人工湿地系统的维护_莫凤鸾

收稿日期:2003-02-10人工湿地系统的维护莫凤鸾1,王平1,李淑兰1,雷志洪2,彭立新2,杨立君2,刘佑华2(1.中南林学院,湖南长沙412006;2.深圳市环境科学研究所,广东深圳518001)摘要:介绍垂直流人工湿地改造前后小试和中试系统结构,针对处理效果和系统运行中堵塞问题进行分析,得出系统堵塞问题与植物的选种和填料的组成等有关,并对人工湿地系统的运行维护提出独特的见解。关键词:污水处理;人工湿地系统;系统堵塞;系统维护中图分类号:X52文献标识码:A文章编号:1006-947X(2004)增-0005-041前言目前,国内外许多城市的污水处理主要是由生化二级污水处理厂来完成[1],然而传统的二级生物处理工艺因其投资大、耗能高、运行管理技术复杂等原因,难以得到大量的推广应用。尤其是对于水质污染严重的农村城市化地区,因其市政设施相对滞后、城市污水管网不完善,污水难以集中处理,污水处理厂在应用上受到极大的限制。与传统的二级生物处理工艺相比较,人工湿地系统具有建造成本较低、建设工期短、运行成本很低、能耗小、出水水质非常好、操作简单等优点[2,3],同时如果选择种植合适的植物品种还有美化环境的作用[4]。在地面水污染日益严重、水资源紧缺的今天,人工湿地系统有很好的处理效果和很低的运行成本使得这一方法具有良好的应用和推广前景。但由于人工湿地系统占地面积大,且系统容易产生堵塞,使得应用受到限制。本文就人工湿地系统的堵塞问题和系统的维护和再生等问题进行研究和试验。2试验系统的建立及存在的问题2.1系统的建立1997年5月到11月,深圳市环境科学研究所在洪湖公园建成了人工湿地研究试验点,并在研究基地完成了人工湿地净化水质小试和中试试验。本研究在试验中创建了具有独特结构的垂直流(下流/上流)系统,系统结构为垂直流二室体系,进水从第一室表面布水,水流垂直向下,进入第二室后垂直向上,从表面出水,其基本结构如图1所示。图1人工湿地系统垂直流二室体系基本结构小试系统(SZSSP)共建5组,并联排列,每组2室,共10个植物滤池,每池面积1m2,高度为1m,分别种植10种不同的植物。中试系统(SZM-SP)植物滤池为1组2室,其有效面积为162m2。2.2系统的处理效果及存在的问题中试处理后的出水水质良好,系统出水常规水质参数中除了NH4-H只能达到地表水水质标准中的IV类水质标准外,其他参数均能达到Ⅰ类、Ⅱ类或Ⅲ类标准。湿地系统从1997年10月开始运转到1999年5月,系统一共堵塞了5次。在系统堵塞期间,系统的渗透性下降,系统对污染物的去除率降低,堵塞程度起严重,系统的去除率就越低。3系统堵塞的原因探讨3.1植物种类对系统渗透性能的影响在SSP中共建有5组试验地,其中第1组(SZSSP1)的植物为弊草和水葱,在试验过程中,我们发现这一组的阻塞最为严重,经过一年的运行—5—人工湿地系统的维护莫凤鸾DOI:10.13623/j.cnki.hkdk.2004.s1.002后,水流几乎不能通过,而其它4组在同等条件虽然渗透性有所下降,但不影响正常运行。在MSP中A池所种植物与SSP1中的相同,都是弊草,结果其阻塞情况很相似,通过实验我们发现这二组池的阻塞主要与弊草有关,因此系统的渗透性与植物的种类有很大的关系。3.2系统植物滤池的有机物含量分析为了进一步分析系统渗透性能下降的原因,对小试系统(SZSSP1)的A室和B室沙层不同深度的样品进行了分析,测定沙子中有机物含量的变化。样品首先在110℃干燥2h除去水份,然后在800℃的烤炉中烘烤2h以灰化有机质,在高温下失去的重量可以认为是有机质的含量。测定结果见表1和图2。表1中有机物的含量为沙子中有机物重量占沙子总重量(干样品)的百分比,沙子的采样时间为1999年5月17日(在系统运转了21个月以后)。表1SZSSP1中不同沙层的有机物含量沙层深度(cm)有机物含量(%)A室B室01.344.83100.420.52200.520.37300.380.34400.380.33500.440.446600.43图2SZSSP1中A室和B室中不同沙层的有机物含量根据表1和图2的有机物含量的分析数据,可以得出如下几点结论:(1)在植物滤池的A室,表层沙子的有机物含量高于其它深度沙层的有机物含量。(2)在植物滤池的B室,表层沙子的有机物含量同样高于其它深度沙层的有机物含量,甚至高于A室表层沙子的有机物含量。这主要是因为沙子表层经常处于污水浸渍的条件下而导致沙子表层的藻类含量高于其它沙层。(3)植物滤池的B室表层以下沙子中的有机物含量低于A室表层以下沙子中的有机物含量。这个结论可以从A室沙子和B室沙子的颜色对比中得出,A室沙子的颜色有些黑,而B室沙子的颜色则是黄色的。从以上的3点结果中可以发现,造成系统堵塞主要是