人工濕地中生物質(zhì)能源的利用

張聰 馮智 楊卓 秦真

（武漢昌寶環(huán)保工程有限公司 湖北武漢 430077）

人工濕地中生物質(zhì)能源的利用

張聰 馮智 楊卓 秦真

（武漢昌寶環(huán)保工程有限公司 湖北武漢 430077）

生物質(zhì)能作為世界能源消費總量第4位的可再生資源，它的利用開發(fā)是極其有意義的。隨著人工濕地處理技術(shù)得到越來越多的重視，人工濕地中的生物質(zhì)能源也體現(xiàn)出巨大的經(jīng)濟價值。本文介紹了人工濕地中生物質(zhì)能的概況以及作用，并指出人工濕地中生物質(zhì)能源在生物質(zhì)燃料、工業(yè)原料和農(nóng)業(yè)方面的利用情況。

人工濕地；污水處理模式；能源利用；生物質(zhì)資源

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人工濕地已發(fā)展成為了一新的處理生活污水的方式。人工濕地模式是在自然或半自然凈化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的污水處理技術(shù)，以種植和培育一定的水生植物，設(shè)定相應(yīng)的沼澤地工作環(huán)境，利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的生物和化學作用進行相應(yīng)的組合，來達到處理生活污水的作用。一方面可以改善水質(zhì)，另一方面通過這種生物和化學的循環(huán)作用，來促進綠色植物的生長。按目前的現(xiàn)狀來看，人工濕地中的生物質(zhì)能量巨大，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及旅游業(yè)都已被利用并在進一步深入研究。

1 人工濕地中的生物質(zhì)能

眾所周之，生物質(zhì)能就在植物在生長的過程當中通過正常的光合作用把一部分的太陽能進行固定。通過光合作用實現(xiàn)，通過碳水化合物的形式存在。具體的原理如下：在植物進行光合作用的光反應(yīng)階段會要產(chǎn)生ATP和NADPH兩類含能化合物；在暗反應(yīng)階段，通過CO2的作用可以合成糖、淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)?；旧纤械哪茉炊际莵碓从谥参锏倪@種固定作用，這點區(qū)別于動物和微生物。但是因為動物和微生物也有碳水化合物的存在，所以對于生物質(zhì)能我們應(yīng)該進行廣泛的理解，那就是可以進行燃燒能產(chǎn)生熱量的物質(zhì)，包括植物、動物、微生物等都屬于這個范圍。

2 人工濕地中植物能源的利用

2.1 人工濕地植物制作生物質(zhì)燃料

現(xiàn)代生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)誕生于丹麥。該國秸稈發(fā)電技術(shù)現(xiàn)已走向世界，被聯(lián)合國列為重點推廣項目。查閱相關(guān)文獻我們可以知道，包括在英國、德國在內(nèi)的歐盟15個國計劃大面積種植象草，種植面積甚至達到他們土地的10%以上。象草這種植物主要是因為大象喜歡吃所以被眾人熟悉，象草枝葉濃密、莖稈高大、生長快、生物質(zhì)產(chǎn)量高，是一種熱帶和亞熱帶多年生的草本植物。美國就相關(guān)的科學家就對象草代替煤炭和石油能源的可能性做了大量的研究，結(jié)果表明如果美國使用10%的土地種植象草可以供給美國50%的電源需求。國內(nèi)胡煥斌等人指出木本植物作為人工濕地的主要植被來處理污水效果與蘆葦相近且存活率高。用來作為制備生物質(zhì)成型燃料的原料此類木本能源植物具備一定優(yōu)勢。在生物質(zhì)油方面，在傳統(tǒng)油料作物尚不能滿足食用油市場的需求時，應(yīng)該對生物質(zhì)油的原料資源進行合理利用和開發(fā)。

