一种净化功能型湿地植物筛选池

摘要

本发明属于生态工程技术领域，涉及一种净化功能型湿地植物筛选池，包括配水池、至少两个种植池和出水池，配水池和出水池分别通过管道与种植池相连。将湿地植物或植物组合种植于种植池内，将配水池内的污水排入种植池内，一段时间后，测定种植池中的污染物指标，如化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)等指标，从而筛选出具有净化功能的湿地植物或植物组合。本发明通过研究在野外自然条件下不同湿地植物配置方式的净化效果，筛选净化能力较强的湿地植物，为污染湿地水质净化和退化湿地恢复提供科学依据。

权利要求

1.一种净化功能型湿地植物筛选池，包括配水池、1~16个种植池和出水池，配水池和出水池分别通过管道与种植池相连；所述的种植池之间面积相同；与配水池、种植池或出水池相连的管道上均设有开关阀，用于控制水的进出；所述的种植池和出水池相连的管道位于种植池的底部，用于将净化后的水导入到出水池；所述出水池的位置低于种植池的底部，使种植池中的水通过势能导入到出水池内；其中种植池相互隔断（E），直径30mm配水管（F）与种植池相连，通过开关阀（C）控制直径60mm进水管（D）内的污水排入种植池；直径

30mm配水管与直径60mm进水管（D）相连；而直径60mm进水管（D）与配水池相连，并通过开关阀（P）控制配水池内的污水进入直径60mm进水管（D）；通过直径30mm的出水管将种植池与出水池相连，并通过开关阀（K）控制种植池内的水进入出水池；直径30mm的出水管（R）位于种植池的底部，其与出水池的上边沿位于同一高度；所述的各种植池内均从下至上依次铺设15cm厚的粒径为5-8cm的砾石、20cm厚的粒径为0.5-1cm的豆石和10cm厚的过2mm筛的沙壤土；所述每个种植池的进水端池底比出水端池底高2-3cm，以防止堵塞；所述配水池长：宽：高为400:700:100cm；每个种植池长：宽：高均为500:200:85cm，由钢筋水凝土构建而成，内部铺设有防渗膜层；出水池长：宽：高为390:350:100cm。

2.一种净化功能型湿地植物筛选方法，其特征在于，将所要筛选的植物或者植物的组合种植于权利要求1所述的湿地植物筛选池的种植池内，将配水池内的污水排入种植池内，一段时间后，测定净化后的污水中的污染物指标，从而筛选出具有净化功能的湿地植物或植物组合。

3.根据权利要求2所述的筛选方法，其特征在于，还包括根据植物特性，将所要筛选的植物种类或者植物种类的组合在不同季节筛选，从而筛选出适合不同季节的具有净化功能的湿地植物或植物组合。

说明书

一种净化功能型湿地植物筛选池

技术领域

[0001] 本发明属于生态工程技术领域，涉及一种净化功能型湿地植物筛选池。

背景技术

[0002] 湿地植物在污水净化等方面起着重要的作用。湿地植物种类繁多，且具有较强的地域性，不同湿地植物对污染物质的去除能力有较大的差异。因此，筛选适合生长且净化能力较强的湿地植物用于湿地水质净化和水环境修复具有重要的理论和现实意义。国内外学者利用芦苇、香蒲和茭白等湿地植物来构建人工湿地处理污水的研究已有许多报道，湿地植物在人工湿地中发挥了十分重要的作用，但这些植物多为草本植物，而利用乔木、灌木作为人工湿地植物的报道甚少。

