湿地生态修复和废水处理的协同作用与优化研究

关键词：湿地；TN；生物群落；植物修复技术；排水系统

前言

湿地作为重要的湿地生态系统，对维护当地生态平衡、调节气候、净化水源等方面具有重要作用。然而，由于人类活动和环境变化的影响，湿地生态系统面临着严重的威胁和破坏。在这种情况下，湿地生态修复变得至关重要。废水处理是保护环境的必要手段之一，随着工业化和城市化的发展，废水的产生和排放不断增加，对环境和人类健康造成了严重威胁。高效的废水处理技术在维护环境稳定和保护生态环境方面起着不可或缺的作用，是实现可持续发展的必要手段。为了保护和恢复官厅湿地的生态环境，需要采取综合性的措施，其中生态修复和废水处理是重要的两个方面。水污染已经成为全球关注的严重问题，其源头主要包括废水排放、污水排放等。这些污染行为不仅给人类的生存和发展带来了严重的影响，也对整个生态系统造成了难以挽回的破坏。因此，亟需采取有效措施，减少污染排放，保护水资源，维护生态平衡。因此，研究基于植物修复技术与排水系统改善技术，探讨官厅湿地生态修复和废水处理的协同作用与优化研究，为类似环境的保护提供借鉴和参考。此次研究的创新点在于综合考虑了生态修复和废水处理两个方面，并结合了植物修复技术和排水系统改善技术。

1生态修复与废水处理技术在湿地自然环境中的应用

1.1官厅水库湿地生态修复与废水处理协同作用研究

官厅水库湿地公园坐落在官厅水库，以保护和恢复官厅水库流域湿地生态环境、拱卫首都生态屏障、促进当地绿色发展为主要目标，致力于打造山水林田湖草生命共同体。但目前官厅水库湿地存在着一系列生态问题和废水问题亟需解决。主要的生态问题包括面源污染和点源污染。面源污染主要来自农业；点源污染则主要来自周围村庄的生活污水、垃圾以及养殖业造成的污染；废水问题主要是由于水库周边违规旅游设施建设。综上，有效保护官厅水库湿地公园生态迫在眉睫。

生态修复与废水处理协同作用是指利用生态学原理和化学、生物学等技术手段，将废水处理与生态修复相结合，实现废水处理和生态修复的协同增效。这种协同作用可以在同一处理设施内同时进行废水的净化处理和生态环境的修复，从而降低设施的建设和运行成本，同时提高废水处理效果和生态环境质量。

在湿地的生态系统中，绿色植物是湿地生态系统中最重要的组成部分，起到保持湿地功能、维护生态平衡和维持区域环境稳定的作用。此次研究从生态修复与废水处理的协同作用出发，探讨解决官厅水库湿地问题的治理机制。首先通过收集废水，对其进行预处理，以去除其中的大颗粒物质和有害物质。然后进行水质监测和管理，通过定期监测水质，掌握水质状况，及时采取措施进行治理。针对废水处理，主要通过排水设施的改造，在湿地周边建设适当的排水设施，将湿地的处理能力与排水设施相结合，达到更高效的污水处理效果。

湿地生态修复和废水处理之间存在密切的关系。湿地生态系统可以有效地净化水质、吸收和分解污染物，为废水处理提供自然化的解决方案。同时，废水处理过程中产生的物质也可以为湿地生态修复提供必要的营养物质和水分，促进湿地的恢复和再生。首先湿地生态系统中的植物、微生物和介质等可以吸收、转化和降解废水中的污染物，如重金属、有机物、氮磷等，从而净化水质，减少污染。此外，湿地生态修复还可以增加水体的氧气含量，提高水体的自净能力，为废水处理提供一种绿色、可持续的解决方案。其次，废水处理对湿地生态修复也有一定的影响。废水处理过程中产生的物质，如营养物质、水分等，可以为湿地植物的生长提供必要的养分和水分，促进湿地的恢复和再生。

1.2官厅水库生态修复与废水处理技术优化方案设计

目前的修复和废水处理技术虽然已经取得了一定的成果，但仍然存在一些难以克服的问题，如处理效率不高、对环境的影响较大等。因此，需要加强技术创新，开发更加高效、环保的修复和废水处理技术。并且现有的方案设计往往只考虑某一方面的因素，如只考虑植被修复或废水处理，而忽略了两者之间的相互作用和影响。因此，需要加强方案设计的综合性和系统性，从整体角度出发，考虑多种因素的综合作用。而结合植被修复和排水系统完善技术的优势，可以有效地弥补上述不足。因此，为有效实现官厅水库生态修复与废水处理，研究从植被修复和排水处理设施的优化两方面出发进行方案的设计。其中植被修复作为一种重要的生态修复方式，是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物，达到净化环境、恢复生态的目的的一种技术。具体来说植被修复利用植物的生物过程来净化环境，不需要添加化学药剂等人工物质，对环境无害，具有天然环保的优势（见图1）。

图1为植物在湿地生态系统修复中的作用示意图。植物作为湿地生态系统中的主要组成部分，对于维护湿地生态系统的稳定性和健康有着至关重要的作用。首先，湿地植物能够促进水循环和水质改善。其次，湿地植物能够吸收和转化氮、磷等污染物质，将其转化成植物生长所需的养分。最后，湿地植物还能提供栖息地和繁殖场所，为许多动植物提供生存的环境，对于维护生物多样性和生态平衡也有着不可替代的作用。在植被修复方案设计中，根据官厅水库的地理环境、气候条件和水质状况，选择适合的植物种类。这些植物不仅要有较强的耐污能力，还能够为水体提供良好的生态环境。接着合理规划植物的种植区域，采用适当的种植方法，如浮岛种植、沿岸种植等，确保植物成活率高，生长良好。同时需要定期对植物进行养护管理，包括修剪、收割、施肥等，以促进植物的生长和繁殖。最后通过对植物生长状况、水质改善程度等指标的监测与评估，及时调整植被修复方案，确保有效性。

