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贾鲁河地处中原腹地,是淮河水系的二级支流,具有鲜明的季节性河流特征,因生活污水和工业废水大量排入导致河水污染严重,急需进行整治。2008年郑州市水利局和中科院地理与湖泊研究所联合提出了贾鲁河半人工梯级河滩湿地方案,该方案旨在将贾鲁河泄洪除涝能力建设(水利工程)与贾鲁河梯级河滩湿地建设(生态工程)相结合,实施综合治理。该项目技术思路新颖,投资巨大,为检验贾鲁河梯级湿地水质净化系统结构设计的合理性和可行性,项目组在贾鲁河畔建设了面积为7400m2的两级表面流梯级河滩湿地技术示范工程,计划通过2年的运行监测,获取相关的技术参数,为整个工程的顺利建设提供技术保障,并为我国北方地区类似河流生态恢复提供理论依据和技术指导。
通过构建梯级湿地模型,进行湿地植物筛选和不同植物组合水质净化效果试验。夏秋季植物筛选试验表明茭草、荆三棱和狭叶香蒲去除效果较好;不同植物组合实验表明,挺水植物+沉水植物+浮叶植物的组合较单纯挺水植物组合在对氨氮和TN去除效果方面表现出较显著的优势;为保证湿地冬季净化效果,进行冬季水生植物筛选试验,试验结果表明西伯利亚鸢尾和水芹菜净化效果较好。
首次在表面流湿地植物组建中采用挺水植物+沉水植物+浮叶植物+湿生植物的配置模式,5个月的水质监测表明:夏秋季对TN、TP和氨氮的去除率分别保持在73%、77%和83%以上,秋术处理效果有所下降;对COD的去除率在26%~50%之间;硝氮含量在夏季呈降低趋势,秋季则发生了硝氮的积累。
为保证梯级湿地冬季净化效果,解决北方地区人工湿地冬季净化效果下降的瓶颈问题,于2009年11月组建冬季可正常生长的湿地植被,近5个月的水质监测表明:湿地出水透明度保持在140cm以上,对SS、TN、TP、氨氮和COD的平均去除率分别为80.9%、32%、67%、55%和29%;冬季污水处理中曝气增氧作用效果明显,可提高对氨氮和TN的去除效果。
为了检验干湿交替对湿地土壤中氨氮和有机物等污染物的降解能力,在2010年3月份进行湿地干化试验,15d的干化试验表明湿地干湿交替对湿地土壤中TN、有机质和氨氮的去除效果明显,但硝氮含量有上升趋势。