高效垂直流人工湿地在景观湖水循环_省略_津东丽湖景观湖水循环净化工程为例_王永秀

云南环境科学　2006,25(增刊):72-75　　　　　　　　　　　　CN53-1093/X　ISSN1006-947X

高效垂直流人工湿地在景观湖

水循环净化中的应用

———以天津东丽湖景观湖水循环净化工程为例

王永秀,彭立新,刘继平,雷志洪(深圳市环境科学研究所,广东　深圳　518001)

摘　要:介绍了天津东丽湖景观湖水循环净化工程的工艺流程、运行工况,并对处理效果及景观湖水质进行了分析,对人工湿地系统及景观湖泊的管理和维护进行了总结。通过近1a的运行实践表明高效垂直流人工湿地系统作为一种生态水处理技术,对微污染地表水净化具有良好的实用价值和应用前景。

关键词:高效垂直流人工湿地;循环净化;景观环境用水;净化机理;管理与维护

中图分类号:X703　　文献标识码:A　　文章编号:1006-947X(2006)增刊-0072-04　　人工湿地(constructedwetland)是人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统,其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行废水处理。高效垂直流人工湿地是一种高效治污技术,具有独特的结构和水流模式,具有工艺先进、技术可靠、高效节能、简便易行、投资省、运行费用低、改善生态环境等诸多优点,特别适用于饮用水源和景观环境用水保护,处理后的水可以排入饮用水源、景观用水的湖泊、水库或河流中,为这些水体提供清洁的水源。

近年来,国内房地产界流行起一阵“亲水”风,楼盘都以自然或人造水景为主要卖点,人工湖泊、人工河道不断涌现,水景住宅成为一大热点。天津万科房地产有限公司开发的天津东丽湖小区就是以10.5万m的东丽湖为中心开发的,为了改善景观湖水水质,保证为小区居民提供一个“天蓝、岸绿、水洁”的乐水亲水环境,深圳市万科房地产有限公司委托深圳市环境科学研究所对东丽湖湖水进行了净化处理及湖体进行生态系统修复。1　处理目标及工艺流程

该出水水质作为住宅小区景观湖用水。《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水质作为湖水水质控制标准。由于补水时上水渠水质较差,因此补水时湿地山水水质按《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ～Ⅳ类标准控制。

　收稿日期:2006-02-23

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工艺流程及运行方式:①湖水循环:经取水管

道流入泵池,通过提升至湿地系统进行处理,循环水经处理后排入东丽湖。②补充水处理:来自上水渠被污染河水经提升泵提升后进入人工湿地处理系统,净化后出水排入东丽湖,作为东丽湖补充水。具体处理工艺流程如图1所示。

图1　工艺流程

2　处理效果分析

2.1　人工湿地处理效果分析

根据2005年5、6、7、9、10和11月6次采样分析,污染物去除情况分析见图2。2.1.1　BOD5、CODMn的去除情况分析

从图2可以看出CODMn和BOD5去除效果都较好,不溶性有机物主要是通过湿地的过滤作用而被截留在湿地中;可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物降解过程而被分解去除。生物降解过程主要是通过好氧和厌氧代谢得到降解,从而降低污水的BOD5、CODMn。尽管进水中CODMn(11.13～21.30mg/l)和BOD5(2.20～15.8mg/l)的浓度值有较大波动,但出水浓度变化曲线都比较平缓,CODMn出水基本稳定在GB3838-2002标准的Ⅳ类,BOD5出水远低于GB3838-2002标准的Ⅲ类水质。可以推断垂直流人工湿地耐冲击负荷力强,系统在一定的进出水浓度范围

—72—高效垂直流人工湿地在景观湖水循环净化中的应用　　王永秀

内,有稳定的去除有机污染物的能力。

图2　东丽湖人工湿地去除效果

2.1.2　总氮、氨氮去除情况分析

本系统对NH3-N的去除效果较好,NH3-N出水水质基本保持在GB3838-2002标准Ⅲ类水质内,平均去除率达61%。这是垂直流人工湿地系统独特的结构形成好氧和厌氧的微环境,而使氨氮在有氧条件下,通过硝化作用逐步变为亚硝酸盐、硝酸盐。硝酸盐在厌氧条件下再通过反硝化变成氮气或氮氧化物而得以去除。

