人工湿地氮的去除机理

人工湿地氮的去除机理
人工湿地氮的去除机理

人工湿地氮的去除机理

引言

随着全球湖泊富营养化程度的加剧, 入湖污染源的氮的去除成为日益紧迫的问题, 而湿地在湖泊富营养化的防治中有重要作用, 天然湿地再辅以合理的人工举措后可大大提高污染物去除效率和提高生态效应, 人工湿地的氮去除是一项重要功能, 对人工湿地中氮去除机理的总结可为湿地的设计、运行和研究提供良好的理论依据。

1 人工湿地的氮去除机理

湿地系统通过多种机理去除进水中的氮, 这些机理主要包括生物、物理和化学反应几方面的协同作用。详见表1

在防渗湿地系统中, 忽略湿地和周围水体的氮交换量, 湿地中的氮去除机理包括挥发、氨化、硝化反硝化、植物摄取和基质吸附。许多研究表明, 湿地中的主要去氮机理是微生物硝化反硝化。在Santee的报道中, 硝化反硝化去氮量占氮去除总量的60 %~86 %。

湿地中氮的形态转化情况见图 1 。未防渗湿地需要考虑湿地系统和周围水体的交换量, 即图1 中的⑩。

1.1 氨挥发

氨挥发是物化过程, 水中的氨氮离解平衡方程为:

淹没土壤和沉积物中的NH3挥发和pH 值密切相关:(1)pH =9.3 ,NH3 和NH+4的比例为1∶1 , 氨挥发显著;(2)pH=7.5 ~8.0 , 氨挥发不显著;(3)pH <7.5 , 氨挥发可忽略。湿地中藻类、浮水植物和沉水植物的光合作用常导致pH 值升高。水平潜流湿地系统中可以忽略氨挥发作用, 因为此系统中的pH 值一般不超过8.0。氨挥发由水中的pH 值、NH+4浓度、温度、风速、太阳辐射、水生植物种类、状态和数量以及系统的pH 值日变化等多种因素来综合决定。例如在有自由漂浮大型植物的系统中, 氨挥发是重要的氮去除途径。

1.2 氨化

氨化(矿化)将有机氮转化为无机氮(尤其是NH4+ -N)。有氧时利于氨化, 而厌氧时氨化速度降低。湿地中氨化速度与温度、pH 值、系统的供氧能力、C N 比、系统中的营养物以及土壤的质地与结构有关。温度升10 ℃, 氨化速度提高1 倍。

氨化的最佳pH 值为6.5 ~8.5 , 饱水土壤中由于缓冲作用其pH 值处于中性范围;排水良好时, 由于矿化过程中硝酸盐的积累和H+的生成导致pH 值降低。由于氨化和硝化竞争氧气, 因此系统的供氧能力对NH3-N 的去除的影响较大。1.3 硝化反硝化

硝化将铵离子生物氧化为硝酸根, 是由两组自养型好氧微生物通过两个过程来完成的, 亚硝酸根是此反应的中间体。硝化菌从铵或亚硝酸根的氧化过程获得能量, 新细菌细胞合成以二氧化碳为碳源。

第一步, 严格化能无机营养细菌(严格好氧)将NH+4氧化为NO-2 , 该过程产能, 在生理浓度下, 产能242.8~351.7kJ mol , 亚硝化菌可利用 5 % ~14 %。已鉴定的此类菌有:淡水和土壤中的亚硝化胞菌属(N .europaea)以及土壤中的亚硝化螺菌属(N .briensis)、Nitrosovibrio 属(N .tenuis)和亚硝化亚菌属(N .multiformis)。亚硝化菌将铵氧化为亚硝酸根的可能途径为:铵(NH+4 )—羟胺(NH2OH)—硝酰基(NOH)—硝基羟胺(NO2·NH2OH)亚硝酸根(NO-2 )。其中NOH 和NO2·NH2OH 为假设的中间化合物, 二者参与反应过程。

第二步, 即由兼性化能无机营养细菌将NO-2氧化为NO-3 。该过程产能, 在生理浓度下, 产能64.5 ~87.5kJ mol , 亚硝化菌可利用5 %~10 %。除亚硝酸根外, 这种细菌还能以有机物为生长所需能源。在土壤和淡水中只发现一种亚硝酸氧化细菌, 即硝化杆菌属(Winogradskyi), 在海水中发现纤细硝化刺菌。此外, 亚硝酸根氧化细菌至少有某些种能以亚硝酸根和碳源为食, 甚至能在无氧环境下生长, 这与铵氧化细菌不同。

可见硝化反应第一步的产能为第二步产能的数倍, 欲获相同能量, 所氧化的NO-2的量须为所氧化的NH+4量的数倍, 因此稳态条件下, 人工湿地系统中不会积累NO2-。硝化受温度、pH 值、溶解氧浓度、水的碱度、无机碳源、微生物数量、游离氨浓度、亚硝氮浓度、重金属、有毒有机物和碳氮比等的影响。不同

湿地生态旅游研究的文献综述

本科生专业文献综述 题目: 湿地生态旅游研究的文献综述姓名: 朱清 学院: 人文社会科学学院 专业: 旅游管理 班级: 41班 学号: 2224107 指导教师: 崔峰职称: 讲师 2007 年6 月30 日 南京农业大学教务处制

