1、海绵城市：人工湿地植物的选择与配置2016.6.13,湿地作为“地球之肾“，担负着对地球自然水体的净化和处理功能。由于城市中天然湿地的逐渐减少和消亡，因此人工湿地以其独到的优越性受到了越来越多的关注和发展。 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。,人工湿地污水处理系统植物的选用原则,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
2、,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。,1.人工湿地污水处理系统植物的选用原则,1.2 植物具有很强的生命力和旺盛的生长势 抗冻、抗热能力 抗病虫害能力 对周围环境的适应能力,1.人工湿地污水处理系统植物的选用原则,1.3 所引种的植物必须具有较强的耐污染能力 水生植物对污水中的BOD5、COD、TN、TP主要是靠附着生长在根区表面及附近的微生物去除的,因此应选择根系比较发达，对污水承受能力强的水生植物。,1.人工湿地污水处理系统植物的选用原则,1.4 植物的年生长期长，最好是冬季半枯萎或常绿植物； 人工湿地处理系统中
3、常会出现因冬季植物枯萎死亡或生长休眠而导致功能下降的现象，因此，应着重选用常绿冬季生长旺盛的水生植物类型。 1.5 所选择的植物将不对当地的生态环境构成隐患或威胁，具有生态安全性； 1.6 具有一定的经济效益、文化价值、景观效益和综合利用价值。,2.人工湿地植物特性的研究及植物配置分析,2.1 根据植物类型分析 2.1.1 漂浮植物 漂浮植物中常用作人工湿地系统处理的有水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。 根据对这些植物的植物学特性进行分析，发现它们具有以下几个特点：生命力强，对环境适应性好，根系发达；生物量大，生长迅速；具有季节性休眠现象，如冬季休眠或死亡的水葫芦、大薸、水
4、蕹菜，夏季休眠的水芹菜、豆瓣菜等。生长的旺盛季节主要集中在每年的3-10月或9月-次年5月；生育周期短，主要以营养生长为主，对N的需求量最高。,由于漂浮植物具有上述的植物学特性，因此，在进行人工湿地植物配置的时候我们必须充分考虑它们各自的优点：由于这类植物的环境适应能力强，因此在进行植物配置时应当作地方优势品种予以优先考虑；人工湿地系统中，水体中养分的去除主要依靠植物的吸收利用，因此，生物量大、根系发达、年生育周期多和吸收能力好的植物成为我们选择的目标；利用植物季节性休眠特性，我们可以给予正确的植物搭配，如冬季低温时配置水芹菜而夏季高温时则配置水葫芦、大薸等适宜高温生长的植物，以避免因植物品种
5、选择搭配单一而出现季节性的功能失调现象；由于这类植物以营养生长为主，对N的吸收利用率要高，因此，在进行植物配置时应重视其对N的吸收利用效果，可作为N去除的优势植物而加以利用，从而提高系统对N的去除效果。,2.1.2 根茎、球茎及种子植物 这类植物主要包括睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角、薏米、芡实等。它们或具有发达的地下根茎或块根，或能产生大量的种子果实，多为季节性休眠植物类型，一般是冬季枯萎春季萌发，生长季节主要集中在4-9月。,根茎、球茎、种子类植物具有以下特点：耐淤能力较好，适宜生长在淤土层深厚肥沃的地方，生长离不开土壤；适宜生长环境的水深一般为40-100CM左右；具有发
6、达的地下块根或块茎，其根茎的形成对P元素的需求较多，因此，对P的吸收量较大；种子果实类植物，其种子和果实的形成需要大量的P和K元素。,由于这类植物具有以下特点，因此在进行人工湿地植物应用配置时应予以充分考虑： 基于这些植物的特性，其应用一般为表面流人工湿地系统和湿地的稳定系统； 利用这些植物的生长（主要是块根、球茎和果实的生长）需要大量的P、K元素的特性，将其作为P去除的优势植物应用，以提高系统对P的去除效果。,2.1.3 挺水草本植物类型,这类植物包括芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、藨草、水葱、水莎草、纸莎草等，为人工湿地系统主要的植物选配品种。这些植物的共同特性在于：适应能力强，或为本土
7、优势品种；根系发达，生长量大，营养生长与生殖生长并存，对N和P、K的吸收都比较丰富；能于无土环境生长。 根据这类植物的生长特性，它们可以搭配种植于潜流式人工湿地，也可以种植于表流式人工湿地系统中。,根据植物的根系分布深浅及分布范围，可以将这类植物分成四种生长类型，即深根丛生型、深根散生型、浅根丛生型和浅根散生型。 （1）深根丛生型的植物，其根系的分布深度一般在30CM以上，分布较深而分布面积不广。植株的地上部分丛生，如皇竹草、芦竹、旱伞竹、野茭草、薏米、纸莎草等。由于这类植物的根系入土深度较大，根系接触面广，配置栽种于潜流式人工湿地中更能显示出它们的处理净化性能。,（2）深根散生型植物根系一般
