專利名稱：一種具有綜合效益的復(fù)合植被濕地污水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，具體說涉及一種具有綜合效益的復(fù)合植被濕地污水處理系統(tǒng)。
技術(shù)背景人工濕地是在一定的基質(zhì)(填料)上種植濕地植物，對有機物和氮、磷污染物具有較強 的降解能力。人工濕地利用基質(zhì)一微生物一植物這個復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物的三 重復(fù)合、協(xié)同作用，通過過濾、沉淀、離子交換、植物吸納和微生物分解來凈化生活污水。 早在20世紀(jì)初，英國和美國就有利用香蒲(rj^/zaa"gw幼/0/^)沼澤處理污水的先例。目前有關(guān)濕地植物的大多數(shù)研究均圍繞草本進行，香蒲(T;^/w sp.)、蘆葦(i^rag/m'fer sp.)、 tK蔥(5Wr/ ws sp.)、美人蕉(Qm朋sp.)、鳳目艮蓮WcMo〃'wa cra孤》es)、苔草(Carac sp.)、燈心草(^"c^sp.)、鳶尾(/r/ssp.)等在世界范圍內(nèi)被廣泛引種栽培。在我國，菖蒲"corny ca/a顯s)、薦草(S"yjmy sp.)、草盧(P/za/a〃、 sp.)、 葒芏(C_y/ mw腿/"cce,'51)、 浮萍ae附朋附Z"w)、茭白(Ze加w'"/Wz/a/z'fl)等也得到廣泛的研究和應(yīng)用。而且，不同濕地 植物種類混植形成的復(fù)合濕地植被普遍地比純種植被更具優(yōu)勢，多種類復(fù)合的濕地植被比純 種植被具有更高的污水凈化效率，對寄生蟲捕食或暴發(fā)性疾病也具有更穩(wěn)定的抵抗力。對蘆 葦濕地在全球范圍內(nèi)單一和混合種植的凈化數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，混合種植系統(tǒng)不僅凈化效率更高， 而且效果更穩(wěn)定。在我國昆明，金魚藻(Cerato/ /^〃wm Amers^m)、菱角(rra/ a/a; om'ca)、 滿江紅C4zo〃a ^階/^to)、水花生的野生成熟植株被移入露天混凝土池(3mx3mxlm，并 通過間苗保持植被覆蓋度約80%)，四類植物的兩兩復(fù)合群落對N、 P的凈化功效比單一種類 有明顯提高，說明不同種類混植可提高植被系統(tǒng)對水體N、 P的整體凈化效率。在美國 Morgantown，燈心草( /，水蔥和寬葉香蒲(T. toz/o//a)被植入40L的橢圓形黑色 塑料牛槽(1.5mxl.0m，裝有45cm或60cm厚的豆粒狀砂礫基質(zhì))，三者的單一和復(fù)合混植 試驗也證明三種類的復(fù)合植被對生活污水的凈化效率大大高于純種植被。此外，蘆葦一水莞 (&Zwe"o;^"^ /ac"^7i)、茭白一菖蒲、薦草一苔草等混植的垂直流濕地的除磷效率 (40~65%)及穩(wěn)定性均得到提高，而且對藻毒素的去除作用明顯(34.6~68.5%)。作為人工濕地系統(tǒng)的重要構(gòu)成組分之一，濕地植物凈化污水的機理主要包括直接吸收污 水中可利用態(tài)的營養(yǎng)物質(zhì)、重金屬和一些有毒有害物質(zhì)，為根區(qū)好氧微生物輸送氧氣，增強 和維持介質(zhì)的水力傳輸。