CN103073110A

CN103073110A - 一种复合配制水生植物以净化湿地水体的方法

Info

Publication number: CN103073110A
Application number: CN2013100288616A
Authority: CN
Inventors: 张艳; 张振明; 刘晶岚; 吴海龙; 黄灏峰; 南海龙; 邹大林; 朱建刚; 陈峻崎; 刘正辉
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: CN103073110B

Abstract

本发明提供一种复合配制水生植物以净化湿地水体的方法，其包括步骤：1）制作有孔的人工浮岛，将水生植物栽植在人工浮岛上；2）将栽植好水生植物的人工浮岛固定在水域中，人工浮岛覆盖水域面积10%-30%；3）在生长季期间,水生植物生长48-58天后，将根部以上部分收割；4）收割以后，新生长出来的植株部分在冬季之前收割。本发明提出的方法，对NO^3-、PO₄ ^3-与T-P的去除率达到90%以上，COD的去除率达到80%，说明本发明提出的植物组合具有极高的净化水质的能力，能够创造良好的湿地生态环境；本发明提出的植物组合模式适应湿地水体的生态环境，被收割之后，再生能力较强，适合用于湿地水体净化。

Description

一种复合配制水生植物以净化湿地水体的方法

技术领域

本发明属于污水的处理领域，具体涉及一种利用植物处理污染的水体的方法。

背景技术

兼有水陆两类生态系统特征的湿地，是指陆地与水域之间的过度地带，具有多种生态功能和社会价值，对人类生存有着至关重要的作用。对湿地的不合理开发，使得大量工业废水、农药肥料以及居民生活污水排放到湿地生态系统中，对湿地水体造成了严重的污染，超过了其自净化能力。有效净化湿地水体，提高湿地生态环境质量是湿地生物多样性的有效保障，是居民生活环境质量提高的重要方面。

湿地水体污染物主要包括有机质、硝酸盐、亚硝酸盐、磷化合物等物质。根据水生植物吸收水体中营养元素的原理，选择多种植物进行配置，使其对水体中的污染物进行最大化的吸收，而后对植物进行收割达到对水体水质净化的效果。

近年来，人工湿地技术已发展成为进行湖泊水库等大型水体水质改善的一个有效方法，也已在许多工业废水和生活污水的深度处理中得到了较多的应用。在人工湿地技术的应用中，其选择使用的水生植物的筛选和合理配置是关系到这一技术能否正常发挥污染治理效能的关键。

水生植物在生态系统中处于初级生产者的地位，通过自身的代谢，可以大量吸收富营养化水体中的氮、磷和悬浮物等有害物质，是目前对受污染的水体进行修复比较有效的方法和途径之一，我国水生植物种类丰富，用于净化水质的水生植物达数十种之多，类型多样，很多种类在净化中已经取得了不错的成果。在相关研究中，主要集中于用单一生态型的水生植物或通过植物配置对污水进行净化研究，而把不同生态型的水生植物镶嵌组合使用的相关研究还少见报道，有相关理论认为：多种植物组合比单种植物能更好地对水体进行净化，因为每种水生植物各有其特点，对净化对象产生净化优势，随着水生植物的生长、发育，完成对水体的净化，水生植物的生态组合使用能使它们互相取长补短，保持较为稳定的净化效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种复合配制水生植物以净化湿地水体的方法。

