人工湿地在我国北方地区冬季应用的研究.pdf

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农业环境科学学报2004，23（6）：

10771081JournalofAgroEnvironmentScience人工湿地在我国北方地区冬季应用的研究刘学燕，代明利，刘培斌（1中国农业大学环境工程系，北京100094；2北京师范大学环境科学研究所，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京100875；3北京市水利科学研究所，北京100044）摘要：

为确定利用人工湿地在北方地区冬季运行所需的设计参数，利用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。

结果表明，在寒冷的冬季，潜流人工湿地系统在隔离层保护下可以正常运行，使用不同的覆盖物进行隔离保温，对系统的处理性能有很大的影响，在水力负荷率为025045md时，冬季COD和NH；一N的去除率分别为15和50，BOD、TN和TP的去除率分别为65、25和35。

去除率随水力负荷率的提高而降低，当水力负荷超过04md一时，去除率明显降低。

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。

一关键词：

低温寒冷；人工湿地；水质改善中图分类号：

X7031文献标识码：

A文章编号：

16722043（2004）06107705ApplicationofSubsurfaceFlowConstructedWetlandiUNorthAreaofChiuaiuWinterUUXueyanDAIMingliLIUPeibin（1EnvironmentalEngineeringDepartment，ChinaAgriculturalUniversity，Beijing100094，China；2StateKeyJointLaboratoryofEnvironmentalSimulationandPollutionControl，InstituteofEnvironmentalSciences，BeijingNormalUniversity，Beijing100875，China；3BeijingHydraulicResearchInstitute，Beijing100044，ChinaJAbstract：

TodeterminethedesigningparametersandthelawsnecessaryforconstructedwetlandrunninginnoahareaofChinainwinterWestudiedexperimentallytheremovaleffectofBOD5，CODM，PandNbysubsurfaceflowwetlandsysteminthereservoirinwinterunderthedifferentconditionsofhydraulicloadingrate，usingtheartificialwetlandbuiltattheedgeofGuantingReservoirwhichreconstructedonthefoundationofconstructedwetlandbeginningtorunninginspring111eresultsindicatedthatthesubsurfaceflowwetlandsystemcoveredwithheatinsulationstuffcouldoperatenormallyincoldwinter111etreatmentcapabilityofthesystemvariedwithheatinsulationstuif,andwhenthehydraulicloadingratewas025045mdonaveragetheremovalratesofCODM，NH；一N，BOD5，TNandTPwere15，50，65，25and35，respectivelyTheremovalratesdecreasedwiththeincreaseofhydraulicloadingrateanddecreasedremarkablywhenthehydraulicloadingrateexceeded04md一1Theseresultsdemonstratedthatthesubsurfaceflowconstructedwetlandsystemcouldwellpurifythemcro-pollutedsurfacewateratlowtenperatureinwinterKeywords：

lowtemperature；constructedwetland；waterqualityimprovement将人工湿地用于污水处理具有许多优势，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。

这种人工湿地更适宜在冬天运行。

在寒冷地区使用人工湿地技术，因为冬季严寒，能使人工湿地系统冻结，甚至收稿日期：

20040330基金项目：

国家重点科技攻关计划项目（969204O一04）作者简介：

刘学燕（1979一），男，江西泰和人，硕士研究生，主要从事流域污染控制研究。

Email：

liuxyzxeyouCOB发生管道破裂等问题，所以在冬季要求对其进行隔离保护。

为了更有效地隔离，必须在设计的时候就将均衡地布置覆盖物作为人工湿地系统的一个主要部分。

将覆盖物用作隔离物，在解决系统冰冻问题方面具有很高的效率。

被隔离的人工湿地系统的计算机模型显示，即使在一20的低温，适当的隔离也可有效地解决人工湿地系统的冰冻问题】。

在我国北方利用人工湿地系统改善地表水水质的研究，特别是在冬季低温下应用性研究很少。

为了探索人工湿地应用于我国北方地区处理微污染地表水的可行性，为在我国北方推广此污水处理技术系统维普资讯http:

/1078刘学燕等：

人工湿地在我国北方地区冬季应用的研究2004年12月提供设计参数和运行规律，作者在原有的官厅水库人工湿地春季开始运行的基础上，对其进行改造，开展了潜流人工湿地系统在不同水力负荷率条件下对官厅水库水中有机物和氮、磷的去除效果研究。

1材料与方法11人工湿地系统原人工湿地系统位于河北省怀来县黑土洼村官厅水库旁，设5个面积相等的湿地单元，总面积为200mz，湿地进、出区水位差为016m。

湿地采用水平潜流结构，底部的平均坡度为08，05mm厚的塑料薄膜防渗，基质分为3层，厚度均为20cm，下边是粒径为20cm左右的砾石层，中间是粒径为05cm左右的砂砾层，上边是当地的沙质土壤，最上面设25cm厚的保护高度，进水区和出水区由砾石构成，出水管的位置可调控，芦苇和蒲草混合种植。

在人工湿地之前设有沉淀池，以保证湿地进水中较低的悬浮物含量。

本实验人工湿地系统在11月份对原有系统进行保温改造后连续运行，进水为官厅水库水。

整个人工湿地系统分两个保温系统：

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。

（1）进出水管道及进水泵房的保温系统：

由于冬季气温低，最低可达到一20一一30，为防止进出水管道受冻甚至破裂，进出水管道采用暗沟形式和埋地形式。

泵房及出水井均用厚墙（04m）保护，并加厚顶覆盖。

（2）人工湿地床的保温系统：

为防止人工湿地系统冻结，对其采用隔离保护。

在实验人工湿地中采用两种方法进行对比实验：

5cm空气+10cm冰层保护（3号湿地）和5cm缝隙+15cm秸秆隔离保护（1、2、4、5号湿地）。

12实验方法与分析指标实验运行期为2002年11月至2003年3月。

为保证隔离层与人工湿地间保持5cm的空气层，实验采用低水位运行。

监测指标为：

BOD、COD、NH2一N、TN和TP，均采用国家标准方法测定。

2结果与分析21污水处理效果分析人工湿地在整个运行期间，除11月和3月份水温偏高基本在2oC一9oC内变化外，12月一2月水温都在0oC一1oC间。

水力负荷以常温运行状态为依据扩大变化范围设定。

l4，l0采样序列图1BOD的去除效果Figure1Re