[发明专利]一种人工湿地基质样品原位收集与参数监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及水环境治理领域，更具体涉及到一种人工湿地基质样品收集与湿地参数监测方法，同时还涉及一种人工湿地基质样品收集与湿地参数监测装置，适用于人工湿地运行过程中基本环境参数的监测，并能作为人工湿地基质样品的技术方法。

背景技术

人工湿地作为一种新型的污水处理工艺，主要通过生物、物理、化学的三重协同作用降解输入的污染物，自1990年推广以来，全国各地建立了大大小小不同流态的人工湿地，在湖泊水体净化、面源污染控制、城镇污水处理及回用、景观水体等方面应用广泛。

人工湿地在工程、生态效应方面取得了巨大的成功，但由于人工湿地各组成部分选择多，且性能不一，所需处理污水来源成分复杂，使对于其转化降解污染物机理的研究，仍处于“黑箱”阶段，并没有完善的理论解释其运行机制。具体来讲，人工湿地三大组成部分，植物、基质、微生物在整个微生物转化降解过程中，对于不同污水类型，所起作用也不尽相同，这进一步加大研究难度。然而，具体到由微生物作用主导的某一种污染物降解类型，如含氮有机物，其功能微生物脱氮途径研究是可以结合现有分子生物技术完成的，其降解途径是可以揭示的，这有助于我们加深对人工湿地运行机制的理解。

此外，人工湿地随着运行年限的增加，由于物理作用截留的颗粒物增加，植物残体腐殖化作用，会经历3个阶段：①运行初期，人工湿地运行良好，填料表面和孔隙内部聚集固体颗粒，形成局部厌氧微环境，湿地渗透能力、降解污染物能力正常。②运行中期，随着厌氧区胞外聚合物积累，厌氧加速，此时基质孔隙出现可干化消除的堵塞现象，人工湿地渗透能力、降解能力与初期相比有所下降。③运行后期，细微黏土粒子与许多固体颗粒形成致密的不透水层，胞外聚合物不断凝聚并吸附悬浮或胶体状底物，形成大粒径团状累积物，加速填料孔隙堵塞。此时，人工湿地渗透能力、降解能力最差，所形成的是难以通过干化、药物处理消除的永久性堵塞物。

当前业界对人工湿地研究侧重于净化效率，而由于人工湿地建成后不宜进行开挖式取样，取样方法的不当增大了对其机理研究和内部堵塞状态监测的难度。常用的采泥器、采水器因湿地基质不同于泥水的流体性质，无法用来采集湿地不同深度基质样品。已有的预埋式一体取样装置，由于一体式埋管的整体性，无法保证方法对埋体中其他深度基质的干扰，且往往因取了某一深度基质样品，造成埋管中该部分下陷，该取样点被高层基质填充；下一次所取样品实际为来自高层下陷的基质，造成分析测定结果的失真。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是在于提供了一种人工湿地基质样品原位收集与参数监测方法，方法易行，操作简便，能在原位实时进行人工湿地基本环境参数监测，准确收集不同深度的基质样品，且不影响下一次取样准确性，并对堵塞状态进行适当的分析，以掌握湿地运行状况，采取防治措施，延长人工湿地使用寿命。

本发明的另一个目的是在于提供了一种人工湿地基质样品原位收集与参数监测的装置，结构简单，使用方便。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种人工湿地基质样品原位收集和参数监测方法，其步骤是：

A.一种人工湿地基质样品原位收集与参数监测装置预埋需在湿地建立之初进行，将外筒埋入预设点，埋入湿地池底通过套筒固定，再进行基质(如砾石/石墨/鹅卵石等)回填，要求湿地基质高度不超过外筒高度，且运行时水位没过外筒高度。

所述的基质具体为砾石/石墨/鹅卵石任意一种或二至三种的任意组合；

B、湿地监测，根据需求，填充袋与外筒间隙插入电极，放置所需深度(0-80cm)，实时监测湿地运行基本环境参数，如溶解氧、氧化还原电位、pH5.6-7.8等。

C、基质样品收集，装置埋入湿地后，根据实验要求进行取样，取样时直接抽取所需数目的填充袋，即可得到不同深度基质样品，保存于冷藏箱，运至实验室进行相关分析。下次取样时取出其它填充袋即可。

D、堵塞物收集，装置埋入湿地一段时间(根据采样频率和时间确定，如每月定期取样)后，提出填充袋，并用清水冲洗至水质透明澄清，洗液经沉淀便为湿地堵塞物，将收集的堵塞物进行分析。

E、调整湿地运行条件，根据监测指标，采取缓解堵塞措施，如增强曝氧、施加强化脱氮除磷的固定化细菌、施加多糖酶和蛋白酶等加速降解堵塞物等。

以达到缓解堵塞，增大基质孔隙率，延长人工湿地使用寿命的技术效果。