利用人工湿地法解决哈尔滨信义沟水污染问题_张一丁

利用人工湿地法解决哈尔滨信义沟水污染问题收稿日期:2004-02-23作者简介:张一丁(1970,5-),女(汉),哈尔滨,副教授主要研究水资源与环境。张一丁1,王本德1,刘伟2,惠琳2(1.大连理工大学土木水利学院,大连116024;2.黑龙江大学水电学院,哈尔滨150086)摘要:松花江哈尔滨段有机污染严重,其中支流阿什河污染最重,这主要是由信义沟污水排放造成的。试分析了利用廉价、高效的人工湿地法处理信义沟污水的可行性。关键词:人工湿地;有机污染;污水净化;可行性中图分类号:TV85文献标识码:A文章编号:1009-8984(2005)01-0020-021人工湿地1.1人工湿地人工湿地系统是一项可持续发展的污水处理技术,是于20世纪70年代发展起来的一种新型污水处理技术。它通过对自然湿地的模拟来达到污水净化的目的。人工湿地系统是由人为监控的,在一定长宽比及地面坡度的洼地上由土壤、沙、石等混合成的填料床和在床体上种植具有处理性能好、成活率高、抗污性强、生长期长、美观且具有经济价值的植物,及在水中、填料中生存的动物、微生物所组成的独特生态环境,污水流经床体表面和床体填料缝隙时,通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等实现对污水的高效净化[1,2]。1.2人工湿地污水处理系统的特点人工湿地污水处理系统与传统的污水二级生化处理工艺相比,具有以下特点:(1)净化效果好、去除污染物质尤其是有机污染物质能力强。有关试验研究表明,人工湿地对BOD5的去除率可达85%—95%,COD去除率可达80%以上,对N、P去除率可分别达到80%、90%以上。而传统的污水回用工艺对N、P的去除率仅能达到20%—40%[3]。(2)工艺设备简单、运转维护管理方便、能耗低。人工湿地的运行维护只是清理渠道及管理作物,无需技术人员就可以承担。人工湿地基本上不需要机电设备,所以耗能极低。(3)工程基建和运行费用低。一般湿地系统的投资费用仅为传统的二级污水厂的1/10—1/2,而运行费用仅为传统的二级污水厂的1/5—1/3[4]。(4)出水具有一定生物安全性、生态环境效益显著、可实现废水资源化。人工湿地净化后的污水可回用于工矿企业、市政环卫、园林绿化以及城市河道景观等,成为解决城市缺水的一条重要途径。(5)占地面积偏大。处理单位体积污水处理量所需人工湿地的面积约为传统二级生物处理地的2—3倍[4]。2在信义沟建设人工湿地污水处理系统的可行性我国东北只在沈阳建有人工湿地污水处理系统,哈尔滨地理位置更北,如果建设人工湿地应从以下几个方面讨论其可行性:2.1场地的选择信义沟日接纳污水为15万t左右。位于阿什河口的马家沟文昌污水处理厂到2005年处理总规模将达到65万m3/d,而马家沟的排污总量将近40万t,该厂计划承担部分阿什河污水的处理工作,但目前还未确定具体数量[5]。又由于人工湿地在哈尔滨还未有建设经验,为避免建设的盲目性,初步规划第一期可建设日处理污水能力为3万t的人工湿地污水处理系统,然后再视两厂运行情况作下一步规划。与传统二级生物处理工艺相比,人工湿地处理工艺所需占地面积要大些[1]。在缺乏场地具体数据情况下,初步设计过程中湿地系统用地面积可通过Reed等(1988年)提出人工湿地工程用地估算公式进行估算:8/2420-21长春工程学院学报(自然科学版)2005年第6卷第1期J.ChangchunInst.Tech.(Nat.Sci.Edi.),2005,Vol.6,No.1ISSN1009-8984CN22-1323/NA=KQ式中:A———人工湿地面积,ha;Q———设计流量,m3/d;K———系数,6.57×10-3;此估算方法仅适用于选址中的用地面积,而不可作为工程设计中的土地面积[7]。运用此公式,按信义沟人工湿地污水处理系统按日处理能力3万t计,约需占地200ha。信义沟位于市郊,有足够可供使用的土地面积。具体确定场地,可尽量选择有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒地,一方面可减少土方工程量,利于排水,降低投资;另一方面,可减少对周围环境的影响。2.2工艺类型的选择人工湿地污水处理系统可按水流方式的不同主要分为三种类型:地表流湿地(SurfaceFlowWet-lands:SFW)、潜流湿地(SubsurfaceFlowWetlands:SS-FW)、垂直流湿地(VerticalFlowWetlands:VFW)。其中潜流湿地具有污水在湿地床的内部流动,保温性能好、受气候影响小、卫生条件较好、水力负荷大、去除有机污染物效果好的特点[6]。哈尔滨市信义沟以有机污染为主,且哈尔滨属于中温带大陆性季风气候,多年平均气温在2.5—4.3℃之间,四季分明,冬季气候寒冷,气温低[5]。可见潜流湿地是信义沟最适宜采用的工艺。2.3植物的选择据