曝氣法解決人工濕地堵塞的研究
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摘 要：人工濕地是污水處理與生態系統結合的一種污水處理工藝，它具有投資低、能耗低、運行成本低及污水處理工程與景觀相融合的優點，所以它在不斷被推廣與應用，特別是用于處理污染濃度低的河水。濕地的堵塞問題是目前人工濕地應用中的難點，當發生濕地堵塞后，濕地濾料的滲透系數會急劇下降，過水能力也隨著下降，導致濕地的處理能力下降或水流未經處理直接從濕地表面流走。本文提出了分層曝氣法解決濕地堵塞問題，通過曝氣沖擊濾料附著和沉積的污泥，然后污泥排出系統，有效解決了濕地堵塞問題，延長濕地濾料的使用壽命。
關鍵詞：曝氣；人工濕地；堵塞
人工濕地堵塞是一個較長的過程，是各種懸浮雜質、污泥長期的累積，使濾料間空隙和濾料本身的孔隙堵塞，從而導致人工濕地失去處理污水的功能。所以防堵塞方案應從濕地運營開始就啟動，減緩污泥的沉積，保證濕地的處理效果并延長濕地的運行壽命。
1 人工濕地堵塞原因
人工濕地之所以堵塞的原因有以下幾點：①進入濕地的污水的懸浮物。污水中的有機懸浮物經過濕地的處理部分被分解，未被分解的懸浮物直接停留在濾料上，進水的懸浮物濃度越高，停留在濾料上的物質就越多，濕地就越快被堵塞；②濕地種植的植物枯死后的腐殖質將停留在濾料上；③細菌分泌的部分胞外多聚物容易形成低密度、高含水量的膠狀污泥，造成濕地的堵塞。
2 目前國內解決人工濕地堵塞的方法
對于人工濕地的堵塞，國內目前主要采取的方法有：①通過濕地前的預處處理，降低進入濕地的有機污染物濃度和懸浮物濃度；②合理的設計濕地結構，不同區域設置不同粒徑的濾料。比如進水區域，污水的污染物濃度較高，應選擇孔隙率較大的濾料，以免造成濾料堵塞，影響水流走向，造成局部雍水；濾料粒徑的及配應根據濕地水流形式進行分配；③加強濕地植物的選擇和管理。不同的濕地植物適合不同的水環境，應根據當地氣候特點合理配置植物，在氣溫較高的地區配置一些喜溫植物，在氣溫較低的地方配置一些耐寒植物。及時清理枯死的植物，避免腐殖質停留并堵塞濕地；④反沖洗法。在濕地底部鋪設反沖洗水管，通過水泵及反沖洗水箱抽水進入濕地，將濾料上附著的懸浮物沖洗排出。反沖洗法一定程度上能有效解決濕地堵塞問題，但人工濕地往往有大面積的濾料，這就要求鋪設大面積的反沖洗管道，可能導致反沖洗水壓不夠。人工濕地濾料高度大多是0.5m-1.0m之間，所以反沖洗上層效果不佳；⑤濕地濾料的清洗和更換。當濕地堵塞到無法處理污水的時候，需要對濕地作翻床處理，清洗或更換濾料才能達到恢復效果。該方法工程量大、更換困難、更換時間長并且需要停工處理。
3 曝氣法解決人工濕地堵塞
3.1 低溫對人工濕地的影響
溫度變化對人工濕地的微生物有很大的影響，溫度降低會降低微生物的活性。氣溫較低的北方冬季，濕地內的溫度和溶解氧的低含量造成微生物活性降低，這就造成微生物分解有機污染物的能力下降甚至停止。反硝化反應是濕地脫氮的主要途徑，但是當氣溫低于15℃時，硝化細菌和反硝化菌的反應速度明顯下降，從而導致濕地的脫氮能力下降，出水難以達標。
濕地植物主要是通過根莖吸收和傳輸氧氣，為人工濕地內的微生物提供好氧環境。當氣溫較低時，大部分植物會進入休眠狀態，或者直接枯萎、死亡，植物枯萎的殘體停留在濕地內，一部分隨污水分解出氮磷污染物，未分解的另一部分殘體會停留在濕地內堵塞濾料。
3.2 人工濕地設置曝氣裝置
在人工濕地底部設置曝氣管道，通過曝氣濕地內建立起好氧生態系統，通過一系列生物、物理、化學過程加強實現對污水的凈化。當濕地處于厭氧環境時，厭氧微生物對有機物的分解不徹底，會產生很多中間產物，這些中間產物附著在濾料上，是導致濕地堵塞的一個原因。當污水中的溶解氧的濃度升高時，好氧微生物的活性高，好氧微生物對有機物的分解較徹底，生成的中間產物少，在一定程度上緩解濾料的堵塞問題。
曝氣人工濕地技術，通過羅茨鼓風機進行微曝氣，使得植物根部形成并繁殖大量的好氧菌和硝化菌，從而大大提高了COD的去除效率，能夠保證COD的穩定達標排放。通過曝氣還可以提高氨氮的硝化速率，進而提高氨氮轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽的速度。由于植物根部最多的就是各種厭氧菌、缺氧菌和反硝化菌等，所以產生的硝酸鹽和亞硝酸鹽將很快被反硝化，從而保證出水的含氮能夠達到排放標準。
同時通過曝氣攪拌，使濕地中的污泥與污水混合形成懸浮狀態，在懸浮物附著或沉積下來之前排出濕地外，很大程度上降低了濕地內的懸浮物濃度，能有效的防止或者減緩濕地的堵塞。
4 結論
在人工濕地內設置曝氣系統，一方面從根源上加強處理污水減少污泥產生，另一方面是防止懸浮物的附著和沉積，能夠比較全面的解決濕地堵塞問題。雖然在濕地內增加曝氣系統，相較于普通濕地的建設和運行成本會稍高一些，但從長遠目光看，增加曝氣系統能讓污水更好的凈化的同時也解決了濕地堵塞問題，延長人工濕地的使用壽命，降低了污水不達標和濕地大修翻新的風險。
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