人工湿地污水处理复氧效果

1前言
人工湿地处理系统对有机污染物的去除主要是依赖微生物的生物降解活动来实现

，而在湿地系统中通过水生植物的根系泌氧严重降低了系统的处理效率。本文针对传统的人工湿地内部溶解氧低的缺陷，设计一套新型人工湿地床系统一一折流式湿地床+侧流式湿地床，系统采用两种方式来提高溶解氧浓度，其一：进水采用1．5m高自然跌水复氧；其二：湿地床内采用自然沟槽复氧。

2工艺介绍
污水经过调节池和沉淀池预处理后通过1．5m高的跌水装置进入折流式湿地床。折流式湿地床由梯度向下的三级渗滤型湿地组成，每级尺寸L×B×H=1．0m×O．5m×O．7m，每一级湿地床内设置有竖向的挡流墙，底部留过水通道，污水以上下折流的方式在湿地床中沿垂直方向推流穿行见图l。湿地床中采用风车草作为湿地植物，采用厌氧酶促生物填料(重庆大学城环学院开发的专利产品)作为湿地基质。
侧流式湿地床由四级梯度向下的侧向潜流湿地床组成，每两级侧向潜流湿地床之间设置沟槽。

第一级尺寸L×B×H=6m×O．4m×0．3m，第二级尺寸L×B×H=6m×O．4m×0．6m，第三级尺寸L×B×H=8m×0．4m×0．55m，第四级尺寸L×B×H=8mx0．4m×0．5m(L均为水流通道总长)，每一侧向潜流湿地床内设置有平行交错的分隔板，将床内空间分隔成s形的水流通道，在通道中放置好氧酶促生物填料并栽种水生美人蕉、菖蒲、芦竹和风车草等水生植物。整个侧流式湿地床设置四道沟槽，其槽长分别为6m，2．2m，3m及4m。
3人工湿地复氧效果分析
3．1 跌水复氧
本试验采用跌水进水的方式增加进水中的溶解氧浓度，跌水高度为1．5m。在自然界中，堰和瀑布等跌水形式是河流系统复氧的主要来源。河流中有堰处水体溶解氧含量明显高于堰处或远离堰处的水体。国内外对于跌水复氧过程的研究通常是采用跌水上、下游的溶解氧与饱和溶解氧之差的比率(氧亏比r)来表征跌水复氧的效果

式中Ca,Cb为跌水上、下游溶解氧浓度，Cs为给定温度下的饱和溶解氧浓度。英国水污染研究实验室曾经同时在实验室和野外对跌水的复氧效应进行了系统的研究，建立如下预测方程【2]：
r=l+0.38abh(1-0.11h)(1+0．046 T) (2)
式中：h为跌水的自由落差(m)；T为温度(℃)，。a为水质参数；b为曝气系数，其取值随跌水的方式而变化，普通自由下落跌水为1．0，阶梯跌水为1．3，多级阶梯跌水为1．35。
本试验中所测不同温度下的跌水复氧效果见表1，根据公式(2)，由r和T建立的一次回归曲线
及方程见图1。


3．2跌水复氧检验
为了验证跌水复氧模型的准确程度，现将试
验测定值与模型计算值进行比较。比较结果
见表2。

由表2可知，跌水复氧的实测值与模型的模拟值之间能够较好的吻合，其绝对误差不超过0．25mg/L，相对误差最大不超过10％。通过对跌水复氧的实测值与模型模拟值的对比分析可知：在本实验条件下，当室外温度为20℃～30℃，1．5m高的跌水复氧时，其跌水复氧效果较好，一般复氧量在2。2mg/L～3．3 mg/L之间；且通过模型分析得出复氧的预测值与实测值基本一致。
3．3沟槽复氧
本试验在侧流湿地床当中间隔地设置了四道沟槽对其进行自然复氧充氧，沟槽宽度均为0．4m，槽长分别为6m，2．2m，3m及4m。理论上讲，每道沟槽的复氧量包括两个部分：沟槽中有机物及其它还原性物质的耗氧量与沟槽终始端溶解氧差量之和。即：沟槽复氧量=槽中有机物及其它还原性物质耗氧量+槽终始端溶解氧之差
由于水流通过沟槽的时间短，污水中有机物的碳化耗氧量及硝化耗氧量和其它还原性物质的耗氧量很少，且沟槽始端和终端的有机物浓度几乎没有变化，所以槽中有机物及其它还原性物质的耗氧量在实际工程上可以忽略不计。因此得到沟槽的复氧量近似等于沟槽终端和始端溶解氧之差。本试验对湿地床中四道沟槽的复氧效果进行检测跟踪，检测结果见表3。

由表3可知，在环境温度、大气压强和风速一
定的条件下，沟槽复氧的效果主要取决于槽长，对
以上四道复氧槽的平均复氧效果进行线性回归，
见图2。

由图3可知，复氧槽的复氧效果与槽长呈正相
线陛关系。在本实验中发现，前段湿地床出水进入沟槽始端时，其溶解氧浓度基本上在0.2mg/L以下，污水流经·4m长的沟槽后，其复氧量基本上可以达到3.0mg/L以上。
4结论
在本试验条件下，对新型人工湿地床的两种复氧方式进行了试验研究得出以下结论。
(1)对跌水复氧进行数学模拟得出：进水经过1．5m高的跌水，其复氧量在2．2mg／L～3．3 mg/L之间；且通过复氧数学模型分析碍出复氧的预测值与实测值基本一致。
(2)试验得出沟槽的复氧效果与槽长呈正相线性关系，且4m沟槽的复氧量可达到3.0mg/L以上。
(3)通过对两种复氧方式的试验研究可知：跌水复氧比沟槽复氧要稳定且效果好，尤其适用于丘陵地区的人工湿地污水处理系统。