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发布时间：1714392740
建筑与预算
CONSTRUCTIONANDBUDGET
DOI:10.13993/j.cnki.jzyys.2017.06.009
2017年第6期
寒冷地区人工湿地的冬季运行
纪淼，尚少文
（沈阳建筑大学
市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168）
摘要：人工湿地作为一种非常有前景的污水深度处理技术，处理效果容易受温度影响，从而限制了人工湿地在我国北方低温地区的推广与使用。通过低温环境对人工湿地运行效果影响的分析，总结出低温环境下保证人工湿地正常运行的方法以及不同保温方法的效果对比分析，为人工湿地系统在我国北方寒冷地区的应用与推广具有一定的参考价值和指导意义。关键词：人工湿地；低温环境；运行效果；解决措施中图分类号：X703
文献标志码：B
文章编号：1673-0402（2017）06-0039-04
1人工湿地概述
人工湿地是近几年兴起的污水深度处理技术，是一种人工建造的生态系统，通过湿地植物和微生物之间的物理、化学、生物三方面的共同作用实现对污水的净化处理。它具有结构简单、能耗低、出水水质好、易操作、运行费用低等优点，是一种非常有前景的污水处理技术。但是人工湿地对污水的处理效果受湿地的种类、污染负荷、湿地植物生长情况、运行方式、气温变化等因素的影响。其中气温变化对于湿地系统污水处理效果的影响不容忽视。由于植物都有其适宜的生长温度和生长环境，所以在低温条件下，湿地植物无法发挥其作用，会进入休眠状态或者出现枯萎甚至死亡的现象；微生物也会代谢缓慢，生理活动无法进行。所以，目前人工湿地更多的是在南方进行应用，在我国北方地区并没有得到广泛的推广
与使用。北方冬季寒冷的温度条件是人工湿地技术没有在我国北方得到普遍推广使用的主要原因。本文主要针对北方寒冷地区冬季低温条件对人工湿地净化效率的影响进行研究，并对现有的冬季人工湿地的保温方法进行对比分析，得到更适合的保温方法，从而使人工湿地这一前景良好的污水处理技术可以在我国北方得到推广与使用。
2低温环境对湿地系统运行效果的影响
大量研究结果表明，生物化学作用对污水的净化效果至关重要，即植物和微生物的作用。也就是说如果湿地床体无法给植物和微生物提供一个良好的生长环境，就会导致湿地对污水中污染物的去除达不到理想的效果，其中温度的影响至关重要。
收稿日期：2017-02-19
作者简介：纪淼（1992-），女，硕士，主要从事寒冷地区人工湿地保温方面的研究。
E-mail：752873554@qq.com
2017年第6期总第254期
2.1低温对湿地植物的影响
植物是人工湿地不可或缺的一部分，不仅为微生物的繁殖提供了更大的面积，还可以通过吸收、吸附、过滤等作用去除有机物。除此之外，湿地植物还可以起到固定湿地的床体表面、提高基质过滤效率的作用，冬季还可以在一定程度上起到保温的作用。
但是我国北方到了冬季，室外气温大都在冰点以下。在低温条件下，湿地植物会进入休眠期，有的甚至枯萎死亡，所以很难发挥其污水的净化能力，从而导致湿地系统的运行效率降低。除此之外，植物腐烂进入污水中会被分解出大量含N、P的物质，这些污染物会对湿地系统造成二次污染。
2.2低温对微生物的影响
人工湿地系统中有机物的分解和转化与微生物的净化作用紧密相关。在污水净化的过程中，微生物的代谢和生理活性与温度有关。硝化和反硝化细菌的生理活性和繁殖速度会受到低温条件很大的抑制作用，受温度的影响比较大。当温度降到10℃以下时硝化速率会受到一定程度的抑制，当温度降到6℃以下时硝化速率会急剧下降，当温度降到4℃以下时硝化作用几乎停止。当温度降到15℃以下时反硝化速率会迅速降低。因此，处于低温环境时，会在一定程度上降低了微生物在湿地系统中的污水处理能力，从而使人工湿地的运行效果大幅下降。
2.3低温对湿地填料基质的影响
