人工湿地堵塞问题的探讨

更新时间：2012-09-29 08:38 来源：作者: 阅读：2534

人工湿地是指人工建造的、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生态系统中的物理、化学和生物作用等优化组合来进行污(废)水处理。它一般由人工基质和生长在其中的水生植物(如芦苇、香蒲等)组成，是一个独特的生态系统。据美国环保局对100多个运行中人工湿地的调查，有将近一半的湿地系统在投入使用后的5年内出现了堵塞问题，其水力传导系数降低，除污效果变差，运行寿命缩短。人工湿地的堵塞问题越来越成为其应用的障碍，弄清人工湿地堵塞的机理，探寻相应的解决措施和预防对策十分必要而迫切。

笔者从人工湿地堵塞机制和影响因素入手，总结了国内外在本领域的研究进展，提出了堵塞的解决措施和预防对策，以供借鉴和参考。

1人工湿地的堵塞机制

堵塞是所有高负荷污水过滤系统中常见的自然效应，其表现在两个方面：首先，堵塞层是一个很好的生物过滤器，能提高湿地系统的处理效率，适度的基质孑L隙堵塞可以扩大湿地处理系统内部的非饱和流动区域，提高处理效果；其次，堵塞会使湿地的水力性能变差，从而影响水流路径，最终影响到湿地的处理效果和运行寿命¨。

人工湿地一般由防渗层、基质层、腐质层和湿地植物等结构单元组成，其堵塞实质上是有效孔隙率减小的过程，长时间的堵塞会导致厌氧环境的产生，加速系统的堵塞。人工湿地堵塞的形成机制可分为三个阶段：①渗透速率接近开始的运行水平，但呈下降趋势；②渗透速率缓慢稳定下降；③基质表面间歇渗透直到持续积水。

在人工湿地的渗透初期，污水中的ss开始在湿地填料表面和孔隙中聚集，堵塞部分填料孔隙，使基质层局部的氧化还原电位下降并开始形成厌氧微环境。氧化还原电位高则反映基质层中微生物的氧化能力强，胞外聚合物的蓄积较缓慢；反之，则还原水平高，微生物产生的胞外聚合物在填料孔隙内越聚越多，具有很高的堵塞潜能。随着污水渗透的进行，厌氧区域的基质层逐渐趋于还原状态，微生物的胞外聚合物不断积累，进一步堵塞了填料孔隙，使厌氧形成过程进一步加速。此时的堵塞称为暂时性堵塞。由于细菌胞外多聚物的高含水性，这种堵塞经一段时间的落干(即湿地不过水而干化)后可以消除。

在堵塞过程的后期，基质层的结构特别是土壤的团粒结构被破坏，所形成的细微粘土粒子与许多淤积的Ss共同组成致密不透水层，胞外聚合物不断凝聚和吸附不同粒径的悬浮或胶体状态的底物，进而形成大粒径絮团状的累积物，造成有机物和无机物共同积累，加速并继续堵塞填料孔隙。随着生物量的增加，进水区的厌氧化程度加剧，有机固体颗粒的累积加速J，最终在各种因素的综合作用下，基质层的孔隙被完全堵塞，净化能力消失，此时形成的堵塞很难再通过落干等操作消除，可以认为是一种永久性的堵塞。当堵塞现象发生时，水体的有效停留时问缩短，出现短流或绕流等现象。

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