实现本发明目的的具体技术方案为：

一种复合配制水生植物以净化湿地水体的方法，包括步骤：

1）制作有孔的人工浮岛，将水生植物栽植在人工浮岛上；

2）将栽植好水生植物的人工浮岛固定在水域中，人工浮岛覆盖水域面积10%-30%；

3）在生长季期间，水生植物生长48-58天后，将水面上的根部以上部分收割；

4）收割以后新生长出来的植株部分以及水面下的植株部分在冬季之前收割。

其中，所述水生植物为黄花鸢尾、千屈菜、水葱、狐尾藻中的二种以上。

其中，黄花鸢尾（Irispseudoacorus），鸢尾科，鸢尾属，多年生挺水型草本植物，植株高大，有肥粗根状茎；叶基生，剑型，叶长60-120cm，中脉明显；花期5-6月。黄花鸢尾适应性强，在15-35℃温度下均能生长，10℃以下植株停止生长，耐寒，喜水湿，能在水畔和浅水中正常生长，也耐干燥，喜含石灰质弱碱性土壤。单株植物监测表明，对COD的去除率在15-25%，对NO^3-的去除率在10-20%、对PO₄ ^3-的去除率在80-90%、对T-N的去除率在20-30%、对T-P的去除率在75-85%。

千屈菜（Lythrum salicariaLinn），千屈菜科，千屈菜属，多年生挺水草本植物，株高1米左右。原产欧洲和亚洲暖温带，因此喜温暖及光照充足，通风好的环境，喜水湿，我国南北各地均有野生，多生长在沼泽地、水旁湿地和河边、沟边。单株植物监测表明，对COD的去除率在5-15%，对NO₃ ^-的去除率在-40%至-50%、对PO₄ ^3-的去除率在82-92%、对T-N的去除率在20-30%、对T-P的去除率在75-85%。

水葱（Scirpus validus Vahl），莎草科，藨草属，多年生宿根挺水草本植物。株高1～2m，茎杆高大通直，杆呈圆柱状，中空。根状茎粗状而匍匐，须根很多。在自然界中常生长在沼泽地、沟渠、池畔、湖畔浅水中。单株植物监测表明，对COD的去除率在5-15%，对NO₃ ^-的去除率在70-80%、对PO₄ ^3-的去除率在80-90%、对T-N的去除率在62-72%、对T-P的去除率在75-85%。

狐尾藻（MyriopHyllum verticillatum.L.），小二仙草科，狐尾藻属，多年生草本沉水植物。根状茎生于泥中，由节部生多数须根。茎软，细长，圆柱形，多分枝。大多数生于池沼或静水中。单株植物监测表明，对COD的去除率在71-81%，对NO₃ ^-的去除率在85-95%、对PO₄ ^3-的去除率在84-94%、对T-N的去除率在85-95%、对T-P的去除率在83-93%。

优选地，所述水生植物栽植，为千屈菜+狐尾藻、黄花鸢尾+狐尾藻、狐尾藻+黄花鸢尾+千屈菜、水葱+狐尾藻、狐尾藻+黄花鸢尾+水葱中的一种组合的栽植。栽植的时间为每年的3、4月份。收割的时间为每年8月20日-9月20日。

其中，所述人工浮岛用聚苯乙烯泡沫、PVC、竹子、木材、钢铁中的一种或多种制成。

人工浮岛上种植挺水植物的部分的高度为15-20cm，沉水植物种植在水面下，用金属丝固定。

其中，单个的所述人工浮岛的面积为10-20m²，人工浮岛上开有4-10个孔，孔直径4-6cm。

其中，所述人工浮岛的孔内种植黄花鸢尾、千屈菜、水葱中的一种或多种，每个孔内种植一株；狐尾藻种植在下方距水底15-30cm处，用金属丝的框架固定。

其中，所述人工浮岛上相邻的孔的孔间距为50-150cm，呈辐射状分布；所述人工浮岛上开孔与人工浮岛边缘的距离为50-100cm。

其中，所述栽植有水生植物的多个人工浮岛通过固定部件固定在一起，所述固定部件为绳索、链条、锁扣、金属丝中的一种。所述多个人工浮岛连接在一起时，相邻的人工浮岛间距离为5-12m。使用多个人工浮岛时，人工浮岛的面积之和占水域面积10%-30%。

其中，所述方法还包括在次年生长季开始时，清除枯死的水生植物的根、补充新的水生植物的步骤。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的方法，在植物栽植第50天时各监测指标的去除率最大，NO^3-、PO₄ ^3-与T-P的去除率达到90%以上，COD的去除率达到80%，说明本发明提出的植物组合具有极高的净化水质的能力，能够创造良好的湿地生态环境；

