一種提高濕地微生物數(shù)量和活性的植物配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高濕地微生物數(shù)量和活性的植物 配置方法，在濕地中通過科學合理的配置不同深度根系的濕地植物，提高濕地微生物數(shù)量 和活性，從本質(zhì)上提尚人工濕地的效能。
【背景技術(shù)】
[0002] 人工濕地技術(shù)是在20實際70年代開始逐漸發(fā)展起來的一種污水生態(tài)處理技術(shù)， 通過工程措施模擬自然濕地建設(shè)的生態(tài)系統(tǒng)，人工濕地主要有濕地基質(zhì)、濕地植物和微生 物構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用濕地基質(zhì)、濕地植物和微生物的物理、化學和生物的協(xié)同 作用實現(xiàn)對污水高效凈化。目前人工濕地在污水處理中突出的效果體現(xiàn)在對有機物、氮和 磷的去除方面。
[0003] 人工濕地中的不溶性有機物通過濕地的沉淀、過濾作用被截留在濕地中并通過濕 地中微生物降解逐漸去除，可溶性有機物則通過濕地基質(zhì)和濕地植物根系上的生物膜的吸 附、吸收及生物降解過程而被分解去除。濕地植物在人工濕地中為各類微生物提供了較好 的增值環(huán)境，同時發(fā)達根系也為微生物提供了較大的附著面積，有利于微生物的生長繁殖， 可以加快了各類污染物的降解速率。
[0004] 人工濕地對氮的去除和濕地系統(tǒng)中植物種類、植物根部環(huán)境的化學性質(zhì)、植物攝 取量、可利用碳源等條件有關(guān)。對氮的去除有兩個方面，首先是微生物作用，濕地基質(zhì)對還 原性氨氮的吸附作用，同時也為微生物吸附和降解提供了場所和中介，濕地植物龐大的根 系表面也附著大量微生物，并創(chuàng)造了利于微生物生長的微環(huán)境，濕地植物通過光合作用產(chǎn) 生氧氣，部分傳輸至植物根系，在根系周圍形成有利于硝化作用的好氧微區(qū)，可將氨氮消化 為硝態(tài)氮；在根系無法達到的區(qū)域為厭氧區(qū)，該區(qū)域內(nèi)富含底層有機物提供可利用碳源，創(chuàng) 造了反硝化條件，實現(xiàn)硝態(tài)氮向氮氣的轉(zhuǎn)化，而同時，植物根系的生長增大了表層種植層的 空隙率，使得水分蒸散和氮氣揮發(fā)作用加強。另一方面，植物有機體的增值需要大量氮參 與，濕地植物生長過程中對各種形式的氮，尤其是硝態(tài)氮的吸收利用占比較大的比例，與由 此可見，濕地植物在氮素的去除中起到十分重要的作用。上述技術(shù)機理也說明，在人工濕地 生態(tài)系統(tǒng)氮素的去除中微生物的作用是最主要的，濕地植物和濕地基質(zhì)是為微生物發(fā)揮作 用提供良好的環(huán)境，起著非常重要的協(xié)助作用。
[0005] 人工濕地對水體中磷的去除是通過微生物的積累、植物的吸收和濕地基質(zhì)的物理 化學等幾方面的協(xié)同作用完成的。濕地微生物對污水中磷的去除是通過對磷的同化吸收和 聚磷菌積累來實現(xiàn)的，因為濕地無明顯外排污泥，微生物處磷可以說是一種循環(huán)過程，沒有 實質(zhì)性的效果。但微生物的活動可以使無機磷化合物的溶解性發(fā)生改變，可以對有機磷化 合物的分解礦化，改變濕地基質(zhì)的表面性，協(xié)助濕地基質(zhì)對無機磷固話和沉積?；|(zhì)對磷的 去除作用是人工濕地除磷的關(guān)鍵部分。含磷的污水流經(jīng)人工濕地后，磷大部分被吸附、沉 降于濕地基質(zhì)組分中，除了通過生物同化作用變?yōu)橛袡C態(tài)外，磷的吸附固定過程包含物理 吸附、化學沉淀和物理化學吸附等過程此外，基質(zhì)不僅對磷具有吸附作用，而且含有Ca、Fe 和Al的基質(zhì)可通過Ca、Fe、Al與PCV反應(yīng)生成難溶性化合物沉淀。濕地植物對磷的去除 是通過植物根系不斷向基質(zhì)中深入生長，能夠直接吸收可溶性無機磷等營養(yǎng)物質(zhì)，并將其 變成自身體內(nèi)的有機成分，通過植物的收割而去除。
[0006] 總之，人工濕地是由濕地基質(zhì)、濕地植物和濕地微生物組成，以微生物作用為主 導，基質(zhì)和植物起輔助作用的一類復雜生態(tài)系統(tǒng)，該工藝技術(shù)效果好壞的關(guān)鍵點是濕地微 生物的種類和數(shù)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種提高濕地微生物數(shù)量和活性的植物配置方法，在濕地去染污機 理基礎(chǔ)上，通過合理布局濕地植物種類，將濕地植物對濕地微生物利好影響發(fā)揮到極致，有 效增加濕地微生物數(shù)量和活性，提高濕地水處理效果。
[0008] 一種提高濕地微生物數(shù)量和活性的植物配置方法，包括如下步驟：
[0009] 將淺根系濕地植物、中根系濕地植物和深根系濕地植物間隔種植在人工濕地的基 質(zhì)中；所述淺根系濕地植物的根系分布在5-15厘米種植層中，所述中根系濕地植物的根 系分布在10-40厘米種植層中，所述深根系濕地植物的根系分布在20-60厘米種植層中。