[0003] 有关我国湿地植物研究的最早文献是汪燕杰对南京玄武湖植物群落的初步观察，涉及分类学的最早文献是日本人佐藤润平1942年出版的《满洲水草图谱》。80年代中期起，我国湿地植物研究开始走向繁荣。植物种类选择是否恰当直接影响湿地系统的净化效果，人工湿地往往选用多年生大型植物。大型植物的庞大根系常年具有活性，不仅强化对有机物的降解，而且不必每年栽种，更易适应石砾基质生境；地上部分可以连年生长，具有巨大的生物量和强大的蒸腾作用，更利于污染物去除。湿地植物选择遵循的基本原则有本土植物优先、增加系统的生物多样性、多年生耐湿植物、抗逆性强、植物根系发达、生物量较大、生长周期长、去污能力强、景观效果佳，并具有一定的经济价值等，同时重视物种间的合理搭配。一般挺水植物大多适合于各种类型的人工湿地，而浮叶植物、漂浮植物和沉水植物更适合于深水条件湿地。在人工湿地植物种类应用方面，国内外均是以水生植物类型为主，尤其是挺水植物。在国内湿地植物种类的应用主要借鉴了国外的经验，最常用的植物种类与国外基本一致。国内外研究过的湿地植物主要有芦苇、香蒲、水稻、荻、茭白、黑三棱、水葱、灯心草、水生鸢尾、美人蕉、旱伞草、香根草、慈姑、泽泻、菖蒲、苔草、空心菜、水芹、黑麦草、李氏禾、黄花水龙、牛筋草、水花生、凤眼莲、浮萍、狐尾藻、苦草、菹草、池杉等。其中芦苇和茭白的污水净化能力得到广泛认可，香蒲、美人蕉等的净化能力有待进一步得到验证。在美国，浮萍科是较常用的漂浮植物，包括浮萍属、紫萍属和微萍属；睡莲和石莲花是常用草本类挺水植物，山茱萸和冬青是常用灌木；枫和柳是常用乔木。

[0004] 目前，湿地植物污水净化效果的研究主要集中于室内小面积研究，而且较少涉及湿地植物配置技术研究。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种净化功能型湿地植物筛选池及其应用这种筛选池进行湿地植物筛选的方法。

[0006] 为了完成本发明的目的，本发明一种净化功能型湿地植物筛选池，包括配水池、至少两个种植池和出水池，配水池和出水池分别通过管道与种植池相连。

[0007] 其中，所述的至少两个种植池之间面积相同。

[0008] 其中，与配水池、种植池或出水池相连的管道上均设有开关阀，用于控制水的进出。

[0009] 根据本发明，所述的种植池和出水池相连的管道位于种植池的底部，用于将种植池中的水导入到出水池，优选的出水池的位置低于种植池的底部，使种植池中的水通过势能即可导入到出水池内。

[0010] 根据本发明，提供的种植池内从下至上分别铺设10～20cm厚的粒径为5-8cm的砾石、卵石或块石，15～25cm厚的粒径为0.5-1cm的豆石、碎石或沙石和5～15cm厚的砂土、壤土或粘土，优选为从下至上分别铺设15cm厚的粒径为5-8cm的砾石、20cm厚的粒径为0.5-1cm的豆石和10cm厚的壤土。

[0011] 根据本发明，优选的种植池的进水端池底比出水端池底高2～3cm，以防止堵塞。

[0012] 本发明还提供利用所述的净化功能型湿地植物筛选池进行湿地植物的筛选的方法，包括将所要筛选的植物或者植物的组合种植于所述的湿地植物筛选池的种植池内，将配水池内的污水排入种植池内，一段时间后，测定种植池中水的的污染物指标，从而筛选出具有净化功能的湿地植物或植物组合。

[0013] 根据本发明，可在所述的配水池内放入本领域公知的任何种类的污水，用于筛选对不同种类污染物具有净化功能的植物或植物组合，因而，可根据筛选的目的，测定种植池的水中的不同的污染物指标，所述的污染物指标可为COD、TN、TP、高锰酸盐指数、氨氮、溶解氧、五日生化需氧量、硫化物、矿化度、非离子氨、溶解性铁、总锰、总锌、硒、石油类、阴离子表面活性剂、有机氯农药、苯并(α)芘、丙烯醛、苯类、总有机碳、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、挥发酚、氰化物、氟化物、硫酸盐、氯化物、六价铬、大肠菌群、细菌总数、叶绿素a、总汞、总砷、镉、铅、铜、银、总α放射性、总β放射性、钾、钠、锌、硫酸盐、氯化物、电导率、溶解性总固体、侵蚀性二氧化碳、游离二氧化碳、总碱度、碳酸盐、重碳酸盐或其他本领域公知的，常测的指标为COD、TN、TP、高锰酸盐指数、氨氮、溶解氧、五日生化需氧量等。

[0014] 根据本发明，所提供的湿地植物筛选的方法还包括将所要筛选的植物种类或者植物种类的组合在不同季节筛选，从而筛选出适合不同季节的具有净化功能的湿地植物或植物组合。

[0015] 本发明通过研究在野外自然条件下不同湿地植物配置方式的净化效果，筛选净化能力较强的湿地植物，优势在于将多种湿地植物或组合集中在一起进行相关实验观测，便于监测与管理，而且外部条件能确保保持相一致。筛选的结果更为科学，筛选出的植物或植物组合能直接应用于当地的污染湿地的水质净化和退化湿地的恢复。

