CN101462798A - 利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法 - Google Patents

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陆兆华
孙景宽
田家怡
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Abstract

本发明公开了利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法，步骤：在地面上设置第一端墙和第二端墙，在第一端墙和第二端墙之间设置有导水纵墙，奇数序号导水纵墙的一端与第一端墙的内侧固定连接，另一端为游离端，偶数序号导水纵墙的一端与第二端墙的内侧固定连接，另一端为游离端，在造纸废水流经导水纵墙游离端折流处的地面下设置滤料整流布水区，造纸废水从第一导水纵墙和第二导水纵墙处导入，灌溉深度h＝8cm－15cm，水力负荷2－4cm/d，采用每进水灌溉6－10d，然后排水落干2－4d的间歇灌溉方式灌溉，本发明用废水灌溉后降低土壤Cl－、Na+含量；总氮、总磷、有机质含量提高；土壤呼吸强度提高，土壤的微生物活性大幅提高。

Description

利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法
技术领域
本发明属于环境工程，具体地涉及一种利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法。
背景技术
我国是草浆造纸大国，年产量2000余万吨，按平均吨纸耗水约140立方米/吨来计，年排放草浆造纸废水近30亿吨，造成严重产环境污染。目前，造纸废水的处理问题仍属世界性难题，还没有找到有效经济的防治污染的办法。芦苇是优良的造纸原料，纤维含量达48％左右，可以生产胶印书刊纸、凸版纸、书写纸、有光纸、打字纸、餐巾纸、卫生纸等，但目前全国苇浆造纸仅占造纸总量的3.5％～4.0％。我国造纸工业“十五”规划中提出，鼓励发展芦苇、竹和甘蔗渣纸浆造纸，并高度重视芦苇基地建设，适当扩大芦苇面积，支持苇浆造纸发展。
黄河三角洲湿地广袤，仅位于三角洲腹地的沾化、无棣两县就有13多万公顷的滨海退化盐碱滩涂地，该区土壤含盐量高、生产力低，生态系统退化严重，如果能通过造纸废水灌溉将之修复为芦苇湿地，形成以苇浆来造纸，最后利用生态塘——芦苇湿地系统来处理造纸废水的生态模式，则具有以下几种优势：
1)经芦苇湿地处理后造纸废水回用于灌溉或造纸用水，最终实现污水“零”排放；
2)草浆造纸废水灌溉芦苇土壤，能改良土壤性状，提高芦苇产量，使退化的盐碱荒地生态得以修复；
3)芦苇收获后回用作造纸原料，有利于实现黄河三角洲苇纸生产一体化的滨海盐碱湿地“生态纸业循环经济”模式。
这一模式的推广对于促进渤海典型海岸潮上带退化生态区的修复，防止海岸侵蚀，提高滨海湿地生态系统生物多样性和稳定性，带动黄河三角洲的全面开发具有重要的战略意义。
芦苇湿地生态系统处理废水是一个复杂的生态过程，是湿地物理、化学、生物等作用的综合效应，包括沉淀、吸附，离子交换、络合反应、硝化、反硝化、营养元素的生物转化和微生物分解过程等，具有高效、高适应、高承受力及低投入、低运行费、低维护费“三高三低”的特点，处理污水仅0.1～0.2元/t，而“活性污泥法”处理污水则至少需0.45～1.0元/t，芦苇湿地处理污水需要的设备和构筑物很少，管理方便，使得表面流人工湿地处理造纸废水技术成为经济欠发达、土地资源丰富地区污水处理的优选方案。
造纸废水中的钠、氯离子含量仅相当于海水的5％～10％，因此利用造纸废水灌溉盐碱荒地来改良退化生态系统在理论上是可行的，有淋盐改土、修复退化系统的良好作用，同时还能获得高产量的芦苇原料，产生良好的经济效益。目前，国内外已有很多利用湿地净化污水(或工业废水)成功的实例，其中在美国和欧洲得到广泛应用；我国在湿地污水净化方面起步较晚，但发展势头很好，国内大量开展了利用湿地来处理城市污水的研究，包括在利用湿地处理造纸废水方面的实践，例如新疆石河子造纸厂将造纸废水排入芨芨草湿地和废弃的低洼地，既净化了污水，同时又扩大了芨芨草的建植面积，实现了环境效益与经济效益的双赢，成为国家环保总局循环经济的样板。
但目前对生态塘——芦苇湿地组合工艺处理造纸废水的深入研究较少，灌溉方式较为粗燥，多采用漫灌，对其研究也多侧重于湿地对废水的处理效果，而对湿地处理造纸废水中的灌溉技术参数及灌溉对土壤的修复等关键技术研究不足，特别是在野外条件下尚没有检索到相关的细致研究。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法，包括如下步骤：
在地面上设置相距7-10m的第一端墙和第二端墙，在所述第一端墙和第二端墙之间设置有5-10个平行排列的导水纵墙，所述导水纵墙的长为4-8m，高为20-40cm，所述导水纵墙之间的距离为10-15m，奇数序号导水纵墙的一端与第一端墙的内侧固定连接，所述奇数序号导水纵墙的另一端为游离端，偶数序号导水纵墙的一端与第二端墙的内侧固定连接，所述偶数序号导水纵墙的另一端为游离端，在造纸废水流经导水纵墙游离端的折流处的地面以下设置滤料整流布水区，造纸废水从第一导水纵墙和第二导水纵墙处导入灌溉，灌溉深度h＝8cm-15cm，水力负荷2-4cm/d，采用每进水灌溉6-10d，然后排水落干2-4d的间歇灌溉方式灌溉。
所述导水纵墙的截面为梯形或半圆形。
所述导水纵墙的长为5m。
所述导水纵墙的高为30cm。
所述第一端墙和第二端墙的截面为梯形或半圆形。
所述滤料整流布水区为两层，上层厚5-10cm，为直径为2-5cm的砾石或碎石构成，下层厚15-20cm，为直径5-10cm的砾石构成。
本发明的优点是：
1)废水灌溉后土壤Cl-、Na+及可溶盐含量相对于未灌溉对照去除率平均分别为52.4％、46.6％和35.0％；
2)灌溉处理后湿地土壤内总氮、总磷、有机质含量比未灌溉对照分别提高了73.1％、17.3％和54.2％。
3)灌溉处理后土壤呼吸强度比未灌溉对照提高了23.5％-34.7％，土壤的微生物活性大幅提高。
4)灌溉处理后芦苇株高比未灌溉对照高出11.0％以上，干生物量高出未灌溉对照14.4-66.5％。
5)灌溉处理后土壤脱氢酶、磷酸酶、纤维素酶、蔗糖酶、脲酶比未灌溉对照高出分别高出118.1％、40.5％、39.8％、75.2％和14.9％。
经过废水灌溉之后，既能有效削减废水的CODcr污染负荷，还能大幅度降低土壤含盐量，提高土壤的养分水平和土壤微生物活性，另外还能大大提高芦苇的产量和系统的生物多样性，从而将滨海盐碱芦苇荒地修复为生物活性高、生产力水平高、含盐量较低的健康生态系统，同时也创造了滨海区造纸——湿地废水处理——芦苇——造纸的循环经济模式。
附图说明
图1为一种利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法中所采用的设施的示意图。
图2为滤料整流布水区的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法，包括如下步骤：
见图1，在地面5上设置相距7-10m的第一端墙1和第二端墙2，在第一端墙和第二端墙之间设置有5-10个平行排列的导水纵墙3，导水纵墙的长为4-8m，高为20-40cm，导水纵墙之间的距离为10-15m，奇数序号导水纵墙的一端与第一端墙的内侧固定连接，奇数序号导水纵墙的另一端为游离端，偶数序号导水纵墙的一端与第二端墙的内侧固定连接，偶数序号导水纵墙的另一端为游离端，在造纸废水流经导水纵墙游离端的折流处的地面以下设置滤料整流布水区4，造纸废水从第一导水纵墙和第二导水纵墙处导入灌溉，灌溉深度h＝8cm-15cm，水力负荷2-4cm/d，采用每进水灌溉6-10d，然后排水落干2-4d的间歇灌溉方式灌溉，运行时间可根据废水的排放特点来定，主要在春夏秋三季开展，在我国南方中，冬季也可以进行。图中箭头表示造纸废水流动方向。
导水纵墙的截面可以选梯形或半圆形等。
导水纵墙的长最好是5m。
导水纵墙的高最好是30cm。
第一端墙和第二端墙的截面可以选梯形或半圆形等。第一端墙、第二端墙和每个导水纵墙都可以采用土坝，可以节约费用。
滤料整流布水区从地面上方俯视看，可以是矩形，也可以是扇形，可以是一层，也可以是两层，若是一层，层厚为20-30cm，为直径为2-5cm的砾石或碎石构成，若是两层，上层厚5-10cm，为直径为2-5cm的砾石或碎石构成，下层厚15-20cm，为直径5-10cm的砾石构成(见图2)。
废水灌溉浓度：中低浓度废水较为适宜，要求COD<3000mg/L。
合理耕作措施：在冬季停水期，对芦苇地进行合理的耕作，耕深15cm左右，沿畦的方向每畦耕两行，行距2.3m，可提高下年芦苇生长密度，加快芦苇湿地的构建。

