淺談人工濕地在南水北調治污工程中的應用

張曉瑾 韓 曉 曾 驥

淺談人工濕地在南水北調治污工程中的應用

張曉瑾 韓 曉 曾 驥

1 前言

為保證南水北調東線工程順利實施，確保調水水質，國務院出臺了《南水北調東線工程治污規(guī)劃實施意見》,提出把節(jié)水、治污、生態(tài)環(huán)境保護與調水工程建設有機結合起來，統(tǒng)籌兼顧，明確責任，確保南水北調東線第一期工程輸水目標的實現。南四湖、東平湖是南水北調東線工程山東境內的主要調蓄湖泊，由于污染源面廣量大，使得南四湖、東平湖水質較差。規(guī)劃中提出，東線第一期工程輸水干線達到地表水Ⅲ類水質標準，同時南四湖、東平湖是污染治理的重點區(qū)域。在入湖河口建設濕地處理系統(tǒng)，可以形成入湖污染物的生物強化處理系統(tǒng)，為南水北調東線工程調水水質目標的實現提供重要保障。南四湖濕地水質凈化工程也被國家納入東線工程治污總體規(guī)劃，計劃投資5.75億元，力爭到2010年將所有被破壞的38萬畝濕地全部恢復原貌。

2 人工濕地及作用

人工濕地是20世紀70年代蓬勃興起的一種處理污水的方式，主要是利用濕地中基質、水生植物和微生物之間的相互作用，通過一系列物理、化學以及生物的途徑凈化污水。自德國1974年首次建造人工濕地以來，該工藝已在歐洲得到推廣應用，在美國和加拿大等國也得到迅速發(fā)展。濕地系統(tǒng)可用于生活污水、工業(yè)廢水的處理。此外，濕地系統(tǒng)還被廣泛應用于改善生態(tài)環(huán)境。濕地是界于陸地和水體之間的過渡客體，屬于半陸地、半水生的生態(tài)系統(tǒng)，是人類最重要的生存環(huán)境之一。它具有獨特的生態(tài)結構和社會功能，對于保護生物多樣性，改善自然環(huán)境具有重要作用。由于人類的不合理開發(fā)，自然資源受到很大程度的破壞，生態(tài)安全受到嚴重威脅。在特殊時期和環(huán)境下，研究和建立人工濕地生態(tài)系統(tǒng)是對自然濕地生態(tài)系統(tǒng)的適度補充，也是對其功能的恢復性建設，并能起到保障生態(tài)安全的作用。

3 新薛河入湖口人工濕地設計及建設

在南四湖流域治污工作建設了新薛河入湖口人工濕地示范工程，用于處理新薛河入湖河水。人工濕地工程設計和建設內容包括以下幾部分:

（1）濕地單元。人工濕地包括表面流人工濕地和潛流式人工濕地。確定濕地單元的尺寸，串聯(lián)或并聯(lián)運行方式，以水力負荷為限制性計算工程參數，根據污染負荷進行出水水質核算。

（2）水位的控制。為保證河水均勻流經各濕地單元,在各濕地單元圍堰處設置混凝土管,連接布水渠和下一級濕地單元。

（3）植物的選擇。根據因地制宜、經濟效益、生物多樣性和景觀協(xié)調的原則選擇濕地植物,根據地形、處理效果等因素，可以選擇蘆竹、蘆葦、蓮藕、菱角、芡實、菹草、金魚藻、苦草或其他植物。

（4）配水集水系統(tǒng)。為受污染河水均勻分在人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，分別在人工濕地的進水、出水處設置布水渠和出水渠。

此外，新薛河入湖口人工濕地示范工程還包括其他工程構筑物，例如用于抬高河水水位、預處理的橡膠壩，用于去除水中的懸浮物以及初步去除氮、磷、部分有機物的生態(tài)滯留塘。

4 人工濕地效果分析

新薛河入湖口人工濕地示范工程經過一段時間的運行，在水質凈化、生態(tài)效益和經濟效益方面都取得了良好的效果。

（1）水質凈化方面。在進水COD和氨氮分別為39.2mg/L和2.0mg/L的情況下,出水 COD和氨氮濃度分別為18.5mg/L和0.9mg/L,達到了地表水Ⅲ類水質標準,保證了入湖河水水質。

（2）生態(tài)效益和經濟效益方面。工程在注重水質凈化效果的同時,充分考慮到生態(tài)效益和經濟效益。工程實施后的第二年,濕地植物種類由原先的16科25種提高到24科47種,Shannon-Wiener指數達到1.619,遠高于工程實施前的0.060,濕地系統(tǒng)的物種多樣性明顯提高。利用現有地形地貌特征,在濕地內種植了蘆竹、蘆葦、菱、蓮藕和香蒲等本土經濟植物,使得當地農民每年的收入由工程建成前種植大豆和小麥時的12750元/hm2增加到22500元/hm2,初步顯示了工程突出的經濟效益。

人工濕地工程可以有效削減入湖污染負荷，改善入湖河水水質，同時恢復湖濱帶濕地系統(tǒng)的生態(tài)功能，是有效治理南水北調工程中流域污染的重要措施，對于保證南水北調東線工程調水水質保障目標的順利實現具有重要的意義

山東省水文局 250100）