多水塘人工湿地耦合系统控制面源污染研究_王孟

第39卷第23期2008年12月人民长江YangtzeRiverVol.39,No.23Dec.,2008收稿日期:2008-09-01作者简介:王孟,男,长江水利委员会长江水资源保护科学研究所,工程师,硕士。文章编号:1001-4179(2008)23-0091-03多水塘人工湿地耦合系统控制面源污染研究王孟叶闽尹炜余秋梅韩小波(长江水利委员会长江水资源保护科学研究所,湖北武汉430051)摘要:由塘系统和人工湿地系统组成的耦合系统首次运用于国家“十五”重大科技专项“武汉市汉阳地区城市面源控制技术与工程示范”工程,在工程规模上对系统净化效果进行了研究。结果表明,耦合系统对污染物的平均去除率分别为:CODMn63.17±1.39%、TP78.58±3.54%、TN72.94±8.33%、SS89.08±3.66%;远远超过课题要求,具有较好的示范效果和推广价值。关键词:耦合系统;城市面源;净化效果;多水塘人工湿地中图分类号:X171.1文献标识码:A多塘系统和人工湿地系统都是典型的污水生态处理系统,在控制面源污染中得到了较为广泛的应用,取得较好的处理效果,同时也起到了改善生态环境的作用[1～4]。研究表明多水塘系统对悬浮物去除非常显著,多水塘在降雨径流过程中借助巨大的蓄水容量,减缓径流流速和降低水流的挟沙能力,使悬浮物在水塘中大量沉降[5];而人工湿地对有机污染物CODcr、N和P等营养物质有较好的去除效果[6～9]。多水塘人工湿地耦合系统是将塘系统和人工湿地系统进行优化组合,发挥了单项技术的优势,实现了互补,达到提高SS、COD、TN和TP的综合去除效果的目的,也有效地减少了湿地的堵塞,延长了湿地的使用寿命。本耦合系统克服了以往工程技术运用的单调化,使处理过程多样化、简单化,污染去除高效化,生态系统稳定化;并首次运用于国家“十五”重大科技专项“武汉市汉阳地区城市面源污染控制技术与工程示范”工程,为我国控制城市面源污染提供了具有参考价值的技术方法。1系统概况1.1工艺流程及组成武汉市汉阳地区城市面源污染控制多水塘人工湿地耦合系统由两个并联的系统组成,因地制宜地采用多级塘技术、不同流型的人工湿地技术、生物稳定塘技术,在系统上进行了集成。系统工艺流程具体见图1。系统1:多水塘水平潜流人工湿地(multi-pond―horizontal-subsurfaceflowconstructedwetland)耦合系统(简称MP-HF系统)位于示范工程区北区,其中,多水塘系统由1、2、4、6号塘串连组成,水平潜流人工湿地系统由4个小单元并联组成,每个单元尺寸为25m×50m,总面积为5000m2,采用铺设土工膜防渗隔离,平均构造深度0.7m,湿地植物分别为芦苇(1单元)、香蒲(2单元)、美人蕉(3、4单元)。系统2:景观塘复合流人工湿地(landspacepond-integratedflowconstructedwetland)耦合系统(简称LP-IF系统)位于示范工程区南区,其中,多级景观塘系统由9、10、11、12号塘串连组成;复合人工湿地系统由一个垂直流人工湿地(面积300m2,构造深度0.5m)、3个水平潜流并联人工湿地(面积1500m2,平均构造深度0.4m)和2个表流人工湿地串连而成,总面积4500m2。图1多水塘人工湿地耦合系统组成示意1.2设计能力及进水参数本系统主要处理城市暴雨初期产生的高浓度面源污染物和部分生活污水。系统进水水质为:CODMn20.43～44.19mg/L,SS120～1781mg/L,TN13.91～43.62mg/L,TP1.47～4.11mg/L。设计处理能力:设计处理生活污水1400m3/d,大雨日产初期重污染径流12600m3/d。1.3测试项目与方法COD—高锰酸盐指数法,重量法测SS,TN—过硫酸钾消解DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2008.23.017人民长江2008年-紫外分光光度法,TP—过硫酸钾消解—钼锑抗分光光度法。2结果与分析2.1多水塘系统的净化效果运行方式:连续运行方式,水力停留时间(HRT)为3d。(1)MP-HF系统中多水塘系统的处理效果分析。由表1可以看出,不同浓度的污水经过MP-HF系统多水塘自然沉积和生物吸附作用,去除效果较明显,CODMn削减了54.15±15.53%;TP削减了49.62±19.11%;TN削减了45.62±13.12%,SS削减了80.36±14.30%。(2)LP-IF系统中景观塘系统的处理效果分析。经过多次调试运行,LP-IF系统中景观塘系统的处理效果见表1。其中,CODMn削减了31.84±10.87%;TP削减了39.92±19.33%;TN削减了42.40±15.66%;SS经多塘系统处理后削减了46.