应用于垂直流-水平潜流复合人工湿地的植物配置方法 【技术领域】
本发明涉及工业废水处理技术领域，尤其是一种应用于垂直流-水平潜流复合人工湿地的植物配置方法。
背景技术
随着我国社会经济的高速发展以及城市化进程的加快，一方面城镇用水供需矛盾日益突出，另一方面巨量废水污水的大量排放又使得供水水源不断受到污染，进而使水质环境不断恶化。人工湿地技术是上世纪70年代发展起来的一种生态污水处理技术，利用工程措施模拟自然湿地建造的生态系统。人工湿地主要有基质、植物、微生物构成，它主要利用系统中基质-水生植物-微生物的物理、化学、生物的三重协同作用，通过基质的过滤、吸附、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。人工湿地主要有表面流式、垂直流式、水平潜流式，这几年结合几种湿地优点的复合人工湿地应用越来越广泛。在实际应用中，我国人工湿地应用植物种类较少，对工业废水的净化效果不好。一般用于生活污水处理的植物有水烛(Typhs angustifolia)、灯芯草(Juncuseffuses)、水葱(Schoenoplectus lacustris)、菖蒲(Acorus calamus)等等。这些植物对于工业废水，特别是重金属离子含量较高的废水，吸附净化效果有限，且在实际应用中，常以某种植物为单位的地块种植，处理效果单一，景观效果差。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、处理效率高、易生长、景观效果好的应用于垂直流-水平潜流复合人工湿地的植物配置方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种应用于垂直流-水平潜流复合人工湿地的植物配置方法，其兼具景观效果与污水处理效果，其关键技术在于水平潜流湿地池种植下述植物的任意一种或几种组合：芦苇、美人焦、桃金娘、蜈蚣草、商陆、李氏禾、风车草、印度芥菜；垂直流湿地池种植下述植物的任意一种或几种组合：灯芯草、千屈菜、东南景天、天蓝遏蓝菜、黑麦草、桃金娘、蜈蚣草、商陆、李氏禾、风车草、印度芥菜；所述垂直流湿地池与水平潜流湿地池中种植植物的数量比例为1∶1.5～2；待垂直流-水平潜流复合人工湿地池蓄水后，在垂直流湿地池的水面上种植浮水植物睡莲和/或凤眼莲。
上述植物配置方法最好应用于下述结构的垂直流-水平潜流复合人工湿地：垂直流湿地池在上，水平潜流湿地池在下，且水平潜流湿地池设于地表面以下；所述垂直流湿地池的基质从上到下依次为粗砂层、人工混合层、砾石区，垂直流湿地池上部设有布水管，池底设有泄流槽，泄流槽上部为透水板，泄流槽下部为防水层；所述水平潜流湿地池两侧为砾石区，中间为基质区，基质区从上到下依次为粗砂层、人工混合层、粗砂层，设置的导流隔板将基质区分割成蛇形的水流通道，池底部设有泄流槽，泄流槽槽底设有防水层，泄流槽槽顶位于砾石区的出水口部位设有透水板；垂直流湿地池与水平潜流湿地池经由设置的回流池连通，回流池内设有污水泵与潜水曝气机；所述防水层为塑胶类材料，防水层上设有预置孔穴，预置孔穴内侧填充有柔性防水填料。
本发明中植物选取的原则为：
1、适合垂直流-水平潜流复合人工湿地的特殊结构形式；
2、对工业废水中的重金属及其他污染物的吸收富集能力强；
3、生长速度快，生产周期短，生物产量高；
4、能反复种植，多次修剪；
5、具有发达的根系组织，且具有抗虫、抗病能力。
其中，桃金娘、蜈蚣草、商陆、李氏禾、风车草、印度芥菜这几种植物既可种植于垂直流湿地池中，也可以种植于水平潜流湿地池中，因其依据培育情况不同，植物本身的茎杆长度也不同，要视所选母本的生长状况来看，如果所培育出的茎杆高度不高，小于50cm，则不宜种植于本垂直流-水平潜流复合人工湿地中的水平潜流湿地池中，因为水平潜流湿地池中种植的植物需要穿过上层的垂直流湿地池。
这是因为植物是人工湿地的重要组成部分，在系统中起关键作用，主要表现在植物根系向基质中释放氧气，植物根系固定植物床，改变水力传导能力，创造生物共生条件，根系分泌物杀死病原菌以及植物的景观美学作用等方面。由于植物种类配置的不同和污水浓度的不断变化等特性，人工湿地的各种特性与功能也会随之改变，从而影响植物的处理效果和景观效果。因此我们从植物着手，针对垂直流——水平潜流复合人工湿地的结构特点，根据实验与实践，设计出上述行之有效植物配植方案。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本植物配置方法所用的成本低、对工业废水中的重金属及其他污染物有很强的吸收富集能力；所采用植物生长速度快，产量高，丰富了人工湿地的植物多样性，具有较好的景观效果。
【附图说明】
图1是本发明中复合人工湿地的结构示意图；
图2是水平潜流湿地池的示意图。
图3是图2的俯视图；
图4是垂直流湿地池的示意图；
图5是垂直流湿地池的防水层的示意图；
图6是布水管的结构示意图；