Claims (6)

1.一种利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法，其特征包括如下步骤：
在地面上设置相距7-10m的第一端墙和第二端墙，在所述第一端墙和第二端墙之间设置有5-10个平行排列的导水纵墙，所述导水纵墙的长为4-8m，高为20-40cm，所述导水纵墙之间的距离为10-15m，奇数序号导水纵墙的一端与第一端墙的内侧固定连接，所述奇数序号导水纵墙的另一端为游离端，偶数序号导水纵墙的一端与第二端墙的内侧固定连接，所述偶数序号导水纵墙的另一端为游离端，在造纸废水流经导水纵墙游离端的折流处的地面以下设置滤料整流布水区，造纸废水从第一导水纵墙和第二导水纵墙处导入灌溉，灌溉深度h＝8cm-15cm，水力负荷2-4cm/d，采用每进水灌溉6-10d，然后排水落干2-4d的间歇灌溉方式灌溉。
2.根据权利要求1所述的一种利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法，其特征是所述导水纵墙的截面为梯形或半圆形。
3.根据权利要求1所述的一种利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法，其特征是所述导水纵墙的长为5m。
4.根据权利要求1所述的一种利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法，其特征是所述导水纵墙的高为30cm。
5.根据权利要求1所述的一种利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法，其特征是所述第一端墙和第二端墙的截面为梯形或半圆形。
6.根据权利要求1所述的一种利用造纸废水灌溉修复滩涂湿地的方法，其特征是所述滤料整流布水区为两层，上层厚5-10cm，为直径为2-5cm的砾石或碎石构成，下层厚15-20cm，为直径5-10cm的砾石构成。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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