濕地維管束植物(簡稱為維管植物)能夠通過分化水流、減緩流速來固定基質(zhì)、沉淀懸浮物，能夠在莖干和根系上為微小生物的繁殖提供附著場所，能夠吸收 C、 N、 P和微量元素進入組織，并從根部、腐爛凋落物釋放有機碳源以便為微生物代謝提供能量，能夠在大氣和沉積層之間交換氣體并在缺氧基質(zhì)層創(chuàng)造富氧的微環(huán)境，還能夠增加濕 地系統(tǒng)的景觀美學(xué)價值。當(dāng)前人工濕地已經(jīng)從傳統(tǒng)的單一水質(zhì)凈化轉(zhuǎn)向多目標(biāo)應(yīng)用，例如香 蒲形態(tài)美觀，不僅可以提供食用的嫩芽(草牙)，而且花粉具有藥用價值(蒲黃)，葉莖纖維 含量高，可以廣泛地用于編織或造紙，因此屬于水生野生蔬菜、水生藥用植物、纖維植物和水生景觀植物；茭白形態(tài)美觀，還可以提供食用的嫩莖、嫩芽(茭白、茭瓜)，因此屬于水生 野生蔬菜和水生景觀植物；水蔥形態(tài)美觀，屬于典型的水生景觀植物；菖蒲的塊莖和葉片具 有藥用價值，屬于水生藥用植物。在實際應(yīng)用過程中盡管人口密集區(qū)域?qū)ι钗鬯畠艋夹g(shù)的需求最為迫切，但是人工濕 地占地面積大的缺陷往往制約了其應(yīng)用，為了提高去除效率和景觀效果，必須建設(shè)由多種類 植物復(fù)合的多目標(biāo)濕地。香蒲是目前全球范圍內(nèi)最為廣泛應(yīng)用的人工濕地植物種類之一，也 是常見的水生野生蔬菜、水生藥用植物、纖維植物和水生景觀植物，因此開發(fā)以香蒲為主的 復(fù)合植被濕地污水處理系統(tǒng)對于凈化高營養(yǎng)負荷污水、提高濕地的綜合效益、形成美麗濕地 水景，具有重要意義。 發(fā)明內(nèi)容針對上述領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，本發(fā)明提供一種高效凈水、植被高產(chǎn)、景觀美好且具有食用、 藥用、編織等綜合效益的復(fù)合植被濕地系統(tǒng)，且該系統(tǒng)能夠長期保持穩(wěn)定的去污效果，有利 于提高植被產(chǎn)量，提升綜合效益，改良濕地景觀。一種具有綜合效益的復(fù)合植被濕地污水處理系統(tǒng)，其特征在于所述具有綜合效益的復(fù) 合植被包括香蒲、茭白、水蔥和菖蒲，其中香蒲行間雜以茭白行、水蔥行、菖蒲行。所述行距為50~80 cm，株距20~50 cm。所述濕地基質(zhì)為石礫基質(zhì)。所述石礫基質(zhì)的粒徑約3~5 cm。所述人工濕地類型為潛流型人工濕地。本發(fā)明根據(jù)生活污水COD、 BOD、氮磷含量高的特點，在人工濕地的植被中，優(yōu)選出香 蒲、茭白、水蔥、菖蒲組成復(fù)合植被，以香蒲為主進行行狀種植，香蒲行間雜以茭白行、水 蔥行、菖蒲行，具體種植模式為…香蒲行…茭白行…香蒲行…水蔥行…香蒲行…菖蒲行…香 蒲行…。本發(fā)明優(yōu)選上述幾種草本植物一起建立本發(fā)明復(fù)合人工濕地，上述四種草本植物互相作 用，使得其污水處理能力有效的提高，同時該系統(tǒng)的污水處理能力能長期保持高效的狀態(tài)，且其經(jīng)濟效益可觀，景觀效果也非常明顯。 本發(fā)明還具有如下優(yōu)點1. 凈水效率高。即便在秋冬季節(jié)(9.13~11.21)，北京地區(qū)蘆葦復(fù)合植被濕地的去除效率也能夠達至廿CODcr 0.82 g m.2 d.1， TN 0.032 g m—2 d-1， TP 0.361 g m.2 d一1。2. 植被產(chǎn)量高。香蒲復(fù)合植被的干物質(zhì)產(chǎn)量可以達到1.37kgm—2^，相應(yīng)每年通過植被 收獲而去除的立物蓄氮量、立物蓄磷量分別達到6.20§111-2^， 5.18 gn^a—1。