人工湿地是20世纪70年代蓬勃兴起的处理污水的方式,并在欧洲得到广泛的应用。它的原理主要是利用湿地中基质、湿地植物和微生物之间的相互作用,通过一系列物理的、化学的以及生物的途径来净化污水。
植物是人工湿地的重要功能单元,通过植物不但可以去除污染物,还能绿化土地,改善小区域气候,促进生态环境的良性循环。
一、吸收作用
植物在生长发育过程中从污水中吸收大量的无机氮、磷等营养物质。污水中氨氮作为植物生长过程中不可缺少的营养物质被植物直接摄取,合成植物蛋白质和有机氮,再通过植物的收割从废水中去除。植物还能吸附、富集一些有毒有害物质,如重金属铅、镉、汞、砷等。
二、输氧作用
种植于湿地的植物,除了必须适应当地生境,有较长生长期外,还需要生长快速,根茎发达,有较大的地下生物量。对于人工湿地处理系统来说,能否达到预期的处理效果,1个重要因素就是能否使基质中保持充足的氧分。由于生长在湿地中的挺水植物对氧的运输、释放和扩散作用,将空气中的氧转运到根部,再经过植物根部的扩散,在植物根区周围的微环境中依次出现好氧区、兼氧区和厌氧区,有利于硝化、反硝化反应和微生物对磷的过量积累作用,达到去除氮和磷的效果。
三、湿地植物的其他作用
湿地植物在人工湿地系统中除了具有上述的几个主要作用外,还具有另外一些作用:
①植物的光合作用可以为净化作用提供能量来源,可以减少能源的消耗;
②由于资源竞争的结果,种植适宜的植物还可以抑制杂草的生长,植物及其枯枝败叶层形成了1个自然生物过滤器,有助于控制臭味。冬季枯枝落叶还可以形成一层天然的保温层,有助于地下的基质免受霜冻;
③植物根系可以形成1个天然的过滤器,有助于水中悬浮物的截留,并可以防止系统堵塞;
④植物通过吸收同化污水中的营养物质转化为自身的生物量,再通过定期收割植物,从而去除废水中的营养元素,并且回收的植物还可以用作造纸原料、编织材料、牲畜的饲料或燃料等,实现了能源的回收利用,具有良好的经济效益。另外,有些湿地植物还可作为水体所受污染程度的指示物。