应用人工湿地技术改善城市河湖水质_王建慧

水环境北京水利2004年第5期应暴、人羹趣湿戮瘾瘫可、湖鑫水;质王建慧(北京市节约用水事务管理中心010044)1人工湿地技术湿地是陆地与水体之间的过渡地带,是一种高功能的生态系统。人工湿地是根据自然湿地净化污水原理强化后的水质净化技术,融合了土地处理和水生植物处理技术。由于人工湿地具有生态、高效、节能的特点,受到世界各国推崇,得到广泛应用,我国于20世纪80年代末开始试验研究,目前技术上取得了很多成果。人工湿地由基质床、植物、动物、微生物及水构成,利用物理、化学、生物三重协同作用,通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收及微生物分解实现对污水的高效净化。根据湿地中主要植物形式可分为浮生植物系统、挺水植物系统和沉水植物系统。一般所指人工湿地都是挺水植物系统,因为挺水植物与基质床能够组成高效的处理系统。根据水流形态可分为表面流湿地(SFW)、潜流湿地(SSFW)和立式流(也称竖流式)湿地(VFW)。表面流湿地水在基质表面漫流,与自然湿地最为接近,绝大部分污染物去除是由长在植物水下茎、杆上的生物膜来完成,不能充分利用基质及丰富的植物根系,卫生条件也不好,一般不采用。潜流湿地水在基质表面下渗流,能充分发挥人工湿地污水处理机理,卫生条件也好,故被广泛采用,其缺点是投资略高。立式流湿地综合了两者特点。人工湿地最显著特点是对氮、磷去除率比较高,这得益于湿地中存在许多好氧或厌氧微环境单元。根据1977年德国学者iKckuthR.根区法理论,生长在湿地中的挺水植物通过叶吸收和茎杆运输作用,将空气中的氧转运到根部,再经过植物根部表面扩散,在根须周围形成好氧区,这样就会有大量好氧微生物将有机物分解。在根须较少和达不到的地方将形成兼性区或厌氧区,产生兼性微生物或厌氧微生物降解有机物的作用。由于这种基质中好氧区、缺氧区和厌氧区同时存在,而且间隔分布,同时基质颗粒、根系表面有助于微生物生长形成生物膜,因此形成许许多多好氧一厌氧一好氧的微处理单元,非常有利于通过消化、反消化作用及微生物对磷的过量积累作用去除污水中的氮、磷营养物质。另外,人工湿地利用系统中形成的各微环境单元多种机制的共同作用,对BOD、COD、悬浮物、细菌、藻类、藻毒素、重金属都具有较强的去除效果,对每一种污染物的去除都与多种因素有关。在这复杂的环境中还有许多净化机理不为人知。在进水浓度较低的情况下,人工湿地对BODS的去除率可达85%一95%,COD去除率在80%以上;对悬浮颗粒、藻类等能很快截留,约90%的55能在进水10m以内得以去除;对总氮的去除率可大于70%,有的能达到90%;对总磷的去除率在90%以上;除藻率在80%以上,最高可达97%,对藻毒素的去除率一般在30%一70%;对细菌总数的去除率接近100%。2城市水系应用人工湿地的优势威胁城市河湖的主要问题是富营养化。因此,关键是要控制河湖氮、磷营养物质含量,尤其要控制磷的含量,人工湿地对此具有独特优势。目前,河湖水质污染程度相对较低,较差水体BODS一般在40一60mg/L,符合人工湿地对处理水质一般不超过100mg/L的要求。人工湿地具有非常高的耐水力及污染冲击负荷能力,适应河道水量和水质的变化,湿地机能不易受到破坏。城市水系主要河道都贯穿着许多湖泊、公园和滨河建筑,为建造人工湿地提供了地理条件,而河道较大的水位落差、完善的闸坝管理,为湿地运行提供了保障。人工湿地符合自然生态要求,适应生态河道建设的大环境,可以构筑成集生态、观赏、教育为一体的人文环境景观,营造独特的绿色生态园林。通过还清水质,为城市居民生活提供良好的水环境,真正实现人水亲和的自然景致。建设人工湿地投资少,易维护,运行管理简单,非常适合应用于改善河湖水质。3人工湿地设计方案北京城市水系有输水、防洪、生态3项功能,不同功能河道可采用不同的人工湿地方案。南、北两系河道主要为输水和防洪,首先应确保河道畅通,可在周边公园或滨河环境建设强化的人工湿地处理系统。在内城河湖水系或收稿日期:2004一06一02作者简介:王建慧(1976一),男,工程师。水环境北京水利2004年第5期支线生态河道,可直接利用河道水域建设各种湿地系统。主要采用以下形式:3.1强化型人工湿地系统强化型人工湿地系统指利用河道连通公园湖泊、水位落差较大的优势,建造能充分发挥最大处理效能的人工湿地系统,以净化为主、景观为辅,以有效改善河湖水质。占地面积大是人工湿地的不利因素,采用强化型人工湿地可尽量减少占地,同时因为河湖水质污染较轻,增加水力负荷也比较可行。强化型人工湿地主要设置在各水闸附近。现以紫御湾船闸为例设计一方案,湿地可建在船闸下游北岸的小湖中,与河道并联运行。潜流和立式流湿地相当于传统生物膜降解法与滤池的结合,处理效率高。因立式流湿地能够发挥基质内部及表面的最大处理效能,负荷较高,因此选用立式