3. 綜合效益高。香蒲復(fù)合植被的收獲量中，香蒲的干物質(zhì)產(chǎn)量可以達到0.82kgm—2^， 菖蒲的干物質(zhì)產(chǎn)量可以達到0.02kgm—2a"，茭白的干物質(zhì)產(chǎn)量可以達到0.24kgm—2a"。4. 建設(shè)成本低。本發(fā)明采用來源廣泛，價格低廉的香蒲、茭白、水蔥、菖蒲植物種類和 粒徑約3~5cm的石礫基質(zhì)，因而可以有效地降低人工濕地的建設(shè)成本。5. 運行管理方便。本發(fā)明所采用的香蒲、茭白、水蔥、菖蒲生命力強，生長迅速，植株 高大，在同雜草的競爭中具有優(yōu)勢，可以有效抑制雜草入侵，降低濕地的運行管理費用。6. 景觀效果美好。本發(fā)明所采用的植物種類屬于景觀型水生植物，無疑具有較高的景觀 美學(xué)價值，能夠有效提升周邊環(huán)境品質(zhì)。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。 實施例1采用香蒲、茭白、水蔥、菖蒲的多年生地下根按照…香蒲行…茭白行…香蒲行…水蔥行… 香蒲行…菖蒲行…香蒲行…(行距50 cm，株距50 cm )的種植模式在粒徑約5 cm的石礫 基質(zhì)上建設(shè)潛流型人工濕地污水凈化系統(tǒng)，在2005年9.13 9.25期間，其去除效率能夠達到 CODcr 0.788 g m-2 d-1 ， TN 0.066 g m-2 d-1 ， TP 0.245 g m-2 cT1 。實施例2采用香蒲、茭白、水蔥、菖蒲的多年生地下根按照…香蒲行…茭白行…香蒲行…水蔥行… 香蒲行…菖蒲行…香蒲行…(行距80cm，株距20cm)的種植模式在粒徑約3 cm的石礫基 質(zhì)上建設(shè)潛流型人工濕地污水凈化系統(tǒng)，在2005年9.26~10.9期間，其去除效率能夠達到 CODcr 0.855 g m-2 d-1 ， TN 0.021 g m-2 d-1 ， TP 0.240 g m-2 d-1 。實施例3釆用香蒲、茭白、水蔥、菖蒲的多年生地下根按照…香蒲行…茭白行…香蒲行…水蔥行… 香蒲行…菖蒲行…香蒲行…(行距50cm，株距40 cm)的種植模式在粒徑約5 cm的石礫基 質(zhì)上建設(shè)潛流型人工濕地污水凈化系統(tǒng)，在2005年10.10~10.23期間，其去除效率能夠達到 CODcr 0.736 g m-2 cT1 ， TN 0.031 g m-2 cT1 ， TP 0.507 g m-2 cT1 。實施例4采用香蒲、茭白、水蔥、菖蒲的多年生地下根按照…香蒲行…茭白行…香蒲行…水蔥行… 香蒲行…菖蒲行…香蒲行…(行距60cm，株距50 cm)的種植模式在粒徑約5 cm的石礫基 質(zhì)上建設(shè)潛流型人工濕地污水凈化系統(tǒng)，在2005年10.24~11.6期間，其去除效率能夠達到 CODcr 0.949 gm-V1, TN 0.019 g m-2 cT1， TP 0.324 g m-2 d-1 。實施例5采用香蒲、茭白、水蔥、菖蒲的多年生地下根按照…香蒲行…茭白行…香蒲行…水蔥行… 香蒲行…菖蒲行…香蒲行…(行距70 cm，株距30 cm)的種植模式在粒徑約3 cm的石礫基 質(zhì)上建設(shè)潛流型人工濕地污水凈化系統(tǒng)，在2005年11.7~11.21期間，其去除效率能夠達到 CODcr 0.776 g m-2 d-1 ， TN 0.027 g m-2 d-1 ， TP 0.467 g m-2 d-1 。