从进出水浓度相关性来看,进出水浓度呈一定的正相关关系(氨氮相关系数为r=0.93,总氮相关系数为r=0.66),这说明运行初期本湿地系统

对NH3-N的去除量有一定的限制范同,可能是运

行初期庞大的微生物群落尚未建成,植物的吸收和基质的吸附反应是有限的。

2.1.3　总磷去除情况分析

湿地系统对磷的去除主要靠基质的吸附、络合和沉淀。本污水处理系统对磷的去除效果很好,尽管进水中总磷的浓度值有较大的波动,但出水浓度变化曲线都比较平缓,基本稳定在一定浓度范围,出水水质基本达到GB3838-2002标准Ⅲ类水质。

从进出水浓度相关性来看,进出水浓度呈一定的负相关关系(相关系数r=-0.20),这是被吸附的磷重新被释放到水中的缘故,磷与基质的吸附

—73—云南环境科学　第25卷　增刊　2006年6月沉淀反应不是永久地沉积在基质中,至少部分是可逆的,如果污水中磷的浓度较低,土壤里就会有部分磷被释放到水中。2.2　人工湖水质监测及分析

2.2.1　水质监测

为了评估水处理系统效果和湖水水质变化情

况,万科房地产对该人工湿地和人工湖两大主体进行了长达1a科学有效的水质监测控制。各项指标变化与《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)标准比较如图3所示,浅层指采样点位于湖面下0.5m处;深层指采样点位于湖面下0.9m深处。

图3　景观湖水质各项指标变化分析

2.2.2　人工湖水质分析与预测

2005年1～11月份的数据统计分析结果显示,1～8月份人工湖(浅层)水质指标分别达到国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的水质指标为:NH3-N(Ⅱ～Ⅲ类)、TP(Ⅱ～Ⅲ类)、BOD5(Ⅰ类)、溶解氧(Ⅰ类)、CODMn(Ⅲ～Ⅳ类),叶绿素平均为5.889mg/m(8月份达最高值),处于中营养状态,接近贫营养状态,除CODMn(接近Ⅳ类)外,其余全部达到或优于GB3838-2002中的Ⅲ类标准,总体水质评价为Ⅲ类水体,优于景观娱乐用水水质要求(Ⅳ类)。—74—3

2005年6～11月份人工湖(深层)水质指标分别达到国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的水质指标为:NH3-N(Ⅲ～Ⅳ类,接近Ⅲ类,7、8月份达最高值)、TP(Ⅲ～Ⅳ类,基本达Ⅲ类,7、8月份达最高值)、BOD5(Ⅰ类)、溶解氧(Ⅰ～Ⅱ类,7、8月份达最低值)、叶绿素平均为9.81mg/m(8月份达最高值),处于中营养状态,除CODMn(Ⅳ～V类,接近Ⅳ类)外,其余全部达到或优于GB3838—2002中的Ⅳ类标准,总体水质评价为Ⅳ类水体,符合景观娱乐用水水质要求(Ⅳ类)。

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高效垂直流人工湿地在景观湖水循环净化中的应用　　王永秀

CODMn指标相对较差,达到地表水Ⅳ类接近Ⅲ类,这是由于人工湖为盐碱地背景,湖水中TDS(可溶解性盐)平均为4654mg/l,即该水体中存在大量的可溶盐,氯离子浓度非常高,大量氯离子的存在严重地干扰了CODMn的分析测定结果,同时,监测结果也显示TDS在4、5、6、7、8、9月份都保持较高,这与CODMn的分析测定结果高一致,因此,在氧化分析CODMn时存在较大的测定误差。另外,6、7、8、9月份BOD5、NH3-N、TP、藻类增加与气温升高、周边绿化施肥和国家滑水训练、比赛有关;特别是在8月份出现峰值,这与8月份举行国家划水比赛的时间相吻合,说明与外界的活动影响是直接相关的。

深层水质与浅层水质相比,深层水质明显差于浅层。分析其成因,可能为以下原因:

(1)人工湖湖底底泥污染物释放的影响:湖底污染物发生厌氧反应,污染物不断自下而上向周围扩散,夏季温度升高引起水质变差;

(2)雨季雨水携带面源污染物流入湖中,周围绿化带中肥分、落叶等也随雨水流入湖中,并沉入湖底向周围扩散;

(3)人工湿地水质净化处理系统进水口和出水口都在水面0.9m以内,由于人工湖水流的自然分层作用,湿地循环处理的主要是上层水,从而造成上层水质好于下层水质;

