鄭州市賈魯河復(fù)合型濕地建設(shè)技術(shù)示范工程運(yùn)行分析

張學(xué)偉 郝瑞麗 雷新海

(1. 鄭州水務(wù)建筑工程股份有限公司，河南 鄭州 450004；2. 鄭州市水利建筑工程處，河南 鄭州 450004)

1 研究背景

賈魯河復(fù)合型濕地技術(shù)示范工程，建設(shè)地點(diǎn)選在賈魯河北岸鄭州漁場(chǎng)東南隅一處荒廢洼地和魚(yú)池內(nèi)，可利用土地總面積約15畝，是建設(shè)凈面積10畝、基流水量1000m3/d的梯級(jí)濕地技術(shù)示范工程，相當(dāng)于擬建賈魯河梯級(jí)濕地規(guī)模的千分之一。賈魯河復(fù)合型濕地水質(zhì)凈化技術(shù)示范工程自賈魯河河槽內(nèi)提取河水，依次設(shè)置強(qiáng)化凈化池和兩級(jí)濕地，出水抽排進(jìn)入鄭州漁場(chǎng)排水溝。

梯級(jí)濕地水質(zhì)凈化技術(shù)示范工程建設(shè)內(nèi)容包括1座強(qiáng)化凈水池、二級(jí)梯級(jí)濕地、2座蓄水池以及相關(guān)配套設(shè)備。

2 工程運(yùn)行流程及工藝

濕地示范工程在鄭州漁場(chǎng)東南角場(chǎng)地上布設(shè),通過(guò)提水井將河水提送至強(qiáng)化凈水池凈化,通過(guò)地埋管線凈化后的河水分別進(jìn)入一、二級(jí)濕地，最后匯入低位蓄水池，由提水井抽排至鄰近排水渠。

濕地示范工程主要由賈魯河原水、引水涵管、強(qiáng)化凈化池、布水溝、集水溝、第一級(jí)濕地、第二級(jí)濕地及出水池等組成(見(jiàn)圖1)。

圖1 賈魯河梯級(jí)濕地示范工程工藝流程

強(qiáng)化凈化池為長(zhǎng)22m、寬11m、深1.80m的水泥池，里面設(shè)置生態(tài)浮床, 浮床內(nèi)部填充彈性填料,并種植水鱉和壅菜[1]。第一級(jí)濕地和第二級(jí)濕地均為表層流濕地，基質(zhì)粉壤土，做夯實(shí)防滲處理，在濕地的前后端分別設(shè)置布水溝和集水溝。第一級(jí)濕地前段種植狹葉香蒲，中段種植荊三棱，后段種植茭草，其面積為3800m2。第二級(jí)濕地前段種植狐尾藻、大茨藻、輪葉黑藻等沉水植物，中段種植蓮藕和浮葉植物壅菜，后段種植水生美人蕉和西伯利亞鳶尾等挺水植物，其面積為3600m2[2-3]。

濕地水質(zhì)凈化系統(tǒng)是利用生態(tài)系統(tǒng)中的生物、物理、化學(xué)的相互協(xié)調(diào)作用，通過(guò)微生物降解、植物吸附和吸收、沉淀、過(guò)濾等方法，對(duì)水污染源進(jìn)行分解和凈化[4-5]。濕地水質(zhì)凈化體系可以去除有機(jī)物質(zhì)，去除氮、磷、氨和一些重金屬等。

3 濕地工程運(yùn)行管理

濕地工程運(yùn)行管理工作主要包括：?對(duì)濕地定期取水樣進(jìn)行監(jiān)測(cè)；?濕地植物及運(yùn)行情況由值班人員每天進(jìn)行定時(shí)和不定時(shí)的檢查，并及時(shí)上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)管理人員；?值班人員每天對(duì)濕地的進(jìn)出水進(jìn)行觀察，以保證運(yùn)行工作正常；?濕地管理人員對(duì)濕地植物進(jìn)行修剪保護(hù)，對(duì)植物密集區(qū)均勻分株，整理濕地環(huán)境，除雜草，看護(hù)濕地植物生長(zhǎng)情況；?及時(shí)做好濕地各方面的維修工作。

4 濕地水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

4.1 濕地對(duì)TN(總氮)的凈化效果

濕地除氮方法為填料吸附、植物攝取、揮發(fā)以及硝化、反硝化。濕地系統(tǒng)對(duì)TN的去除主要依靠微生物的吸收和生物的硝化反硝化。隨著氣溫的回升，對(duì)TN的去除率也逐漸升高，至6月升至50%左右，出水濃度在7mg/L左右(見(jiàn)圖2)。夏季高溫時(shí)兩級(jí)濕地的植物生長(zhǎng)茂盛，對(duì)TN的去除率高達(dá)90%，平均達(dá)到60%。出水TN濃度僅為0.50～4mg/L；初秋隨著氣溫降低，植物生長(zhǎng)停滯和微生物活性降低，對(duì)TN去除效果較差，冬季低溫時(shí)，去除率降到20%左右，出水TN濃度為11mg/L左右[6]。