[0010] 作為優(yōu)選，所述淺根系濕地植物、中根系濕地植物和深根系濕地植物的種植比例 為 6-3:2-1:0-1。
[0011] 作為優(yōu)選，所述淺根系濕地植物為芒尖苔草、芒萁、麥冬、花葉蘢草、紅葉白茅、三 白草、石菖蒲、寬葉韭、紫萼和萱草中的至少一種。
[0012] 作為優(yōu)選，所述中根系濕地植物為水蔥、花藺、再力花、千屈菜、菖蒲、野山姜和水 鬼蕉中的至少一種。
[0013] 作為優(yōu)選，所述深根系濕地植物為花葉蘆竹、旱傘竹、野茭草和紙莎草中的至少一 種。
[0014] 本發(fā)明的植物配置方法適用于下向過濾型人工濕地、水平流人工濕地、或下向過 濾型人工濕地和水平流人工濕地的復合人工濕地。
[0015] 進一步優(yōu)選，當人工濕地為下向過濾型人工濕地時，所述下向過濾型人工濕地中 濕地植物以六邊形為種植單元，每個種植單元內(nèi)，不同根系濕地植物間隔種植，各種植單元 之間相互銜接。
[0016] 更進一步優(yōu)選，每個種植單元內(nèi)不同根系濕地植物之間的配置方式為：六邊形的 中心為深根系濕地植物，以該深根系濕地植物為中心，周圍配置四圈濕地植物，由內(nèi)至外第 一圈種植淺根系濕地植物，第二圈種植中根系濕地植物，第三圈植淺根系濕地植物，第四圈 三種不同根系濕地植物間隔種植。種植圈半徑以選用植物種植學要求株距確定。
[0017] 對于第四圈濕地植物，三種不同根系濕地植物間隔種植，有兩種優(yōu)選的配置方式， 一種優(yōu)選的配置方式，六邊形的6個頂角處種植深根系濕地植物，相鄰兩深根系濕地植物 之間淺根系濕地植物和中根系濕地植物間隔種植；另一種優(yōu)選的配置方式，六邊形的6個 頂角處種植中根系濕地植物，相鄰兩中根系濕地植物之間淺根系濕地植物和深根系濕地植 物間隔種植。
[0018] 下向過濾型人工濕地中，采用該布置方式，能夠形成與水流方向垂直的根系網(wǎng)絡(luò)。 可以使不同深度的根系可在不同的水層發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。
[0019] 進一步優(yōu)選，當人工濕地為下向過濾型人工濕地時，所述淺根系濕地植物、中根系 濕地植物和深根系濕地植物的種植比例為6-4: 2-1:0-0. 5。
[0020] 更進一步優(yōu)選地，當人工濕地為下向過濾型人工濕地時，三種不同根系濕地植物 的優(yōu)選組合為：淺根系濕地植物為芒尖苔草和麥冬；中根系濕地植物為水鬼蕉；深根系濕 地植物為旱傘竹；三種不同根系植物的配置比例為4:1:0. 3,其中淺根系植物中芒尖苔草 和麥冬的比例為2:1。
[0021] 該優(yōu)選的植物組合方式結(jié)合上述優(yōu)選的六邊形布置方式，不同根系濕地植物之間 的協(xié)同作用發(fā)揮到最好。
[0022] 進一步優(yōu)選，當人工濕地為水平流人工濕地時，濕地基質(zhì)中連續(xù)配置若干個種植 單元，每個種植單元中不同根系濕地植物之間呈平行線布置，且每個種植單元中以深根系 濕地植物為中心，兩側(cè)由內(nèi)至外依次為淺根系濕地植物、中根系濕地植物和淺根系濕地植 物。即每個種植單元內(nèi)平行種植7行濕地植物，中心為深根系濕地植物，深根系濕地植物兩 側(cè)種植淺根系濕地植物，兩行淺根系濕地植物外側(cè)種植中根系濕地植物，兩行中根系濕地 植物外側(cè)再種植淺根系濕地植物。
[0023] 水平流人工濕地中，采用該布置方式，能夠形成與水流徑向方向垂直的根系網(wǎng)絡(luò)； 同時不同深度的根系可在不同的水層發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。
[0024] 進一步優(yōu)選，人工濕地為水平流人工濕地時，所述淺根系濕地植物、中根系濕地植 物和深根系濕地植物的種植比例為5-3:2-1:0. 5-1。
[0025] 更進一步優(yōu)選地，當人工濕地為水平流人工濕地時，三種不同根系濕地植物的優(yōu) 選組合為：淺根系濕地植物為石菖蒲和三白草；中根系濕地植物為再力花和千屈菜；深根 系濕地植物為花葉蘆竹和旱傘竹；三種不同根系植物的配置比例為5:1. 5:0. 7 ;其中淺根 系濕地植物中石菖蒲和三白草的比例為2:1，中根系濕地植物中再力花和千屈菜的比例為 1:1，淺根系濕地植物中花葉蘆竹和旱傘竹的比例為3:1。
[0026] 作為優(yōu)選，當人工濕地為下向過濾型人工濕地和水平流人工濕地的復合人工濕地 時，其中下向過濾型人工濕地中的植物配置方式按照如前所述的六邊形方式配置；水平流 人工濕地中的植物配置方式按照如前所述的平行線型方式配置。
[0027] 更進一步優(yōu)選地，下向過濾型人工濕地中三種不同根系植物間的組合選擇如前所 述下向過濾型人工濕地中的優(yōu)選組合方式；水平流人工濕地中三種不同根系植物間的組合 選擇如前所述水平流人工濕地中的優(yōu)選組合方式。
[0028] 與現(xiàn)有的人工濕地相