(4)表层水与大气直接接触,复氧速度快,含氧量高,加上滑水队训练时人为的搅动引起湖水的流动、交换,也在一定程度上影响了水质,而下层水却不具备这些条件。

3　湖泊及人工湿地的长期维护管理

东丽湖景观湖水体治理过程中,应以改善湖泊水资源、水环境、水生态条件为目标的湖泊管理,包括流域管理、水体管理、湖盆管理、湖泊水体生态系统修复及相应净水设施的管理。

流域管理:湖泊流域管理的重点是监控入湖污染源,对于本景观湖应杜绝一切入湖污染源。水体管理:重点是对湖泊水量、水质、生态系统进行监控,以保持湖泊的正常功能,其中包括湖泊水量水位的调度管理、湖泊水质监测管理、湖泊

生态调查及生态系统水生生物的管理。

湖盆管理:主要是对湖盆地形及其堆积物进行管理,控制底泥释放对湖泊水质的影响,其中包括湖泊底泥调查和疏浚、底质的覆盖管理等。净水设施(人工品湿地系统)的管理:加强对现有人工湿地湖水循环净化系统的运行管理,为保证人工湿地循环净化系统能够长期稳定、高效运行,人工湿地运行过程中应对系统进行维护:

(1)由于受气候影响,在冬季应对湿地内布水管采取防冻措施,加强冬季植物的养护及枯枝落叶的清理。

(2)定期对植物进行收割,对生长过多的植物进行整理,控制植物生物量,保证水生植物有足够的生长空间,保持植物较高的代谢活性。(3)发现青苔出现,应及时疏松表层填料,以免让青苔迅猛增长。

(4)在实际操作中,应根据实际的污水水质情况进行调节,选择合适的运行模式,或采取例如放空、各块植物池轮换进水等恢复其处理能力。4　小结

(1)根据工程的运行结果,高效垂直流人工湿地对CODMn、BOD5、NH3-N和TP等主要污染物都有良好的处理效果。

(2)人工湿地系统的运行管理和后期维护对于保证湿地系统运行的长期稳定性及保证出水水质都是非常关键的。

(3)工程实践证明,湿地系统作为一种高效的污水生态处理方法在技术上是可行的,在投资上也是经济的,作为景观湖水等在今后微污染地表水深度处理中应具有广阔的应用前景。

(4)人工湿地系统在一定的运用范围内虽有较好的效果,但还处于研究发展阶段,需要进一步的创新、改进,以期达到更好的效果。

参考文献:

[1]　唐晓斌,莫凤鸾.人工湿地污水处理系统保护饮用水源的

实践———以深圳石岩为例[J].环境工程,2005,增刊.

[2]　国家环境保护局.中国湖泊营养化及其防治研究(第一版)

[M].北京:中国环境科学出版社,

2001.

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—75—云南环境科学　第25卷　增刊　2006年6月减少化肥施用量。

(4)加强和健全农业环境保护监督与监测体系,对于监测与体系建设给予财力物力支持。

农业环境监测是保护生态环境的关键,是农业生态环境建设与管理的桥梁。农业生态环境保护必

须用建设来促监测,抓监测促管理,使农业生态环境在动态中平衡发展,这就需要提高监测能力,完善监测手段,健全监测体系。对于体系建设给予财力物力支持。

BriefTalkonPresentSituationsofAgriculturalEcologicalEnvironmentinSmiao

LUOYa-kun,WANGLing-yun

(1.SimaoStationofAgriculturalEnvironmentalProtectionMonitoring,SimaoYunnan665000,China)Abstract:Countermeasuresandsuggestionstoamendagriculturalecologicalenvironmentarepointedoutbasedonanalyzingwaterquality,soilqualityandagriculturalproductquality.

Keywords:agriculturalecologicalenvironment;environmentalprotection;Simao

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ApplicationofHighEfficientVerticalFlowConstructedWetlandonCycling

PurifyingScenicLakeWater-TakeCyclingPurifyingEngineering

ofDonglihuLakeinTianjinasaCase

WANGYong-xiu,PENGLi-xin,LIUJi-ping,LEIZhi-hong

(ShenzhenInstituteofEnvironmentalScience,ShenzhenGuangdong518001,China)

Abstract:TheprogressandserviceconditionofwaterpurifyingcycleprojectinTianjinDonglihulakeareintro-ducedandtreatmentefficiencyandwaterqualityinsceniclakeareanalyzed,aswellasmanagementandmainte-nanceoftheconstructedwetlandandsceniclakearesummarized.Somepracticaloperationofoneyearindicatedthathighefficientverticalflowconstructedwetlandcouldpurifythesurfacewaterwhichislittlepollutedasakindofecologicalwatertreatmenttechnology,whichwillshowbetterpracticalvalueandpromisingfutureinthesefields.

Keywords:highefficientverticalflowconstructedwetland;cyclingpurifying;scenicwater;purifyingmecha-nism;managementandmaintenance

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