湿地生态旅游研究的文献综述 旅游管理专业学生朱清 指导教师崔峰 摘要:当前被称为“朝阳产业”的旅游业已经受到人们的广泛关注,湿地是世界上生产力最高的生态系统,它不仅具有丰富的水资源、土地资源、生物多样性资源和矿产资源,还具有巨大的生态效益和经济效益。湿地以其独特的自然和文化景观为湿地旅游提供了条件。本文归纳总结了国内学者对于湿地相关概念的研究、湿地生态旅游资源的研究以及目前我国湿地开发的个案研究,从而了解我国湿地生态旅游的现状与不足,为更好的实现湿地生态旅游资源的保护和湿地生态旅游的可持续发展提供借鉴。 关键词:湿地;生态旅游;可持续发展 Studies on eco-tourism of wetlands Student majoring in tourism management Zhu Qing Tutor Cui Feng Abstract:Nowadays, the so called “Rising Sun Industry” tourism has aroused extensive attention. Wetland is the highest ecosystem on productivity in the world, for it not only has abundant water resources, land resources, biodiversity resources and mineral resources, but also has tremendous ecological and economic benefits. With the peculiar natural and culture landscapes, wetlands provide many advantages on wetland tourism. This paper summarizes the domestic scholars researches on the concept about wetlands、the resources of wetlands tourism and the examples of wetlands tourism exploitation. On the basis of that, we can see the present conditions and disadvantages of domestic researches, and provide some advices on the protection of wetlands and sustainable development. Key words: wetlands; eco-tourism; sustainable development 湿地与森林、海洋并称为地球三大生态系统,与人类的生存、繁衍和发展息息相关, 它不仅为人类生产、生活提供了多种资源, 而且具有巨大的生态旅游资源开发潜力。旅

人工湿地的磷去除机理

生态环境 2006, 15(2): 391-396 https://www.360docs.net/doc/4610111888.html, Ecology and Environment E-mail: editor@https://www.360docs.net/doc/4610111888.html, 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2002CB412302);国家重大科技专项(K99-05-35-02) 作者简介:卢少勇(1976-),男,助理研究员,博士,研究方向为水污染治理与生态修复。Tel: +86-10-136********;E-mail: lusy@https://www.360docs.net/doc/4610111888.html, 收稿日期:2005-11-06 人工湿地的磷去除机理 卢少勇1, 2,金相灿1,余 刚2 1. 中国环境科学研究院湖泊环境研究中心//国家环境保护湖泊污染控制重点实验室,北京 100012; 2. 清华大学环境科学与工程系,北京 100084 摘要:人类生产和生活所产生的磷负荷导致了全中国范围湖泊的富营养化,控制此磷负荷的廉价而有效的具有非常广阔的应用前景技术是人工湿地技术。人工湿地中的磷的存在形态主要有有机磷(生物态和非生物态的)、磷酸、可溶性磷酸盐和不溶性磷酸盐。文章总结了人工湿地中的磷去除机理,在防渗人工湿地系统中,主要的磷去除机理包括化学作用(如沉淀作用和吸附作用);生物作用(如植物吸收作用和微生物吸收与积累作用)和物理作用(如沉积作用)。在未防渗的人工湿地系统中,湿地系统和周围水体(如地下水)的交换量对湿地的磷去除有重要的影响。通常情况下,物理作用和化学作用是人工湿地中最主要的磷去除途径。人工湿地中微生物对磷的去除作用的大小和其所处环境中的氧状态密切相关,植物吸收对磷的去除作用的大小和收割频率与时期、进水负荷、植物物种和气候条件等有关。 关键词:人工湿地;磷;去除机理 中图分类号:X52 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2006)02-0391-06 人类生产和生活所产生的磷负荷导致了全中国范围湖泊的富营养化,控制此磷负荷的廉价而有效的具有非常广阔的应用前景技术是人工湿地技术。人工湿地是20世纪70年代开始发展起来的污水处理工艺[1],自1974年在西德首次建立人工湿地工程(处理城市污水)以来,人工湿地在污水处理领域和水资源保护中得到了大量的应用。人工湿地是独特的土壤-植物-微生物生态系统。人工湿地处理系统人为地将污水投配到常处于浸没状态且生长有水生植物(如芦苇、香蒲和茭草等)的土地上,沿一定方向流动的污水在耐水植物、土壤和微生物等的协同作用下得到净化[2]4-5。由于人工湿地具有氮和磷去除效果好、投资低、运行费用省、耐冲击负荷能力强、维护管理简便和生态景观性能好等一系列优点,因此在资金不富裕但有富余可用地的村镇以及城市污水二级处理厂的深度处理中具有广阔的应用前景[2]179-183, [3,4]。磷是湖泊等水体富营养化的重要因素乃至限制因素,探明用于去除污水中磷的人工湿地系统中的磷去除机理具有重要的意义。 1 人工湿地的磷去除机理 湿地系统去除来水中磷的机理主要为物理、化学和生物作用[5-12],详见表1。 磷在污水中常以磷酸盐(PO 43-、HPO 43-、H 2PO 4-)、聚磷酸盐和有机磷存在。磷是植物生长所必需的元素,污水中的无机磷被植物的吸收和同化而合成ATP 等,通过收割而被带出系统。生物氧化 将绝大多数磷转化为磷酸盐。生物同化无机磷或微生物分解有机磷时,磷的价态不变。低氧化态磷热力学不稳定(即使在高还原性的湿地土壤中也易被氧化为PO 43-),土壤磷以+5价(氧化态)为主。土壤中膦化氢(气态磷)极少[5,13]。湿地土柱(soil column )中的磷几乎都是结合态磷(bound P )、无机磷和有机磷[14]。 图1(下页)为湿地系统中的磷形态转化图。防渗湿地系统中,进水磷的分配途径有出水、植物吸收、微生物的吸收和积累以及沉积吸附沉淀。未防渗湿地系统中,还要考虑湿地与周围水体交换的磷量,如图1中所示的过程⑥,下文中所提及的湿地均指防渗湿地。降水带入的磷的质量浓度一般很低。通常情况下,沉积、吸附、沉淀和微生物的吸收和积累是湿地中最主要的磷去向。另外,在湿地系统中,由于植物土壤蒸发蒸腾作用导致湿地中部分水分损失,而降水导致湿地水量增加,湿地与周围水体存在水量交换,因此进水量可能与出水量差别较 表1 湿地中的磷去除机理 Table 1 Phosphorus removal mechanisms in wetland 机理 备注 物理 沉积 固体重力沉淀 化学 沉淀 不溶物的形成或共沉淀 吸附 吸附在基质或植物表面 生物 植物吸收 适宜条件下植物摄取量较显著 微生物吸收与积累 微生物吸收量取决于其生长所需,积

