宋奇

摘 要：人工湿地作为一种生态污水处理系统，具有投资低，运行管理费用少，脱氮除磷的效果好等特点，但人工湿地运行一段时间之后会造成轻微至严重性的堵塞，由于堵塞会导致人工湿地处理出水水质恶化、水生态环境等关键性问题，因此，解决目前人工湿地堵塞问题迫在眉睫。本文在对湿地填料堵塞成因总结梳理的基础上，综合阐述现有堵塞解除技术，为人工湿地填料堵塞的防控和解除挺高借鉴和参考。

关键词：人工湿地;堵塞成因;防控解除

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）06-0123-02

人工湿地技术由于其具有结构简单、易操作、运行费用低廉、处理效果好等特点，目前已广泛应用于生活、工业等污水处理和水体环境修复领域。但在人工湿地运行过程中，填料层见会因截留、吸附、微生物增长等原因造成填料层堵塞，进而影响人工湿地系统的运行稳定和处理效率。目前人工湿地的堵塞，已成为制约人工湿地技术应用推广的主因之一。

1 人工湿地基质堵塞成因分析研究

1.1 填料层颗粒积累

目前研究认为，湿地填料层内部有机质和无机质固体颗粒的积累是导致人工湿地填料堵塞的主要成因之一。当填料基质表面形成生物膜后，湿地进水中所含的悬浮物和胶体物质被吸附于生物膜表面，进而形成大颗粒絮团状累积物，加速填料堵塞状况的发生。

1.2 填料种类对堵塞影响

目前潜流人工湿地填料多以砾石为主，采用正级配填料铺设方案，但砾石填料正级配铺设对污染物的去除效率低于沸石、火山岩等自然或人工新型填料，且其抗堵塞性能较差，表层填料极易形成堵塞。因此在控制建设投资的情况下，宜尽量选用新型填料，以提高人工湿地系统对污水的处理效果和抗堵塞性能。

1.3 湿地植物对堵塞影响

潜流人工湿地系统种植的湿地植物，其底部根系不仅为微生物生长提供了场所，同时通过其根系作用提高了填料表层的孔隙度和氧浓度，为抑制填料层生物性堵塞创造了有利条件。故应合理控制湿地系统的种植密度，以改善人工湿地表层的堵塞状况。

2 人工湿地基质堵塞的解决对策

2.1 湿地植物种类的合理选取

研究表明合理的植物搭配有利于缓解湿地内部堵塞状况，我国北方地区常用的湿地植物有水葱、芦苇、鸢尾、香蒲、菖蒲等，其中以芦苇和菖蒲为主。耿琦鹏等研究发现，芦苇具有较好的传氧能力，可缓解湿地内部溶解氧（DO）不足状况、提高人工湿地处理效果。为保障湿地系统处理效果的稳定，延缓堵塞的发生，需定期对湿地植物进行收割、补种，有效的湿地植物养护可有效延缓湿地堵塞[4]。

2.2 新型基质填料种类及填料级配的研究

人工湿地基质填料的种类及规格，对影响人工湿地系统的堵塞发育起到决定性影响。王国强等[5]通过采用煤矸石对沸石改性组建了复合基质反级配人工湿地系统，用以研究人工湿地的运行效果和抗堵塞性能;试验结果表明，在污染物的处理效果、基质有效孔隙率、不同深度处水头损失和系统堵塞时间等方面，新型复合基质人工湿地方案均优于传统单一基质的方案;且在煤矸石+沸石这一复合基质组配条件下湿地的处理效果最佳，处理效果最佳区域发生在0-30cm范围内。杨萌尧[6]等对垂直潜流人工湿地内部堵塞效应研究表明当基质粒径小于5mm的人工湿地系统，其渗透系数随时间的增加而减小。Platzer[7]等研究发现，定期更换人工湿地表层基质可以防止人工湿地堵塞现象发生。张翔凌[8]认为，更换高孔隙率的填料及合理的粒径搭配可以增长人工湿地运行时间，使人工湿地能够长期稳定运行。因此，对人工湿地表层基质进行更换可以使人工湿地堵塞状况得到恢复，但成本较高，工程量较大，且易破坏人工湿地表层植物根系正常生长。

2.3 湿地系统进水的预处理方案

通过降低进水中悬浮物浓度，可减缓湿地系统物理性堵塞的发生;通过对进水的生化处理可有效延缓湿地系统生物性堵塞的发育。故对于人工湿地工程項目，多于湿地系统前增设接触氧化、活性污泥法等生化处理段，而对悬浮物浓度较高的农村污水、河水，在进入湿地系统前多增设沉淀池、氧化塘等方式，去除水体中的大颗粒无机颗粒。

