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(guò)科學(xué)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(shí)際70年代開(kāi)始逐漸發(fā)展起來(lái)的一種污水生態(tài)處理技術(shù)， 通過(guò)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(xué)和生物的協(xié)同 作用實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)有機(jī)物、氮和 磷的去除方面。
[0003] 人工濕地中的不溶性有機(jī)物通過(guò)濕地的沉淀、過(guò)濾作用被截留在濕地中并通過(guò)濕 地中微生物降解逐漸去除，可溶性有機(jī)物則通過(guò)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(guò)程而被分解去除。濕地植物在人工濕地中為各類(lèi)微生物提供了較好 的增值環(huán)境，同時(shí)發(fā)達(dá)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(zhǎng)繁殖， 可以加快了各類(lèi)污染物的降解速率。
[0004] 人工濕地對(duì)氮的去除和濕地系統(tǒng)中植物種類(lèi)、植物根部環(huán)境的化學(xué)性質(zhì)、植物攝 取量、可利用碳源等條件有關(guān)。對(duì)氮的去除有兩個(gè)方面，首先是微生物作用，濕地基質(zhì)對(duì)還 原性氨氮的吸附作用，同時(shí)也為微生物吸附和降解提供了場(chǎng)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(zhǎng)的微環(huán)境，濕地植物通過(guò)光合作用產(chǎn) 生氧氣，部分傳輸至植物根系，在根系周?chē)纬捎欣谙趸饔玫暮醚跷^(qū)，可將氨氮消化 為硝態(tài)氮；在根系無(wú)法達(dá)到的區(qū)域?yàn)閰捬鯀^(qū)，該區(qū)域內(nèi)富含底層有機(jī)物提供可利用碳源，創(chuàng) 造了反硝化條件，實(shí)現(xiàn)硝態(tài)氮向氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化，而同時(shí)，植物根系的生長(zhǎng)增大了表層種植層的 空隙率，使得水分蒸散和氮?dú)鈸]發(fā)作用加強(qiáng)。另一方面，植物有機(jī)體的增值需要大量氮參 與，濕地植物生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)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(jiàn)，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(jī)理也說(shuō)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(duì)水體中磷的去除是通過(guò)微生物的積累、植物的吸收和濕地基質(zhì)的物理 化學(xué)等幾方面的協(xié)同作用完成的。濕地微生物對(duì)污水中磷的去除是通過(guò)對(duì)磷的同化吸收和 聚磷菌積累來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)闈竦責(zé)o明顯外排污泥，微生物處磷可以說(shuō)是一種循環(huán)過(guò)程，沒(méi)有 實(shí)質(zhì)性的效果。但微生物的活動(dòng)可以使無(wú)機(jī)磷化合物的溶解性發(fā)生改變，可以對(duì)有機(jī)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(duì)無(wú)機(jī)磷固話和沉積?；|(zhì)對(duì)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(guò)生物同化作用變?yōu)橛袡C(jī)態(tài)外，磷的吸附固定過(guò)程包含物理 吸附、化學(xué)沉淀和物理化學(xué)吸附等過(guò)程此外，基質(zhì)不僅對(duì)磷具有吸附作用，而且含有Ca、Fe 和Al的基質(zhì)可通過(guò)Ca、Fe、Al與PCV反應(yīng)生成難溶性化合物沉淀。濕地植物對(duì)磷的去除 是通過(guò)植物根系不斷向基質(zhì)中深入生長(zhǎng)，能夠直接吸收可溶性無(wú)機(jī)磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并將其 變成自身體內(nèi)的有機(jī)成分，通過(guò)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(dǎo)，基質(zhì)和植物起輔助作用的一類(lèi)復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，該工藝技術(shù)效果好壞的關(guān)鍵點(diǎn)是濕地微 生物的種類(lèi)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(jī) 理基礎(chǔ)上，通過(guò)合理布局濕地植物種類(lèi)，將濕地植物對(duì)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(guò)濾型人工濕地、水平流人工濕地、或下向過(guò) 濾型人工濕地和水平流人工濕地的復(fù)合人工濕地。
[0015] 進(jìn)一步優(yōu)選，當(dāng)人工濕地為下向過(guò)濾型人工濕地時(shí)，所述下向過(guò)濾型人工濕地中 濕地植物以六邊形為種植單元，每個(gè)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(jìn)一步優(yōu)選，每個(gè)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?chē)渲盟娜竦刂参?，由?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(xué)要求株距確定。
[0017] 對(duì)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(gè)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(gè) 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(guò)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(jìn)一步優(yōu)選，當(dāng)人工濕地為下向過(guò)濾型人工濕地時(shí)，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(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)人工濕地為下向過(guò)濾型人工濕地時(shí)，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(jìn)一步優(yōu)選，當(dāng)人工濕地為水平流人工濕地時(shí)，濕地基質(zhì)中連續(xù)配置若干個(gè)種植 單元，每個(gè)種植單元中不同根系濕地植物之間呈平行線布置，且每個(gè)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(gè)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(shí)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(jìn)一步優(yōu)選，人工濕地為水平流人工濕地時(shí)，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(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)人工濕地為水平流人工濕地時(shí)，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(dāng)人工濕地為下向過(guò)濾型人工濕地和水平流人工濕地的復(fù)合人工濕地 時(shí)，其中下向過(guò)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(jìn)一步優(yōu)選地，下向過(guò)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(guò)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