人工湿地的植物种植和后期维护管理

人工湿地的植物种植和后期维护管理 人工湿地系统水质净化技术作为一种新型生态污水净化处理方法,其基本原理是在人工湿地填料上种植特定的湿地植物,从而建立起一个人工湿地生态系统。当污水通过湿地系统时,其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解,而使水质得到净化。 人工湿地系统水质净化的关键在于工艺的选择和对植物的选择及应用配置,因此,科学的选择和配置水生植物对人工湿地系统和景观的营建具有极其重要的意义。 一、水生植物概述 水生植物是指生长在水体、沼泽地的植物,包括草本和木本植物。目前国内通用的分类方法是把水生植物分为4类: (1)挺水植物。挺水植物是指茎叶挺出水面的水生植物,常见的有荷花、千屈菜、菖蒲、香蒲、黄菖蒲、燕子花、慈姑、芦苇、灯心草、蒲苇等。 (2)浮叶植物。浮叶植物是指叶片浮在水面的水生植物,常见的有凤眼莲、王莲、睡莲、萍蓬草、芡实等。 (3)漂浮植物。漂浮植物的根不生于泥中,植株部分漂浮于水面之上,部分悬浮于水里,如满江红、水鳖、浮萍等。 (4)沉水植物。沉水植物的整个植株全部没于水中,或仅有少许叶尖或花露于水面,如金鱼藻、菹草、苦草、黑藻等。 二、水生植物在人工湿地中的作用 (1)水生植物的景观功能

水生植物能够给人一种清新、舒畅的感觉,它不仅可以观色、闻香、还能赏姿,并欣赏映照在水中的倒影,令人浮想联翩。荷叶青翠而洁净,叶型如伞,大而美观。荷花淡雅清香,气质高贵。菖蒲是常绿水生观叶植物,与碎石相配以增加景观效果。芦苇丛植于水边,微风轻拂,哗哗作响,体现了动和静集合。 (2)水生植物的生态功能 在人工湿地中水生植物的生态功能主要体现在对水质的净化功能上: ①直吸收利用污水中可利用态的营养物质,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。 水生植物除了可以改善水质外,还具有维护物种多样性,改善气候、净化空气、改善土壤等生态功能。 三、人工湿地植物的选用原则 (1)植物在具有良好的生态适应能力和生态营建功能 管理简单、方便是人工湿地生态污水处理工程的主要特点之一。若能筛选出净化能力强、抗逆性相仿,而生长量较小的植物,将会减少管理上尤其是对植物体后处理上的许多麻烦。一般应选用当地或本地区天然湿地中存在的植物。 (2)植物具有很强的生命力和旺盛的生长势 ① 抗冻、抗热能力

人工湿地机理

水质中的悬浮物的去除主要靠物理沉淀、过滤作用,对污染物的去除与影响物理沉淀可沉淀固体在湿地中重力沉降去除、过滤,通过颗粒间相互引力作用及植物根系的阻截作用使可沉降及可絮凝固体被阻截而去除。 BOD的去除主要靠微生物吸附和代谢作用,代谢产物均为无害的稳定物质,因此可以使处理后水中残余的BOD浓度很低。污水中COD去除的原理与BOD基本相同。 湿地基质的过滤吸附作用 污水进入湿地系统,污水中的固体颗粒与基质颗粒之间会发生作用, 湿地基质 水流中的固体颗粒直接碰到基质颗粒表面被拦截。水中颗粒迁移到基质颗粒表面时,在范德华力和静电力作用下以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力作用下,被粘附与基质颗粒上,也可能因为存在絮凝颗粒的架桥作用而被吸附。 此外,由于湿地床体长时间处于浸水状态,床体很多区域内基质形成土壤胶体,土壤胶体本身具有极大的吸附性能,也能够截留和吸附进水中的悬浮颗粒。 物理过滤和吸附作用是湿地系统对污水中的污染物进行拦截从而达到净化污水的目的的重要途径之一。 湿地植物的作用 植物是人工湿地的重要组成部分。人工湿地根据主要植物优势种的不同,

湿地植物 被分为浮水植物人工湿地,浮叶植物人工湿地,挺水植物人工湿地,沉水植物人工湿地等不同类型。湿地中的植物对于湿地净化污水的作用能起到极重要的影响。 首先,湿地植物和所有进行光合自养的有机体一样,具有分解和转化有机物和其他物质的能力。植物通过吸收同化作用,能直接从污水中吸收可利用的营养物质,如水体中的氮和磷等。水中的铵盐、硝酸盐以及磷酸盐都能通过这种作用被植物体吸收,最后通过被收割而离开水体。 其次,植物的根系能吸附和富集重金属和有毒有害物质。植物的根茎叶都有吸收富集重金属的作用,其中根部的吸收能力最强。在不同的植物种类中,沉水植物的吸附能力较强。根系密集发达交织在一起的植物亦能对固体颗粒起到拦截吸附作用。 再次,植物为微生物的吸附生长提供了更大的表面积。植物的根系是微生物重要的栖息、附着和繁殖的场所。相关文献表明,植物根际的微生物数量比非根际微生物数量多得多,而微生物能起到重要的降解水中污染物的作用。 最后,植物还能够为水体输送氧气,增加水体的活性。 由此可见,湿地植物在控制水质污染,降解有害物质上也起到了重要的作用。 微生物的消解作用 湿地系统中的微生物是降解水体中污染物的主力军。好氧微生物通过呼吸作用,将废水中的大部分有机物分解成为二氧化碳和水,厌氧细菌将有机物质分解成二氧化碳和甲烷,硝化细菌将铵盐硝化,反硝化细菌将硝态氮还原成氮气,等等。通过这一系列的作用,污水中的主要有机污染物都能得到降解同化,成为微生物细胞的一部分,其余的变成对环境无害的无机物质回归到自然界中。 此外,湿地生态系统中还存在某些原生动物及后生动物,甚至一些湿地昆虫和鸟类也能参与吞食湿地系统中沉积的有机颗粒,然后进行同化作用,将有机颗粒作为营养物质吸收,从而在某种程度上去除污水中的颗粒物。 人工湿地污水处理系统是一个综合的生态系统,具有如下优点: ①建造和运行费用便宜

