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水生植物在水体净化的应用及其方法与流程

花匠小妙招
2025-01-11 20:34

水生植物在水体净化的应用及其方法与流程

本发明涉及水体生态治理领域，具体涉及水生植物在水体净化中的应用及其方法。

背景技术：

1、水是生命之源，是人类生存不可或缺的物质基础，同时也是生态系统的重要组成部分，在城市供水、调节气候等方面发挥着重要作用。近年来，含有氮、磷等营养物质的工业废水和生活污水被大量排入河流、湖泊等水体中，加剧了水环境的富营养化程度。当水体出现富营养化时，一方面，由于水体的透明度下降，使得太阳光线很难透过水层，从而导致水生植物的光合作用受到抑制，水中氧气不足，鱼类和其他水生生物因缺氧而死亡，加剧水体发臭，形成生态的恶性循环。另一方面，富营养化的水域表面会被覆盖着大量的浮游生物及藻类，导致水体的生态稳定受到极大的影响，造成水质恶化等问题，破坏水生生态系统的平衡与稳定，藻类的大量繁殖所释放出来的一系列毒性成分甚至对人类生存和公众健康造成严重威胁。因此，选择一种有效且适宜的水体修复技术净化水体中污染物对保障人们的身体健康至关重要。

2、为有效解决水体污染问题，国内外研究学者积极探究水体修复技术，根据其所涉及的原理，水体修复技术主要被划分为物理技术、化学技术和生物技术三大类。其中，生物技术具有净化效果显著、成本低、环保持久、不易造成二次污染等优点，成为近年来净化水体污染物普遍使用的方法。水生植物是生物技术中重要的净化材料，是水生生态系统中重要的结构和功能组成，不仅具有较高的水质净化能力，而且具有较高的观赏价值，能够美化环境、营造良好的水域景观效果。

3、水生植物是指能够长期正常生长在水中或潮湿土壤中的一类植物，具有发达的通气组织。按照不同生活习性和形态特征把水生植物分为挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物4种类型，其中，挺水植物是指植物的根生长在泥土中，茎、叶伸出水面，如美人蕉、再力花和千屈菜等；浮叶植物是指根扎于泥土中，无明显的茎不能保持直立，叶片或植株浮于水面，如睡莲和萍蓬草等；漂浮植物是指根部不生长在泥土中，全部植株漂浮在水面上。如大漂和凤眼莲等；沉水植物其指根茎扎于底泥中，整棵植株沉没于水下，此类水生植物具有良好的通气组织，可有效吸收水中养分，如苦草、马来眼子菜和黑藻等。

4、通过将不同类型的水生植物搭配，能够构建更稳定的植物修复生态系统，实现对污染水体的高效净化。如专利cn106561238a公开了一种水生生物功能群的构建方法，通过挺水植物功能群的构建、沉水植物功能群的构建、鱼类功能群的构建和底栖动物功能群的构建，稳定水生系统中的生物功能群。专利cn105858898a公开了一种水体生态修复方法，通过种植沉水植物、挺水植物和浮叶植物净化水体。然而，不同的水生植物对水体净化效果不同，如何根据不同植物的净化水体特点，将不同类型的水生植物搭配，以进一步提高污染水体中tn、tp、cod的去除率，实现污染水体的高效净化处理，仍需要进一步研究。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述问题而提供水生植物在水体净化中的应用及其方法。本发明通过对几十种水生植物的实验研究，确定各自的水体净化能力后，通过合理搭配组合各类型水生植物，组合形成了对水体具有高效净化效率的植物修复生态系统。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、水生植物在水体净化中的应用，所述的水生植物由挺水植物、浮叶植物和沉水植物搭配组合形成植物修复生态系统，用于净化v类甚至劣v类水体，

