污水湿地处理工程,是指利用湿地条件,辅以必要的工程措施,使污水在由土壤、植物、微生物等组成的复合生态系统中,经-物理、化学和生物的综合作用得以净化的处理工程。根据对水质、底质和植被的不同要求,污水湿地处理工程可分为人工湿地和天然湿地两种类型。
在污水湿地处理工程中,植物发挥了很大的作用。首先,植物的存在减小了污水的流动,有利于悬浮物的沉降;其次,植物的存在减少了污水对系统地表的侵蚀和沉淀悬浮物再悬浮等情况的发生,这是由于植物发达的根系使系统不易形成侵蚀沟,稳定了系统,并且植物根系的生长使系统不被阻塞;第三,植物的存在增加了系统和污水的接触面积,有利于悬浮物和病原-菌的吸附、去除；第四,在冬季,对于温带的系统来说,植物的存在可以防止系统结冰,已经-死亡但仍然挺立的植物和冬季降雪为系统提供了一个保温层,但在春季,植物又使系统得不到充足的阳光,减低了系统的温度。近年来,以植物为主的污水湿地处理工程已成为污水处理领域的研究热点之一,应用也越来越广泛。
1.植物对污水中元素的吸收作用
植物在污水中吸收大量的无机氮、磷等营养物质。污水中氨氮作为植物生长过程中不可缺少的营养物质被植物直接摄取,合成植物蛋白质与有机氮,再通过植物的收割而从废水和湿地系统中除去。污水中其余的大部分氮通过系统中微生物的降解而除去,最后氮在系统中的残留并不明显。污水中无机磷在植物吸收及同化作用下可转化成植物的ATP、DNA、RNA等有机成分,然后通过植物的收割而从系统中去除。
大多数植物都可以吸收重金属和中度憎水有机物,并且积累在植物组织内。重金属在一般植物中的积累量为0.1100μg/g,但也有一些特殊植物超量积累重金属。植物对污水中重金属的去除作用还表现在植物的产氧作用使根区含氧量增加,促进了污水中重金属的氧化和沉降。
-叶香蒲吸收的氮占进入系统中总氮量的43%,而当采用定期收获植物方式时,由于总生物量的增加使氮吸收量还要增加,高达46%。在一些垂直流人工湿地中,香蒲对氮的去除能力高达85%。宽叶香蒲、芦-、狗牙根等是人工湿地对铅、锌、í-和镉的超积累优势植物。污水中金属元素汞和非金属元素硒可通过植物吸收到体内再转化为气态物质释放到大气中去。
2.植物根系分泌作用
植物向土壤环境中释放大量分泌物,如糖类、醇类、酸类、氨基酸等,其数量约占年光合作用产量的
10%20%,细根的迅速腐解也向土壤中补充了有机碳,这些物质为微生物提供了丰富的营养,促进了微生物的生长。植物的存在使系统中的微生物如硝化细菌、反硝化细菌、磷细菌、纤维素分解菌的数量显著增加,而微生物是系统中有机物分解的主要执行者,植物的存在间接加快了有机物的分解速率。植物根系释放到土壤中的酶可以直接降解有机化合物。
芦-、香蒲等水生植物有发达的通气组织,向植物根际输送氧气,在植物根区形成特殊的好氧厌氧环境,适合各种微生物的生长,间接促进污水中各种污染物的降解。
3.植物对污水中藻类的抑制作用
藻类是水体中重要的有机物制造者,它们死亡后,其残体留在了系统中,藻类制造的有机物就很难通过收割等方式转移出系统,藻类自身吸收的氮、磷等元素又重新回到系统中。这样,藻类就减短了氮、磷等元素的-环周期,严重地破坏了水体生态系统的平衡和稳定,直接影响污水湿地处理系统的效果。宽叶香蒲、凤眼莲等植物对藻类有很好的抑制作用,能减少藻类对污水湿地处理工程的不利影响。
4.各类植物的D-同作用
不同植物对于不同污染物的效果各异,例如芦-可分解酚;香蒲能去除污水中的有机物、无机污染物,可吸收í-、钴、镍、锰、及氯化烃,根部能分泌天然抗生物质,降低污水中的细菌浓度,去除病原-体;捕蝇草和猪笼草叶边有消化腺,为食虫草类植物;大米草可吸收污水中
80%90%的氮、磷;芦-和香蒲能絮凝胶体,消除病原-体,其空心茎有利于空气输送到根部,为微生物提供额外的氧。
单一植物的净化能力总是有限的,应选择各种物种的合理搭配,发挥各类植物的D-同作用。例如,芦-通气组织较发达,具有较强的输氧能力,而茭白生长量大,具有较强的吸收氮、磷的能力,芦-和茭白两种植物混种对污水处理的效果好于种植单一植物。目前,全球发现的湿地高等植物多达6000多种,但已被实际利用于污水湿地处理工程的不过几十种,绝大多数植物还从未使用过。因此,发挥植物的D-同作用的潜在空间还很大。
5.小结
植物是污水湿地处理工程的核心,在污水湿地处理中发挥多种作用,可通过自身的光合作用吸收氮、磷、重金属和有机污染物,根系分泌物和根际特殊的环境又促进土壤中微生物的成长。以植物为主的污水湿地处理工程与常规污水二级处理工程相比,基建投资仅相当于二级处理工程的1/21/3,运行费用仅为1/31/5,节省60%以上的能源,污水处理效果达到或优于二级处理水平,其最大特点就是高效、低价、节能 、管理方便,而且不产生二次污染物,美化周围环境,是一种环境友好型污水处理技术。□