湿地概述

人工湿地定义(概述): 人工湿地污水处理系统源于对自然湿地的模拟,它利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化作用。这种湿地系统是在一定的长宽比及地面坡度的洼地中,由土壤和按一定坡度填充一定级别的填料混合结构的填料床组成,并在床的表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性强、成长周期长、美观及具有经济价值的水生植物,形成一个具有污水处理功能的独特的生态系统。污水流经床体的填料缝隙或床体表面时,通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等作用实现对污水的高效净化处理。 人工湿地简介说明: 人工湿地是由水、基质、水生植物和微生物等所组成的为处理污水而设计建造的湿地生态系统。这种湿地系统是在一定的长宽比及地面坡度的洼地中,由土壤和按一定坡度填充一定级别的填料混合结构的填料床组成,并在床的表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性强、成长周期长、美观及具有经济价值的水生植物,形成一个具有污水处理功能的独特的生态系统。人工湿地依靠物理、化学、生物的协同作用完成污水的净化过程,强化了自然湿地生态系统的去污能力。从自然调节作用看,人工湿地还具有强大的生态修复作用。作为一种生态污水处理方法,污水中的污染物质主要是通过人工湿地内植物根区的吸收、吸附,微生物的同化、异化及与基质的系统作用完成的。通过植物的光合作用及根系的输氧,形成好氧、缺氧、厌氧等复合体系,从而有效保证了COD、SS、N、P的处理效果。人工湿地具有投入少、运行成本低、工艺简单、运行稳定、处理效果好、景观效应好等优点。但人工湿地的推广应用仍受一些制约因素的影响:(1)潜流人工湿地进水端因难以降解的大分子有机物和悬浮物长时间积累而堵塞,降低了湿地的使用寿命;(2)湿地的生物硝化和反硝化的效率低,总氮去除效果不理想;(3)冬季低温运行处理效果差;(4)受植物根系输氧能力限制,湿地一般较浅,占地面积较大。 复式潜流湿地工艺说明: 复式潜流人工湿地主要是针对目前各类人工湿地普遍存在的问题和技术瓶颈而提出的新型湿地技术:主要解决北方高纬度地区低温下湿地处理效果低下、人工湿地短命、总氮难以达标以及湿地占地面积较大问题,实现人工湿地技术的升级和推广。 复式潜流人工湿地是将传统潜流湿地床体简单的分为上下两层,在保留潜流型湿地诸多优点的前提下,通过设置下层厌氧区来创造更加理想的生物反硝化环境,使湿地的总氮去除率得以提高;通过厌氧消化所堵塞的物质,有效延长湿地使用寿命;通过厌氧区的水解功能提高进水的可生化性,为后段湿地提供微生物可利用碳源;床体深度增加和厌氧区的设置提高了湿地增温和保温功能,可实现低温环境下较高的处理效率;增加床体深度可有效减少占地面积。 ①技术简介:复式潜流人工湿地从结构上说,是在水平潜流湿地的基础上增加深度,湿地进水和收水位于同一端,在湿地中间设置隔水层,使水流形成折返流。原污水通过进水管进入湿地后,首先进入湿地下层区域,进行深度厌氧反应,为湿地系统TN的去除提供了有利的厌氧环境;当污水流至末端,折返流入湿地上层,由于上层植物根系输氧以及大气复氧,上层DO含量高于下层,使污水有机物得到进一步去除;污水经上层好氧环境后,进入砂滤层,进一步拦截污水中的SS,然后通过收水花墙,进入收水槽后经排水管排出。 ②特点: 一、有效解决了人工湿地堵塞问题,延长了湿地使用寿命。 人工湿地的堵塞主要是污水无机物及有机质在湿地前端的积累。在相同有机物总量和总需氧量情况下,拥有高水力负荷与低有机物浓度的床系统和低水力负荷与高有机物浓度的系

人工湿地植物种类

科属植物中名类型学名应用工艺 香蒲科香蒲挺水Typha orientalis 表流湿地、潜流湿地 禾本科芦苇挺水Phragmites australis 表流湿地、潜流湿地 皇竹草湿生、挺水Sympnytum peregrjnum lede 潜流湿地 菰挺水Zizania latifolia 表流湿地、潜流湿地 芦竹湿生、挺水Arundo donax Linn. 潜流湿地 薏苡湿生、挺水Coix lacryma-jobi 表流湿地、潜流湿地 水稻挺水Oryza sativa L 表流湿地 花叶芦竹湿生、挺水Arundo donax var.versicolor 潜流湿地 虉草湿生、挺水Phalaris arundinaced 表流湿地、潜流湿地 李氏禾浮水Leersia Sw hexandrs Sartz. 氧化塘 莎草科荸荠挺水Heleocharis dulcis 表流湿地 水葱挺水Scirpus validus 潜流湿地、表流湿地 风车草湿生、挺水Cyperus alternifolius ssp.flabelliformis 潜流湿地 纸莎草挺水Cyperus papyrus 潜流湿地 藨草挺水Scirpus triqueter 潜流湿地、表流湿地 针蔺挺水、浮水Eleoch aris congesta subsp. Japonica 表流湿地、氧化塘茳芏挺水Cyperus malaccensis 潜流湿地、表流湿地 睡莲科荷花挺水Nelumbo nucifera 表流湿地 芡实浮叶Euryale ferox.景观塘 荇菜浮叶Nymphoides peltatum 景观塘 萍蓬草浮叶Nuphar pumilum 景观塘、氧化塘 睡莲浮叶Menyantehes trifolia 氧化塘、景观塘 天南星科菖蒲挺水Acorus calamus 潜流湿地、表流湿地 马蹄莲湿生、挺水Zantedeschia aethiopica 潜流湿地、表流湿地 大薸浮水Pistia stratiotes 氧化塘 芋挺水Colocasia esculenta 表流湿地 海芋挺水Alocasia macrorrhiza (L.) Schott 潜流湿地 泽泻科泽泻挺水Alisma plantago-aquatica 表流湿地 慈姑挺水Sagittaria trifolia 表流湿地 泽苔草挺水、湿生Caldesia parnassifolias 表流湿地、潜流湿地 三白草科蕺菜湿生Houttuynia cordata 表流湿地 伞型花科水芹菜浮水、挺水Oenanthe javanica 氧化塘、表流湿地 十字花科豆瓣菜浮水Nasturtium officinale 氧化塘、表流湿地