附图说明

[0016] 图1湿地植物筛选池平面图。其中，A：配水池，B：出水池，C，P：开关阀，D：管径60mm出水管，E：隔断，F：30mm配水管，1～16：种植池。

[0017] 图2湿地植物筛选池的种植池的剖面图。其中，G：钢筋混凝土墙体，H：10mm厚的钢筋混凝土底面，I：湿地植物，J：管径30mm出水管，K：开关阀，L：水，M：粒径5-8cm砾石，N：粒径0.5-1cm豆石，O：过2mm筛的壤土。

[0018] 图3湿地植物筛选池的配水池的剖面图。其中，R为管径30mm出水管。

[0019] 图4湿地植物筛选池的出水池的剖面图。

[0020] 图5夏秋两季不同湿地植物种植池COD的去除率。

[0021] 图6夏秋两季不同湿地植物种植池TN的去除率。

[0022] 图7夏秋两季不同湿地植物种植池TP的去除率。

具体实施方式

[0023] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0024] 实施例1

[0025] 图1为本发明湿地植物筛选池平面图；图2为本发明湿地植物筛选池中的种植池的剖面图；图3本发明湿地植物筛选池中的配水池的剖面图；图4为本发明湿地植物筛选池中的出水池的剖面图。

[0026] 一种净化功能型湿地植物种植池，包括：配水池A一个，配水池长、宽、高为400∶700∶100cm；湿地植物种植池1～16十六个，每个种植池池长∶宽∶高为500∶200∶85cm，各湿地植物种植池内填充相同的基质，从下至上依次为砾石M15cm(粒径5-8cm)、豆石N 20cm(粒径0.5-1cm)和沙壤土O 10cm(过筛2mm)。植物种植池由钢筋水凝土P构建而成，内部铺设有防渗膜层(包括两个池中间铺设和池底)，湿地植物种植池构建时每个池子的进水端池底比出水端池底高出3cm，以防止堵塞；出水池B一个，出水池长、宽、高为390∶350∶100cm。

[0027] 其中湿地植物种植池相互隔断E，直径30mm配水管F与种植池相连，通过开关阀C控制直径60mm进水管D内的污水排入种植池；直径30mm配水管与直径60mm进水管D相连；而直径60mm进水管D与配水池相连，并通过开关阀P控制配水池内的污水进入直径60mm进水管D。通过直径30mm的出水管R将种植池与出水池相连，并通过开关阀K控制种植池内的水进入出水池。每个种植池底部H的进水端池底比出水端池底高出约2-3cm，以防止堵塞。

[0028] 直径30mm的出水管R位于种植池的底部，其与出水池的上边沿位于同一高度，用于将种植池中的水通过势能导入到出水池，进行直接应用或用于下一步净化。

[0029] 实施例2

[0030] 应用实施例1的筛选池筛选具有净化功能的湿地植物或植物组合，并且筛选适合不同季节用于净化的湿度植物或植物组合。2009年5月，采集官厅水库滨带大小较均匀的湿地植物，分别栽种到植物种植池中，具体配置见表1。2009年6月4日，将污水经配水池缓慢放入种植池(水深35cm)。由于水流通过水管均匀流入种植池，污水通过布设在种植池的布水管流入，缓慢向下渗滤，放水12h后，停止注水。保证湿地植物具有相似的生长环境。经过植物种植池处理后的水从植物种植池底部排出，测定净化后的水中的TN、TP、COD，从而筛选得到具有净化功能的湿地植物。实验用水取自延庆县饲养动物粪水污水，野外试验于2009年6月-11月进行，包括污水的注入和排出以及水样的采集，具体日期见表2。其中，每池中水样的采集设重复三个。化学需氧量(COD)，总氮(TN)和总磷(TP)于实验室内测定，COD浓度采用重铬酸钾法测定，TN采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定，TP浓度采用钼酸铵分光光度法测定。

[0031] 表1湿地植物种植池配置表

[0032]

[0033] 表2 2009年试验时间

[0034]

[0035] 表3不同湿地植物对污染物去除率(％)的比较

[0036]

[0037]

