一种人工湿地植物及其低温下净化污水作用的制作方法
【专利摘要】本发明是一种低温条件下人工湿地适宜种植的水生植物及其净化污水的作用的确定。人工湿地是一种生态式的污水处理技术，在秋冬季低温条件下可以种植西伯利亚鸢尾（Irissibirica）保证其净化效果。通过实验，西伯利亚鸢尾湿地在气温15℃~-5℃对TN的去除率在50%以上，对TP、有机质的去除率在40%以上，在整个秋冬季对污染物的去除率没有明显变化。即使在-10℃时，整个湿地完全冻结，西伯利亚鸢尾仍能正常生长，安全过冬。人工湿地种植西伯利亚鸢尾，可一年四季稳定运行。
【专利说明】一种人工湿地植物及其低温下净化污水作用
【技术领域】
[0001] 本发明属于污水处理领域。具体是指一种可以在低温下发挥净化效果的广泛应用 于生活污水、江河湖库等污染地表水处理的人工湿地技术。
【背景技术】
[0002] 人工湿地在运行时不可避免受到各种因素的影响，如：湿地结构类型、水力负荷和 污染负荷、植物的生长状况、湿地的地理位置和气温的变化、运行方式等。其中气温是一个 相当重要的因素，因为人工湿地是利用环境一植物一微生物之间的作用实现污染物质去除 的一种污水处理工艺，而温度对于这三者均有较大的影响，尤其在低温环境下，湿地植物将 从旺盛的生命活动转而进入休眠状态；同样的，环境中的微生物此时也是代谢缓慢，甚至中 止。由此可见，低温是制约人工湿地处理污水效率的主要因素。
[0003] 大量研究表明，对污水处理起决定性作用的是生化作用，即微生物和植物的作用。 如果人工湿地里的植物和微生物在湿地中的生长受到影响，将直接影响到人工湿地的处理 效果，其中环境温度是最重要的影响因素，温度过低会使生物体内酶的活性降低，使生物的 生存能力降低，有的种类甚至无法生存，使湿地里的生物量降低，造成人工湿地污水处理效 率大大降低，这是人工湿地不能在寒冷的高纬度地区大范围推广的主要原因。一般认为， SS、C0D和B0D通过填料、植物的吸附、拦截、沉淀及微生物的降解等机制而得到去除。N通 过人工湿地排水、氨挥发、植物吸收、微生物硝化、反硝化以及介质沉淀、吸附等过程去除。 P通过基质的吸附、络合，Ca、Fe、Al和土壤颗粒的沉淀反应及泥炭累积，植物和微生物的吸 收而去除。冬季低温下，人工湿地的植物、微生物和填料基质都会受到影响。大量研究表明， 水温低于l〇°C时，人工湿地的处理效率会明显下降，且有学者认为，硝化细菌和亚硝化细菌 的生长繁殖速率和活性会受到低温的抑制，受温度的影响较大。硝化速率在l〇°C以下受抑 制，在6°C以下急剧下降，在4°C以下趋于停止。这也就说明在气温很低时即使湿地不结冰， 污水的处理效果将受到严重影响。华莱士等认为温度过低不仅会影响人工湿地对污染物的 处理效果，还可能造成填料层冻结、床体缺氧、管道破裂等多种不利后果，这些都限制了人 工湿地在寒冷地区冬季的应用。
[0004] 但不同的植物生活习性不同，选择、发现在低温环境中仍可生长良好且对污染物 有一定去除能力的水生植物，对于提高湿地处理效果也非常必要。
【发明内容】
[0005] 针对秋冬季人工湿地净化能力下降这一问题，本发明采用耐寒且净化效果好的水 生植物--西伯利亚鸢尾作为湿地植物，保证低温下人工湿地的净化效果。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：实验时间为2012年10月?2012年12月（2013年1 月以后水体结冰，实验暂停)，每天记录气温变化。实验用水以C 6H1206、NaN03、ΚΗ2Ρ0 4作为碳 源、氮源和磷源模拟污水，并投加少量花园土保证植物生长对微量元素的需求。进水N浓度 15~25 mg/L、P浓度1~2 mg/L、有机质浓度4(Tl00mg/L，前期有机质浓度较低，后期由于气 温偏低，考虑到碳氮比可能影响氮的去除，提高了进水有机质的浓度。
[0007] 在湿地出水端设置采样点取样，采样结束后即带回实验室测定。TN的测定采用标 准过硫酸钾氧化一紫外分光光度法，TP的测定采用钥酸铵分光光度法，高锰酸盐指数的测 定采用酸性高锰酸钾法。实验结果取2组植物组的均值进行分析。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1人工湿地实验装置示意图 其中：1、进水池2、配水墙3、西伯利亚鸾尾4、集水墙5、水位控制孔6、集水池。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合附图和实验结果对本发明进一步描述。在人工湿地处理系统中，影响其 去除效果的因素有很多，外界因素如温度等环境条件；人工湿地处理系统本身的结构、进水 方式、处理水质、植物组成、水力负荷及停留时间等，调节好各个因素，对保证人工湿地处理 效果都至关重要。如图所示，人工湿地实验装置填料上直接种植西伯利亚鸢尾，其密度约为 20株/m 2,在春季进行移植。将陆生的西伯利亚鸢尾根部洗干净，烂根去掉，种植在湿地砾 石上，每天换水，至气生根长出后，可以进行实验。人工湿地长2.5 m、宽0.6m、深0.5m，做 好防渗措施。进水端采用多孔隔板与主处理区分隔，防止出现布水不均现象，进水方式采用 推流式；在出水端打孔以控制水深。主处理区填料由粒径2~3cm和0. 2~0. 5cm的两层砾石 (各20cm厚）组成，底坡i=l%，水力负荷0· 04 m/d，水力停留时间2d。
[0010] 在苏北地区，11月中旬以前，平均气温基本在l〇°C以上，人工湿地对TN的去除率 均在80%以上；11月中旬至12月3号，平均气温在1°C?7°C之间，对TN的去除率在50%以 上；到了 12月中下旬，气温降低0°C左右（甚至最低温达到_6°C )，去除率保持在40%左右。 对TP的去除率前期达到了 80%以上，后期维持在50%左右。温度下降导致有机质的去除率 下降，但是依旧保持较高和较稳定的去除率，整个秋冬季去除率在40%以上。
【权利要求】
1. 一种适宜在低温下发挥净化效果的人工湿地植物一西伯利亚鸢尾。
2. 根据权利1所要求的植物，其特征在于其在-10°C时仍能安全过冬，适宜在苏北地区 推广应用作为人工湿地植物。
3. 根据权利2所要求的人工湿地植物，其特征在于人工湿地种植西伯利亚鸢尾，在秋 冬季对TN、TP及有机质具有较高的去除效率。
【文档编号】C02F3/32GK104150598SQ201310172279
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2013年5月13日
【发明者】万蕾, 张翠英, 张惠芳 申请人:徐州工程学院