4.2 濕地對(duì)TP(總磷)去除效果

濕地示范工程對(duì)磷的去除是通過(guò)微生物、基質(zhì)及水生植物等多方面的共同作用完成的。溫度、CO2、pH、溶解氧含量、水力負(fù)荷、污水中的氮磷濃度是影響其去除效果的外界影響因素。

分析表明：濕地對(duì)TP的處理效果受季節(jié)的變化影響很小，去除率基本在70%波動(dòng)；3—4月由于進(jìn)水濃度值的升高，腐蝕植物受微生物分解釋放出氮磷，新生植物還沒(méi)有發(fā)芽，導(dǎo)致出水濃度值升高，去除率下降50%～60%(見(jiàn)圖3)，5—12月濕地TP的出水濃度值基本在0.50mg/L以下。

圖3 兩級(jí)濕地對(duì)TP的去除效果

4.3 濕地對(duì)(氨氮)的凈化效果

賈魯河水質(zhì)中N為氨氮的主要存在形式，占60%左右，含量為6～13.70mg/L，故該河水質(zhì)污染主要是由氨氮含量過(guò)高引起的。

一年中進(jìn)水的氨氮值先降后升，降的時(shí)間段是在夏秋季節(jié)，到了冬季進(jìn)水氨氮濃度達(dá)到10mg/L以上；而出水情況在夏秋季節(jié)可達(dá)到2mg/L以下，到冬季后氣溫下降，進(jìn)水氨氮值也升高，出水氨氮值明顯上升，最高達(dá)到11mg/L。

氨氮的去除效果受季節(jié)變化影響很大。春季氣溫的回升使微生物活性提高，并促進(jìn)了植物的生長(zhǎng),使去除氨氮的效果提高,去除率達(dá)30%～60%；到了夏季氣溫等外界影響基本上達(dá)到合適條件，去除率大于80%；進(jìn)入秋季后去除率隨著氣溫的降低而逐漸降低,去除率基本上在30%徘徊。到3—4月水溫低于15℃，氨氮的去除效果較差,去除率在20%～35%(見(jiàn)圖4)。

圖4 兩級(jí)濕地對(duì)的去除效果

4.4 濕地對(duì)CODCr(重鉻酸鹽指數(shù))的凈化效果

賈魯河水中CODCr濃度為30～70mg/L。水中CODCr的去除主要是通過(guò)土壤、土壤中的微生物的生物化學(xué)作用、濕地植物水中枝葉和根系表面附著的微生物等物質(zhì)的吸附和沉淀的作用。原河水經(jīng)強(qiáng)化凈化池曝氣增氧后對(duì)CODCr的去除率有所增加，夏季可高達(dá)50%左右，隨著季節(jié)的變化，秋季逐步降到35%，而冬季更低在20%～30%附近波動(dòng)(見(jiàn)圖5)。

圖5 兩級(jí)濕地對(duì)CODCr的去除效果

5 濕地示范工程運(yùn)行技術(shù)總結(jié)

通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，賈魯河梯級(jí)濕地示范工程已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)：氨氮去除率達(dá)到20%～30%，水源污染控制和水質(zhì)深度凈化發(fā)揮其作用。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：不管是夏季、冬季對(duì)氨氮的去除率都達(dá)到20%以上，證明賈魯河梯級(jí)濕地示范工程的工藝，植物配置都較理想，能夠達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 張莉，王俠.新技術(shù)新工藝在水利工程中的運(yùn)用[J].河南水利與南水北調(diào)，2010(8):80-81.

[2] 劉秀紅，李超.淺析人工濕地建設(shè)中植物的景觀生態(tài)功能[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015(34):160.

[3] 郭蕭，柯凡，趙安娜,等.梯級(jí)河灘濕地對(duì)賈魯河水的凈化效果研究[J].中國(guó)給水排水，2010,26(9):41-45.

[4] 邱晨,侯端環(huán),任敬朋,等.南四湖人工濕地建設(shè)示范工程[J].濕地科學(xué)與管理,2012(4):34-36.

[5] 劉春成.菏澤市城市污水處理再生利用的實(shí)踐與思考[J].水利建設(shè)與管理，2015(2):82-84.

[6] 熊守存，李輝.北方人工濕地建設(shè)存在問(wèn)題及對(duì)策[J].東北水利水電，2015,33(5):55-56.