水生植物在人工湿地废水净化中的应用研究_卢剑波

--~~~一~一一.浙江大学生命科学学院农业生态与工程研究所卢剑波傅智妞摘要:水生植物作为人工湿地废水处理系统的一个重要组成部分,在废水净化过程中起着重要作用。对人工湿地生态工程中水生植物的作用,常用的植物种类及国内外对其选择的研究进行了综述。并在此基础上介绍了目前浙江大学生命科学学院农业生态与工程研究所利用水生植物净化养鸭场废水的研究状况。关键词:水生植物;人工湿地;废水净化;鸭场1引盲水生植物不仅是营造水体景观不可或缺的要紊,而且在人工湿地废水净化过程中起着重要作用。Shun-RenJing(201)就认为湿地的净化能力主要是由湿地中植物的生长情况决定的。在人工湿地净化废水过程中,水生植物作用可以归纳为三个重要的方面:(1)直接吸收利用污水中可利用的营养物质、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质;(2)为根区好氧微生物输送氧气;(3)增强和维持介质的水力传输。此外,有些水生植物具有美观可欣赏性,能改善周围景观,从而体现出人工湿地的生态美学价值;有些水生植物具有一定的经济价值,如选择绿化用的苗木、花卉等作为湿地植物,就能使人工湿地在净化废水的同时,体现出一定的经济价值。2常用人工湿地植物种类及筛选研究水生植物根据其生态型可分为挺水植物、浮叶和漂浮植物、沉水植物三大类。研究和实践上常用的湿地植物是挺水植物,如芦苇(Phargmietseommunis)、香蒲(yTPha{st计olia)、灯心草(图1)(Juneusefusus)、曹蒲(图2)(CAorusealamus)、水葱(SeirPusval一dus)等等。北卡罗来纳州的猪场废水处理主要以芦苇构建植被;丹麦、印度的人工湿地主要用芦苇和宽叶香蒲;1989年以来,捷克所建人工湿地多数用芦苇作植被;在我国,序新佛等(2002)利用风车革(CyPerusalternifolius)和香根草(Vetiveriaz一zanioides)人工湿地来处理猪场废水,对废水氮和磷有不同程度的净化效果。袁东海等、林工往园林论坛LANOSCAPEFORUM(20(抖)研究了石葛蒲、灯芯草和蝴蝶兰花3种植被类型的人工湿地来净化生活污水,观察它们对COO和总氮的去除效果。结果表明:石曹蒲植被人工湿地净化效果最好;其次为灯芯草植被人工湿地,再次为蝴蝶兰花植被人工湿地。挺水植物通过对水流的阻尼和减小风浪扰动使悬浮物质沉降,并通过与其共生的生物群落的相互作用,发挥净化水质的功能。它主要吸取深部底泥中而不是水中的营养盐,但同时它的残体往往滞留水底,矿化分解后会污染水体,因此在人工湿地管理过程中应及时收割。Per一Andesr等(204)提出把芦苇地上部分在养分含t最高的夏季进行收割,收获部分用以发酵沼气。然而在人工湿地中通过吸收移走养分的能力方面,挺水植物被普遍认为不如浮叶和漂浮植物,因为后者往往有极快的繁殖速度,且根系直接从水体中吸收养分与元素,并对悬浮颗粒产生过滤与吸附效果。沉水植物和湖底水生植被的存在可阻止上层水体动力扰乱湿地底部,有效地遏制底泥营养盐向水体释放。3利用水生植物净化养帕场度水现阶段我们的研究主要是应用人工湿地生态工程处理养鸭场极富营养化水体,而水生植物是湿地发挥功能的主要因素,因此我们通过筛选水生植物来优化湿地的净化功能(见图3一5)。本研究以浙江省德清县利虹禽业有限公司的蛋鸭养殖场为基地。该鸭场大t鸭粪排入到鸭放养池中,使鸭池中的水极度富营养化,严重影响了鸭子的健康、蛋鸭的产蛋率及蛋的品质。特别是高温季节排水t增加,过多过肥的池水又造成了水田肥害、河水的富营养化,对当地生态安全构成极大的威胁。从鸭场排出的废水不像工业废水或其它废水含有,金属和一些有毒有害物质,它主要是富含N、P的富营养化水体,完全可以进行回收利用。205年8月,我们在该蛋鸭养殖场内建立了面积为667耐的人工湿地,以水葫芦作为净化畜禽养殖业废水的主要植物,对其净化畜禽养殖业废水的效果和机理也进行了初步的探索。水葫芦除了具有繁殖速度快、耐污能力强、根系发达等特点外,还可以作为畜禽良好的青饲料。通过定期收获湿地中的水葫芦把它作为鸭子的*饲料,不但进一步加强了湿地的净化能力,而且实现了物质的循环利用。但是我们发现人工湿地净化废水的能力是有限的,废水经湿地净化后,其有机物和营养物质含t仍然较高。因此在以后的研究中,我们设计运用多级人工湿地来净化鸭场养殖废水(见图6)。把水葫芦、黄曹蒲人工湿地作为废水的一级处理,把经一级净化的水排入鱼塘,进行二级处理,在三级处理中主要种植一些水生经济植物,如菱白(ZinaniaIatifolia园林工程.口.NLA黔煞回turez·)、慈姑(Sagiatriatrifo一ia)等,经三级处理后的水可以用来灌溉水稻田,最后将净化后的水经过河道返回鸭场。鸭场的废水氮磷含t非常高,因此水葫芦的生长极