极端干旱气候下垂直绿墙灰水处理系统中不同栽培介质的性能评估

本研究首次在卡塔尔极端干旱气候条件下评估垂直绿墙对灰水（greywater）的处理效能，对比土壤/泥炭藓、椰糠和炭基三种栽培介质组合。研究发现炭基介质对浊度（turbidity, 97%）和铵盐（ammonium, 90%）去除率最高，椰糠与土壤介质则能有效降低电导率（conductivity）和钾离子（potassium）。通过叶绿素（chlorophyll）和归一化植被指数（NDVI）监测植物健康状态，证实混合介质策略可优化污染物去除，为干旱地区灰水资源化利用提供技术支撑。

　　

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绿墙中试系统设计与运行

这座户外垂直绿墙中试系统于2024年1月底在卡塔尔基金会教育城南校区的一栋学生宿舍楼投入运行。整个绿墙总高3米，长5米，由10个模块组成，分两排排列，每排5个模块。每个模块包含四个独立的种植柱，以防止不同植物物种交叉混合。图1(a)展示了种植前的绿墙结构。

介质表征

研究人员测试了盆栽土与泥炭藓的混合物，以及多种轻质绿墙介质，包括椰糠、移动床生物膜反应器（MBBR）填料、蛭石、珍珠岩和炭基材料，并采用不同配比进行混合。每种单一介质及混合介质的物理性质，包括比表面积、堆积密度和孔隙度，均列于表1。其中，蛭石、盆栽土和炭材料的BET比表面积分别为5.78 m2/g、4.15 m2/g和2.68 m2/g。

结论

本研究证实了垂直绿墙系统在极端干旱气候下处理灰水的可行性与有效性。在测试的介质中，炭基组合在去除浊度、有机污染物和氮化合物方面表现卓越，同时通过减少蒸散作用降低了水分损失。椰糠和土壤基介质在降低浊度和电导率方面效果显著。所有系统的叶绿素水平均表明植物健康状况良好。