一种亚热带地区人工湿地暖季与冷季植物套种配置方法

摘要

本发明涉及一种用于亚热带地区人工湿地暖季与冷季植物套种配置方法。它利用暖季和冷季植物的自然交替生长特征，在秋末地上部枯黄时先收获暖季植物，然后在株行间套种冷季植物，进入寒冷季节，暖季植物地上部分死亡，而冷季植物正常生长，到了春末收获冷季植物，这时暖季植物的地上部分也已经长出，通过本发明可以解决植物的换季问题，且不需要把暖季植物重新换种，不改变根系附近的微环境状况，能够保证污水处理效果，受季节气候影响小，还可以增加了植物的季相变化，具有较强的景观效果。

权利要求

1.一种亚热带地区人工湿地暖季与冷季植物套种配置方法，其特征是：在人工湿地基质上，采用暖季植物与冷季植物进行套种配置，使暖季植物和冷季植物交替生长，并与人工湿地中原有的各种基质、植物、微生物衔接，所述冷季植物为：德国鸢尾、油菜、水芹和金盏菊；所述暖季植物为：美人蕉、再力花、水葱和梭鱼草；其具体实施过程为：8-9月按照等比例依次种植暖季植物美人蕉、再力花、水葱、梭鱼草，到了秋末，暖季植物地上部开始枯黄，结合暖季植物收割，在暖季植物的株行间按照等比例依次套种冷季植物德国鸢尾、油菜、水芹、金盏菊四种冷季植物，进入冬季，暖季植物地上部分基本枯死，这时株行间的冷季植物已经长出，一直到了次年春末，冷季植物逐渐完成一个生命周期，将其连根拔出收获，此时四种暖季植物的也开始萌芽长出，进入下一个暖季植物生长周期，完成一个植物换季周期。

2.根据权利要求1所述的一种亚热带地区人工湿地暖季与冷季植物套种配置方法，其特征是：所述人工湿地为潜流型人工湿地。

3.根据权利要求2所述的一种亚热带地区人工湿地暖季与冷季植物套种配置方法，其特征是：所述人工湿地为生活污水净化潜流型人工湿地。

说明书

一种亚热带地区人工湿地暖季与冷季植物套种配置方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于亚热带地区人工湿地暖季与冷季植物套种配置方法，更具体的说是一种植物套种配置模式在亚热带地区生活污水净化潜流型人工湿地的应用。

背景技术

[0002] 人工湿地是一种为处理污水而人为设计建造的、工程化的湿地系统，通常由人工基质和生长在其中的水生植物组成，是一个独特的水-土壤-植物-微生物生态系统，其物理、化学、生物的协同作用可以有效处理污水。与传统活性污泥处理技术相比，人工湿地具有污染物去除效果好、耐冲击负荷能力强、运行费用低、维护管理简便等优点，人工湿地在国内外得到了广泛的应用。

[0003] 我国属于亚热带地区，目前该地区广泛应用的人工湿地植物一般到了冬季时地上部分会逐渐枯死，因此，目前运行的绝大多数人工湿地都没有不考虑冬季植物换季的问题，一般在冬季前收割植物，只依靠秋季植物地下部分越冬，次年再萌发作为下一年植物，这就造成人工湿地系统冬季时水质处理效果不稳定和景观效果较差的问题。系统处理效果的稳定性是人工湿地技术的关键，也是亚热带地区人工湿地大面积推广运行的难点。

[0004] 因此，要解决亚热带地区冬季植物问题，首先必须筛选一批在亚热带地区冬季可以越冬且有一定生物量的湿地植物，然后再进行植物冷暖季节的搭配来解决植物的换季问题。

