潜流式人工湿地在我国干旱区的试运行_严弋

潜流式人工湿地在我国干旱区的试运行严弋，海热提（北京化工大学环境工程系，北京100029）摘要:在我国干旱地区对潜流式人工湿地系统进行了15个月的现场考察,研究了在干旱地区特殊气候和环境的条件下潜流式人工湿地系统全年运行的特点和规律,并分析了在干旱地区水力停留时间和植物收割对于人工湿地污水净化效果的影响规律。结果表明,在气候条件恶劣,昼夜温差变化显著,季节性差异大的干旱地区,潜流式人工湿地依然可以正常运行,取得良好的出水效果。全年对COD、BOD5、氨氮和总磷的平均去除率分别为78.3%、61.1%、46.4%和66.2%;在干旱地区水温的降低和植物收割都会导致人工湿地系统对有机物和氨氮的去除能力下降,而对总磷的去除的影响不明显;改变水力停留时间(HRT)可以改变人工湿地系统的供氧状况,而增加水力停留时间使有机物、氨氮、总磷的去除率都表现出先增加后减少的变化趋势。关键词:干旱地区;人工湿地;运行情况;温度;水力停留时间;植物收割中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1000-3770(2007)10-042-04收稿日期：2006-11-22作者简介：严弋（1983-），男，硕士研究生，研究方向为人工湿地污水处理技术；联系电话：13810079030；E-mail：ianyan@126.com。人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种污水处理技术，和传统的一级生化处理相比，人工湿地具有氮、磷去除能力强，投资低，处理效果好，操作简单，维护和运行费用低等优点[1]。我国从“七五”计划开始进行人工湿地的小试、中试研究，经过二十多年的发展，人工湿地已在我国气候温暖的南方地区和气候相对寒冷的北方地区得到了成功运用，不乏一些成功的案例。我国西部干旱区地域广阔，生态环境极为脆弱，水资源的严重匮乏一直以来都是制约当地国民经济发展的最大限制条件。人工湿地具有投资少、运行和维护费用低、操作简单及兼有生态效益、增加干旱地区绿洲面积等诸多优点，非常适合在我国西部干旱地区，特别是广大的农村和中小城镇的运用推广，而我国干旱地区有较为丰富的土地资源，可是土地相对贫瘠，荒弃、不适于耕种的土地占土地资源的多数，如能充分利用这类土地构建人工湿地，将既能有效解决水资源的循环再利用又能很好弥补人工湿地污水净化系统占地面积较大的不足。因此，二者的结合可谓相得益彰。可见，将人工湿地推广运用于我国西部干旱地区具有十分广阔的前景，对于解决干旱区水资源匮乏、水资源利用率低等问题具有深远的意义。将人工湿地运用于我国西北部干旱地区的研究和工程实践见诸于报道的都十分少。因此，本研究以乌鲁木齐平西梁村的人工湿地污水处理项目为基地，研究人工湿地在我国干旱地区特殊的自然环境条件下，对污水中的化学耗氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3-N）和总磷（TP）的去除效果及其影响规律，了解人工湿地在我国干旱地区冬季运行方式的适应性，为人工湿地技术在干旱区的推广运用提供参考。1试验部分1.1潜流式人工湿地系统试验在乌鲁木齐县平西梁村污水处理厂进行，采用潜流式人工湿地。湿地总长为15m，宽为4m，深为1.5m，底坡为1%，人工湿地床底部用0.5mm厚的塑料薄膜防渗，基质分为3层，厚度均为20cm，下边是粒径为32mm左右的砾石层，中间是人工介质层（结构成分见表1），上边是当地的沙质土壤，最上面设20cm厚的保护高度，进水区和出水区由砾石构成，湿地采用水平潜流结构，出水管的位置可调控，以当地天然湿地最常见的芦苇和蒲草混合种植。试验工艺如图1所示。第33卷第10期2007年10月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.33No.10Oct.,200742DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2007.10.012由于平西梁村冬季温度较低，平均气温6℃，最低可达-20℃，为防止进出水管道受冻甚至破裂，进出水管道采用暗沟形式和埋地形式。泵房及出水井均用厚墙（0.5m）保护，并加厚顶部覆盖层。1.2试验用水试验用水为污水厂初沉池出水，其水质见表2。1.3取样与测试试验从2005年7月起至2006年10月，历时15个月，先后经历了芦苇发芽、生长到稳定运行等过程。原水流量控制在7.5～216m3/d，HRT为10h～24d。试验测试均采用国家标准方法。2结果与讨论2.1干旱区潜流人工湿地污水处理效果分析在潜流人工湿地整个运行期间，首先固定水力负荷和水力停留时间，在水力负荷和水力停留时间不变的条件下，考察了污染物的月去除率变化，以每月平均去除率为依据，观察有机物、氨氮和总磷的去除率变化。2.1.1有机物去除效果分析图2给出了试验期间水力停留时间为24d的条件下，潜流人工湿地系统对于COD和BOD5的去除效果。可以看出，系统对COD和BOD5