针对官厅湿地公园的废水问题，采用以排水系统改造为主并与湿地处理能力相结合的方法予以解决。首先对排水系统进行完善，包括合理规划排水沟、雨水收集系统等，以实现雨水的有效收集和利用。并对现有的排水处理设施进行改进，如增加预处理设施、优化沉淀池设计等，提高废水处理效率。接着通过加强排水设施的建设和管理，提高湿地的排水能力，避免水涝等问题的发生。引入先进的废水处理技术，如生物膜反应器、高效活性污泥法等，提高废水处理效果。并对处理后的废水进行资源化利用，如用于农田灌溉、城市绿化等，实现废水的循环利用。然后根据湿地的地形、气候等条件，选择合适的排水模式以实现湿地水资源的有效利用和保护。最后通过定期监测水质，掌握水质状况，及时采取措施进行治理。综上，提出植物修复与排水系统改造两种技术来实现官厅湿地公园的生态修复。

2湿地生态修复和废水处理协同作用和优化的结果分析

2.1植物修复技术对生态与废水的治理和净化效果研究

为分析此次植物修复技术在官厅湿地生态与废水治理中应用效果，研究选取在华北地区适宜生长的植物种类，包括香蒲、水葱、梭鱼草、千屈菜、芦苇等湿地植物，用以实现湿地的生态修复，在实验中选取湿地三个点位，对湿地的实际水质进行采集，水质检测指标及方法见表1。

表1为此次实验中选取的检测官厅湿地水质的指标，在实验中共选取总氮、总磷、硝态氮、氨氮、可溶性磷、水体酸碱度、溶解氧、氧化还原电位等指标进行检测。通过对香蒲、水葱、梭鱼草、千屈菜、芦苇植物进行配置形成植物修复组，将其与普通植物组进行比较，之后在各植物组中检测水体中的各指标成分在12天内的变化，用以观察植物修复技术对湿地的水质净化效果，检测结果见图2。

如图2所示此次植物修复技术对湿地水体的修复效果结果，其中植物修复组的TN含量从第一天的3.9mg/L到第8天的4.2mg/L，之后TN含量呈快速下降趋势达到3.2mg/L，TN的含量减少了0.7mg/L。相对于普通植物组，植物修复组TN的含量从第一天的4.3mg/L到第12天时的4.2mg/L，TN的含量在此期间内基本未发生变化。到第12天时，植物修复组的DO指标含量下降了1.1mg/L，普通植物组同样未发生变化。在植物修复组水体中pH值到第9天时为8.3mg/L，处于正常的湿地水质pH值区间内，而普通植物组的pH值在12天内依旧处于7.8mg/L以下。在硝态氮指标中，相比于普通植物组，植物修复组的水体在12天内的硝态氮含量下降了0.8mg/L。在氨氮指标中植物修复组的氨氮含量随着天数的增加呈下降的趋势，氨氮含量从1.1mg/L，下降至0.3mg/L，而普通植物组的氨氮含量基本不发生变化。植物修复组的TP含量同样呈下滑趋势，从第1天的1.2mg/L到第7天下降到0.8mg/L，再到第12天下降到0.4mg/L。普通植物组的TP值同样未发生较大变化。

2.2改进排水系统对官厅湿地水库水质的净化作用分析

为验证湿地排水系统的完善对湿地水质和生态的修复治理作用，以及生态修复与废水处理的协同作用，在植物修复的基础上，研究通过比较实验点在进行排水系统改善后的碳、氮、磷含量的变化，以此验证排水系统的改善是否对湿地的废水治理具有积极作用，检测结果见图3。

图3为改善排水系统前后实验点的水质变化情况，其中碳含量由之前的5mg/g左右，到30天之后下降到3.2mg/g。而氮含量由改善前的5.8mg/g下降到1.7mg/g，氮含量得到明显的改善。相比于改善前平均1.6 mg/g的磷含量，通过对排水系统进行改善后，到第35天时，湿地的磷含量从1.4mg/g下降到0.3mg/g。由此可知，通过对排水系统的改善可以有效改善官厅湿地中碳含量、磷含量。氮含量过高等问题。

3结束语

由于人类活动和环境变化的影响，官厅湿地的生态环境面临着严重的威胁。为此，研究从生态修复和废水治理两方面出发，提出植物修复技术与改善排水系统设施技术，以提高生态修复和处理的效率和质量。结果表明，在植物修复组中水体中的pH值到第9天时为8.3mg/L，处于正常的湿地水质pH值区间内，而普通植物组的pH值在12天内依旧处于7.8mg/L以下。在硝态氮指标中，相比于普通植物组，植物修复组的水体在12天内的硝态氮含量下降了0.8mg/L。氮含量由改善前的5.8mg/g下降到1.7mg/g，氮含量得到明显的改善。在植物修复技术与排水设施结合的技术下，湿地生物群落由3个/m2增加到11个/m2。综上可知此次研究的技术为湿地的生态修复与污水治理提供了可靠的技术。