本发明提出的植物组合模式适应湿地水体的生态环境，被收割之后，再生能力较强，适合用于湿地水体净化。

附图说明

图1为本发明实施例1千屈菜+狐尾藻栽植组合的俯视图；

图2为实施例1千屈菜+狐尾藻栽植组合的立体图；

图3为本发明实施例2黄花鸢尾+狐尾藻栽植组合的俯视图；

图4为实施例2黄花鸢尾+狐尾藻栽植组合的立体图；

图5为实施例3狐尾藻+黄花鸢尾+千屈菜栽植组合的俯视图；

图6为实施例3狐尾藻+黄花鸢尾+千屈菜栽植组合的立体图；

图7为本发明实施例4水葱+狐尾藻栽植组合的俯视图；

图8为实施例4水葱+狐尾藻栽植组合的立体图；

图9为实施例5狐尾藻+黄花鸢尾+水葱栽植组合的俯视图；

图10为实施例5狐尾藻+黄花鸢尾+水葱栽植组合的立体图；

图11为实施例6的浮岛布置图。

图中，1为人工浮岛，2为黄花鸢尾，3为千屈菜，4为狐尾藻，5为水葱。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

水中有机物指标的测试方法及参照的标准如下：

实施例中，所用黄花鸢尾、千屈菜、水葱、狐尾藻幼苗购自北京天一园林苗圃基地。

实施例1

位于通州区大运河森林公园内的湿地，水域面积100-500m²，因多环芳烃、亚硝化物、有机磷、食品添加剂、洗涤剂等的排放造成有机物污染，水体污染参数见表1。

表1栽植植物前水体中各污染物含量

种类	COD	NO₃ ^-	PO₄ ^3-	T-N	T-P
						含量mg/L	48	1.4168	0.456	1.86	0.625

水域的面积为100m²。修复污染水体的步骤为：

1）根据图1、图2，用聚苯乙烯泡沫制作人工浮岛1（380cm*400cm），将水生植物千屈菜3辐射状对称栽植在人工浮岛1上。厚度20cm的聚苯乙烯泡沫上有6个事先预留的孔，孔径5cm，六个孔以中线为轴辐射状对称分布，中间两个孔间距100cm，孔与浮岛的边缘的距离为50cm（横向）和90cm（纵向），相邻的孔的孔间距为100和141cm。3月25日栽植。千屈菜3栽植六株，每个孔内栽植一株。狐尾藻4栽植在人工浮岛的下方，距水底20cm，对称栽植四丛，横向间距为100cm，纵向的间距为200cm，固定在铁丝框上。

2）将栽植好植物的浮岛固定在水域中，布设在水域中央。浮岛覆盖水域面积15.2%。

3）千屈菜3在生长季期间生长50天后，将根部以上部分收割；新生长出来的部分待植株体腐烂前收割（9月1日），防止植物体腐烂后重新回到水体中。狐尾藻也同时收割，但仅收割长有叶片的部分，即将已经长入土壤中的根留在水中。

