CN102874931B - 一种亚热带地区潜流型人工湿地木本植物配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种亚热带地区潜流型人工湿地木本植物配置方法，该方法利用潜流型人工湿地水流在地表基质10-20cm以下流动的特点，从亚热带地区可以安全越冬的木本植物中根据耐污与去污能力、适应能力与生理特性指标筛选得到可以应用到潜流人工湿地的木本植物，再根据木本植物的净化潜力进行配置，植物经配置后能与潜流型人工湿地中原有的各种基质、植物、微生物衔接；植物配置为夹竹桃—木槿—栀子花。通过本发明既可以解决冬季人工湿地多数草本植物枯死的问题，又能扩大了人工湿地植物的筛选范围，增加物种的多样性，该木本植物的配置方法在亚热带地区污水净化效果好，且能够在亚热带地区安全有效的运行，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于生态环境技术领域，具体涉及一种用于亚热带地区潜流型人工湿地木本植物配置方法。
背景技术
潜流型人工湿地是目前较多采用的人工湿地类型。在潜流人工湿地系统中,污水在湿地床的表层下流动,一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的根系及表层土和填料截流等的作用,以提高其处理效果和处理能力;另一方面由于水流在地表以下流动,具有保温性能好、处理效果受气候影响小、卫生条件较好的特点。这种工艺充分利用了植物根系的输氧作用,尤其有利于木本植物进行根系诱导。
目前处理生活污水的潜流人工湿地植物基本为草本植物，主要有：香蒲、千屈菜、水葱、花叶芦竹、美人蕉、花菖蒲、菖蒲、芦苇、再立花、风车草、梭鱼草等草本植物。我国属于亚热带地区，目前该地区广泛应用的这些人工湿地植物一般到了冬季时地上部分会逐渐枯死，出现“一岁一枯荣”的草本植物自然枯死更新现象，这就造成人工湿地系统冬季时水质处理效果不稳定和景观效果较差的问题。系统处理效果的稳定性是人工湿地技术的关键，也是亚热带地区人工湿地大面积推广运行的难点。
因此，能够筛选出一批可以安全越冬的木本植物，适当配置应用到潜流人工湿地中，既可解决冬季人工湿地多数草本植物枯死的问题，又能扩大了人工湿地植物的筛选范围，增加物种的多样性，具有很好的应用前景。
发明内容
本发明旨在克服亚热带地区目前普遍存在的冬季人工湿地多数草本植物枯死的问题，提供一种潜流型人工湿地木本植物的配置方法，使其具有稳定的、尤其是冬季的水质净化效果，解决人工湿地冬季植物问题，从而更有利于亚热带地区人工湿地的推广。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种亚热带地区潜流型人工湿地木本植物配置方法，具体为：在亚热带地区，利用潜流型人工湿地水流在地表基质10-20cm以下流动的特点，根据耐污与去污能力、适应能力与生理特性指标对亚热带地区可以安全越冬的木本植物进行聚类分析，筛选得到可以应用到潜流人工湿地的木本植物；再根据筛选出的木本植物的净化潜力进行植物配置，使植物经配置后能与潜流型人工湿地中原有的各种植物、微生物衔接；植物配置为夹竹桃—木槿—栀子花。所述亚热带地区可以安全越冬的植物是指在冬季气温0℃左右能够存活的植物。
其中，所述植物配置是按照夹竹桃—木槿—栀子花顺序等面积比例种植配置；所述潜流人工湿地为生活污水净化潜流型人工湿地；所述耐污与去污能力的具体指标为植物生长量、植物体内氮浓度、植物体内磷浓度、植物对氮的积累量、植物对磷的积累量；适应能力与生理特性的具体指标为植物成活率、株高、根系长度、根系活力、叶绿素含量、超氧化歧化酶、丙二醛、脯氨酸、过氧化物酶。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明对植物采用了科学且合理的筛选手段和配置方法；
（2）本发明配置得到的亚热带地区潜流型人工湿地木本植物，具有冬季能够安全越冬、具有较高的生长量、能够保证较好的潜流型人工湿地冬季污水净化效果；
（3）植物来源方便，繁殖管理方便，可以种植在所有的潜流人工湿地床上；
（4）净化效果较好，耐亚热带冬季低温，可以在亚热带地区推广应用；
（5）引入木本植物到潜流人工湿地，扩大了植物的筛选范围；
（6）特别适合城镇生活污水处理项目。
总之，本发明在亚热带地区可以安全越冬的木本植物中，根据耐污与去污能力、适应能力与生理特性共14项指标来选定净化能力强的植物，再将选定的植物进行组合配置，植物经组合配置后能与人工湿地中原有的各种基质、微生物衔接。本发明的方法将按照夹竹桃—木槿—栀子花顺序等面积比例种植配置，配置应用于潜流人工湿地后污水处理效果良好。
附图说明
图1为16种植物采用净化潜力评价指标聚类分析图。
具体实施方式
