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水资源保护:问题与未来发展

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:人工湿地是个复杂的污水处理生态系统,其中的很多机理目前还处于实验室研究阶段,存在一定的不足,如占地面积大;不精确的设计运行参数;生物和水力复杂性及对重要工艺动力学理解的缺乏;易受病虫害影响。尽管潜流式人工湿地基本可以适应高寒地区,但在湿地运行过程中仍有很多的问题需要注意。而有数据显示:低负荷的潜流式人工湿地能在温2.8~4.4℃使氨氧化。

水资源保护:问题与未来发展

人工湿地是个复杂的污水处理生态系统,其中的很多机理目前还处于实验室研究阶段,存在一定的不足,如占地面积大;不精确的设计运行参数;生物和水力复杂性及对重要工艺动力学理解的缺乏;易受病虫害影响。不过人工湿地又具有运行成本较低,操作简单等优点,是一种适合我国国情的污水处理工艺,尤其适用解决于广大的农村地区的水质问题,因而有着广阔的应用前景。

去除氮磷是人工湿地系统的一个很重要的功能,也是问题所在。为了提高氮磷的去除效果,有建议如下:

(1)在湿地床体构建方面:通过组合实验,采用复合湿地,表面流、垂直流结合布置。

(2)采用间歇进水或间歇排水的方式,充分利用植物特性,提高氮磷去除效果。

(3)在湿地基质方面:选用一些比表面积大,吸附性强,孔隙分布均匀,且富含钙、铁、铝等的基质。

(4)在植物筛选方面:选择一些净化能力强,具抗逆性,且有一定观赏价值的湿地植物。

(5)及时收割植物和更换基质,防止基质阻塞。

人工湿地用于污水处理具有一定的优势,但由于人工湿地是一个人工的自然系统,受气候影响比较大,特别是在冬季,存在防冻和植被枯死、表面冻结造成床体缺氧,甚至发生管道破裂等许多问题。

潜流式人工湿地最早是在德国建造的,其主要优势是污水在处理过程中被覆盖起来,使污水因蒸发和流动造成的能量损失最小,受环境温度变化影响相对较小,因而相对于其他湿地形式而言,其比较适宜在高寒地区运行。(www.xing528.com)

在官厅水库岸边建立的人工湿地,开展了潜流人工湿地系统处理官厅水库水的冬季试验研究,整个人工湿地系统包括了两个保温系统:进出水管道及进水泵房的保温系统和人工湿地床的保温系统,有效地解决了人工湿地系统的冰冻问题。实验结果表明,潜流人工湿地系统在冬季寒冷低温条件下对微污染地表水有较好的净化效果。

沈阳市浑南人工湿地示范工程的保温措施选择了炭化后的芦苇屑等综合保温措施,同时在冬季时使布水管位于床体砂层下300mm。试验表明该湿地不仅可以安全越冬,利用水流的进入和排出有效的与大气进行气体交换,缓解床体内氧气不足,大大提高了污染物的去除,且从效果上看,冬季的去除效果与其他季节的效果相似,并无大的变化。

吉林省四平市郊区的两级潜流人工湿地生活污水处理系统,采取隔离保温、特殊活性人工介质等加强化措施来克服高寒问题。两级潜流人工湿地系统能在高寒地区高效运行,其对化学需氧量、五日生化需氧量、悬浮固体、氨氮、总磷具有稳定的去除效果。

尽管潜流式人工湿地基本可以适应高寒地区,但在湿地运行过程中仍有很多的问题需要注意。

1.植物的生长期及植物衰退

植物在人工湿地污水净化过程中的作用与其生长状况密切相关,生长越旺盛、根系越发达的植株,其净化污水的能力、输氧和穿透的作用越大。由于高寒地区冬季时间长,植物生长期就相对缩短,人工湿地在运行中处于高效率的时期同时缩短。一般来说,寒冷地区的植物生长期大约在4~10月的半年中,不同纬度而有所不同。但是植物生长期也因种类不同而不同,一些植物抗冻能力强,生长周期也长。因此在选择寒冷地区的湿地植物时应把这个因素考虑进去。

2.冬季人工湿地氮的去除能力

在冬季,气温普遍在0℃以下,即使人工湿地采取了保温隔离措施,水温一般仍然很低,约在0~5℃间。氮去除率取决于人工湿地内的温度,有一些作者提出实质上的硝化作用在4℃时就停止了。而有数据显示:低负荷的潜流式人工湿地能在温2.8~4.4℃使氨氧化。在加拿大的一个垂直式人工湿地,硝化反应能在2~5℃的温度内进行;一个由美国田纳西州山谷当局取得专利权的、可歇交替使用的项目,经证实总氮的去除率已超85%。

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