人工湿地基质堵塞影响因素分析.doc

人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种废水生物处理新技术，它具有投资低、能耗低、出水水质好，有较强的脱氮除磷功能以及运行管理方便等特点，因而该技术已被世界各国所接受，并用来处理多种形式的废水（吴晓磊，1995）。人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物3种作用。它成热后，填料表面和植物根系中生长了大量微生物，形成了生物膜。废水流动时，SS能被填料及根系阻挡截留，有机物通过生物膜的吸附、同化及异化作用而得以去除。保持湿地系统的持续运作能力非常重要，垂直流人工湿地在运行中容易出现的一个问题是基质阻塞。随着基质的逐渐阻塞，湿地的水力传导性也降低，从而影响水流路径（如促进表面流动），最终也影响天湿地的处理效果和运行寿命（TANNERETAL1995）。同时，基质的通气状况又会影响到基质的供氧状况，从而影响到好氧微生物的活动，最终也影响湿地的处理效果。因此水力传导性和通气状况的优劣直接决定着人工湿地系统的持续运作能力，而这两方面直接与人工湿地的基质堵塞有关，本文对基质堵塞的影响因素作了分析。1影响因素分析1.1基质材料的影响HYPERLINK"http://www.examda.com/"www.Ｅxamda.CoM考试就到考试大过滤材料粒径大小直接影响基质的孔隙大小和水容量，因此它是影响人工湿地是否发生堵塞的重要影响因素（PLATZERANDMAUCH，1997）。莫凤鸾等（2004）在深圳洪湖公园的人工湿地研究中，在1997年至1999年5月间湿地系统共发生5次堵塞，采用粒径较大的碎石代替原来的沙子作湿地材料后，系统运行正常。1.2进水污染物负荷(1)悬浮物的影响人工湿地进水中的悬浮物尤其是不可生物降解性的悬浮物负荷是影响湿地堵塞的重要因素（PLATZERANDMAUCH，1997），因此必须对人工湿地的进水进行预处理，以降低进水中的悬浮物。BOUWER(1980)等推荐进水中悬浮物的最大值为20MG/L，负荷相当于8G/(M2.D)。付贵萍等（2004）采用11G/(M2.D)的进水悬浮物负荷，系统运行5年未出现堵塞现象。(2)有机负荷的影响普遍认为有机物负荷对基质堵塞有重大影响。PLATZER和MAUCH（1997）的研究发现，堵塞一般发生在基质上层0~15CM处，有机负荷过高是堵塞的主要影响因素，并且在湿地基质的堵塞中有机负荷的影响比进水有机物浓度的影响更大，在中欧的气候条件下，湿地基质不发生堵塞的有机物负荷上限是25GCOD/M2/D。但也有研究表明，堵塞只与达到平衡状态前的有机物负荷有关，利用人工湿地对地下水回灌的试验表明，有机物负荷BOD可达40G/(M2.D)（WONGANDSOMES，1995）。由于污水中连续的营养供应，系统内产生的生物量不断增加也是造成堵塞的一个因素；厌氧条件也加速了系统的堵塞（WINTERANDGOETZ，2003）。
1.3湿地植物的影响温地植物根和根系对基质的穿透作用以及根和根系的腐烂，在基质中形成了许多微小的气室或间隙，减少了基质的封闭性，增强了基质的疏松度，从而使得湿地的水力传导性和通气状况得到加强和维持，确保人工湿地系统的持续运行与处理效果。但另一方面，湿地植物地上部分衰落时的残留物、根系及根系分泌物会造成系统中有机物累积量的增加。成水平等（1997）在人工湿地净化污水试验中发现，经过3~5个月的污水处理后，不种植物的对照土壤基质板结，发生淤积；而种有灯心草等植物的湿地渗滤性能好，污水能很快渗入基质。还有资料表明，即使较板结的土壤，经过植物根系2~5年的穿透作用，其水力传导性可与砂砾、碎石相当。莫凤鸾等（2004）发现，种植弊草的湿地组比种植水葱的基质堵塞严重，这表明湿地基质的渗透性与植物的种类有很大关系。1.4有机物积累造成的系统堵塞有研究表明，湿地基质中有机质积累具有很高的引起阻塞的可能（TANNERETAL，1998）。湿地有机物的投入量主要由废水中贡献的有机物量、植物的生物产量和生物产量的分配所决定的，植物的生物产量由植物地上部分残留、根产量与根分泌物组成。湿地系统有机物输出途径主要有两个方面，一个是湿地系统中有机物分解所放出的二氧化碳和其他无机物质，另一个是随废水流出所带走的有机物质（杜中典等，2002）。当有机质输出小于输入时就会出现有机质的积累现象。堵塞过程可分为三个阶段。第一阶段是渗透速率总接近系统开始运行时的渗透速率，但呈现逐渐下降趋势；接着是一个实质性的平稳下降阶段；最后是间歇的系统堵塞阶段直至持续堵塞发生。LAAK（1986）指出湿地系统在未达到平衡状态之前，堵塞仅仅依靠有机负荷。湿地系统达到平衡之后，当有机物积累到一定程度，沉积在湿地表面的有机物形成了一层黑色粘膜包括厌氧分解产物，比如多糖类物质和聚尿类物质，以及由于受低温限制而没有发生化学变化的有机化