人工湿地处理系统的运行管理与维护

第25卷第5期

2006年　10月

四　川　环　境

SICH UAN E NVIRONME NT

V ol 125,N o 15October 2006

・人工湿地・

收稿日期:2006206208

基金项目:上海市科技委员会2004年重大科技攻关项目“黄浦江、

苏州河受污染水体生态修复关键技术研究”

(04dz12029)作者简介:姚枝良(1981-),男,辽宁盘锦人,现为同济大学环境工程

专业2004级硕士研究生。研究方向为水污染控制工程。人工湿地处理系统的运行管理与维护

姚枝良,闻　岳,李剑波,张　倩,周　琪

(同济大学污染控制与资源化国家重点实验室,上海　200092)

摘要:人工湿地作为一种新型的处理技术,在水环境保护中具有重要的意义和广阔的应用前景。随着人工湿地处理工

程数量的增多,迫切地需要建立科学的管理制度和维护方法,以充分发挥其美化水环境和提升人文环境的双重作用。本文对人工湿地处理系统中水位控制、进出水装置维护、护堤维护、植物管理、气味控制、蚊蝇控制和野生动物管理等方面进行了分析探讨,系统论述了人工湿地处理系统在运行管理和维护中需要考虑的主要事项。对将来建立完善的人工湿地处理系统的管理体系具有一定的借鉴意义。关　键　词:人工湿地;管理;维护

中图分类号:X 171.1 文献标识码:A 文章编号:100123644(2006)0520041204

Operation Management and Maintenance of Constructed Wetland T reatment System

Y AO Zhi 2liang ,WE N Y ue ,LI Jian 2bo ,ZH ANG Qian ,ZH OU Qi

(State K ey Laboratory o f Pollution Control &Resource Reuse ,Tongji Univer sity ,Shanghai 200092,China )

Abstract :As a new treatment technology ,constructed wetland has an important significance and a widely applied prospect in the

water environmental protection 1It is urgently needed to establish a scientific management system and develop its maintenance technique as the number of the constructed wetland projects increase 1It will help to exert the double functions for the beautification of the water environment and the human environment 1The paper discusses about water level control ,flow uniformity maintenance ,dike maintenance ,vegetation management ,odor control ,m osquito control ,and wildlife management in the constructed wetland treatment system 1It points out the key points in the operation management and maintenance of the system ,and will be a reference to establish a perfect management system for it in the future.

K eyw ords :C onstructed wetland ;management ;maintenance

1　引　言

人工湿地是根据天然湿地净化污水的原理,通过人工建造和监督控制来强化其净化能力的污水处理技术。在设计和建造人工湿地过程中,可以在进出水方式、填料及植物等方面进行选择和搭配,来优化人工湿地生态系统中的物理、化学和生物作用,通过三个方面的协同作用来降低污水中的污染物浓度,使水质得到净化[1]。与传统的污水处理技术相比,人工湿地处理系统具有低成本、少能耗、运行维护简单的特点,同时湿地的设计可以同城市景观相结合,代替传统水处理设施的钢筋混凝土外

观,充分发挥湿地美学、景观、生物多样性等多方面环境价值。

自西德1974年首先建造人工湿地处理系统以来,该工艺已经在欧洲得到推广应用,同时在美国和加拿大等国也迅速发展起来。我国的人工湿地研究工作开展的时间不长,首例采用人工湿地处理污水的研究工作是于1988～1990年在北京昌平进行的自由水面人工湿地。1990年,国家环保总局华南环保所在深圳建造的白泥坑人工湿地工程,可以看作是人工湿地处理系统在我国的首次实践,其占地8400m 2,处理规模为3100t/d 的城镇综合污水[2]。云南滇池流域的湖泊治理中通过恢复天然湿地和构造人工和半人工湿地大大降低了面源污染,有效地减少了湖泊富营养化的发生[3]。

近年来,人工湿地处理工程的数量日渐增多,应用的领域也不断扩大。用于污水处理的人工湿地

已成为环境工程领域中最活跃的研究方向之一。然而目前的研究主要集中在处理各种污水的工艺及其机理研究方面,对人工湿地运行管理方面的研究较少。虽然与传统的污水处理技术相比,人工湿地系统的运行管理要简单得多,但不能因此忽视运行管理给人工湿地处理系统带来的影响。科学的运行管理不仅可以保持人工湿地处理系统对污染物稳定、高效的去除效果,减少危害人工湿地使用寿命的情况发生,同时通过适当的管理维护,可以解决人工湿地可能带来的一些生态问题,充分发挥其美化环境、丰富物种的社会效应。