8、分布于20-30CM之间，植株分散，这类植物有香蒲、菖蒲、水葱、藨草、水莎草、野山姜等，这类植物的根系入土深度也较深，因此适宜配置栽种于潜流式人工湿地。 （3）浅根散生型的一些植物如美人蕉、芦苇、荸荠、慈姑、莲藕等，其根系分布一般都在5-20CM之间。由于这些植物的根系分布浅，而且一般原生于土壤环境，因此适宜配置于表流式人工湿地中。 （4）浅根丛生型的植物如灯心草、芋头等丛生型植物，由于根系分布浅，且一般原生于土壤环境，因此仅适宜配置于表面流人工湿地系统中。,2.1.4 沉水植物类型,沉水植物一般原生于水质清洁的环境，其生长对水质要求比较高，因此，沉水植物只能用作人工湿地系统中最后的强化稳定植
9、物加以应用，以提高出水水质。,2.1.5 其它类型的植物,一些如水生景观植物之类的，由于长时间的人工选择，使其对污染环境的适应能力比较弱，因此也只能作为最后的强化稳定植物或湿地系统的景观植物而应用。,2.2 根据植物原生环境分析,根据植物的原生环境分析，原生于实土环境的一些植物如美人蕉、芦苇、灯心草、旱伞竹、皇竹草、芦竹、薏米等，其根系生长有一定的向土性，配置于表面流湿地系统中，生长会更旺盛。但由于它们的根系大都垂直向下生长，因此，净化处理的效果不及应用于潜流式湿地中；对于一些原生于沼泽、腐殖层、草炭湿地、湖泊水面的植物如水葱、野茭、山姜、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生长已经适应了无土环境，因此
10、更适宜配置于潜流式人工湿地；而对于一些块根块茎类的水生植物如荷花、睡莲、慈姑、芋头等则只能配置于表面流湿地中。,2.3 根据植物对养分的需求类型分析,根据植物对养分的需求情况分析，由于潜流式人工湿地湿地系统填料之间的空隙大，植物根系与水体养分接触的面积要较表流式人工湿地湿地广，因此对于营养生长旺盛、植株生长迅速、植株生物量大、一年有数个萌发高峰的植物如香蒲、水葱、苔草、水莎草等植物适宜栽种于潜流湿地；而对于营养生长与生殖生长并存，生长相对缓慢，一年只有一个萌发高峰期的一些植物如芦苇、茭草、薏米等则配置于表面流湿地系统。,2.4 根据植物对污水的适应能力分析,不同植物对污水的适应能力不同。一般高
11、浓度污水主要集中在湿地工艺的前端部分。因此，在人工湿地建设时，前端工艺部分如强氧化塘、潜流湿地等工艺一般选择耐污染能力强的植物品种。末端工艺如稳定塘、景观塘等处理段中，由于污水浓度降低，因此可以更多考虑植物的景观效果。,3、海绵城市中植物选择的原则,1、耐涝抗旱海绵措施中植物的生长与降雨息息相关， 满水期与枯水期交替， 植物的生长条件发生变化。 耐涝: 海绵城市要求收集、净化和下渗的雨水，景观植物在雨洪期间汇集雨水的植草沟， 雨水花园、生物滞留带等能正常生长。 耐旱：减少市政浇灌用水，在干旱期有顽强的生命力。,海绵城市中植物选择的原则,雨水对植物的影响：,2、根系发达、净化力强,根系发达，净化
12、能力强，能够对雨水冲刷带来的面源物进行净化。拥有对土壤中氮、磷等污染物的净化能力，使雨水无害化下渗进地下水。雨水中污染物的降解和去除机制主要有三方面：光合作用，吸收氮、磷等物质；根系将氧气传输到基质中，使好氧、缺氧和厌氧植物各得其所； 根系对污染物，特别是重金属的拦截和吸附，对于难以清理的重金属离子，植物净化的效率偏高。,2019/7/14,3、优先选用乡土植物 满足本土化植物景观搭配要求。适应当地气候、土壤、环境，具有极强的地方特色。4、多用香花植物 芳香植物有助于吸引蜜蜂、蝴蝶等昆虫，创造更好的景观效果。如美人蕉、姜花、慈姑、黄菖蒲等。 5、选择可互相搭配种植的植物 不同植物的合理搭配，可提高净化渗透能力：可将根系泌氧性强和泌氧性弱的植物混合栽种，构成复合式植物床，创造出有氧微区和缺氧微区共同存在的环境， 从而有利于氮的降解。 6、选择草本与木本相结合 7、选择常绿植物与落叶植物相结合,2019/7/14,1、去除和吸收氮和磷的植物：,2019/7/14,风车草,芦苇,4、海绵城市中针对不同污染物推荐植物,2、吸收铜、镉、铅等重金属：风车草、宽叶香蒲,2019/7/14,风车草,宽叶香蒲,3、去除城市污水中的BOD：茭白、慈姑,2019/7/14,慈姑,茭白,4、去除城市污水中的COD： 水葱、风车草、香根草,2019/7/14,水葱,香根草,2019/7/14,总结,
