污水生态处理人工湿地植物净化功能

刘嫣潇 史 瑞 郭丽娟

济宁市环境保护科学研究所有限责任公司

1 前言

目前我国现有的人工湿地之中，植物主要分为漂浮植物、沉水植物、挺水植物与浮叶植物等四大类别，这些植物都有着较好地净化功能，可以成为污水生态处理的良好工具。所以我们在进行污水处理工作的时候，应当将人工湿地植物的净化功能利用起来，采取必要的措施展开污水生态处理工作。

2 人工湿地的相关种类

想要对人工湿地的植物净化功能进行分析与研究，首先要对人工湿地的植物种类以及人工湿地的相关含义进行一个初步的了解。下文将对人工湿地中常见的植物进行一个详细的分类介绍。

2.1 植物分类

（1）挺水植物。挺水植物的体积比较大，大多数都是根系植于水下的泥土中，但主体部分生长在水面上。此类植于常见于水深较浅的区域，比较靠近岸边的潮湿区域。典型代表有：芦苇植物、香蒲植物等，也是人工湿地比较常用的植物类型。

（2）漂浮植物。漂浮植物主要是指那类茎叶漂浮在水面上而根系却悬垂在水中的植物，它们之中的绝大多数都依附挺水植物生长，但也有一部分是以群落的形式在水面生长。此类植物的典型代表有：凤眼莲、水芙蓉、槐叶萍等，它们被大范围用于人工湿地之中。

（3）浮叶植物。浮叶植物一般生长在浅水区，他们的根扎于水底的泥土之中，但叶片浮于水面，他们大多数有着细长的叶柄但是内里是空的。通常情况下，它也是生长在挺水植物的周边区域，它有着较强的生态净化功能，所以可以将其栽种于人工湿地之中。

（4）沉水植物。沉水植物属大型水生植物，主要生长在水层的下部分区域。通常情况下，沉水植物的根系生长在水层底部的泥土之中，所有的茎叶也都浸没在水面之下，其对于深水区域的适应性极高。典型代表有：茨藻科植物、金鱼藻可植物等，沉水植物的耐污性较低，因为他的茎叶部分浸没在水面之下，一旦水质污染严重导致水体的透明度较低，就会影响其接收光照进行光合作用，而且水里的污染物接触到植物以后会在其表面依附，产生一些细菌影响植物本身光合作用的发挥。

2.2 人工湿地分类

除了人工湿地当中的植物涵盖范围广，分类繁复之外，人工湿地本身也由于污水在内的流动方式有较大差异而存在着不同的分类。

（1）表面流人工湿地。所谓表面流人工湿地，顾名思义，就是污水只在土壤表层流动的人工湿地。这种人工湿地是所有人工湿地当中与自然湿地系统最为相像的人工湿地，但与自然湿地有所不同的是，这种人工湿地的污水处理能力要比自然湿地要好得多。这种类型的人工湿地，其去污的主力军是人工湿地中种植植物的茎与杆。当然，植物中茎与杆的去污能力自然无法与根部相比，故而这种表面流的人工湿地，虽然去污能力要比自然湿地好一些，但与其他类型的人工湿地相比，去污能力就会相对较弱一些。但是这种表面流的人工湿地相比较其他类型的人工湿地而言，成本耗费要小得多，并且不需要花费太多的时间进行创建，自有其可取之处。

（2）潜流人工湿地。潜流人工湿地与表面流人工湿地不同，它内部的污水并不是在土壤表层流动的，而是在湿地床下面流动的。也正因如此，潜流人工湿地的去污主力军并非是植物的茎与杆，而是植物根部的微生物群落。因此相比较表面流的人工湿地而言，潜流人工湿地的污水净化能力要比表面流人工湿地好。也由于污水流动的部分在湿地床下方，故而有关污水的净化处理并不如同表面流人工湿地那样容易受到气候以及其他外部环境的影响。但是它也有缺点，相比较表面流的人工湿地而言，潜流人工湿地的造价成本较高，建造工期也较为漫长，因此该种类型的人工湿地在国外的运用并不怎样广泛。

（3）垂直流人工湿地。所谓的垂直流人工湿地，其污水流动并不只在一个区域内进行，而是在整个湿地中呈现垂直流动的态势。最终所有污水都会被集中输送至出水端，最后被排除在整个系统之外。总体而言，垂直流人工湿地相比较其他人工湿地而言，它的去污效果最好，能够去除较高氨氮浓度的污水，并且水负荷运行能力也较强。因此垂直流人工湿地在未来有较大的应用市场与应用空间，或许能够在污水生态处理方面发挥更大的作用。