人工湿地水质净化机理

人工湿地水质净化机理 人工湿地对污水的作用机理十分复杂.一般认为,人工湿地生态系统是通过物理、化学及生物三重协同作用净化污水.物理作用主要是过滤、截留污水中的悬浮物,并积在基质中;化学反应包括化学沉淀、吸附、离子交换、拮抗和氧化还原反应等;生物作用则是指微生物和水生动物在好氧、兼氧及厌氧状态下,通过生物酶将复杂大分子分解成简单分子、小分子等,实现对污染物的降解和去除. 1.1 基质净化机理 人工湿地中的基质由土壤、细砂、粗砂、砾石、碎瓦片、粉煤灰、泥炭、页岩、铝矾土、膨润土、沸石等介质中的一种或几种所构成,是湿地植物的直接支撑者,为植物和微生物提供营养,具有巨大的比表面积,易形成生物膜,污水流经颗粒表面时,污染物通过沉淀、过滤、吸附作用被截留,不同的基质有不同的处理能力.湿地基质的类型、结构和肥力状况直接决定湿地植物的类型、数量和质量,并通过食物链影响湿地动物的类群、生长和发育,最终影响湿地生态系统的物质生产.基质也是湿地微生物、水生动物的生活场所,在基质颗粒的周围形成生物膜,通过提供能源和适宜的厌氧条件加强氮的转化.研究表明,在不考虑植物因素的条件下,经过湿地处理的模拟生活污水的COD、BOD5、TSS、总氮、总磷等污染物浓度下降,水质得到改 善.研究还表明,选择合适的人工湿地基质材料和厚度,对提高人工湿地净化能力至关重要. 1.2 植物净化机制 植物是湿地中最重要的去污成分之一,在人工湿地净化污水的过程中起着重要作用.根据植物对污水净化机理的差别,可分为直接净化作用和间接净化作用.直接净化作用是指植物通过吸收、吸附和富集等作用直接去除污水中污染物.间接净化作用是指植物根、茎输送氧气,增强和维持基质的水力传输,影响水力停留时间,通过根系巨大的表面积创造利于各种微生物生长的微环境. 1.2.1 直接净化作用 植物在生长过程中能吸收污水中的无机氮、磷等,供其生长发育.湿地植物对氮的去除作用主要是:氨的挥发作用、NH4+的阳离子交换作用、吸收、硝化和反硝化作用等.科学家研究认为,通过植物根部根毛周围充满氧气的液体薄膜中的好氧微生物的硝化作

国内外湿地研究进展和展望

国内外湿地研究进展和展望Ξ 徐艳艳 徐艳东 (1.临沂市苍山县实验中学,山东苍山277700;2.山东省海洋水产研究所,山东烟台264006) 摘 要 主要分析了国内外湿地的概念和分类、形成和发育、湿地评价和健康评价、恢复和重建、生物地球化学过程、模型研究、人工湿地、全球变暖及湿地生态系统关系等方面研究进展,据此提出展望。 关键词 湿地 生态系统 恢复 湿地(wetland)通常包括灌丛沼泽(swam ps)、苔藓泥炭沼泽(bogs)、泥沼泽(marshes)以及其他类似区域[1]。湿地广泛分布于地球各气候带,从赤道到极地均有分布。据统计全世界共有湿地8.6×106km2,占陆地总面积的6.4%,以亚热带比例最高占29.3%,寒温带占13.4%,寒带占11%,热带占10.9%[2]。 湿地是由喜水生物和过湿环境构成的特殊自然综合体,它位于大气圈、岩石圈及生物圈的交汇处,是各种能量和物质交换和作用的场所。它是地球上重要的生存环境和生态系统,具有稳定环境、物种基因保护及资源利用的功能,被誉为“自然之肾”、 “生物基因库”和“人类摇篮”[3]。因而在世界自然保护大纲中,湿地与森林、海洋一起并列为全球三大生态系统。 但是湿地也是近代史上遭受人类活动破坏最为严重的生态系统,它是继其他生态系统如农业、林业、沙漠等之后,人类重视最晚的一种资源[4]。随着社会经济的发展,湿地的特殊性和重要性已受到全世界的关注,湿地研究已成为当前的热门研究领域。 1 国内外湿地研究进展 1.1 湿地的概念和分类 1.1.1 湿地的概念 由于湿地分布广泛,种类繁多,相互之间差别极大,所以很难给湿地下一个明确的定义。目前的研究者对湿地有不同的理解,已统计到的定义近60种[5]。总的看来,湿地的定义分为两类:一类是管理定义,通常采用的是最有代表性的国际湿地公约(Ramsar公约)中的湿地的定义:“湿地是指不论其为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、水域地带,静止或流动的淡水、半咸水、咸水,包括低潮时水深不超过6m的海水水域。”此定义比较具体,具有明显的边界,具有法律约束力,在湿地管理工作中易于操作[5],但其未揭示出湿地的内涵实质,其内涵和外延不明确[6]。另一类是不同学科的学者从不同角度给出的定义,从学科来看可以概括为水文学、动力地貌学、生态学、泥炭地质学、景观学、资源学[5-8]。杨永兴先生把湿地科学的定义为:“湿地是一类既不同于水体,又不同于陆地的特殊的过渡类型生态系统,为水生、陆生生态系统界面相互延伸、扩展的重叠空间区域。湿地应该具有3个突出特征:湿地地表长期或季节处于过湿或积水状态;地表生长有湿生、沼生、浅水生植物(包括部分喜湿盐生植物),且具有较高生产力。生活湿生、沼生、浅水生动物和适应该特殊环境的微生物类群;发育水成或半水成土壤,具有明显的潜育化过程。”[9]由于湿地是一个过渡带,因此范围界定比较困难,其中,1956年Circular39是美国最早的湿地定义之一;加拿大关于湿地的定义主要有:1979年Z oltai和T arnocai分别提出湿地的定义,1988年Z oltai对其前定义进行修正;[2]原苏联的沼泽概念比较全面,但语义不够确定[3]。 2.1.2 湿地的分类 同湿地概念一样,目前国际湿地学术界还没有一个公认的湿地分类标准、体 Ξ作者简介:徐艳艳(1979-),女,地理教师。

