试分析不同植物与水力负荷对人工湿地脱氮除磷的影响

梁　武

深圳市碧园环保技术有限公司

试分析不同植物与水力负荷对人工湿地脱氮除磷的影响

梁武

深圳市碧园环保技术有限公司

本文选择了六种不同的湿地生长植物，以表流、潜流两种人工模拟湿地的方法进行对比性研究。主要分析的是不同水负荷条件下不同植物在不同模拟环境下脱氮除磷效果的变化，并记录这六种植物在不同模拟环境下脱氮除磷效果。根据研究结果可以看出，所选出的六种植物在两种不同模拟环境下脱氮除磷的效果均会随着水负荷的增加而减少，而且不同植物的减少情况也不尽相同，潜流模拟环境下的脱氮除磷率低于表流模拟环境。

人工湿地；不同植物；水负荷；脱氮除磷

人工湿地是人类保护生态环境的一种手段，同时也是维系城市环境稳定的重要因素。人工湿地环境在维护过程中就需要开展污水处理，利用生态处理的方式成本较低，而且效率更高，同时这种方法的脱氮除磷效果也非常突出，并逐渐被我国专家认同［1］。水负荷问题对生态净水的效果具有一定的影响，因此必须考虑不同植物在不同水负荷下产生的脱氮除磷效果，以保证生态净水工作的稳步开展。

一、实验材料

本次实验所选择的植物材料共六种，分别是美人蕉、水葱、水葫芦、水芹菜、菖蒲以及芦苇，另外准备一份空白的土壤作为对照。

二、实验方法

首先选择人工湿地内的土壤作为配置环境，表流试验区域内做长10m，宽2m，深0.5m的播种区，并且在播种区内利用原来的土壤回填约0.25m高度。潜流试验区内播种区设置方法与表流相同，但需要在播种区前端设置进水池，面积为2㎡。利用砂砾石铺设播种区的底部，并建立水力坡，坡度约为2%，在播种区前端建设潜水泵［2］。

在同一时间内选取不同高度的六种植株进行移植，利用潜水泵向播种区进行灌溉。实验用灌溉水当中的磷浓度为4.15mg/L，氮浓度为35.69mg/L，测定实验用水灌溉时和灌溉后磷、氮的浓度，采用分光光度计对两种元素的消解情况进行观察。水负荷的计算方式为：，其中HL表示水负荷；HRT则表示水停留时间；S表示水停留面积；V表示进水总量。实验共分为三个阶段进行，每个阶段内水负荷值为0.06t/㎡·d、0.09t/㎡·d、0.18t/㎡·d。

三、实验结果

（一）不同水负荷下不同植物除磷率

首先，在第一阶段实验当中（水负荷为0.06t/㎡·d）美人蕉的表流除磷率为87.5%，潜流除磷率为79.8%；水葱分别为90.7%和 84.6%；水葫芦分别为90.9%和87.5%；水芹菜分别为85.2%和79.0%；菖蒲分别为88.1%和81.2%；芦苇分别为87.0%和79.6%。

第二阶段实验当中（水负荷为0.09t/㎡·d）美人蕉的表流除磷率为87.4%，潜流除磷率为79.8%；水葱分别为88.2%和81.6%；水葫芦分别为89.3%和78.2%；水芹菜分别为84.6%和78.2%；菖蒲分别为87.5%和79.3%；芦苇分别为87.1%和79.2%。

第三阶段实验当中（水负荷为0.18t/㎡·d）美人蕉的表流除磷率为85.6%，潜流除磷率为77.2%；水葱分别为86.8%和80.1%；水葫芦分别为88.1%和76.0%；水芹菜分别为83.2%和75.2%；菖蒲分别为85.2%和77.1%；芦苇分别为85.3%和77.9%。由此上述数据当中可以看出，不同植物对人工湿地水源的除磷率均在一定的差异，其中水葫芦最高，其次分别为水葱、美人蕉、菖蒲、芦苇以及水芹菜。同时，不同水负荷下植物呈现出的除磷率也具有一定的差异，其中随着水负荷的逐渐增加，六种植物的除磷率均开始下降，并且水负荷越高，下降趋势越明显。另外，六种植物在除磷时的表流清除率明显高于潜流。

（二）不同水负荷下不同植物脱氮率

首先，在第一阶段实验当中（水负荷为0.06t/㎡·d）美人蕉的表流脱氮率为63.1%，潜流脱氮率为59.5%；水葱分别为70.2%和 66.7%；水葫芦分别为74.7%和70.2%；水芹菜分别为60.3%和57.6%；菖蒲分别为67.9%和61.2%；芦苇分别为69.0%和63.7%。

第二阶段实验当中（水负荷为0.09t/㎡·d）美人蕉的表流脱氮率为62.5%，潜流脱氮率为57.8%；水葱分别为68.7%和63.6%；水葫芦分别为72.5%和69.0%；水芹菜分别为58.7%和56.0%；菖蒲分别为66.7%和60.9%；芦苇分别为68.3%和61.9%。

第三阶段实验当中（水负荷为0.18t/㎡·d）美人蕉的表流脱氮率为60.7%，潜流脱氮率为58.3%；水葱分别为67.1%和61.2%；水葫芦分别为71.3%和67.0%；水芹菜分别为57.2%和54.8%；菖蒲分别为65.2%和58.3%；芦苇分别为66.9%和60.7%。由上述数据当中可以看出，不同植物对人工湿地灌溉水的脱氮率也存在一定的差异，其与除磷率相同，也是以水葫芦最高。而且，随着水负荷强度的不断增加，六种植物的脱氮率均明显下降，并且水负荷增加幅度越大，脱氮率下降幅度也越大。同时，六种植物的表流脱氮率均明显高于潜流。

四、总结和展望

从本次实验当中可以看出，六种不同的植物对于灌溉实验水当中的磷和氮元素均有明显的去除作用，而且植物品种不同产生的脱氮除磷效果也不尽相同，其中水葫芦、美人蕉、水葱等植物的表现能够满足我国生态净水工作的需求。但需要注意的是，在不同水负荷的情况下植物表现出的脱氮除磷能力也具有一定的差异，随着水负荷的升高其脱氮除磷能力也会明显下降。也就是说，人工湿地水源净化工作想要更好地开展，也必须考虑到水负荷对植物的影响，这样才能够进一步提升生态净水的效果。在未来环保技术的发展当中，人工过滤所消耗的资源必然越来越多，如果单纯采用人工净化的方式，将会造成更多的能源消耗，产生恶性循环。而生态净化理念则是利用自然界当中的植物，按照生态发展规律和植物生长需求进行净化，这种技术不会产生任何有害物质，而且还可以促进生态功能的恢复，是未来环境保护工作中的重要环节。

［1］梁奇奇，沈耀良，吴鹏，等.植物种类与水力负荷对人工湿地去除污染物的交互作用［J］.环境工程学报，2016（06）：6-7.

［2］熊国祥.水力条件对人工湿地除磷效果的影响研究［J］.城市建设理论研究：电子版，2012（36）：102-103.