曝气法解决人工湿地堵塞的研究
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摘 要：人工湿地是污水处理与生态系统结合的一种污水处理工艺，它具有投资低、能耗低、运行成本低及污水处理工程与景观相融合的优点，所以它在不断被推广与应用，特别是用于处理污染浓度低的河水。湿地的堵塞问题是目前人工湿地应用中的难点，当发生湿地堵塞后，湿地滤料的渗透系数会急剧下降，过水能力也随着下降，导致湿地的处理能力下降或水流未经处理直接从湿地表面流走。本文提出了分层曝气法解决湿地堵塞问题，通过曝气冲击滤料附着和沉积的污泥，然后污泥排出系统，有效解决了湿地堵塞问题，延长湿地滤料的使用寿命。
关键词：曝气；人工湿地；堵塞
人工湿地堵塞是一个较长的过程，是各种悬浮杂质、污泥长期的累积，使滤料间空隙和滤料本身的孔隙堵塞，从而导致人工湿地失去处理污水的功能。所以防堵塞方案应从湿地运营开始就启动，减缓污泥的沉积，保证湿地的处理效果并延长湿地的运行寿命。
1 人工湿地堵塞原因
人工湿地之所以堵塞的原因有以下几点：①进入湿地的污水的悬浮物。污水中的有机悬浮物经过湿地的处理部分被分解，未被分解的悬浮物直接停留在滤料上，进水的悬浮物浓度越高，停留在滤料上的物质就越多，湿地就越快被堵塞；②湿地种植的植物枯死后的腐殖质将停留在滤料上；③细菌分泌的部分胞外多聚物容易形成低密度、高含水量的胶状污泥，造成湿地的堵塞。
2 目前国内解决人工湿地堵塞的方法
对于人工湿地的堵塞，国内目前主要采取的方法有：①通过湿地前的预处处理，降低进入湿地的有机污染物浓度和悬浮物浓度；②合理的设计湿地结构，不同区域设置不同粒径的滤料。比如进水区域，污水的污染物浓度较高，应选择孔隙率较大的滤料，以免造成滤料堵塞，影响水流走向，造成局部雍水；滤料粒径的及配应根据湿地水流形式进行分配；③加强湿地植物的选择和管理。不同的湿地植物适合不同的水环境，应根据当地气候特点合理配置植物，在气温较高的地区配置一些喜温植物，在气温较低的地方配置一些耐寒植物。及时清理枯死的植物，避免腐殖质停留并堵塞湿地；④反冲洗法。在湿地底部铺设反冲洗水管，通过水泵及反冲洗水箱抽水进入湿地，将滤料上附着的悬浮物冲洗排出。反冲洗法一定程度上能有效解决湿地堵塞问题，但人工湿地往往有大面积的滤料，这就要求铺设大面积的反冲洗管道，可能导致反冲洗水压不够。人工湿地滤料高度大多是0.5m-1.0m之间，所以反冲洗上层效果不佳；⑤湿地滤料的清洗和更换。当湿地堵塞到无法处理污水的时候，需要对湿地作翻床处理，清洗或更换滤料才能达到恢复效果。该方法工程量大、更换困难、更换时间长并且需要停工处理。
3 曝气法解决人工湿地堵塞
3.1 低温对人工湿地的影响
温度变化对人工湿地的微生物有很大的影响，温度降低会降低微生物的活性。气温较低的北方冬季，湿地内的温度和溶解氧的低含量造成微生物活性降低，这就造成微生物分解有机污染物的能力下降甚至停止。反硝化反应是湿地脱氮的主要途径，但是当气温低于15℃时，硝化细菌和反硝化菌的反应速度明显下降，从而导致湿地的脱氮能力下降，出水难以达标。
湿地植物主要是通过根茎吸收和传输氧气，为人工湿地内的微生物提供好氧环境。当气温较低时，大部分植物会进入休眠状态，或者直接枯萎、死亡，植物枯萎的残体停留在湿地内，一部分随污水分解出氮磷污染物，未分解的另一部分残体会停留在湿地内堵塞滤料。
3.2 人工湿地设置曝气装置
在人工湿地底部设置曝气管道，通过曝气湿地内建立起好氧生态系统，通过一系列生物、物理、化学过程加强实现对污水的净化。当湿地处于厌氧环境时，厌氧微生物对有机物的分解不彻底，会产生很多中间产物，这些中间产物附着在滤料上，是导致湿地堵塞的一个原因。当污水中的溶解氧的浓度升高时，好氧微生物的活性高，好氧微生物对有机物的分解较彻底，生成的中间产物少，在一定程度上缓解滤料的堵塞问题。
曝气人工湿地技术，通过罗茨鼓风机进行微曝气，使得植物根部形成并繁殖大量的好氧菌和硝化菌，从而大大提高了COD的去除效率，能够保证COD的稳定达标排放。通过曝气还可以提高氨氮的硝化速率，进而提高氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐的速度。由于植物根部最多的就是各种厌氧菌、缺氧菌和反硝化菌等，所以产生的硝酸盐和亚硝酸盐将很快被反硝化，从而保证出水的含氮能够达到排放标准。
同时通过曝气搅拌，使湿地中的污泥与污水混合形成悬浮状态，在悬浮物附着或沉积下来之前排出湿地外，很大程度上降低了湿地内的悬浮物浓度，能有效的防止或者减缓湿地的堵塞。
4 结论
在人工湿地内设置曝气系统，一方面从根源上加强处理污水减少污泥产生，另一方面是防止悬浮物的附着和沉积，能够比较全面的解决湿地堵塞问题。虽然在湿地内增加曝气系统，相较于普通湿地的建设和运行成本会稍高一些，但从长远目光看，增加曝气系统能让污水更好的净化的同时也解决了湿地堵塞问题，延长人工湿地的使用寿命，降低了污水不达标和湿地大修翻新的风险。
参考文献：
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