下面通过结合实施例对本发明进行进一步说明：
1 木本植物的筛选
在广泛调查与多年田间观察的基础上，我们从目前在亚热带地区冬季可以越冬，而且可以种植在潜流型人工湿地中的选定了16种木本植物（表1）。
表1 植物种类
1.1 实验材料与设计
在中南林业科技大学株洲校区人工湿地中试基地进行，设施方案系统采用1套潜流人工湿地，单元床体规格为：长×宽×深=5×2×1m，填料层为蛭石。
1.2 试验流程及运行管理
进水为学生生活区污水，主要水质指标：化学需氧量（CODCr）为164.58-207.09mg·L-1、总氮（TN）为37.5-55.64mg·L-1、总磷（TP）为2.93-3.17mg·L-1。实验研究期间，该人工湿地运行的水力负荷平均为1.5m·d-1，系统24小时连续运转。
2 实验结果
2.1 木本植物在潜流人工湿地中耐污与去污能力比较
表2.16种湿地植物的氮磷积累量比较
植物氮磷积累量表示植物从湿地系统中带走的氮磷量,是直接反应植物的净化潜力的重要指标之一,从表中可以看出氮、磷的积累能力与生长量基本一致，较强的植物包括夹竹桃、大叶冬青、金叶女贞、木槿、栀子花、六月雪、棕榈7种植物。因此，可以看出，生长量是植物氮磷的积累能力的主要决定因子之一。
2.2 木本植物在潜流人工湿地中的适应能力与生理特性比较
表3.16种木本植物在潜流人工湿地中的适应能力与生理特性比较
从湿地植物适应能力与生理特性来看(如表3),16种植物种植在生活污水中生长1年后,各项指标表出现极大的差异，植物的成活率、株高、根长3个指标较强的都是：夹竹桃、金叶女贞、金森女贞、木槿、栀子花、棕榈6种植物，并出现较好的一致性；根系活力、叶绿素含量2个指标夹竹桃、木槿、栀子花、棕榈都较高，且有较好的一致性；超氧化歧化酶、丙二醛、脯氨酸、过氧化物酶4个生理特性反应指标总体上没有很明显的规律性，但是个别指标也有较强的一致性，如棕榈表现出较高的脯氨酸、过氧化物酶含量，这与棕榈较强的适应能力一致。
2.3 16种木本植物采用净化潜力评价指标聚类评价结果
根据耐污与去污能力、适应能力与生理特性共14项指标对16种植物进行聚类分析（图1），我们采用了8种系统聚类方法进行分析，分析结果表明：平均距离法、类平均距离法、最长距离法、离差平方和法、可变法这5种系统聚类分析的效果是一样的，结果可以将植物分为三大类：1（夹竹桃）、9（木槿）一类最强，16（棕榈）、2（小叶迎春）、13（栀子）、11（六月雪）、12（龟甲冬青）较强，剩下的较弱。
3 亚热带地区潜流型人工湿地木本植物的配置方法
原来人工湿地植物床一般由一种或几种草本植物组成，这些人工湿地植物一般到了冬季时地上部分会逐渐枯死，导致冬季污水净化效果和景观效果差。本发明根据亚热带地区生活污水净化人工湿地木本植物的筛选结果，进行了亚热带地区潜流型人工湿地木本植物配置。结合前面的耐污与去污能力、适应能力与生理特性、聚类分析结果综合考虑，我们将3种分析方法中均出现很强净化潜力的植物：夹竹桃、木槿、栀子花组合在一起。
具体为：按照夹竹桃—木槿—栀子花顺序等面积比例种植在人工湿地中，种植时间为4月份，3种植物的生长期为4月---次年的4月，3种植物种植总10m2，实验研究期间，该人工湿地运行的水力负荷平均为1.5m3·d-1，系统的进水流量45m3·d-1污水在湿地系统中的总停留时间为48-60h，系统24小时连续运转。冬季期间（1-3月），植物生长正常，没有出现地上部分冻死的现象，TN、TP、CODcr平均去除率分达到28.5%、63.3%、54.8%以上，对于目前应用的冬季人工湿地系统而言，植物景观效果和污水净化效果良好。
Claims (4)
1.一种亚热带地区潜流型人工湿地木本植物配置方法，其特征是：利用潜流型人工湿地水流在地表基质以下流动的特点，根据耐污与去污能力、适应能力与生理特性指标对亚热带地区可以安全越冬的木本植物进行聚类分析，筛选得到可以应用到潜流人工湿地的木本植物；再根据筛选出的木本植物的净化潜力进行植物配置，使植物经配置后能与潜流型人工湿地中原有的各种植物、微生物衔接；植物配置为夹竹桃—木槿—栀子花。
2.权利要求1所述的配置方法，其特征在于，所述植物配置是按照夹竹桃、木槿和栀子花顺序等面积比例种植配置。
3.根据权利要求1所述的配置方法，其特征是：所述潜流人工湿地为生活污水净化潜流型人工湿地。
4.根据权利要求1所述的配置方法，其特征是：所述耐污与去污能力的具体指标为植物生长量、植物体内氮浓度、植物体内磷浓度、植物对氮的积累量、植物对磷的积累量；适应能力与生理特性的具体指标为植物成活率、株高、根系长度、根系活力、叶绿素含量、超氧化歧化酶、丙二醛、脯氨酸、过氧化物酶。
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