园林常用水生植物水生湿地植物的配置及应用

园林常用水生植物水生湿地植物的配置及应用(组图) (2010-04-13 13:32:08) 转载▼ 标签: 水生湿地植物 杂谈 水生湿地植物作为营造水景的重要要素,它的应用一直备受业内人士的关注。本文从植物的构建模式、优化配置、群丛模式、与水体关系角度分析了水生湿地植物,并且结合武汉市三大公园中的实际应用进行了对比分析。 1、生态水景的构建模式 1.1 生态水景的构建模式 (1)生态自然型 其景观自然形成,各群落分布自然合理,少有人工干涉,如:洪湖的荷花,白洋淀的芦苇。 (2)生态观赏型 其景观由人按生态原理并结合原地形地貌设计而成,各群落分布建植由人工而成,群落以观赏为主。同时运用各种手法使风景优美,使之成为旅游景点,如:杭州的西溪湿地、金银湖湿地公园等。 1.2 水生植物的群落模式 (1)物种多样化模式:陆生、湿生、挺水、浮水、沉水植物依序构成生态水景的组成部分,并逐步形成一个有机和谐统一的组合体,各组成部分比例协调,景观层次和色彩丰富,如:解放公园。 (2)优势种主导模式:优势种在水景中起主导作用,是景观的主体部分,也是景观的特色部分,其他物种为伴生物种。如大片的荷花形成的景观,点缀有香蒲、茭草和水葱。如杭州西湖曲院风荷的荷花。 (3)水质净化型模式:此类景观以大量的沉水植物和浮水植物为主,水域内点缀少量其它水生植物,主要以保持水质良好,水体透明为主。如:和平公园的人工湖,其中种植的大量菹草和黄花鸢尾。

植物群落的优化配置模式:通达人为设计将欲种植的水生湿地植物群落,根据环境条件和群落特性按一定比例在空间分布,时间分布方面进行安排。使其高效运行达到净化水质,并形成优美的景观效果和可持续利用的生态系统。群落配置包括以下两个方面: 水平空间配置:指水域平面上配置不同的植物群落。所配置的植物群落可分为生态型植物群落和观赏性植物群落,生态型植物群落以水体污染的治理,污水的净化,促进生态系统的建立和完善为主要目标,注重群落的生态效应,其建群种要求耐污,去污能力强,生长快,繁殖能力强,生态效益好的物种,如芦苇。观赏性植物群落要求株型美观,有花有色,有较高的观赏价值,易形成区域内观赏特色。如:荷花和睡莲。 垂直空间配置:指水生植物群落的垂直空间配置由水深决定,不同的水生植物群落对水深有不同的要求。群落配置从湖岸向湖心,随水深的不同分别选用不同的水生植物,即湿生植物群落,挺水植物群落,浮水植物群落,沉水植物群落。这些群落分别占据不同的空间生态位,能适应不同水深处的光照条件,能保持相对稳定。 2、水景中的水生湿地植物群落的优化配置 水生植物在园林中的应用主要分为水边的植物配置、驳岸的植物配置、水面的植物配置、堤、岛的植物配置等。配置时要考虑到物种搭配和生态功能,做到观赏功能和水体处理功能统一协调。物种搭配应主次分明,高低错落,符合各水生植物对生态位的要求,同时能充分发挥各水生植物的生态功能。 2.1 水边与驳岸的植物配置 水体边缘是水面和堤岸的分界线,水体边缘的植物配置既能对水面起到装饰作用,又能实现从水面到堤岸的自然过渡,尤其在自然水体景观中应用较多,所以水边植物配置应讲究艺术构图。在构图上,注意应用探向水面的枝、干,尤其是似倒未倒的水边大乔木,以起到增加水面层次和富有野趣的作用。水边的植物配植,主要是通过植物的色彩、线条以及姿态来组景和造景的。我国园林中自古水边主张植以垂柳,造成柔条拂水,同时在水边种植落羽松、池松、水杉及具有下垂气根的小叶榕等,均能起到线条构图的作用。但水边植物配植切忌等距种植及整形式或修剪,以免失去画意。 2.2 水面植物的配置 水面全部栽满植物的,多适用小水池,或大水池中较独立的一个局部,在南方的

人工湿地对污染物的去除机理综述论文

人工湿地对污染物的去除机理综述 09环境工程环建系 摘要:人工湿地是一项复合生态系统工程,其去除机理错综复杂。主要从人工湿地的组成及其功能综述了人工湿地废水处理污染物的降解机理及去除 途径。人工湿地处理效果受植物、基质、微生物、气候等因素的影响。关键词:人工湿地;去除机理;影响因素 前沿 随着人口剧增、工业化及城市化进程加速, 水污染问题日趋严重, 保护水环境的任务变得越来越艰巨。在各种污水处理方法中, 生态处理技术由于投资少、操作简单、处理效果好、抗冲击力强, 同时可使污水处理与创建生态景观有机结合起来, 具有良好的环境效益、经济效益及社会效益, 已逐步被越来越多的国家所接受, 并广泛予以应用。湿地是陆地与水生系统之间的过渡地带,有着很高的生产力以及转换、储存有机物和营养盐的能力。湿地处于水陆交错带可对流经其的水流及其携带的营养物质起到过滤净化作用,由于其在水分和化学循环中所表现出来的功能,被誉为“地球之肾”。 人工湿地是通过模拟自然湿地, 人为设计与建造的由基质、植物、微生物和水体组成的复合体,利用生态系统中基质-水生植物-微生物的物理、化学和生物的三种协同作用来实现对污水的净化。人工湿地对有机物、营养物质有较强的去除能力,在实现生态环境效益的同时可美化环境,实现废水资源化 [1]。 1人工湿地系统处理污水的原理 1.1人工湿地的构建 人工湿地一般由以下单元构成:由填料、土壤和植物根系组成的基质层;能在