[0038] 结果表明，不同湿地植物对COD(化学需氧量)的净化效果不存在显著性差异(P＞0.05)，不同湿地植物对COD的净化效果从高到低依次为菖蒲+茭白、茭白、香蒲、香蒲+水芹、蒿柳+水芹、芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳、假稻+睡菜、芦苇、鸢尾、香蒲+芦苇、水芹、蒿柳、菖蒲(表3)。

[0039] 不同湿地植物对TN(总氮)的净化效果不存在显著性差异(P＞0.05)，不同湿地植物对TN的净化效果从高到低依次为香蒲、菖蒲+茭白、假稻+睡菜、香蒲+水芹、蒿柳、鸢尾、水芹、菖蒲、芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳、芦苇、茭白、蒿柳+水芹、香蒲+芦苇(表3)。

[0040] 不同湿地植物对TP(总磷)的净化效果存在极显著性差异(P＜0.01)，不同湿地植物对TP的净化效果从高到低依次为鸢尾、假稻+睡菜、蒿柳、茭白、蒿柳+水芹、香蒲、菖蒲+茭白、水芹、菖蒲、香蒲+芦苇、芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳、香蒲+水芹、芦苇(表3)。多重比较结果表明，7种不同湿地植物单种对TP的净化效果不存在显著性差异(P＞0.05)；7种不同湿地植物配置中，假稻+睡菜对TP的净化效果极显著高于香蒲+水芹(P＜0.01)。总体看，香蒲+水芹则不及两个植物单种对TP的净化效果好。

[0041] 除芦苇和菖蒲夏秋两季对COD的净化效果存在显著性差异外(P＜0.05)，其他湿地植物及组合对COD的净化效果不存在显著性差异(P＞0.05)。夏季不同湿地植物对COD的净化效果从高到低依次为香蒲、芦苇、菖蒲+茭白、蒿柳+水芹、香蒲+水芹、茭白、香蒲+蒿柳、香蒲+芦苇、稗草+睡菜、芦苇+睡菜、水芹、鸢尾、蒿柳、菖蒲；秋季不同湿地植物对COD的净化效果从高到低依次为茭白、菖蒲+茭白、芦苇+睡菜、稗草+睡菜、鸢尾、蒿柳、香蒲+水芹、水芹、菖蒲、香蒲+蒿柳、蒿柳+水芹、香蒲+芦苇、香蒲、芦苇(图5)。

[0042] 除假稻+睡菜、芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳、香蒲、芦苇、菖蒲夏秋两季对TN的净化效果存在显著性差异外(P＜0.05)，其他湿地植物对TN的净化效果不存在显著性差异(P＞0.05)。夏季不同湿地植物对TN的净化效果从高到低依次为稗草+睡菜、香蒲、菖蒲+茭白、香蒲+蒿柳、菖蒲、芦苇、香蒲+水芹、芦苇+睡菜、鸢尾、蒿柳、水芹、茭白、蒿柳+水芹、香蒲+芦苇；秋季不同湿地植物对TN的净化效果从高到低依次为菖蒲+茭白、蒿柳、香蒲、水芹、香蒲+水芹、鸢尾、稗草+睡菜、芦苇+睡菜、菖蒲、芦苇、蒿柳+水芹、茭白、香蒲+芦苇、香蒲+蒿柳(图2)。整体来看，7种湿地植物单种和7种湿地植物配置都表现为是夏季对TN的去除效果要优于秋季。

[0043] 夏秋两季，不同湿地植物单种对TP的净化效果不存在显著性差异(P＞0.05)；而夏季不同湿地植物配置对TP的净化效果存在显著性差异(P＜0.05)，秋季不同湿地植物配置对TP的净化效果不存在显著性差异(P＞0.05)。夏季不同湿地植物对TP的净化效果从高到低依次为：稗草+睡菜、蒿柳+水芹、蒿柳、香蒲、鸢尾、水芹、菖蒲+茭白、茭白、香蒲+蒿柳、芦苇+睡菜、菖蒲、香蒲+水芹、芦苇、香蒲+芦苇；秋季从高到低依次为：香蒲+芦苇、稗草+睡菜、鸢尾、蒿柳、菖蒲、水芹、香蒲+水芹、茭白、香蒲、芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳、芦苇、蒿柳+水芹、菖蒲+茭白(图3)。除菖蒲+茭白、香蒲+蒿柳、蒿柳+水芹夏秋两季对TP的净化效果存在显著性差异(P＜0.05)，其余湿地植物及组合对TP的净化效果不存在显著性差异(P＞0.05)。

[0044] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。