著水負(fù)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(fù)荷對植物的影響，這樣才能夠進(jìn)一步提升生態(tài)凈水的效果。在未來環(huán)保技術(shù)的發(fā)展當(dāng)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(chǎn)生惡性循環(huán)。而生態(tài)凈化理念則是利用自然界當(dāng)中的植物，按照生態(tài)發(fā)展規(guī)律和植物生長需求進(jìn)行凈化，這種技術(shù)不會產(chǎn)生任何有害物質(zhì)，而且還可以促進(jìn)生態(tài)功能的恢復(fù)，是未來環(huán)境保護(hù)工作中的重要環(huán)節(jié)。

［1］梁奇奇，沈耀良，吳鵬，等.植物種類與水力負(fù)荷對人工濕地去除污染物的交互作用［J］.環(huán)境工程學(xué)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(shè)理論研究：電子版，2012（36）：102-103.