水饱和厌氧状态基质层中生长的植物,如芦苇、香蒲、水葱等;可在基质层中及基质表面流动的水体;好氧和厌氧微生物(细菌、真菌、藻类和原生生物等);底部防渗层。 1.2人工湿地类型 传统的人工湿地主要有自由表面流人工湿地, 水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。随着对人工湿地研究的不断深入,一些组合工艺和一些新型人工湿地也不断产生。 1.3人工湿地去污机理与工艺流程 人工湿地对废水的净化处理包括了物理、化学和生物三种作用。湿地系统在运转时,填料表面和植物根系由于大量微生物的生长而形成生物膜[2]。废水流经生物膜会使大量的SS被填料和植物根系阻挡截留;有机污染物也通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地床系统中因植物根系对溶解氧的传递释放,使其周围环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态,保证了废水中氮、磷不仅能被植物和微生物作为营养成分而直接吸收,而且还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用将其从废水中去除。污染物最终通过湿地床填料的定期更换或收割栽种的植物从系统中去除,人工湿地中各种物质的迁移和转化过程(见图1.3)[3]。 1.3湿地中各种物质的迁移和转化过程

人工湿地植物研究

第14卷第2期湖泊科学Vol.14,No.2 2002年6月JOURNAL OF LAKE SCIENCES Jun.,2002 人工湿地植物研究* 成水平吴振斌况琪军 (中国科学院水生生物研究所,淡水生态与生物技术国家重点实验室,武汉430072) 提要本文阐述了植物在人工湿地污水净化过程中作用及存在的若干问题,提出了研究人工湿地植物的一些设想.植物在人工湿地中起着非常重要的作用,不但直接摄取利用污水中的营养物质、吸收富集污水 中的重金属等有毒有害物质;而且输送氧气到根区,提供根区微生物生长、繁殖和降解对氧的需求;还能维持和 加强人工湿地系统内的水力学传输.但目前人工湿地植物的应用还存在着枯死衰退、杂草丛生和根系扩展较浅 等问题,影响人工湿地的净化功能.通过对人工湿地植物生理生态特性如气体代谢、光合作用、逆境生理和相生 相克等研究,筛选出优良植物种类,创造适宜人工生境,将有利于充分发挥湿地植物功能,提高人工湿地污水处 理能力. 关键词人工湿地植物污水处理 分类号Q948.8 人工湿地污水处理系统是在自然或半自然净化系统的基础上发展起来的污水处理技术[1],具有投资省、运行费用低和效果良好等优点[2-4].人工湿地是一种人为地将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成的基质,并有选择性地植入植物的污水处理生态系统.介质、植物和微生物是其基本构成[3],其中对植物的研究是一个重点.本文主要阐述人工湿地植物的研究状况及今后的研究设想. 1植物在人工湿地中作用 植物在污水控制方面有以下优势:1)通过光合作用为净化作用提供能量来源;2)具有美观可欣赏性,能改善景观生态环境;3)可以收割回收资源;4)可作为介质所受污染程度的指示物;5)能固定土壤中的水分,圈定污染区,防止污染源的进一步扩散;6)植物庞大的根系为细菌提供了多样的生境,根区的细菌群落可降解许多种污染物;7)还能输送氧气至根区,有利于微生物的好氧呼吸[5].在人工湿地净化污水过程中,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态的营养物质、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. 1.1吸收利用、吸附和富集作用 植物根系能从污水中吸收营养物质加以利用、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质.进行城镇污水处理试验中发现,种植水烛(Typha an gusti folia)和灯心草(Juncus e ff uses)的人工湿地基质中氮、磷的含量分别比无植物的对照基质中的含量低18%-28%和20%-31%[6],可见水烛和灯心草吸收利用了污水中部分的氮和磷物质.Ellis等(1994)的研究结果表明湿地中宽叶香蒲(Typha la ti folia)和黑三棱(Sparganium sp.)是摄取同化、吸附富集高速公路径流油类、有机物、铅和锌的较适宜植物种类[7].在海涂,芦苇(Phra gmites austr a lis)床湿地系统是削减进入海洋过量营养物质的强有力手段之一[8].池杉(Taxodium ascen dens)人工湿地对污水中总氮和氨氮的净化效果明显地好于对照,对重金属亦具有良好的去除作用[9].吴振斌等报道芦苇-水葱(Schoenoplec- *国家杰出青年基金(39925007)、武汉市青年科技晨光计划(20005004044)、中国科学院知识创新重点项目(KSCX2-SW -102)等资助. 收稿日期:2001-07-10;收到修改稿日期:2001-12-30.成水平,男,1969年生,副研究员.

湿地生态旅游研究的文献综述-人文社会科学学院

? 本科生专业文献综述 题目: 湿地生态旅游研究的文献综述 姓名: 朱清 学院: 人文社会科学学院 专业: 旅游管理 班级: 41班 学号: 2224107 指导教师: 崔峰职称: 讲师 2007 年 6 月30日 南京农业大学教务处制

湿地生态旅游研究的文献综述 旅游管理专业学生朱清 指导教师崔峰 摘要:当前被称为“朝阳产业”的旅游业已经受到人们的广泛关注,湿地是世界上生产力最高的生态系统,它不仅具有丰富的水资源、土地资源、生物多样性资源和矿产资源,还具有巨大的生态效益和经济效益。湿地以其独特的自然和文化景观为湿地旅游提供了条件。本文归纳总结了国内学者对于湿地相关概念的研究、湿地生态旅游资源的研究以及目前我国湿地开发的个案研究,从而了解我国湿地生态旅游的现状与不足,为更好的实现湿地生态旅游资源的保护和湿地生态旅游的可持续发展提供借鉴。 关键词:湿地;生态旅游;可持续发展 Studies on eco-tourismof wetlands Student majoring intourismmanagementZhu Qing Tutor Cui Feng Abstract:Nowadays, the so called “Rising SunIndustry” tourism hasaroused extensive attention. Wetland is thehighest ecosystem on productivity inthe world,for it not only has abundant waterresources, land resources,biodiversity resourcesand mineral resources, but also has tremendous ecological and economic benefits. With thepeculiarnatural andculture landscapes, wetlandsprovide many advantages onwetland tourism. This paper summarizes the domestic scholar sresearchesonthe concept aboutwetlands、theresources of wetlands to urism andthe examples of wetlandstourism exploitation.Onthe basis of that, we