2.2 人工濕地植物作為工業(yè)原料

把人工濕地的經(jīng)濟價值最大化，其中人工濕地植物的利用是一個重點，也就是要把其與工業(yè)生產(chǎn)更有效、合理地結(jié)合并創(chuàng)造經(jīng)濟效益。國內(nèi)外很多專家也在做相應(yīng)的研究，除了前面所提到的生物質(zhì)燃料，在其他工業(yè)上人工濕地植物也存在著巨大的利用價值，在很多行業(yè)都可以用其作為原料。

四川省環(huán)境科學院的黃時達等人就人工濕地植物處理污水進行了試驗研究。利用水生植物組成相應(yīng)的人工濕地系統(tǒng)對煤礦酸性污水和生活污水進行了處理，結(jié)果標明燈芯草是一種非常好的濕地植物，其處理污水的能力比蘆葦和菖蒲都要強，其產(chǎn)量用AFDM表示，可達10kg/(m2·a)。蘆葦也是重要的造紙原料，與闊葉木漿相比，蘆葦?shù)姆抢w維細胞含量較好。在適宜的制漿條件下，可生產(chǎn)出具有高抄造性能的葦漿，可替代闊葉木漿，抄造多種紙種。例如衛(wèi)生紙、面巾紙、技術(shù)用紙以及嬰兒尿布等。香蒲葉寬可達2cm,更有其東方香蒲品種更可達到6～10mm，它的纖維含量非常之高，韌性也特別的強，收割后可以用來編制草袋、草包、草席等。在山東的博興縣利用香蒲生產(chǎn)草袋、草包、草席等產(chǎn)品已形成了一條產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品遠銷歐美等國家，受到國際市場的歡迎，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟利益。

2.3 人工濕地植物在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

濕地產(chǎn)業(yè)非常之大，為我國的經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大的貢獻，特別是在農(nóng)業(yè)和漁業(yè)方面的貢獻更是有目共堵的。但是當前的人工濕地產(chǎn)業(yè)在這方面還缺乏科學指導，多屬粗放型和資源消耗型，所以要加強相應(yīng)的技術(shù)研究，把相應(yīng)的科學技術(shù)應(yīng)用到人工濕地產(chǎn)業(yè)中來，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟利益體。

人工濕地可建成類似生態(tài)農(nóng)業(yè)的優(yōu)良生態(tài)系統(tǒng)，在濕地上種植經(jīng)濟之物，應(yīng)用人工濕地的生物資源喂養(yǎng)家禽和家畜，例如象草是我國南方建立人工草場的一種優(yōu)良牧草，牛、馬、羊、兔、鴨、鵝等的喜食，幼嫩期也是養(yǎng)豬、養(yǎng)魚的好飼料。鳳眼蓮、浮萍等浮游植物可以為豬提供飼料。

“土浦生物園”是日本的一個人工濕地技術(shù)轉(zhuǎn)化案例。水路中種植的蔬菜以空心菜和水芹菜為主。在太湖流域位于江蘇省宜興市大浦鎮(zhèn)的陳東港，就水耕蔬菜型人工濕地的一系列問題展開了深入的研究。研究中指出所收獲的空心菜受到日本民眾的喜歡，研究指出每畝濕地可產(chǎn)空心菜約11.6t，以市場平均價格0.8元／kg計算，可帶來9280元收入。每畝濕地可產(chǎn)水芹菜約28t，水芹菜市場平均價格以0.8元／kg計算，每畝濕地可帶來約22000元收入，可見，水耕蔬菜型人工濕地具有良好的經(jīng)濟效益。

3 展望

我國可用在人工濕地里的生物質(zhì)資源雖然豐富，但是起步晚，利用率很低。在今后的研究中應(yīng)該加強生物質(zhì)資源的引種、馴養(yǎng)，結(jié)合當?shù)氐牡乩須夂驐l件并針對不同廢水因地制宜地選擇濕地植物，把對污水的處理效果與生物質(zhì)資源的經(jīng)濟價值相結(jié)合。作者簡介

張聰（1986－），男，助理工程師，碩士，主要從事水污染防治工程和生態(tài)修復(fù)工程。