3 污水生态处理人工湿地植物净化功能的分析

在进行污水生态处理的过程中，使用人工湿地植物能够起到良好的净化作用，有效提升污水生态处理的效果，它的主要净化功能有以下几种。

3.1 吸附有机物的功能

一般情况下，人工湿地的有机物净化功能很强大，它的土壤表层颗粒形成了一道生物膜，在污水流过时候起到一定的阻挡作用。一些不溶于水的有机物经过生物膜的沉淀与过滤，会被快速截留然后为一些微生物所用，而可溶类型的有机物之中的污染物则会被植物根系的生物膜吸收代谢。人工湿地土壤中的好氧区存在着大量的好氧菌，这些好氧菌能够分解污水之中的有机物，将它们变成水和二氧化碳。而厌氧区存在的厌氧菌则会把有机物分解成甲烷成分和二氧化碳成分。此外，污水之中存在的大多数有机物，都能够被人工湿地里面的微生物分解。通常情况下，人工湿地还能够对COD还有BOD发挥一定的吸附功能，有时候的吸附率可能高达百分之九十一，效果较为显著。

3.2 去除污染物的功能

人工湿地的植物在污水生态处理中去除污染物这一环节发挥着巨大的作用。一般来说，植物对水体污染物有着吸收、吸附和富集三大功效，并且它的根系能够将污水中的营养物质吸收并化为己用。甚至植物还可以将污水里面的重金属元素以及一些有害物质吸附和富集然后再除去。

3.3 净化氮元素的功能

通常情况下，污水里面的无机氮和有机氮成分会含有大量氮元素，人工湿地的植物能够吸收氮元素并用其合成植物之内的物质，最终达到净化氮元素的功效。人工湿地之中的植物，还能够通过物理作用或者化学作用来吸附和过滤水里面的氮元素，比如植物和微生物的硝化反应和反硝化反应，就能够实现净化氮元素结果。此外，人工湿地中栽有的大型植物，它们的根系也会起到生物膜的作用，可以净化污水里面的污染物，污水生态处理作用和功能极好。

3.4 净化磷元素的功能

通常情况下，人工湿地的植物有着净化磷元素的功能，它的工作机制主要是借助植物的吸收功能、微生物积累同化功能和基质吸附沉淀功能等完成净化磷元素任务。污水里面饱含无机磷成分，能被植物吸收并将其同化，用于合成DNA和RNA，之后对植物进行收割就能够吸附其中的磷元素。而在微生物的代谢过程中，磷元素属于必要成分，而污水之中的有机磷和难以溶于水的磷，都能够被微生物转化成可溶解的无机磷然后被植物全面吸收。用于作为人工湿地土壤或者填料的原料都有着一定的污水吸附功能和离子交换功能，并且这当中的基质还能够对磷元素进行一定程度的吸附与沉淀，无机磷成分是他主要的吸收对象，能够起到良好的磷净化功能。

3.5 维持环境的功能

人工湿地里面的植物，兼具去除污染物和维持环境两方面的功能。它能够有效地固定床体表面，创设出极佳的过滤条件，并且可以预防湿地出现淤泥堵塞这一问题，提供一个有利的环境给微生物，助其生长。将人工湿地系统用于污水生态处理工作，能够利用植物的生长和净化功能改善生态环境，全面提升生态净化的效果。

4 在污水生态处理中人工湿地植物的选用存在问题分析

虽然在现阶段，有关技术研究人员已经意识到了污水生态处理中人工湿地植物能够发挥的巨大作用，但这并不代表现阶段人工湿地的植物选用是没有问题的。事实上现阶段人工湿地的植物选用仍然存在着许多问题。众所周知，人工湿地当中所种植的植物生长态势越好，生命力越旺盛，那么其能够达到的去污效果也就会有明显的提升。但是在实际的污水生态处理过程中，人工湿地中的植物其生命力与生长周期远远达不到预想的效果。很多人工湿地中的植物往往只能够存活两季，及至到了冬天就会枯死，无法再承担去污的功用。倘若这个问题得不到解决，那么污水生态处理问题就无法得到进一步的改进。当然，除了植物本身的生长周期问题外，植物的衰退问题也是困扰污水生态处理的主要问题。很多植物在人工湿地进行种植之处，都具有很好地去污能力，但是在生长一段时间过后，非但去污能力下降，植物本身也开始呈现衰退的态势。影响植物生长态势的因素有很多，污水的水质以及水力负荷等问题，都有可能会影响到植物的生长。为此，有关人工湿地的植物选用问题开始被重新提出，有关研究者开始思考是否拥有庞大根系的植物就是人工湿地进行种植的不二之选，倘若的确只有拥有庞大根系的植物能够在人工湿地当中发挥出强大的去污净化能力，那么这类植物就不会在屡次的实验中都达不到预想的效果。许多研究人员在进行庞大根系植物种植之后，其根系不仅没有随着植物本身在人工湿地当中的生长而变得愈加发达，甚至植物本身在生长了一段时间后都逐渐变得颓靡，甚至走向死亡。从这个方面来看，在人工湿地当中所适宜种植的植物种类问题的考量应当跳出对根部特征的执着，适当地进行植物选用范围的扩大，让能够在人工湿地中存活更久，能够保持更长时间去污效果和去污能力的植物来帮助进行污水生态处理。