人工湿地除磷综述(一)

人工湿地除磷综述(一) 摘要:随着人类活动的不断增强,水环境氮、磷的污染日趋严重。人工湿地作为一种生态型的新型污水处理工艺,在实践中已得到成功应用。较之传统的磷的处理方法,人工湿地具有生态性、景观性、经济性等特点。本文在介绍人工湿地中磷的去除机理的基础上,探讨湿地中植物和填料,并指出影响系统除磷效果的影响因素。关键词:人工湿地除磷植物填料影响因素一、前言人工湿地作为一种集生态性、景观性、高效低耗的废水处理工艺,正在应用于多种类型的废水处理中,如生活污水、农业废水、城市暴雨、富营养化景观水、矿山排水等等。随着人类活动的不断增加,水体氮磷的污染日趋严重。大量研究已证实:氮和磷能刺激藻类和光合水生生物的生长,而且最终引起水体富营养化,而磷被认为是产生水体富营养化的最主要因素。由于传统的除磷技术都存在一定的局限性:化学沉淀法除磷,运行费用高,会产生大量的化学污泥;生物法除磷,工程投资高,工艺复杂,运行管理要求高。人工湿地除磷,是在一般的人工湿地系统的基础上,通过人为的控制措施,优化系统达到以除磷为主要目标的废水处理技术,其主要原理是通过湿地中的填料、植物和微生物来完成除磷。人工湿地除磷,具有投资少,运行维护方便,经过优化后处理效果好等特点,在保护水环境,以及进行有效的生态恢复等方面均具有十分重大的意义。二、人工湿地中植物对磷的去除植物是人工湿地处理系统的核心之一,它在人工湿地污水处理系统中发挥多种作用。植物主要通过自

身的光合作用吸收部分污染物,有些种类的植物可以吸收重金属或降解有机污染物。同时植物通过茎、叶中的气孔向系统中输送氧气,以形成根际特殊的环境来促进土壤中微生物的生长。人工湿地能否有效处理污水的一个重要因素是选择的植物种类是否合适。一般来说,人工湿地系统的植物种类应具备以下特征:耐污性能好,处理效果好,成活率高;根系发达,茎叶茂密,输氧能力强,生长周期长;抗冻,抗热,抗病虫能力强;易于维护管理;具有美化景观的作用。许多研究表明,植物的存在对于人工湿地系统净化功能的实现有极大的作用。吴振斌等通过实验,研究了人工湿地系统对污水磷的净化效果,结果发现3个有植物系统的去除率分别是61%、65%和59%,而无植物系统的去除率仅为28%。Peterson的研究发现,对于轻度氮磷负荷的人工湿地处理系统,在植物的生长阶段收割,可以占人工湿地氮总去除量的30%;而在重度氮磷负荷的处理系统中,虽然植物吸收氮的绝对量比轻度氮磷负荷的系统大,但其所占比例低,只有1%~4%。彭江燕等研究了黄昌蒲、美人蕉、水葱、芦苇、风车草5种水生植物净化污水的能力,结果表明,风车草去除磷效果最好,黄昌蒲和美人蕉次之水葱稍高于芦苇。三、人工湿地中填料对磷的去除人工湿地的填料是湿地的基质和载体,其去污过程主要包括基质的吸收和过滤等物理化学作用。填料的固磷作用主要包括化学沉淀、吸附作用、闭蓄作用等几个方面。化学沉淀受溶度积控制,可分为钙、镁或铁、铝控制的两种转化系统。可溶性磷酸盐与这些金属离子发生反应,形成自由能下降很多,可逆

人工湿地

人工湿地 人工湿地(artificial wetland ):由人为因素形成的湿地。如水田、水库、运河、盐田及鱼塘等。 人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面,将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上,污水与污泥在沿一定方向流动的过程中,主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用,对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。 目录 简介 概念 特点 人工合成湿地类型 地表流人工湿地 潜流式人工合成湿地

污染物去除机理 1.湿地基质的过滤吸附作用 2. 湿地植物的作用 3. 微生物的消解作用 人工湿地的优缺点 人工湿地植物的选择与配置 概念 人工湿地是一个综合的生态系统,它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理,结构与功能协调原则,在促进废水中污染物质良性循环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最佳效益。 特点 人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点,非常适合中、小城镇的污水处理。 人工湿地处理系统可以分为以下几种类型:(1)自由水面人工湿地处理系统;(2)人工潜流湿地处理系统。(3)垂直水流型人工湿地处理系统。 人工合成湿地类型 地表流人工湿地

潜流式人工合成湿地 人工湿地的核心技术是潜流式湿地。一般由两级湿地串联,处理单元并联组成。湿地中根据处理污染物的不同而填有不同介质,种植不同种类的净化植物。水通过基质、植物和微生物的物理、化学和生物的途径共同完成系统的净化,对BOD、COD、TSS、TP、TN、藻类、石油类等有显著的去除效率;此外该工艺独有的流态和结构形成的良好的硝化与反硝化功能区对TN、TP、石油类的去除明显优于其他处理方式。主要包括内部构造系统、活性酶体介质系统、植物的培植与搭配系统、布水与集水系统、防堵塞技术、冬季运行技术。 潜流式人工合成湿地的形式分为垂直流潜流式人工湿地和水平流潜流式人工湿地。利用湿地中不同流态特点净化进水。经过潜流式湿地净化后的河水可达到地表水Ⅲ类标准,再通过排水系统排放。 垂直流潜流式人工湿地: 在垂直潜流系统中,污水由表面纵向流至床底,在纵向流的过程中污水依次经过不同的专利介质层,达到净化的目的。垂直流潜流式湿地具有完整的布水系统和集水系统,其优点是占地面积较其它形式湿地小,处理效率高,整个系统可以完全建在地下,地上可以建成绿地和配合景观规划使用。

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