改进型垂直流湿地应用于城市半封闭河道治理技术研究

收稿日期:2006-04-25基金项目:本课题受“国家高科技发展863计划专项:上海市水环境质量改善技术与综合示范项目”资助,(课题编号:2003AA601020)作者简介:刘军(1965-),男,高级工程师,硕士学位,主要从事水环境治理工作,现任广州市恒兆环境生物有限公司技术总监。通讯联系人:刘军文章编号:1673-1212(2006)06-0054-05改进型垂直流湿地应用于城市半封闭河道治理技术研究刘军1,徐亚同2,陈洽群3,胡和平4(114广州市恒兆环境生物工程有限公司,广东广州510300;21华东师范大学环境科学与技术系,上海200062;31普罗(上海)生物技术有限公司,上海201203)摘要:随着城市河道截污、清淤、驳岸等水环境综合整治工程的推进,河道半封闭化和湖泊化已成为城市水环境新问题。通过对垂直流湿地的基本结构、布水集水系统、基质、湿地植物等进行改进,将其直接构建于城市半封闭河道中,应用于上海市徐汇区漕溪河富营养水体生态恢复工程。近5个月的运行结果表明,在每隔7～10天间歇性流量300～400m3Π次的污水补水进量下,改进型垂直流湿地技术和其它生物修复、生态恢复技术结合,消除水体富营养现象,3～5天内大幅度消减水体CODCr、NH3-N、TP等,而且Chla、藻类数量等指标一直维持在较低水平,河道清澈见底。改进型湿地对河水处理效率和系统水力负荷密切相关,水力负荷越高,河道CODCr、NH3-N、TP等消减速度越快。改进型垂直流湿地是城市半封闭河道治理的有效技术措施,根据其运行特点,我们将此工艺定名为复合生态滤床。关键词:城市半封闭河道;生物修复;底泥生物氧化;复合生态滤床中图分类号:X70311文献标识码:A随着城市河道截污、清淤、驳岸等水环境综合整治工程的推进,城市干流和主要支流的水质得到明显改善,随之而来的是小河道半封闭化和湖泊化、水体富营养化甚至黑臭,这已成为城市水环境新问题(3)。人工湿地是上世纪七十年代兴起的污水生态治理技术,由于其建设和运行费用低,能耗少,维护方便,具有一定的景观作用等优点,越来越引起人们的重视(9,21,22)。垂直流湿地是一种重要的人工湿地形式,其独特的结构和水流方式,有利于微生物对水体中有机污染物的分解,同时对N、P和藻类有一定的除去作用(10,11,12),从“九五”至今,经过了一系列的小试、中试,并在深圳等地大规模应用(16,17),取得了较好的效果,垂直流人工湿地已发展成为湖泊、水库等大型水体生态治理的一种有效的方法。城市河道、湖泊往往地处闹市,不可能拿出大片土地进行湿地建设,也不容许破坏水环境景观,人工湿地的应用受到一定局限。为了探索城市半封闭河道生态治理方法,我们在2005年3月～8月之间,结合上海市徐汇区漕溪河生态整治工程,进行了改进型垂直流湿地建设和运行试验。1运行条件和方法111试验河道漕溪河位于上海徐汇区轨道交通三号线漕溪路站附近,起点为汽车队,终点为明珠线,长度180米,宽度12～13米,为淀北水利控制片,属龙华街道管辖。通过疏浚、截污、生态护岸等工程,沿线的污水已基本被截流,整治后的漕溪河底宽2米、边坡1:2.5、底标高1.5米,3米水位的槽蓄容量近1300立方米。但该河道与其它城市水系阻隔,只能通过雨水和漕溪支流(未经治理的黑臭或富营养河道)污水定期补给,特别是旱季,约7～10天补给污水一次,每次补给污水量为总水量的20%,约260立方米,由于定期的污水补给,整治后的漕溪河水仍然呈现黑臭或富营养状态。漕溪河属于典型的上海市半封闭河道,其生态恢复治理具有较大的示范意义。112湿地构建将垂直流人工湿地系统进行改进,使其直接构筑于河道上,并浸没于水中,不需布水系统,河水直接自上而下自流,通过布置于河床的集水系统,进入集水回流井。(图1)图1改进型垂直流湿地示意图1.2.1基质选择湿地基质对湿地功能的实现,起着十分重要的作用,我们在床体中重点选择多孔的、具有较大比表面积的填·45·第31卷第6期2006年9月环境科学与管理ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEMENTVol131No16Sep12006料(15)。填料分二种,植物种植区(沿河道垂直方向成行排列)采用特殊的吸磷聚氮填料,对N、P等营养盐有一定的富集作用,以保证植物根区的营养盐供应,便于植物对氮磷的吸收;其它区域采用10mm～15mm石砾,辅之以一定的吸磷聚氮促生填料,加快填料挂膜。1.2.2湿地植物选择湿地植物是人工湿地的重要组成部分(13,14),由于改进型垂直流湿地直接构建于河床上,种植植物具有多样性,可以是挺水植物,也可以沉水植物,特别是沉水植物,通过植物化感作用,对富营养水体藻类具有一定抑制作用。湿地分为30m2的3个区域,共计90m2,从上游到下游,3个区域床体