人工湿地中生物质能源的利用

张聪 冯智 杨卓 秦真

（武汉昌宝环保工程有限公司 湖北武汉 430077）

人工湿地中生物质能源的利用

张聪 冯智 杨卓 秦真

（武汉昌宝环保工程有限公司 湖北武汉 430077）

生物质能作为世界能源消费总量第4位的可再生资源，它的利用开发是极其有意义的。随着人工湿地处理技术得到越来越多的重视，人工湿地中的生物质能源也体现出巨大的经济价值。本文介绍了人工湿地中生物质能的概况以及作用，并指出人工湿地中生物质能源在生物质燃料、工业原料和农业方面的利用情况。

人工湿地；污水处理模式；能源利用；生物质资源

随着社会经济的发展，人工湿地已发展成为了一新的处理生活污水的方式。人工湿地模式是在自然或半自然净化系统的基础上发展起来的污水处理技术，以种植和培育一定的水生植物，设定相应的沼泽地工作环境，利用自然生态系统中的生物和化学作用进行相应的组合，来达到处理生活污水的作用。一方面可以改善水质，另一方面通过这种生物和化学的循环作用，来促进绿色植物的生长。按目前的现状来看，人工湿地中的生物质能量巨大，在工业、农业以及旅游业都已被利用并在进一步深入研究。

1 人工湿地中的生物质能

众所周之，生物质能就在植物在生长的过程当中通过正常的光合作用把一部分的太阳能进行固定。通过光合作用实现，通过碳水化合物的形式存在。具体的原理如下：在植物进行光合作用的光反应阶段会要产生ATP和NADPH两类含能化合物；在暗反应阶段，通过CO2的作用可以合成糖、淀粉、蛋白质等物质。基本上所有的能源都是来源于植物的这种固定作用，这点区别于动物和微生物。但是因为动物和微生物也有碳水化合物的存在，所以对于生物质能我们应该进行广泛的理解，那就是可以进行燃烧能产生热量的物质，包括植物、动物、微生物等都属于这个范围。

2 人工湿地中植物能源的利用

2.1 人工湿地植物制作生物质燃料

现代生物质直燃发电技术诞生于丹麦。该国秸秆发电技术现已走向世界，被联合国列为重点推广项目。查阅相关文献我们可以知道，包括在英国、德国在内的欧盟15个国计划大面积种植象草，种植面积甚至达到他们土地的10%以上。象草这种植物主要是因为大象喜欢吃所以被众人熟悉，象草枝叶浓密、茎秆高大、生长快、生物质产量高，是一种热带和亚热带多年生的草本植物。美国就相关的科学家就对象草代替煤炭和石油能源的可能性做了大量的研究，结果表明如果美国使用10%的土地种植象草可以供给美国50%的电源需求。国内胡焕斌等人指出木本植物作为人工湿地的主要植被来处理污水效果与芦苇相近且存活率高。用来作为制备生物质成型燃料的原料此类木本能源植物具备一定优势。在生物质油方面，在传统油料作物尚不能满足食用油市场的需求时，应该对生物质油的原料资源进行合理利用和开发。

2.2 人工湿地植物作为工业原料

把人工湿地的经济价值最大化，其中人工湿地植物的利用是一个重点，也就是要把其与工业生产更有效、合理地结合并创造经济效益。国内外很多专家也在做相应的研究，除了前面所提到的生物质燃料，在其他工业上人工湿地植物也存在着巨大的利用价值，在很多行业都可以用其作为原料。

四川省环境科学院的黄时达等人就人工湿地植物处理污水进行了试验研究。利用水生植物组成相应的人工湿地系统对煤矿酸性污水和生活污水进行了处理，结果标明灯芯草是一种非常好的湿地植物，其处理污水的能力比芦苇和菖蒲都要强，其产量用AFDM表示，可达10kg/(m2·a)。芦苇也是重要的造纸原料，与阔叶木浆相比，芦苇的非纤维细胞含量较好。在适宜的制浆条件下，可生产出具有高抄造性能的苇浆，可替代阔叶木浆，抄造多种纸种。例如卫生纸、面巾纸、技术用纸以及婴儿尿布等。香蒲叶宽可达2cm,更有其东方香蒲品种更可达到6～10mm，它的纤维含量非常之高，韧性也特别的强，收割后可以用来编制草袋、草包、草席等。在山东的博兴县利用香蒲生产草袋、草包、草席等产品已形成了一条产业链，产品远销欧美等国家，受到国际市场的欢迎，创造了可观的经济利益。

2.3 人工湿地植物在农业中的应用

湿地产业非常之大，为我国的经济发展做出了巨大的贡献，特别是在农业和渔业方面的贡献更是有目共堵的。但是当前的人工湿地产业在这方面还缺乏科学指导，多属粗放型和资源消耗型，所以要加强相应的技术研究，把相应的科学技术应用到人工湿地产业中来，创造更大的经济利益体。

人工湿地可建成类似生态农业的优良生态系统，在湿地上种植经济之物，应用人工湿地的生物资源喂养家禽和家畜，例如象草是我国南方建立人工草场的一种优良牧草，牛、马、羊、兔、鸭、鹅等的喜食，幼嫩期也是养猪、养鱼的好饲料。凤眼莲、浮萍等浮游植物可以为猪提供饲料。

“土浦生物园”是日本的一个人工湿地技术转化案例。水路中种植的蔬菜以空心菜和水芹菜为主。在太湖流域位于江苏省宜兴市大浦镇的陈东港，就水耕蔬菜型人工湿地的一系列问题展开了深入的研究。研究中指出所收获的空心菜受到日本民众的喜欢，研究指出每亩湿地可产空心菜约11.6t，以市场平均价格0.8元／kg计算，可带来9280元收入。每亩湿地可产水芹菜约28t，水芹菜市场平均价格以0.8元／kg计算，每亩湿地可带来约22000元收入，可见，水耕蔬菜型人工湿地具有良好的经济效益。

3 展望

我国可用在人工湿地里的生物质资源虽然丰富，但是起步晚，利用率很低。在今后的研究中应该加强生物质资源的引种、驯养，结合当地的地理气候条件并针对不同废水因地制宜地选择湿地植物，把对污水的处理效果与生物质资源的经济价值相结合。作者简介

张聪（1986－），男，助理工程师，硕士，主要从事水污染防治工程和生态修复工程。