人工湿地在北方沿海地区冬季运行的研究进展

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摘要：人工湿地运行效果受季节、温度等因素影响较大,在冬季低温地区运行效率下降，限制了其在冬季低温地区的推广应用。结合目前国内北方地区人工湿地在冬季低温地区的应用情况,分析了影响人工湿地低温运行的因素,并对提高人工湿地在冬季低温地区运行效率的各种强化措施进行了总结。

关键词：人工湿地；北方地区；低温；

中图分类号：S156.8 文献标识码：A 文章编号：

引言

近3O年来，人工湿地因具有初期建设资金少、后期运行费用低、处理效果好、耐冲击负荷能力强和美化周边生态环境等优点，在城市生活污水、高浓度回用水的尾水排放、和一些工业废水的处理以及污染河流、湖泊的修复过程中得到了广泛的应用。但受季节、气温、滨海盐化土壤等因素影响较大, 人工湿地在冬季低温工况时，植物生长缓慢或枯萎、死亡，存在冬季湿地表面冻结造成床体缺氧等许多问题，污染物的去除率比夏季低，影响了其在北方地区冬季低温的推广使用。近年来,国内外学者开展了人工湿地在冬季低温地区运行的研究。通过总结人工湿地在北方沿海地区冬季低温地区运行的影响因素,并对其解决措施进行了总结，以利于人工湿地在该区域的应用与推广。

1 人工湿地净化技术概述

众多研究者认为，人工湿地处理技术属于一种生态治理污水的方法，它根据生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的再生潜力，防止环境的再污染， 获得污水处理与资源化的最佳效益，是一种较好的生态污水处理方式。在去除污染物的同时，湿地植物还起着维持湿地的过滤条件、防止淤塞的作用；系统可以实现连续进水。

其主要污染物的去除原理为：

BOD5的去除：包括过滤、吸附和生物氧化作用。

SS的去除：通过预处理和土壤（或填料层）的过滤作用。

P的去除：通过植物的吸收、微生物的积累及湿地床的物理化学作用等几个方面共同完成。污水中的无机磷在植物的吸收和同化作用下，被合成为ATP、DNA和RNA等有机成分，通过对植物的收割而将磷从系统中去除。

N的去除：主要包括植物吸收、生物脱氮以及挥发。其中植物直接吸收只占很少的一部分，主要的去除途径是通过微生物的硝化、反硝化作用来完成的。

2 人工湿地工艺选择

国内外人工湿地工艺常用类型有表面流人工湿地、垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地。人工湿地相互间的组合应用成为最常用的污水处理工艺，充分利用各种类型湿地优点，提高水体中污染物去除效率。针对北方沿海地区进水含盐量高、有机污染物种类多和区域土壤本底高盐碱等特征，主要采用以下三种组合工艺：（1）调节塘+表面流人工湿地组合；（2）调节塘+垂直潜流人工湿地+表面流人工湿地；（3）调节塘+水平潜流人工湿地+表面流人工湿地。

表――1 三种组合湿地类型的比较

3 冬季低温对人工湿地的影响

3.1 冬季低温去除污染物效果分析

众多研究者认为，人工湿地在冬季低温条件下对BOD5、COD 仍有较高的去除率。李占华等研究了在长城以北冬季条件下人工湿地对延庆生产基地的生产废水的处理情况，进水水质BOD5为100 mg/ L、COD为200 mg/ L，在冬季条件下，人工湿地对二者的平均去除率分别达到80%、72.2%。北京市环科院曾于1996

年，在我国北方胶南市设计建设了两个污水地表流湿地处理系统。胶南人工湿地处理情况，进水水质BOD5为364mg/ L、COD为1224mg/ L，在冬季条件下，人工湿地对二者的平均去除率分别达到66.8%、60.3%。

Werker等[1]指出构造人工湿地如同其他废水生物处理工艺一样，对污染物去除率存在一定的波动，在冬季条件下，对有机物去除率为50%～90%，对SS为40%～94%，对总氮为30%～52.2%，对P为20%～46.4%，对氨氮为30%～45.3%。但彭焘等[2 ]认为，BOD5 去除率会随温度的降低而下降；王世和等[3]也认为,冬季低温条件下，人工湿地对COD 的去除会有影响，但总体差距不大，这差异可能与各湿地系统的污水类型、水力负荷、运行措施等实际情况不同有关。

3.2 冬季低温对植物的影响分析

植物是人工湿地的重要组成部分，通过吸收、吸附、过滤、富集作用去除污染物[2] 。此外，植物还

可以起到固定床体表面、为微生物提供良好的根区环境、提高填料基质的过滤效率、抗冲击负荷、在冬季支撑冰面起保温等作用。在冬季时，人工湿地的植物种植是有必要的，有研究表明，收割芦苇的湿地在冬季对氨氮的去除率仍然比空白湿地高，认为低温和植物休眠期间芦苇的根部仍然有一定活性，并能促进微生物的代谢。在冬季低温地区，人工湿地植物收割、枯萎或进入休眠状态，在生态和形态上都发生了变化，影响了植物对污染物的去除能力。

4 结论

（1）寒冷冬季对处理效果的不利影响的减缓措施

北方冬季气温低，污染物去除效果降低。相关减缓措施包括：

适当降低进入湿地工程的水量和污染物负荷量，延长污水水力停留时间，可在一定程度上减缓冬季低温的不利影响。

为了保温，植物收割可在开春后进行，或将冬季收割的植物仍置于湿地地表，开春后再处置。

（2）植被收割问题

由于植物收割能有效地去除营养物，因此都需要实施对植物的收割。由于淹水将对植物收割造成不便，一般通过交替布水方式解决。

（3）高含盐量对植物的不利影响

本湿地工程土壤基底为海泥吹填造陆而成，含盐量极高，对植物生长繁殖极为不利，直接或间接地影响湿地处理的效果。为此，应采取以下措施：

严格限制进入湿地的污水含盐量，最好不高于6000mg/L；

土方工程完成后、做好湿地工程防渗处理；

参考文献：

[1] Werker A G，Dougherty J M，McHenry J L，et al.Treatment variability for wetland wastewater treatment design in cold climates[J]. Ecol Eng, 2002, 19(1): 1-11.

[2]彭焘, 徐栋, 贺锋等. 人工湿地系统在寒冷地区的运行及维护[J]. 给水排水, 2007, 33 (增刊) .

[3]王世和, 王薇, 俞燕. 潜流式人工湿地的运行特性研究[J] . 中国给水排水,2003 ,19 (4) .