垂流式人工濕地處理官?gòu)d水庫(kù)入庫(kù)水研究
摘要: 在官?gòu)d水庫(kù)永定河入庫(kù)口處進(jìn)行了垂流式人工濕地對(duì)入庫(kù)河水的凈化試驗(yàn),結(jié)果表明,在滲濾時(shí)間< 1 h 時(shí)垂流式人工濕地對(duì)河水就有較好的凈化效果(對(duì)有機(jī)污染物和NH4+-N 的去除率都能達(dá)到80 %左右,對(duì)TN 和TP 的去除率為40 %左右) 。
關(guān)鍵詞: 水庫(kù)入庫(kù)水; 人工濕地; 脫氮除磷
1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.1 基本條件
試驗(yàn)場(chǎng)地位于河北省懷來(lái)縣桑園鎮(zhèn)萬(wàn)窯附近,靠近永定河入庫(kù)口。
水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果和1999 年入庫(kù)河水調(diào)查資料表明,污染主要集中在洋河下花園至懷來(lái)段,因此原水取自八號(hào)橋附近的永定河。該地區(qū)多年的氣象資料見表1。
由于濕地填料層與Hazen 等人提出的公式[1 ]要求差別較大,因此采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè): 連續(xù)過(guò)水?dāng)?shù)天后(系統(tǒng)土壤為水飽和環(huán)境) 停水5 h ,然后重新進(jìn)水。從進(jìn)水到出水的時(shí)間:蘆葦濕地為50 min ,蒲草濕地為60 min ,即蘆葦濕地和蒲草濕地的滲濾時(shí)間分別為50 、60 min。
1.2 人工濕地的設(shè)計(jì)
采用垂流式人工濕地。為避免和解決系統(tǒng)堵塞和水力停留時(shí)間等問(wèn)題,此次試驗(yàn)所選礫石的粒徑較大。在平面布置上將濕地設(shè)計(jì)為彎曲條狀,以減少死區(qū)體積,延長(zhǎng)水力停留時(shí)間。蘆葦濕地和蒲草濕地分別近似梯形和三角形,其面積分別為73. 32、76. 8 m2 。
河水通過(guò)水泵提升,經(jīng)過(guò)溝渠(寬度為0. 6～1. 2 m ,總長(zhǎng)為125. 42 m) 輸送到濕地系統(tǒng)中(如圖1所示) 。采用連續(xù)運(yùn)行方式。進(jìn)水口位于濕地表層,水流垂直流過(guò)3 個(gè)結(jié)構(gòu)層,出水從礫石層底部由管道導(dǎo)出。
人工濕地的土層、沙層取自河道附近灘地,厚度均為40 cm ,其粒徑分布分別見表2、3 ;礫石層取自附近荒灘處,厚度為20 cm ,粒徑為15～20 mm。
1.3 分析指標(biāo)與方法
分析指標(biāo)及方法見表4。
2 結(jié)果與討論
2.1 人工濕地的運(yùn)行狀況
濕地正常運(yùn)行后從2001 年9 月13 日—11 月10日進(jìn)行了平均1 次/ 周的觀測(cè)和采樣分析,此間植物的生長(zhǎng)狀況見表5。
212 人工濕地的凈化效果
① 對(duì)有機(jī)污染物的去除
人工濕地對(duì)COD 和BOD5 的去除效果見表6、7。
由表6、7 可以看出,蒲草濕地和蘆葦濕地對(duì)COD 的去除效果沒有明顯差別;對(duì)BOD5 的去除率都較高。
② 脫氮除磷
人工濕地對(duì)NH4+- N、TP、TN 的去除效果見圖2、3、4。
從圖2 可看出,河水中的NH4+ - N 濃度為1. 5～3. 5 mg/ L 時(shí)蘆葦濕地和蒲草濕地的處理效率都很高(80 %左右) ,且不受進(jìn)水氨氮濃度的影響。蒲草濕地的效果略好于蘆葦濕地。
從圖3 可看出, 河水中的TP 濃度為0. 05～0. 25 mg/ L ,已經(jīng)基本滿足地表水Ⅲ類甚至Ⅰ、Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。蘆葦濕地對(duì)TP 的處理效率略高于蒲草濕地,但二者對(duì)TP 的去除率波動(dòng)都很大。
從圖4 可看出,河水中的TN 濃度較低(3～17mg/L) ,由于受溫度變化的影響,濕地對(duì)TN 的去除效果不穩(wěn)定(去除率為8 %～80 %) ,且隨著氣溫的降低,去除率呈下降趨勢(shì)。
3 結(jié)論
① 在滲濾時(shí)間< 1 h、投配負(fù)荷為0. 17～0. 08m/ d 的運(yùn)行條件下,該垂流式人工濕地系統(tǒng)對(duì)河水有較好的凈化效果。監(jiān)測(cè)期間河水的COD 為20～70 mg/ L ,對(duì)其去除率可達(dá)到80 % ,出水基本可滿足地面水的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)( COD 為20 mg/ L) ;NH4+ - N濃度為1.5～3. 5 mg/ L ,對(duì)其的去除率≥80%,其出水濃度< 0. 5mg/ L ,也基本能達(dá)到地表水的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。
② 通過(guò)對(duì)種植蘆葦和蒲草濕地的平行對(duì)比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)二者各有所長(zhǎng),建議兩種植物混種以發(fā)揮各自的長(zhǎng)處。
③ 人工濕地對(duì)河水的凈化效果(特別是脫氮除磷效果) 隨溫度的降低呈下降趨勢(shì)。
參考文獻(xiàn):
[1] Michael Morris ,Robert Herbert. The design and performance of a vertical flow reed - bed for the treatment of high ammonia ,low suspended solid organic effluents [J] . Wat Sci Tech ,1997 ,35(5) :197 - 204.
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