发明内容

[0005] 针对目前亚热带地区人工湿地冬季时植物枯死的问题，本发明旨在提供一种暖季植物与冷季植物的套种配置，提高冬季人工湿地污水处理的效率。

[0006] 本发明的一种亚热带地区人工湿地暖季与冷季植物套种配置方法，是在人工湿地基质上，采用暖季植物与冷季植物进行套种配置，使暖季植物和冷季植物交替生长，并与人工湿地中原有的各种基质、植物、微生物衔接，所述冷季植物为：德国鸢尾、油菜、水芹和金盏菊；所述暖季植物为：美人蕉、再力花、水葱和梭鱼草；其具体实施过程为：8-9月按照等比例依次种植暖季植物美人蕉、再力花、水葱、梭鱼草，到了秋末，暖季植物地上部开始枯黄，结合暖季植物收割，在暖季植物的株行间按照等比例依次套种冷季植物德国鸢尾、油菜、水芹、金盏菊四种冷季植物，进入冬季，暖季植物地上部分基本枯死，这时株行间的冷季植物已经长出，一直到了次年春末，冷季植物逐渐完成一个生命周期，将其连根拔出一起收获，此时四种暖季植物的也开始萌芽长出，进入下一个暖季植物生长周期，完成一个植物换季周期。

[0007] 本发明中的方法可在任何形式的潜流型人工湿地基质上种植。

[0008] 本发明所述的方法特别适合在亚热带地区生活污水净化潜流型人工湿地进行应用。

[0009] 本发明的有益效果如下：

[0010] 1)本发明通过暖季与冷季植物的套种，能够很好的解决植物的换季问题，不需要把植物换种，不改变根系附近的微环境状况，能够保证污水处理效果，能在目前运行的任何人工湿地基质上种植，受季节气候影响小，污水净化效果好，本套种组合可以增加了植物的季相变化，具有很强的美观效果；

[0011] 2)可以快速实现植物的季节更换，不需要把植物换种，没有植物换种的缓苗期，能够保证污水处理持续效果；

[0012] 3)套种不需要换种，没有改变根系附近的微环境状况，保证污水处理持续效果；

[0013] 4)可以获得更好的植物景观价值，增加了植物的季相变化；

[0014] 5)植物来源方便，繁殖管理方便，可以种植在所有的人工湿地床上；

[0015] 6)净化效果较好，可以在亚热带地区推广应用，特别适合城镇生活污水处理项目。

附图说明

[0016] 图1是人工湿地处理系统植物配置对比试验示意图。

具体实施方式

[0017] 下面通过结合实施例对本发明进行进一步说明：

[0018] 植物的筛选

[0019] 通过本发明人的筛选、考虑净化效果、材料是否容易获得、植物的收获期是否一致、植物生长量等因素的影响。确定美人蕉(Canna indica)、再力花(Thalia dealbata)、水葱(Scirpus validus)、梭鱼草(Pontederia cordata)为套种的暖季植物；确定德国鸢尾(Iris pseudoacorus)、油菜(Brassicacapestris)、水芹(Oenanthe javanica)、金盏菊(Calendula officinalis)为套种的冷季植物。

[0020] 实验材料与设计

[0021] 在中南林业科技大学株洲校区人工湿地中试基地进行，设施方案系统采用三套并连的垂直潜流人工湿地(参见图1)，分别为暖季与冷季植物套种模式(A)，暖季植物模式(B)和无植物对照(C)，每级单元床体规格为：长×宽×深＝5×2×1m，填料层为蛭石。

[0022] 植物配置的具体方式

[0023] 1)暖季与冷季植物套种模式(A)：8-9月按照等比例依次种植暖季植物美人蕉(Canna indica)、再力花(Thalia dealbata)、水葱(Scirpus validus)、梭鱼草(Pontederia cordata)，到了秋末(11月份)，暖季植物地上部开始枯黄，结合暖季植物收割，在暖季植物的株行间按照等比例依次套种冷季植物德国鸢尾(Iris pseudoacorus)、油菜(Brassicacapestris)、水芹(Oenanthejavanica)、金盏菊(Calendula officinalis)、四种冷季植物，进入冬季，暖季植物地上部分基本枯死，这时株行间的冷季植物已经长出，一直到了次年春末(5月份)，冷季植物逐渐完成一个生命周期，可以将其连根拔出一起收获，此时四种暖季植物的也开始萌芽长出，进入下一个暖季植物生长周期，这就完成一个植物换季周期。

