关于防止人工湿地床堵塞问题的初探_司马卫平

科技信息1前言针对目前人工湿地存在容易堵塞,运行时间短且往往需要间歇运行等问题。笔者对潜流湿地进行改进,设计一套新型人工湿地床系统———折流式湿地床+侧流式湿地床,试图提高湿地床的负荷,减小堵塞的可能性并延长运行时间。本文对湿地床的水头损失及堵塞原因作一阐述,并提出防止湿地床堵塞的有效措施。2工艺介绍1、进水2、调节池3、大孔筛网4、中孔筛网5、沉淀池6、溢流管7、小孔筛网8、稀释水管9、跌水管10、跌水槽11、取样口12～14、折流式湿地床(15、29、30)、风车草16、回流泵17、芦竹18、水生美人蕉(19、21、23、25)、侧流式湿地床(20、22、24、26)、沟槽27、稳定塘28、菖蒲31、出水图1工艺流程污水经过调节池和沉淀池预处理后通过1.5m高的跌水装置进入折流式湿地床。折流式湿地床由梯度向下的三级渗滤型湿地组成,每级尺寸L×B×H=1.0m×0.5m×0.7m,每一级湿地床内设置有竖向的挡流墙,底部留过水通道,污水以上下折流的方式在湿地床中沿垂直方向推流穿行(见图1)。湿地床中采用风车草作为湿地植物,采用厌氧酶促生物填料(重庆大学城环学院开发的专利产品)作为湿地基质。侧流式湿地床由四级梯度向下的侧向潜流湿地床组成,每两级侧向潜流湿地床之间设置沟槽。第一级尺寸L×B×H=6m×0.4m×0.3m,第二级尺寸L×B×H=6m×0.4m×0.6m,第三级尺寸L×B×H=8m×0.4m×0.55m,第四级尺寸L×B×H=8m×0.4m×0.5m(L均为水流通道总长),每一侧向潜流湿地床内设置有平行交错的分隔板,将床内空间分隔成S形的水流通道,在通道中放置好氧酶促生物填料并栽种水生美人蕉、菖蒲、芦竹和风车草等水生植物。3湿地床水头损失分析图2水头损失变化图折流式湿地床在运行期间逐渐出现堵塞现象,尤其是在较大的水力负荷条件下,堵塞更为严重。本试验在以102.87cm/·d和137.16cm/·d负荷运行条件下,用进出水池水位标尺的水位差表示折流式湿地床的水头损失。在2007年5月中旬,发现折流式湿地床的前端有浅浅的壅水现象(约5～10mm),故对其表面填料层进行了疏松措施,因此湿地床内的水头损失出现明显下降。图2表示以上两种水力负荷条件下所测的水头损失值。由图2可见:①随着折流湿地床运行时间和负荷的增加,水头损失也在不断增加,并且水力负荷大时,水头损失增加得更快。根据本试验结果,当水力负荷为102.87cm/·d时,水头损失为1.2cm/d;当水力负荷为137.16cm/·d时,水头损失为1.4cm/d。②试验期间湿地床的水头损失缓慢上升,说明湿地床内部的孔隙率在缓慢缩小,湿地床的孔隙阻塞现象的发生是必然的。③由于在湿地床水头损失达到一定值后进行填料疏松措施,湿地床的水头损失显著下降。4湿地床堵塞原因分析根据文献及结合本试验发现,孔隙堵塞现象发生主要有下列原因:①湿地床填料的孔隙不均匀,填料中的细小颗粒在湿地床长期运行中会随着水流进入填料小孔内。②进水中的SS在填料孔里富集,有机性的颗粒经过长期降解会消失,但无机颗粒则长期驻留于湿地床的孔隙中。③湿地床孔隙因生物膜生长而使孔隙率下降,过分生长则能够较快阻塞填料孔隙。④植物根系发育占据一定的孔隙,但腐烂根系又使新的孔隙生成。⑤无机凝胶体对于孔隙的填充和不溶性的磷酸多钙盐、CaCO3的沉淀和沉积。根据上述产生阻塞的原因,结合本研究的观察以及对于湿地床水头损失的测定,作者认为从外来干预因素分析,进水SS对于湿地床孔隙阻塞是主要原因,因此控制进水SS或对污水进行预处理是必要的。5湿地床堵塞预防措施人工湿地堵塞后,目前还没有很好的恢复对策。国外流行的做法是让堵塞后的床体经过几个星期的停床休整来部分恢复渗透性,而轮休期的长短则取决于天气条件。在系统运行期间,为了维持湿地长期稳定高效的净化效果,可通过采用下列方法对系统进行维护,以改善系统的渗透性能,防止系统堵塞。①在对系统的出水水质要求不太高的情况下,采用高空隙率的填料是较适合的选择。②清理系统植物滤池的表面有助于改善系统的渗透性。通过实验发现在系统运转几个月后,湿地床表面有许多植物落叶,因而每年对湿地床内的植物裁剪两次对于保持系统的渗透性是较好的。③加强湿地床的植物选种。关于植物选种的问题还有待于进一步研究,既要考虑植物对系统渗透性能的影响,又要考虑净化效果,美化功能等方面的因素。④加强污水的预处理,主要是为了去除污水中的悬浮物质,以减少悬浮物对系统造成堵塞。可作为湿地预处理系统的工艺包括:a)一级与强化一级;b)二级生化;c)筛滤;d)厌氧生物处理;e)混凝———沉淀等处理工艺。⑤在系统运行期间,在允许的条件下,关于防止人工湿地床堵塞问题的初探四川理工学院建筑工程系司马卫平[摘要]本文探讨了新型人工湿地在高负荷条件下水头损失的