图7是微孔曝气管的结构示意图；
其中，1、地坪面；2、布水管；3、垂直流湿地池的植物；4、水平潜流湿地池的植物；5、人工混合层；6、砾石层；7、水平潜流人工湿地池地粗砂层；8、垂直流人工湿地池的粗砂层；9、垂直流人工湿地池的泄流槽；10、泄水管；11、回流管；12、回流池；13、污水泵；14、排水管；15、潜水曝气机；16、微孔曝气管；17、入水处砾石区；18、人工混合层；19、垂直流人工湿地池的防水层；20、防水层；21、水平潜流人工湿地池的粗砂层；22、导流隔板；23、水平潜流人工湿地池的防水层；24、水平潜流人工湿地池的泄流槽；25、垂直流湿地池；26、水平潜流湿地池；27、透水板；28、预置穴孔；29、柔性可塑防水填料；30、出水处砾石区。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
针对保定某电镀厂工业废水处理，在现有普通的垂直流——水平潜流复合人工湿地中，选取芦苇种植于水平潜流湿地池中，选取千屈菜、蜈蚣草、东南景天种植于垂直流湿地池中，水平潜流湿地池与垂直流湿地池中植物的种植数量比为1∶1.5，完成植物床准备，待蓄水后再加入部分凤眼莲。对于COD、Cr、Zn、Fe、Mn去除效率达到了76％、80％、81％、76％、86％。
实施例2
针对保定某电镀厂工业废水处理，在现有普通的垂直流——水平潜流复合人工湿地中，选取芦苇、美人蕉种植于水平潜流湿地池中，选取天蓝遏蓝菜、印度芥菜、风车草、千屈菜种植于垂直流湿地池中，水平潜流湿地池与垂直流湿地池中植物的种植数量比为1∶2，完成植物床准备，待蓄水后再加入部分凤眼莲。对于COD、Cr、Zn、Fe、Mn去除效率达到了71％、83％、76％、80％、72％。
实施例3
针对保定某电镀厂工业废水处理，在本发明提供的垂直流——水平潜流复合人工湿地中，选取芦苇种植于水平潜流湿地池中，选取千屈菜、蜈蚣草、东南景天种植于垂直流湿地池中，水平潜流湿地池与垂直流湿地池中植物的种植数量比为1∶1.5，完成植物床准备，待蓄水后再加入部分凤眼莲。对于COD、Cr、Zn、Fe、Mn去除效率达到了85％、90％、92％、82％、94％。
实施例4
针对保定某电镀厂工业废水处理，在本发明提供的垂直流——水平潜流复合人工湿地中，选取芦苇、美人蕉种植于水平潜流湿地池中，选取天蓝遏蓝菜、印度芥菜、风车草、千屈菜种植于垂直流湿地池中，水平潜流湿地池与垂直流湿地池植物的种植数量比为1∶2，完成植物床准备，待蓄水后再加入部分凤眼莲。对于COD、Cr、Zn、Fe、Mn去除效率达到了83％、91％、84％、91％、79％。
在上述过程中还同时存在着驯化过程，将植物配植于人工湿地污染环境中，使其逐渐适应污染环境，不适应的植物在驯化过程中死亡。驯化后的植物重新组合即形成了新植物组合。
本发明中的植物配置方法最好应用于下述垂直流-水平潜流复合人工湿地中，其中水平潜流湿地池中种植的植物的茎杆长度要能够通过上层垂直流湿地池。本垂直流-水平潜流复合人工湿地的结构如下：参见附图2、附图3，水平潜流湿地池中的两侧为砾石区，其中一侧为入水处，另一侧为出水处，出水处砾石区未填满由导水隔板所围成的区域，而只填充了部分砾石，出水处添加部分砾石可以有效的防制堵塞，便于水更好的排出，出水处砾石区30下方设有透水板，水从此处流到泄流槽24，泄流槽24顶部除去透水板部位安装有防水层23。基质自下而上由粗砂层7、人工混合层18、粗砂层21组成，人工混合层18由沸石、蛭石、煤渣混配而成。设置的导流隔板22使水流形成类似蛇形的通道，可以增加污水的处理效果。水平潜流湿地池中栽植有本发明所提供的茎杆较长的植物，在水平潜流湿地池中，会形成植物——微生物群生态系统，在基质与根系中会出现大量的优势微生物群，依靠微生物菌群可以进一步分解有机污染物与重金属污染物。水平潜流湿地池中布设有基质和微孔曝气管16，微孔曝气管16为网状多孔PVC通气管道，由潜水曝气机15通过微孔曝气管16向水平潜流层供氧进行微曝气。
参见附图4，垂直流湿地池25内栽植有本发明所提供的茎杆较短的植物，污水经布水管2均匀流入垂直流湿地池25，垂直向下经过粗砂层8、人工混合层5、砾石层6，经过垂直流湿地池处理后的污水中悬浮颗粒物含量急剧降低，最后通过垂直流湿地池泄流槽9上壁的透水板27汇入泄水槽，经过泄水管10流入回流池12。泄流槽底部设有防水层19，为了防止正在处理的水直接流入水平潜流湿地池，同时为了保证植物正常的生长，应在预置穴孔28和植物茎秆间敷设柔性可塑防水填料29，如塑胶等，不仅防止污水串池流通，还可尽量保证植物正常生长，不影响效率。透水板直接接触的为大粒径的砾石，不易堵塞，不需要特殊处理。
参见附图6，布水管2为类似于“王”字形的布水管，设有布水主管2-1与布水支管2-2。参见附图7，微孔曝气管优选为多孔PVC曝气管，其形状也类似于“王”字形。
参见附图5，垂直流湿地的防水层为经过特殊处理的橡胶或塑胶类材料。预置孔穴使下层植物的茎秆能通过。