人工湿地堵塞机理与应对措施研究_陈晓东

摘要关键词AbstractTKeywordsC综述了现今国内外人工湿地污水处理系统堵塞的成因，分析了目前比较通用的预防手段、恢复措施和研究现状,并提出了今后人工湿地防淤堵技术的研究发展方向。人工湿地堵塞机理应对措施hisarticlesummarizedthecloggingreasonsofconstructedwetlandsinChinaandoverseas,analyzedtheprevalentrecoverymeasurespreventionmethods,andstudystatus,inaddition,thedevelopmenttrendforconstructedwetlandscloggingpreventionwasputforward.onstructedWetlandsCloggingMechanismCountermeasures收稿日期：2011-02-14作者简介：陈晓东（1962-），男，高级工程师。研究方向：环境生态与污染修复。E-mail：chenxiaodong@syhky.com人工湿地作为一种污水生态处理新技术,兴起于20世纪70年代。该技术综合利用湿地中的基质、水生植物与微生物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用达到净化污水的目的。此类系统在合理的设计条件下能够满足严格的出水标准,具有基建投资少、运行费用低、维护与管理相对简单、生态景观效果好等优点。然而，从国内外目前已建设工程的运行实践来看,如果设计不当或管理不善容易造成湿地堵塞，那么人工湿地的稳定长期运行就缺少保障。美国100多个人工湿地工程调查结果表明：有近一半的湿地系统在投入运行后的5年内发生了堵塞现象。堵塞的积累会导致湿地有效空间减少、水力传导系数降低，湿地导氧受阻、厌氧过度，最终导致湿地处理效果下降、运行寿命缩短以及其它一些问题。可见，探讨人工湿地的堵塞成因机理，研究湿地防淤的技术和工程措施十分必要。笔者结合现今国内外对于湿地堵塞的研究成果，对人工湿地的堵塞机理以及应对措施进行了较为全面的综述。杜中典等认为堵塞过程可分为下面3个阶段：渗透速率接近系统开始运行时的渗透速率，但呈现逐渐下降趋势是堵塞发生的初始阶段；其次是渗透速率大幅度下降的阶段,这个阶段堵塞仅仅依靠有机负荷；最后是间歇的系统堵塞阶段直至持续堵塞发生的阶段。Laak认为有机物积累到了一定程度，特别是湿地系统达到平衡之后，沉积在湿地表面的有机物将会形成了一层黑色粘膜，该粘膜含有如多糖类物质和聚尿类物质等厌氧分解产物，以及一些受低温限制而尚未发生化学变化的有机化合物,导致了系统孔隙的外部堵塞，沉积在孔隙内的有机物导致了孔隙的内部堵塞。对于水平潜流湿地的堵塞发生过程，笔[1][2][4][5]1人工湿地堵塞机理1.1堵塞的发生过程[3]人工湿地堵塞机理与应对措施研究陈晓东（沈阳环境科学研究院沈阳110016）ResearchProgressonCloggingMechanismofConstructedWetlandsandRecoveryMeasures人工湿地堵塞机理与应对措施研究陈晓东－19－DOI:10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2011.05.006者认为，主要是外源性大颗粒物质的局部淤堵，污水中悬浮物和填料表面脱落生物膜的沉积和由于不合理配比造成的填料下潜等过程。文献表明造成堵塞的因素是多样的，笔者从造成堵塞的最终物质形态大体可以分为有机物堵塞、固体悬浮物堵塞、气体堵塞3类，其中有机物堵塞是堵塞的主要原因。有机物是湿地堵塞的主要贡献者，湿地系统有机物的进入量主要来源于污水中的有机物量、湿地植物的生物产量以及土壤微生物的繁生量。植物的生长量由植物地上部分残留、根产量与根系周围的分泌物组成。人工湿地系统有机物与外界的物质输出方式主要有3个方面，一是伴随植物的生长，部分污染物作为养分被植物吸收利用，二是湿地系统中有机物分解所放出的二氧化碳、水和其它无机物质，三是随废水流出所带走的脱落的生物膜，小颗粒悬浮物和溶解性有机物质等。随着人工湿地的运行，如果湿地导出系统不健全，有机物的收支就会逐渐失去了平衡。土壤微生物可以将湿地系统中难分解和分解较慢的化合物轻度改变就可以形成稳定的腐殖质成分，而其产生的生物量体积更大，对系统堵塞的影响更重。同时，湿地填料表面生物膜的大量积累、微生物分泌的胞外多聚物以及湿地中积累的腐殖质这些物质也很容易形成低密度、富含水量的胶状淤泥,对人工湿地的堵塞更起着直接重要作用。高密植的湿地植物，植物死亡残留物及其分解产物是人工湿地有机物质的重要来源之一。较高的湿地系统中植物的生长量，每年植物地上部分衰落时的残留物、根系及根系分泌物都促进了系统中有机物积累量的增加。LongM.Nguyen的研究也表