填料基质是湿地系统的另一重要组成部分。在低温环境中，填料基质的温度会受外部低温环境的影响而下降，水的黏滞性会增加，扩散速率下降，水分子进到植物根系区域的速率降低，导致氧的传递效率降低，植物和微生物的生理活性降低，造成有机物的固体颗粒在基质中的堆积，而引起土壤堵塞，最终导致湿地系统对污水的处理效率降低。
2.4低温对输水系统的影响
我国北方寒冷地区冬季温度大都在冰点以下，在运行过程中就会遇到以下问题：人工湿地床体容易因低温而冻结，从而造成堵塞；输—40—
水管路以及进出水口处容易结冰，造成排水不畅的问题。
3人工湿地冬季运行解决办法
3.1人工湿地的保温措施
我国北方，低温环境是限制人工湿地应用最主要的因素，这也是人工湿地技术没有在我国北方得到广泛推广与使用的主要原因。对于人工湿地冬季运行的解决办法首要的就是使湿地床体内的温度保持在合适的范围内，从而使湿地可以正常运行。目前，针对我国北方地区冬季湿地系统对污水的净化效果不理想采取的保温方法主要有以下三种：植物体覆盖、冰层覆盖、地膜覆盖。
3.1.1植物体覆盖
植物体覆盖就是把枯败的湿地植物就地收割覆盖在湿地床体表面，也可以用其他植物，以起到保温效果。沈阳浑南人工湿地工程中就是应用植物覆盖的方法进行保温，将炭化后的芦苇屑作为覆盖物，湿地出水口的温度可以始终保持在9℃之上，保温效果良好。沈阳满堂河人工湿地工程选择了枯萎的湿地植物作为保温措施，也取得了不错的保温效果，有机物的去除率与无覆盖物时相比得到了提高。
3.1.2冰层覆盖
1980~1984年期间，加拿大安大略省在冬季对湿地进行保温采用的主要方法是：将人工湿地中的水面上升到冰冻层后形成一定厚度的冰层，之后再把水面降低一定的距离，下面设有支撑物，如此就在水面和冰面之间形成了一层天然的绝缘空气层，以起到保温的效果。
3.1.3地膜覆盖
地膜覆盖是从农业中发展而来的，以此作为湿地的一种保温方法。沈阳环境科学研究院就是在冬季采用了地膜覆盖的方式对人工湿地进行保温，监测出湿地床体内水温下降了2℃左右，可以看出，低温环境对湿地系统没有造成太大的影响。
3.1.4三种保温方法的优缺点
①植物体覆盖是将枯败的湿地植物就地收割作为覆盖物，比较简单方便，但是植物腐烂
进入污水中可能会被分解出大量含氮磷的物质，这些污染物质会对人工湿地造成二次污染，所以务必在来年春天之前，将覆盖物进行及时的清理，防止二次污染。
②冰层覆盖不会像植物体覆盖出现二次污染问题，但是需要隔一段时间对冰面进行查看，当冰面出现大面积融化时，需要重新形成冰冻层，所以说操作比较复杂。
③地膜覆盖法是从农业中发展来的，在农业中应用比较广，但与另外两种方法相比地膜容易破、铺设工作比较复杂、不易维护，并且如果没有及时清理，会造成白色污染问题，所以难以大面积推广。
3.2湿地植物配置
湿地植物的选择对于湿地系统污水的净化效果至关重要。在我国北方寒冷地区应该选择耐寒能力强、挺水性好、根区比较丰富、繁殖能力强以及氧气转输能力强的植物。通过试验的对比研究，最终筛选出芦苇、茭白、水烛、香蒲比较适合北方潜流人工湿地。
3.3筛选耐低温菌种
大多数湿地微生物不耐低温，在我国北方到了寒冷的冬季，就会造成微生物活性差、去除污染物效率明显降低。利用人工选择的方法在培养基中培养出耐低温菌种，如耐冷分枝杆菌、耐低温酵母菌、耐冷型假单细菌、丝状蓝细菌等，对各种油烃类污染物的降解以及人工合成的表面活性剂等具有良好的降解效果。
3.4运行优化
我国北方寒冷地区冬季应该采用连续进水的方式，因为连续进水方式可以使进水流量保持在一个稳定的范围，可以使湿地床体内保持在一定的温度范围内，布水管不会因为冬季低温而结冰，防止管路堵塞；其他季节宜采用间歇式进水的方式，间歇式进水可以充分补充恢复湿地填料基质中的氧，有利于湿地中植物和微生物的生长，以提高人工湿地的运行效率。
4结论
人工湿地是一项非常有前景的污水处理技术，但是由于我国北方受冬季低温的影响，湿
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