近自然濕地處理污染河水的工藝特性研究.pdf

1、南四湖流域內(nèi)結(jié)構(gòu)性污染嚴(yán)重，湖水水質(zhì)惡化，濕地生態(tài)系統(tǒng)遭受了嚴(yán)重破壞。隨著南水北調(diào)東線工程調(diào)水日期的日益臨近，采取經(jīng)濟(jì)、有效的水質(zhì)凈化生態(tài)工程措施削減南四湖入湖污染負(fù)荷，是實(shí)現(xiàn)南四湖調(diào)水水質(zhì)保障目標(biāo)的必然需求。本文以近自然濕地污染河水處理系統(tǒng)為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場中試試驗(yàn)，從水生植物的篩選、濕地的水力特性及運(yùn)行工藝特性等方面開展了系統(tǒng)研究，并利用研究成果設(shè)計(jì)建設(shè)了南四湖新薛河近自然濕地水質(zhì)凈化示范工程，初步取得了以下結(jié)論：

2、 基于CODCr、TN、NH4+-N和TP等主要污染物去除效果的評價(jià)，開展了濕地水生植物的篩選研究。首先考察了植物的泌氧能力，相同蓋度下，6種濕地植物泌氧能力高低順序依次為：蘆葦>金魚藻>香蒲>水蔥>千屈菜>水芹菜；植物泌氧能力大小與光照強(qiáng)度存在正相關(guān)性；在靜態(tài)試驗(yàn)條件下對8種植物的污染物去除效果進(jìn)行了分析，在進(jìn)水CODCr、TN、NH4+-N和TP濃度分別為80mg/L、8 mg/L、4 mg/L和2.5 mg/L條件下，有植物系統(tǒng)對

3、CODCr、TN、NH4+-N和TP的平均去除負(fù)荷分別為2.33g/(m2·d)、0.15g/(m2·d)、0.08g/(m2·d)和0.05g/(m2·d)，去除效果明顯好于無植物空白，不同植物的去污能力大小順序依次為金魚藻>蘆葦>浮萍>香蒲>茭白>水芹菜>水蔥>千屈菜：對植物泌氧能力與污染物去除效果之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析，植物根系的泌氧能力與CODCr、NH4+-N等需氧污染物的去除效率之間存在明顯的正相關(guān)性，而與TN、TP去除率之

4、間的相關(guān)性不大。 基于明渠均勻流和反應(yīng)器停留時(shí)間分布曲線理論，開展了近自然濕地系統(tǒng)的水力特性研究。明渠均勻流模擬結(jié)果表明，濕地系統(tǒng)允許的流量和水力負(fù)荷分別達(dá)1.2m3/s和2.3m/d，說明濕地系統(tǒng)具有較高的過水能力，在常規(guī)水力負(fù)荷設(shè)計(jì)條件下是能夠順利過水的。流態(tài)分析表明，表面流濕地內(nèi)存在一定的死區(qū)和短流。系統(tǒng)內(nèi)的縱向擴(kuò)散強(qiáng)度較高，這保證了水流在斷面上的混合，有助于污染物與微牛物、植物表面的接觸，提高濕地系統(tǒng)對污染物的去除效果；

5、相同進(jìn)水條件下，密植蘆葦和采用穿孔管布水，使得濕地單元的死區(qū)率由15.4％降低至6.1％，有效提高濕地系統(tǒng)內(nèi)過水均勻性。 基于植物篩選和濕地水力特性研究基礎(chǔ)上，選擇蘆葦和金魚藻作為濕地植物，通過優(yōu)化布水方式，構(gòu)建了濕地中試系統(tǒng)。運(yùn)行結(jié)果表明，表面流濕地的適宜水力負(fù)荷為5cm/d，該條件下其對CODcr、NH4+-N和TP的去除率分別為84.4％、46.5％和82.6％，平均去除負(fù)荷分別為3.09g/(m2·d)、0.53g/(m

6、2·d)和0.14g/(m2·d)；濕地系統(tǒng)在夏、秋和冬季時(shí)的平均CODcr去除負(fù)荷分別為3.75g/(m2·d)、3.37g/(m2·d)和3.26g/(m2·d)，CODcr去除效果隨季節(jié)變化并不顯著；而平均NH4+-N去除負(fù)荷分別為1.12g/(m2.d)、0.68g/(m2.d)和0.59g/(m2.d)，夏季效果明顯高于秋、冬兩季，而秋、冬季節(jié)變化不明顯；蘆葦+金魚藻組合濕地系統(tǒng)對污染物的去除效果好于單一蘆葦和無植物空白系統(tǒng)；

7、冬季采取保溫措施可防止?jié)竦叵到y(tǒng)冰凍現(xiàn)象，濕地系統(tǒng)對CODcr、TN和NH4+-N的平均去除率分別由保溫前的52.6％、30.4％和31.8％上升到64.2％、35.9％和46.6％，有效保證系統(tǒng)對污染物的去除效果，但對TP的去除效果變化不大。 在對近自然濕地系統(tǒng)運(yùn)行的工藝特性研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并建設(shè)了南四湖新薛河近自然濕地水質(zhì)凈化示范工程，實(shí)現(xiàn)入湖河水污染物的有效去除和入湖河水水質(zhì)的顯著改善，初步顯示出突出的環(huán)境效益、生態(tài)效益和經(jīng)