對照例1:香蒲是世界范圍內(nèi)最為常用的濕地植物之一，在規(guī)模、基質(zhì)、進出水、濕地類型 等條件完全一致的條件下，香蒲(rw^ a"g"stoto)—石礫基質(zhì)潛流濕地在2005年9.13~11.21 期間，其去除^[率分另M又為CODcr 0.615 gm-2(T1， TN 0.023 g m-2 d", TP 0.338 g m-2 d";干 物質(zhì)產(chǎn)量達到2.26kgm—2^，相應(yīng)每年通過植被收獲而去除的立物蓄氮量、立物蓄磷量分別 達至U 11.1 gm-V1， 4.3 gm-V1。對照例2:蘆葦是世界范圍內(nèi)最為常用的濕地植物之一，在規(guī)模、基質(zhì)、進出水、濕地類型 等條件完全一致的條件下，蘆葦(P/zragm"ey cowmw"&)—石礫基質(zhì)潛流濕地在2005年 9.13~11.21期間，其去除效率分別僅為CODcr 0.616 g m-2 cT1， TN 0.024 g nT2 d"， TP 0.297 g m-2 d";干物質(zhì)產(chǎn)量達到0.751 kgnT2a"，相應(yīng)每年通過植被收獲而去除的立物蓄氮量、立物蓄磷 量分另U達至U 2.2 g m—2 a" ， 5.39 g m.2 a"。對照例3:香蒲是世界范圍內(nèi)最為常用的濕地植物之一，在規(guī)模、基質(zhì)、進出水、濕地類型 等條件完全一致的條件下，將水蔥(S. v"/W附)和香蒲(r;^"^mg^toto)復(fù)合植被一石礫基 質(zhì)潛流濕地在2005年9.13~11.21期間，其去除效率分別僅為CODer 0.632 g nT2 d"， TN 0.025 gm—2d—1， TP 0.356 gm—2d";干物質(zhì)產(chǎn)量達到2.35 kg m—2 a—1，相應(yīng)每年通過植被收獲而去除 的立物蓄氮量、立物蓄磷量分別達到6.12§111-2^， 5.10 gn^a—1。
權(quán)利要求
1.一種具有綜合效益的復(fù)合植被濕地污水處理系統(tǒng)，其特征在于所述復(fù)合植被包括香蒲、茭白、水蔥和菖蒲，其中香蒲行間雜以茭白行、水蔥行、菖蒲行。
全文摘要
本發(fā)明涉及“一種具有綜合效益的復(fù)合植被濕地污水處理系統(tǒng)”，屬污水處理領(lǐng)域。一種具有綜合效益的復(fù)合植被濕地污水處理系統(tǒng)，其特征在于所述復(fù)合植被包括香蒲、茭白、水蔥、菖蒲(以香蒲為主)，香蒲行間雜以茭白行、水蔥行、菖蒲行。本發(fā)明采用來源廣泛、成本低廉、容易成活、無需管護的香蒲、茭白、水蔥、菖蒲和石礫基質(zhì)來建設(shè)潛流型人工濕地系統(tǒng)，不僅可以高效凈化城市區(qū)域、農(nóng)村地區(qū)的生活污水，而且復(fù)合植被的綜合效益很高，還可以增強濕地景觀效果，實現(xiàn)食用、藥用、編織開發(fā)利用。本發(fā)明的濕地系統(tǒng)能夠長期保持穩(wěn)定的去污效果，具有凈化效果突出、建設(shè)工程簡單、運行成本低廉以及雜草入侵少、景觀效果美好、綜合效益好、開發(fā)潛力大的特點，符合我國國情，適宜大面積推廣。
文檔編號C02F3/32GK101224925SQ200810056638
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者夏天翔, 力 姚, 李燕斌, 趙孟彬, 金小靜, 靖德兵 申請人:北京錦繡大地農(nóng)業(yè)股份有限公司