[0024] 2)暖季植物模式(B)：8-9月按照等比例依次种植暖季植物美人蕉(Cannaindica)、再 力 花(Thalia dealbata)、水 葱 (Scirpus validus)、梭 鱼 草(Pontederiacordata)，到了秋末(11月份)，暖季植物地上部开始枯黄进行收割，收割后不种植任何植物，让植物地下部越冬，第二年(5月份)萌发进入下一个暖季植物生长周期。

[0025] 3)无植物对照(C)：不种植任何植物，作为实验对照。

[0026] 试验流程及运行管理

[0027] 进水 为 学 生生 活 区污 水，主要 水 质 指标：化 学 需 氧量(CODCr) 为-1 -1 -1164.58-207.09mg·L 、总氮(TN)为37.5-55.64mg·L 、总磷(TP)为2.93-3.17mg·L 。
-1
实验研究期间，该人工湿地运行的水力负荷平均为1.5m·d ，系统24小时连续运转。

[0028] 实验结果

[0029] 三种模式对化学需氧量(CODCr)去除效果分析

[0030] 表1三种模式对CODcr去除率比较

[0031]

[0032] *：差异显著，P＜0.05，**：差异非常显著，P＜0.01，(A-B*表示A与B单元之间差异显著)。

[0033] 表1给出了三种模式对CODCr的去除率，结果表明，在整个实验期间系统对CODCr的平均去除率，植物套种模式分别高出暖季植物模式2.42％，无植物模式11.55％。

[0034] 从套种植物模式与暖季植物模式月份比较来看，10月-11月，植物都没有受到低温的影响，差异不显著，12月出现低温，暖季植物受冻，而此时冷季植物正好生长，说明套种植物模式对CODCr去除率主要体现为冷季植物的生长优势，因此，从1到3月，套种植物模式对CODCr的去除率极显著高于暖季植物模式(P＜0.01)。

[0035] 三种模式对总氮(TN)去除效果分析

[0036] 表2三种模式对TN去除率比较

[0037]

[0038] *：差异显著，P＜0.05，**：差异非常显著，P＜0.01，(A-B*表示A与B单元之间差异显著)。

[0039] 表2给出了三种模式系统对TN的去除率，结果表明，在整个实验期间系统对TN的平均去除率，套种植物模式分别高出暖季植物模式3.22％、无植物模式11.44％。

[0040] 套种植物模式与暖季植物模式月份比较来看，10-11月植物都没有受到低温的影响，二者没有显著差异，到12月，暖季植物受冻，而冷季植物正好开始旺盛生长，因此，从12到4月，套种植物模式对TN的去除率极显著高于暖季植物模式(P＜0.01)。

[0041] 三种模式对总磷(TP)去除效果分析

[0042] 表3三种模式对TP去除率比较

[0043]

[0044]

[0045] *：差异显著，P＜0.05，**：差异非常显著，P＜0.01，(A-B*表示A与B单元之间差异显著)。

[0046] 表3给出了三种植物模式对TP的去除率，结果表明，在整个实验期间系统对TP平均去除率，套种植物模式分别高出暖季植物模式2.02％、无植物模式5.41％。

[0047] 套种植物模式与暖季植物模式月份比较来看，由于9月系统刚建立，各模式之间对TP去除率差异不显著，从10月到12月，两种有植物模式都极显著高于无植物模式(P＜0.01)，但两种有植物模式之间差异不显著，1月时，两种有植物模式都极显著高于无植物模式(P＜0.01)，2月植物套种模式TP去除率显著高于暖季植物模式和无植物模式(P＜0.05)，4月套种植物模式极显著高于暖季植物模式和无植物模式(P＜0.01)。