2　运行管理需考虑的主要事项

人工湿地处理系统在大多数情况下与稳定塘相似,很容易运行。但由于人工湿地是模拟天然的生态系统建造而成,因此在管理上除了要考虑系统结构的维护及运行条件的控制外,还需要考虑到这个生态系统中其它要素的管理和控制,如动物、植物和气味等。如前所述,只有通过科学的管理和维护,同时加强在突发问题发生后采取适当方法的研究,才能够使人工湿地处理系统充分发挥其处理污水及美化环境的双重功效。

211　水位的控制

对于一个设计良好的人工湿地来说,水位控制和流量调整是影响其处理性能的最重要的因素。水位的改变不仅会影响人工湿地处理系统的水力停留时间,还会对大气中的氧向水相扩散造成影响。当水位发生重大变化时,要立即对人工湿地处理系统进行详细的检查,因为这可能是渗漏、出水管的堵塞或护堤损坏等情况造成的。

在冬季进行适当的水位调整可以阻止湿地冰冻。在深秋气候寒冷时,可以将水面提升50cm左右,直到形成一层冰面。当水面完全冰冻后,通过调低水位在冰冻层下形成一个空气隔离层,由于上面冰雪的覆盖,可以保持湿地系统中具有较高的水温。表面流型及潜流型人工湿地均可以采用这种方法来提高其在冬季的处理效果[4]。

而对于潜流型人工湿地来说,植物生长时,保持湿地的水位极其重要。有关研究表明,在人工湿地建立初期,当植物成活后,可以通过降低水位来刺激其地下根的伸展。这种技术在欧洲已经很成熟,当水位降低后,迫使植物根系向下发展以满足生长对水的需求,从而刺激了植物根系向下的生长。同时,很多技术人员也发现,在植物的生长季节每个月将湿地排干一次,然后马上升高水位,可以将氧气带入湿地。这不仅有助于氧化沉淀在湿地里的有机碳化物、硫化铁和其他缺氧化合物,并且可能抑制细菌的活性[5]。Aleksandra Drizo等研究发现,采用钢渣为填料的潜流型人工湿地,放空并停用4个星期足以恢复填料74%的滞磷能力[6]。

对于表面流型人工湿地,水位的调整与植物的生长也有密切联系。启动阶段水位应该逐步提高,以免植物幼苗被淹死或脱离土壤随水漂走。在该系统运行期间,管理者可以考虑在每年春天降低水位以促进新芽的生长。这样做可以使阳光更容易穿透水体照射到喜光的植物上[7]。当新芽长出水面后,管理者应该升高水位。当然并不是所有的系统都能够在春天时采用这个方法来增加植物生长量,因为降低水位会影响水力停留时间,进而影响出水水质。

212　进出水装置的维护

为了获得人工湿地处理系统预期的处理效果,保持进出水流量的均衡性是非常必要的,这就要求管理者对进出水装置进行定期维护。对进出水装置要进行周期性的检查并对流量进行校正。同时要定期去除容易堵塞进出水管道的残渣。对于使用格栅的人工湿地处理系统,必须定期清洗以防止细菌过量生长,这些细菌在低流量的情况下可能会影响水的流量分布[4]。可以采用高压水枪或机械方法对浸没在水中或埋在填料中的进出水管道进行定期的冲洗。

入流污水中的悬浮固体会在潜流型人工湿地系统的进水段慢慢积累。这些积累物减少了湿地系统中填料间的空隙,从而减少了系统的水力停留时间,使水力传导性下降,严重时会使水面升高而导致漫流。对于调节装置设计合理的湿地系统,可将水位降低几英寸,这相当于增大了湿地系统的坡度,使水的流速加快,从而克服堵塞增加的水流阻力。当湿地系统的漫流情况非常糟糕时,需要将系统前端1/3部分的植物挖走,并挖出填料,更换上新的填料并重新种植植物。为了避免发生类似的情况,对于那些悬浮固体负荷较高的污水,如具有较高浓度藻类的稳定塘出水,并不推荐采用潜流型人工湿地。

213　护堤的维护

要经常对护堤进行检查,防止水面以下护堤的外部斜坡面出现渗水现象,过多的或颜色异常暗绿的植被生长都是出现渗漏的症状。定期清除护堤和堤面上的杂草,以免杂草蔓延到人工湿地处理系统中与湿地植物形成强有力的竞争。对于较浅的潜流型人工湿地处理系统,定期去除湿地床中的树苗也

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四川环境25卷