4）次年生长季开始时对保留的千屈菜根检查，若有枯死的进行更新。待植物生长出来之后，重复3）的操作。

实施例2

参见图3、图4。栽植方式同实施例1。不同处是人工浮岛1上栽植六丛黄花鸢尾2，人工浮岛的下面方距水底25cm对称栽植四丛狐尾藻4。

实施例3

参见图5、图6。栽植方式同实施例1。不同处是人工浮岛1上栽植黄花鸢尾2和千屈菜3各三株，人工浮岛的下方距水底15cm，对称栽植四丛狐尾藻4。

实施例4

参见图7、图8。栽植方式同实施例1。不同处是人工浮岛1上栽植水葱5六株，人工浮岛的下方距水底20cm对称栽植四丛狐尾藻4。

实施例5

参见图9、图10。栽植方式同实施例1。不同处是人工浮岛1上栽植黄花鸢尾2和水葱5各三株，人工浮岛的下方距水底20cm对称栽植四丛狐尾藻4。

针对湿地水体污染的问题，利用本发明对湿地进行水质调控。选择千屈菜+狐尾藻、黄花鸢尾+狐尾藻、狐尾藻+黄花鸢尾+千屈菜、水葱+狐尾藻、狐尾藻+黄花鸢尾+水葱5种不同的植物配置模式，水质监测指标选择COD、NO₃ ^-、PO₄ ^3-、T-N、T-P，从放置植物开始计算，测定第0天、15天、30天和50天各监测指标的去除率，详见表2，并设置空白对照（没有栽植水生植物）。表2和表3中第一行编号代表实施例的编号。

从表2中看出，在实验第50天时，对各项污染物的去除达到最大，各种植物组合对硝酸根的去除最为有效；对COD的去除也可达到41-84%的去除率，其中狐尾藻+黄花鸢尾+水葱的植物组合对NO₃ ^-、PO₄ ^3-与T-P的去除率达到90%以上，COD的去除率达到80%。以上研究表明本发明提出的水生植物组合具有极高的净化水质的能力，能够创造良好的湿地生态环境。

表3中列出收割后不同植物组合的生长能力的比较。各植物配置模式的生物量增长率在65-175%之间，收割前后狐尾藻+黄花鸢尾+水葱的植物模式的生物量增长率为175%。收割后狐尾藻+黄花鸢尾+水葱的植物组合能够大量再生。本发明提出的各植物组合在收割之后，再生能力较强，适合用于湿地水体净化。

表2不同植物配置水体中各监测指标去除率的变化

表3不同植物配置模式地上生物量增长率

指标	1	2	3	4	5
						生物量增长率	72%	68%	78%	71%	175%

实施例6：狐尾藻+黄花鸢尾+水葱的植物组合用于人工湖水体净化

参见图11。通过对实地水质及水系环境等考察，将人工浮岛1安装于北京市通州区大运河森林公园人工湖内，人工湖水来源自北运河，为封闭水域，面积500m²。在封闭水域内设置大浮岛，材料为聚苯乙烯泡沫和铁丝，该大浮岛由9个单个的人工浮岛1组成，每个单个人工浮岛1长宽为400×380cm。在每个单个浮岛上按照实施例7的配置模式，栽植狐尾藻+黄花鸢尾+水葱植物组合。相邻的单个浮岛之间距离为10m，用绳索相连。

50天后，在距离大浮岛50cm处三个点取样测水中污染物参数。实验结果显示，COD去除率为91%，NO₃ ^-去除率为97%，PO₄ ^3-去除率为98%，T-N去除率为79%，T-P去除率为95%，实验背景为典型的城市污染水体。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种复合配制水生植物以净化湿地水体的方法，其特征在于，包括步骤：

1）制作有孔的人工浮岛，将水生植物栽植在人工浮岛上；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水生植物为黄花鸢尾、千屈菜、水葱、狐尾藻中的二种以上。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水生植物栽植，为千屈菜+狐尾藻、黄花鸢尾+狐尾藻、狐尾藻+黄花鸢尾+千屈菜、水葱+狐尾藻、狐尾藻+黄花鸢尾+水葱中的一种组合的栽植。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，单个的所述人工浮岛的面积为10-20m²，人工浮岛上开有4-10个孔，孔直径4-6cm。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述人工浮岛的孔内种植黄花鸢尾、千屈菜、水葱中的一种或多种；狐尾藻种植在下方距水底15-30cm处。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述人工浮岛上相邻的孔的孔间距为50-150cm，呈辐射状分布；所述人工浮岛上开孔与人工浮岛边缘的距离为50-100cm。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述栽植有水生植物的一个或多个人工浮岛通过固定部件连接在一起，所述固定部件为绳索、链条、锁扣、金属丝中的一种。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多个人工浮岛连接在一起时，相邻的人工浮岛间距离为5-12m。

9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在次年生长季开始时，清除枯死的水生植物的根、补充新的水生植物的步骤。