黑土洼潜流人工湿地净化水质效果总体分析_郭文献

2010年8月灌溉排水学报JournalofIrrigationandDrainage第29卷第4期文章编号:1672-3317(2010)04-0080-05黑土洼潜流人工湿地净化水质效果总体分析＊郭文献,张羽,王鸿翔,徐建新,赵振国(华北水利水电学院,郑州450011)摘要:基于2004—2009年黑土洼人工湿地水质长期监测资料,对人工湿地整体系统以及潜流湿地中3个不同净化区的水质净化效果进行了总结分析,结果表明,各项水质去除率平均达到40%以上,水质由进水Ⅴ—劣Ⅴ类水质,达到出水水质Ⅲ—Ⅳ类,整体水质净化效果较为明显;人工湿地在常温期(6月1日—10月15日)的水质净化效果要优于过渡期(3月15日—6月1日)和低温期(10月15日—3月15日);在潜流人工湿地的3个净化区中,Ⅰ区水质净化效果最好,其次为Ⅱ区和Ⅲ区;此外,在潜流湿地单元中,一级植物碎石床净化水质,总体上达到总去除率的50%以上。关键词:官厅水库;人工湿地;污水处理中图分类号:X826文献标志码:A0引言官厅水库黑土洼人工湿地示范工程,位于官厅水库永定河入库口附件,建于2003年,工程充分利用黑土洼沟的有利地形,运用生态工程原理,采用无污染、效率高的人工湿地技术来处理受污染的永定河入库水体。该工程主要目的是探索在北方低温地区建设人工湿地系统以处理河道微污染水体的关键技术,同时,也肩负着最大限度地处理永定河直接进入官厅水库的受污染水体、削减入库污染物总量的工程任务[2]。官厅水库作为北京的2座供水水库之一,由于流域上游污染严重,不符合国家规定的地表饮用水源标准,于1997年被迫退出首都生活饮用水体系。黑土洼湿地系统的建立,为利用生态学方法净化被污染的永定河水提供了良好途径,有力地促进了官厅水库地表饮用水源地功能的恢复。黑土洼人工湿地工程从2004年建成到现今,已经运行近5年多的时间,期间获取了大量水质监测数据,为研究人工湿地运行状况提供了决策依据。关于官厅水库人工湿地研究,前人已经做了大量工作[3-6],积累了一定经验,然而研究成果都是在黑土洼人工湿地建成初期进行的,而最近水质净化效果如何,有待进一步研究。1研究区概况黑土洼人工湿地系统主要由黑土洼稳定塘和人工湿地组成。黑土洼稳定塘系统主要利用由溢流坝围成的水体来沉淀和初步净化永定河高浓度来水。黑土洼沟是理想的湿地沉沙池和氧化塘,可以作为官厅水库天然的前置库。根据黑土洼沟区域地形、地貌、运行水位条件,并充分利用现有的天然水面和砂石坝,辅助以加固溢流坝、软坝等人工强化措施,形成稳定塘[2]。人工湿地为工程的主要部分,位于月亮岛南侧水库滩地上,通过围堤与水库隔离,由潜流湿地和复合面流湿地构成,其中潜流湿地占地7.3hm2,复合面流湿地9.3hm2,潜流湿地又分为4个区,即Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区,Ⅰ区为试验区分为A、B、C、D、E、F、G共7个试验单元;Ⅱ区、Ⅲ区为工程区;Ⅳ区含沙滤和湿地2个模块,人工湿地处理流量0.6～0.8m3/s,其中潜流湿地约处理0.4～0.6m3/s,复合面流湿地约处理0.2m3/s,其中面流湿地由S形生物沟渠、生物塘及末端渗滤系统构成,并在各不同部位配置不同的生物。80＊收稿日期:2010-03-05基金项目:国家“十一五”水专项资助项目(2008ZX07209-002-04);华北水利水电学院高层次人才引进资助项目(200907)作者简介:郭文献(1979-),男,河南安阳人。讲师,博士,主要从事水文水资源及生态水利研究。示范工程湿地系统以湿地单元为最小单位,其中中方试验区各湿地单元并联,由排布水暗渠统一布水;德方试验区(Ⅳ区)各湿地单元既可并联也可串联,由管道统一布水。各湿地单元处理后的尾水由退水明渠集水并经埋于围堤底部的暗管外排进入堤外水塘,再经由纵向明渠排入官厅水库。各单元的工艺流程基本相同,但流量、所种植物和保温措施不同,其工艺流程为:主配水池※布水暗渠※挺水植物塘※一级植物碎石床※水生生物塘※二级植物碎石床※沙虑池※退水管。根据对2004—2009年永定河八号桥水质资料分析,来水各项水质指标普遍偏高,基本上都超过V类水标准,而且污染物波动大,明显存在上游工业废水集中排放现象。此外,若扣除工业废水集中影响,永定河水质也明显存在冬季冰封期水质恶劣、常温期水质相对较好现象,其中以氨氮、总氮表现最为显著,12月上旬河道封冻期间,氨氮、总氮值明显升高。根据对来水水质统计分析,在6、7、8、9月丰水期,水质相对较好;4、5、10月的平水期,水质较汛期水质稍差,但无明显区别;11月至来年3月的枯水期,水质明显变差。可见,在汛期由于降雨形成径流对稀释污水有直接关系,此外,气温使河道自净能力大大提高;而在枯水期,受低温影响,河道自净作用有限,使得入库水质恶化。采用的数据来自北京水利科学研究所和