4、其中，所述挺水植物选自美人蕉、千屈菜、再力花中的至少一种；

5、所述浮叶植物为睡莲；

6、所述沉水植物为苦草。

7、作为本发明优选的技术方案，按种植株数，所述挺水植物、浮叶植物和沉水植物的比例为1～3：0.1～0.4：2～5。

8、作为本发明进一步优选的技术方案，按种植株数，所述挺水植物、浮叶植物和沉水植物的比例为1～3：0.2～0.3：3～4。

9、作为本发明优选的技术方案，所述挺水植物种植数量为每平方米污染水体种植8～18株，优选为10～15株；

10、所述浮叶植物种植数量为每平方米污染水体种植1～5株，优选为1～2株；

11、所述沉水植物种植数量为每平方米污染水体种植20～30株，优选为22～25株。

12、作为本发明优选的技术方案，所述的水生植物为以下植物的组合：

13、千屈菜、再力花、苦草、睡莲，株数比例为1～2：1～2：2～4：0.1～0.3；

14、或者，美人蕉、再力花、苦草、睡莲，株数比例为0.5～1.5：1～2：3～5：0.1～0.3；

15、或者，美人蕉、千屈菜、苦草、睡莲，株数比例为0.5～1.5：1～2：3～5：0.1～0.3；

16、或者，美人蕉、苦草、睡莲，株数比例为2～3：3～5：0.1～0.3。

17、一种水生植物用于水体净化的方法，将上述所述的水生植物种植在水体中形成植物修复生态系统。

18、作为本发明优选的技术方案，在水体中布置泥土种植层，所述挺水植物、浮叶植物、沉水植物种植于所述泥土种植层。

19、作为本发明优选的技术方案，所述泥土种植层的厚度为0.1-0.7m，所述泥土种植层位于水深0.3-1.2m处，优选地，所述泥土种植层的厚度为0.2-0.5m，所述泥土种植层位于水深0.3-1m处。

20、作为本发明优选的技术方案，所述泥土种植层中的泥土为污水周边自然土壤，经过破碎混拌均匀后平铺底部或承载装置中，通过用污水周边自然土壤种植植物，能够提高植物的适应能力。

21、作为本发明优选的技术方案，所述泥土种植层内加入装有处理剂的可降解囊体，所述处理剂由微生物制剂、硝酸钠和乙酸钠组成。

22、进一步地，所述微生物制剂包括芽孢杆菌、硝化菌、酵母菌中的一种或多种。

23、所述可降解囊体由可水溶性树脂制成，选自聚乙烯醇系聚合物，可以由乙烯酯聚合而成，可以是乙酸乙烯酯，也可以是其它的脂肪酸乙烯酯(例如，丙酸乙烯酯等)，可水溶性树脂选自醇解度为92-95％的聚乙烯醇。

24、可降解囊体经过30-55天后开始分解，释放内部物质，其中，乙酸钠作为有机碳源添加到底泥中，促进微生物的生长和代谢活动，硝酸钠作为氧化剂，能够提供氧气供给微生物进行氧化降解过程，微生物制剂将泥中的有机质、有机磷、有机氮等组分分解，为水生植物后期生长提供充分的可吸收物质，提高水生植物后期生长繁殖能力，有助于提高水体净化能力。

25、本发明的机理如下：受污染水体中的n、p等营养元素被各类水生植物体直接吸收、利用转化为自身所需物质。根系发达的沉水植物以及浮叶植物对微生物的生长代谢有着重要影响，植物根系与微生物共同作用改善区域水环境。一方面，水生植物根系为微生物提供了适宜的附着载体和栖息环境，有利于微生物的繁殖生长，提高其对污染物的矿化、分解能力。另一方面，光合作用通过水生植物将氧气传输到根系周围，增加水体中的氧气含量，促进根系区域好氧环境的形成，能够保证好氧微生物的代谢活动；同时，根系区域之外形成的厌氧区则能够满足厌氧微生物的代谢活动，整个根系区域构成了好氧区与厌氧区并存的生境，使得微生物的丰度和种类更加完善，有利于硝化、反硝化作用的进行，最终实现脱氮除磷。发达的根系在与水体接触过程中能够形成过滤层，通过吸附、粘黏悬浮物和不溶性胶体降低其在水中的含量，从而提高水体透明度。另外，叶枝发达的挺水植物和浮叶植物的存在使植株附近水面的风速降低，稳定水流速度、减少对底泥的扰动，有利于水体中固体悬浮物的沉降，有效避免重新悬浮的可能性，防止底泥中n、p的释放。

26、本发明将挺水植物、浮叶植物和沉水植物进行搭配组合，形成了植物修复生态系统，充分发挥了挺水植物对水体中tn、tp高吸收能力、沉水植物苦草和马来眼子菜，以及浮叶植物睡莲对水体中tp高吸收能力，综合考虑水生植物在水体中的空间利用率和种植布置情况，将不同类型的水生植物组合搭配，构建了高效的植物修复生态系统，实现污染水体的高效净化，具有协同复配效果，相比单体水生植物种植方案，能够进一步提高污染水体中tn、tp、cod的去除效果。