2.4 化学法湿地堵塞恢复技术

针对湿地填料层由于胞外聚合物增长导致的生物性堵塞问题，部分研究人员通过向湿地系统内投加化学药剂对胞外聚合物进行氧化还原反应，进而实现堵塞区域的孔隙度恢复。如Hua[9]等选用HCl、NaOH、NaClO药剂用于垂直流湿地堵塞的恢复，投加药剂后可分别恢复15%、18%和23%的基质有效孔隙率。邵长飞[10]等将5%浓度的NaClO3投入湿地系统，经检测原有堵塞的填料层水体传导性恢复至堵塞前状况。朱伟[11]等人分别选取酸类、碱类、洗涤剂、强化剂作为湿地填料堵塞恢复药剂开展研究，其结果显示次氯酸钠对湿地系统的堵塞恢复效果最佳，可恢复至堵塞前的69%。但化学药剂法对湿地系统原有中微生物抑制作用较大，影响湿地系统对污水的处理效果。

2.5 湿地系统停床轮休

通过湿地停床轮休，可提高表层空气进入填料层的氧浓度，加速填料基质内原有微生物内源呼吸对胞外聚合物的消耗，实现对填料层生物性堵塞的恢复。经过停床轮休后的湿地系统，其各类不可滤物质总量均出现下降。通常，停床轮休期根据气候温度而调整，相关研究显示夏季、冬季的停床轮休期分别为10d和20d[12]。

2.6 基于生物防控的堵塞恢复技术

部分研究人员利用蚯蚓可吞食有机质颗粒的习性，利用蚯蚓解决填料层生物性堵塞问题。如L.Davisonh[13]、Pratt.K.A.等人经研究发现，通过蚯蚓的吞食作用，可清除填料基质间及填料表面的有机颗粒杂质，实现填料层有效孔隙度的恢复。但该技术在实际应用过程中受蚯蚓生长习性和人工湿地系统长期充水等因素影响，实际工程案例尚鲜见报道。

2.7 人工湿地曝气增氧技术

大量研究表明，人工湿地系统内氧的缺乏，是加速湿地填料堵塞的成因之一。故通过强化增氧手段，提高湿地系统内氧浓度，成为缓解湿地堵塞的重要途径之一。目前多采用跌水自然复氧和机械曝气增氧方式来提高湿地系统内氧浓度。但跌水强化复氧受项目地形影响，在使用过程中存在一定的局限性，而机械增氧效率高，可保证湿地系统内氧浓度稳定提升，但机械曝气需要一定能耗。

3 结语

随着污水处理技术的发展，采用经济适用，而且效果显著的生态系统技术-人工湿地是一个必然趋势。但是人工湿地在运行一段时间后，往往会出现堵塞现象，因此解决基质堵塞是当前研究人工湿地的关键和意义所在。

参考文献

[1] 黄锦楼，陈琴，许连煌.人工湿地在应用中存在的问题及解决措施环境科学，2013（34）：401-408.

[2] 徐丽，葛大兵，任森华，等.对于人工湿地运行的影响因素分析[J].湖南农业科学，2014（2）：51-53.

[3] 耿琦鹏，洪剑明.垂直流芦苇人工湿地对化粪池出水净化效果的研究[J].污染防治技术，2007，20（1）：28-30.

[4] 潘珉，李滨，冯慕华，等.潜流式人工湿地基质堵塞问题对策研宄[J].环境工程学报，2011，5（5）：1015-1020.

[5] 王国强，张荣新，傅金祥，等.人工湿地自改性基质用于污水深度处理技术研究[J].工业水处理，2016，36（1）：73-78.

[6] 杨萌尧，吕铭志，何春光，王雪，盛连喜.基质类型和粒径对垂直潜流人工湿地堵塞效应的研究[J].湿地科学，2017，15（03）：391-395.

[7] PLATZER C，MAUCH K.Soil clogging in vertical flow reed beds-mechanisms，parameters，consequences and solutions[J].Wat Sci Tech，1997，35（5）：175-181.

[8] 张翔凌.不同基质对垂直流人工湿地处理效果及堵塞影响研究[D].中国科学院研究生院（水生生物研究所），2007.

[9] HUA G F，ZHU W，ZHANG Y H.A conceptual approach based on suspended solids to estimate clogging time in constructed wetlands[J].Journal of Environmental Science and Health，2010（12）：1519-1525.

[10] 邵長飞，张建，黄霞，等.污水土地处理工艺中的土壤堵塞问题[J].中国给水排水，2003，19（3）：17-20.

[11] 朱伟，华国芬，赵联芳.人工湿地填料有机堵塞问题的化学溶脱法室内模拟[J].环境化学，2009，28（3）：409-413.

[12] 李怀正，叶建锋，徐祖信.轮休措施对堵塞型垂直潜流人工湿地的影响[J].环境科学学报，2008，28（8）：1555-1560.

[13] L. Davison，T.Headley，K.Pratt.Aspects of design，structure，performance and operation of reed beds-eight years experience in north eastern New South Wales， Australia [J].Wat. Sci.Tech， 2005，51（10）：129-138.