5 在污水生态处理中人工湿地植物的选用标准

上文主要分析了在污水生态处理的过程之中，人工湿地里面的植物起到了怎样的净化功能，也详细分析了就目前而言，进行污水生态处理过程当中，种植在人工湿地当中植物的选用存在的问题。为了能够将这些植物的净化功能全方位的发挥出来，也为了能够使得技术人员在进行植物种类的选用时能够跳出根部发达准入原则的窠臼，我们在实际进行污水生态处理的过程中，需要合理地选用一些能够在实际操作中发挥较明显作用的植物作为人工湿地的植物，将其作用恰当合理地发挥出来，下文将对植物的选用标准进行分析。

5.1 选择一些耐污能力较强的植物

目前人们在选取人工湿地植物的时候，会格外关注其耐污能力。因为虽然一些植物能够对污染环境有着极强的适应能力，但是由于抗性问题，使得他们的耐污能力存在着极大地差异。抗性问题主要跟遗传有关系，不同种类的植物有着不同的遗传特点，所以导致他们的耐污能力存在着不同，为了建设出一个净化能力最优的人工湿地，我们需要对所种植物进行挑选，选择那些耐污能力较强的植物种类。这样才能够用这些植物帮助人工湿地增强污染物净化功能，将人工湿地的污染生态处理的功能发挥得淋漓尽致。

5.2 选择一些净化能力较强的植物

人工湿地的植物除了耐污性要强，其净化功能也十分重要，我们在选择植物的时候要考虑它净化能力是否符合人工湿地的要求，让植物之内的污染物浓度和去除污染物的能力都达到标准所要求的。比如说灯芯草植物和香蒲植物这两类植物的去污能力较强，它们能够实现COD的去除率达到45%左右，像这样的植物就是人工湿地想要实现较强净化能力所不能错失的。此外，由于一些工业污染的现象，导致当前的污水之中存在着或多或少的重金属污染物，所以人工湿地在选择植物的时候，一些去除重金属污染物能力较强的植物，也是需要重点关注的对象。通过以上这些植物，可以有效地缓解当前存在的水污染现象。

5.3 选择一些根系较为发达的植物

我们应当选择一些根系较为发达的植物用于人工湿地的实际建设，因为此类植物会有着较好地吸收功能、吸附功能和富集功能。植物的根系发达能够有效地增加水下生物的数量，并且有着去除氮元素与磷元素的功能，还可以吸附污水之中存在的一些污染物质，甚至还能在一定程度上进行生物降解。不过虽然根系较为发达的植物功能十分强大，但是过犹不及，想要将其功效发挥到最优，我们也应该视实际情况酌情选择，不能盲目地选择，要科学合理地选择根系发达的植物种类与数量，将其净化功能发挥到最优。可以咨询一些专业人员，通过他们对植物污水净化功能的对比和分析，来正确选择有利的植物用于人工湿地的建设。

5.4 选择一些本土化的植物

在选择人工湿地的植物的时候，我们首先考虑的应该是一些本土化的植物，因为选用外地植物的时候，我们还要考虑到环境适应性这一问题，很多外地植物会因为不太适应当地的气候条件所以成活率很低，不利于人工湿地的净化污水目的。但是本土化植物就不同了，它没有环境适应这一障碍，生长效果这一点可以得到明确保证，我们只需要考虑如何加快其生长速度，将其污水净化能力发挥到最大即可。所以我们在挑选人工湿地的植物的时候，应当结合当地的实际情况，合理适当地选取一些本土的植物用于人工湿地建设。

6 结束语

近年来，未来改进传统的污水生态处理方式，我们逐渐将人工湿地用于污水生态处理工作。人工湿地当中的植物有着极好的污水净化能力，能够增加污水生态处理效果，有助于污水的净化。但在人工湿地的实际建设中，我们需要合理地选择用于人工湿地的植物，在优先考虑本土化植物的前提基础上，尽可能地去选择那些耐污、净化性强，根系发达的植物进行栽种，将它们所具有的吸附有机物、去除污染物、去除磷元素和氮元素和维持环境的功能全面发挥出来，科学、合理地建设人工湿地，形成一种良好的污水生态处理模式。