水力停留时间变化对两种人工湿地净化效果的影响_吴建强

中国环境科学学会学术年会论文集(2011)水力停留时间变化对两种人工湿地净化效果的影响吴建强王敏唐浩吴健沙晨燕(上海市环境科学研究院上海20233)摘要依托建立在新沂河河漫滩的人工湿地中试工程开展现场试验,研究分析水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响。结果表明:水力停留时间的变化显著影响潜流和垂直流湿地污染物净化的效果,2种湿地高锰酸盐指数和氨氮(Nl材~N)去除效果随水力停留时间的变化均呈现先上升后下降的趋势。垂直流湿地显示出比潜流湿地更好、更稳定的污染物净化效果,其高锰酸盐指数和闻对.N去除效果的最佳停留时间均出现在d2左右,2种污染物的去除率分别达到93.1%和87.7%:而潜流湿地在水力停留时间为Zd左右时高锰酸盐指数去除率最高,达到9.23%,在.25d左右的时候NH才.N去除率最高,达到81.5%。潜流和垂直流湿地都适合应用于新沂河污染河水的处理,在设计和实践应用中,两者的水力停留时间参数均可设定为d2。关键词人工湿地水力停留时间污染物净化效果人工湿地(ConsutrcdetWedands)作为一种高效、低耗,兼具景观功能的生物一生态污水处理方式,自20世纪70年代以来,在国内外得到广泛的研究与应用【卜4]。目前,欧洲和北美地区都有数以千计的人工湿地系统投入到实践中,国内各地区也相继建立了各种规模、各种类型的人工湿地系统,用于试验研究及城市生活污水和工业废水的处理5[,61。许多研究表明【7一91,人工湿地集物理、化学和生物的三重协同作用于一身,利用其净化污水是行之有效的。在人工湿地的设计和运行中,水力停留时间与污染物降解与去除效率关系密切,是维持系统正常运行并充分发挥净化效果的重要参数l0I,川。目前,湿地系统常用的水力停留时间有理论停留时间和实际停留时间两种,理论停留时间由湿地尺寸、填料孔隙率和处理水量计算得出,而实际停留时间则是在实验过程中主要依靠示踪剂测定。本文依托于在新沂河河漫滩建立的人工湿地中试工程,开展现场试验研究,着重分析潜流和垂直流人工湿地污水净化效果及水力停留时间变化对其的影响。一、材料与方法(一)试验水质人工湿地中试工程位于新沂河上游沐阳县沂河大桥以西、沐阳地涵以东的河漫滩,新沂河全线水质为劣V类,试验期间水质数据见表1,主要超标因子为氨氮(N困.N)和高锰酸盐指数,无重金属类超标因子。表,中试所处河段水质监测结果项目高锰酸盐指数N碳一NBODSDOSS变化范围z(毗几)19.8~182.00.16~12.81.8~8.70.5~12.745.8~902平均浓度/(m叭)65.34.6312.97.6223(二)人工湿地构造中试工程选用的潜流(Subsuir盆ceRowConsutrcetdW匕dand,SSFW)和垂直流(、七币calRow第二章环境科技研究进展及应用constructedweuand,vFW)两种人工湿地类型,每个湿地面积为30mZ,长30m,宽1m0,深.075m。垂直流系统分为下行池和上行池两格,分别采用砂、砾石、卵石基质分层填筑;潜流系统则为一格,以砾石基质为主,只在进水和出水处填充卵石基质,具体结构见图1和图2。两个湿地系统均选用土著品种水葱(sci,suvalidu:)和香蒲(加haaldotial)进行交叉种植,种植密度为16株加2。图2垂直流人工湿地系统构造图(三)试验方案1.工艺流程中试工程试验工艺流程如图3所示,用潜水泵将污染河水从新沂河岸边的集水塘抽至配水池,然后由配水池向两个系统进行配水,最后经人工湿地系统处理并汇集到出水池后,自流回到新沂河。集水塘进水口及配水池出水口都设置格栅网以截留杂物及较大颗粒物。垂直流人工湿地图3人工湿地中试工程工艺流程2.停留时间设定试验水力停留时间采用理论停留时间(t二.vk/Q,t为理论水力停留时间,v为湿地系统有效容积,k为基质孔隙率,Q为系统进水量),设定最小水力停留时间为.05d,然后间隔.0d5依次往上。水力停留时间由进水量来控制,每个水力停留时间重复试验3次。运行方式采用间歇式进水,白天上午8点到下午18点进水1h0,其余时段停止进水,主要是为了避免湿地系统因长期运·380·中国环境科学学会学术年会论文集(2011)行引起DO过低而导致去除效果下降的情况。3.采样及监测方法中试试验在2以科年7seesg月进行,试验期间植物生长旺盛。每次试验采样均在系统末端出水管稳定出水后采集出水管道出水口水样,采样后立即带回实验室分析。根据新沂河污染河水的主要超标因子,试验监测指标为高锰酸盐指数和N田一N,监测方法按《水和废水监测分析方法》测定l,2]。二、试验结果(一)不同停留时间潜流湿地污染物净化效果经过现场试验,发现潜流湿地高锰酸盐指数去除率拐点出现在水力停留时间为.2d0时,NH+4一N去除率拐点出现在水