人工濕地系統(tǒng)床體中的氧環(huán)境及濕地床體的復(fù)氧能力是決定有機物與氨氮去除的主要因素,直接影響濕地對污染物的凈化效果及正常運轉(zhuǎn)。作為一種新型強化人工濕地,潮汐流人工濕地可以通過潮汐運行過程中床體浸潤面變化產(chǎn)生的孔隙吸力將大氣氧吸入床體,進而明顯提高了濕地床的氧傳輸量和污染物的凈化效果。
一、潮汐流人工濕地污水強化處理技術(shù)
人工濕地是一種通過模擬自然濕地并由人工設(shè)計和建造的具有可控性和工程化特點的生態(tài)污水凈化技術(shù)。傳統(tǒng)的人工濕地主要可分為兩大類:表面流人工濕地系統(tǒng)和潛流人工濕地系統(tǒng)。潛流濕地系統(tǒng)又可根據(jù)水流在濕地床內(nèi)的流動方向分為水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地。與自然濕地相類似的是表面流人工濕地主要利用生長在植物莖、桿上的生物膜來去除污染物,因而這種濕地系統(tǒng)難以充分發(fā)揮濕地介質(zhì)及植物根系對污染物的降解作用,雖具有投資少、操作簡單等優(yōu)點,但處理效果差、易傳播病菌、受氣候影響大,冬季表層結(jié)冰,夏季易滋生蚊蠅和建設(shè)面積大。潛流人工濕地系統(tǒng)可以充分利用填料表面生長的生物膜、豐富的植物根系及表層土和填料截流等作用,具有水力負荷與污染負荷承受能力大,對BOD5、COD、TSS等處理效果好,受氣溫影響較小,衛(wèi)生條件好等優(yōu)點,但是其建造、維護、控制相對復(fù)雜,成本相對較高。
潮汐流人工濕地作為一種新型的強化濕地系統(tǒng)是通過利用床體飽和浸潤面的潮汐運行產(chǎn)生的孔隙吸力將大氣中的O2吸入床體,使?jié)竦卮搀w中的氧傳輸量及利用率有了明顯提高,進而強化濕地對污染物的凈化效果。根據(jù)Austin等的報道,與曝氣人工濕地相比處理相同體積的污水,潮汐流人工濕地所消耗的能量及占地面積是曝氣人工濕地的一半,既保證了處理效果和處理量,還降低了能耗,縮小了占地面積,具有很好的發(fā)展前景。
二、案例分析
目前已有的針對渾河沈陽-撫順區(qū)域重污染支流污染選用潮汐流人工濕地處理的應(yīng)用實例發(fā)現(xiàn),潮汐流人工濕地技術(shù)對氨氮的去除效果比潛流型人工濕地高出約30%,且在低溫條件下(水溫為9~13℃)潮汐流人工濕地對氨氮去除率仍可達34%,并提升了河道整體的工藝景觀效果,說明潮汐流人工濕地對于北方地區(qū)重污染支流具有較好的治理效果,具有較高的推廣價值。
總之,雖然潮汐流人工濕地較高的氧利用率及較好的復(fù)氧能力可以強化硝化過程的發(fā)生,使NH4+-N最大程度的被氧化為NO3–N,然而濕地床體中較好氧環(huán)境卻直接限制了反硝化過程的發(fā)生,使得系統(tǒng)出水中富集大量的NO3–N,直接限制了其對TN的徹底脫除。因此,如何在維持潮汐流人工濕地強硝化能力的基礎(chǔ)上,適當(dāng)調(diào)控潮汐流人工濕地的復(fù)氧量和氧化還原環(huán)境,將是探究潮汐流人工濕地強化脫氮的重要內(nèi)容。我們可以通過延長淹沒時間控制潮汐流人工濕地內(nèi)部呈厭氧環(huán)境,來提高系統(tǒng)反硝化能力,進而提高其對TN的去除率。