探討人工濕地技術(shù)對(duì)城市污水處理的應(yīng)用及管理措施

譚劍釗

（廣州市水電建設(shè)工程有限公司　廣東廣州　510060）

前言

自改革開放以來，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了迅速發(fā)展，但過去粗放型的發(fā)展也造成了較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，如何處理城市污水、解決河流污染問題是重中之重。依靠化學(xué)、物理及生物的協(xié)同作用，人工濕地可以起到凈化污水、處理污染的作用，同時(shí)，人工濕地本身具有一定生態(tài)修復(fù)功能，可以調(diào)節(jié)氣候、提動(dòng)水資源、凈化空氣。

1　人工濕地污水處理技術(shù)作用

人工濕地污水處理技術(shù)可以對(duì)城市污水進(jìn)行有效處理，在城市污水中，多包涵含碳化合物、懸浮物、磷、含氮化合物等。人工濕地碳循環(huán)可以有效排除濕地內(nèi)部的碳，在濕地中，有很多生物都會(huì)對(duì)降解當(dāng)中的碳源予以依賴；對(duì)于懸浮物來說，人工濕地可以讓懸浮物得到沉淀與俘獲，在濕地當(dāng)中，植物腐殖質(zhì)、低流速都可以讓懸浮物沉淀得到有效促進(jìn)，并攔截顆粒物質(zhì)；對(duì)于磷來說，人工濕地具有吸附作用，其主要磷循環(huán)包含了吸附、解吸附、突然循環(huán)、植物吸收、腐爛釋放及礦化，和濕地中氮循環(huán)過程相比，磷循環(huán)過程中的磷化合價(jià)不會(huì)發(fā)生變化，對(duì)于磷的去除效果要好于對(duì)于氮的去除效果[1]。

2　人工濕地技術(shù)在城市污水處理中的應(yīng)用

2.1　表面流人工濕地的應(yīng)用

表面流人工濕地的水面較為開闊，可以終止浮游植物、浮葉植物等，如圖1所示。

圖1　表面流人工濕地處理技術(shù)

結(jié)合圖1，結(jié)合基質(zhì)類型，在實(shí)際應(yīng)用中，為對(duì)流向進(jìn)行控制、對(duì)滲漏現(xiàn)象予以避免，需要使用襯墊層與護(hù)坡。通過沉降、過濾、氧化及還原等環(huán)節(jié)可以凈化流經(jīng)濕地污水，表面流濕地和自然濕地較為接近，因此，表面流濕地往往會(huì)引來野生物寄居。一般情況下，在城市污水處理中，表面流濕地技術(shù)多被用為深度處理手段，除此之外，在地下水修復(fù)、礦井廢水處理以及垃圾滲透液的處理中，這種技術(shù)的應(yīng)用也可以取得良好效果，其投入建設(shè)、維持運(yùn)行的成本相對(duì)較低，具有良好經(jīng)濟(jì)效益。

2.2　潛流人工濕地的應(yīng)用

2.2.1垂直潛流人工濕地

垂直潛流人工濕地處理技術(shù)可以讓水平流濕地中氧氣轉(zhuǎn)移速率提高，可以讓銷化氨氮能力增強(qiáng)。最初階段，垂直流人工濕地處理多是利用單管直接進(jìn)水至濕地，以此來完成布水工作，現(xiàn)階段，其布水形式已經(jīng)相對(duì)豐富，如多點(diǎn)布水、上向流、潮汐流等。因這種技術(shù)具有較強(qiáng)的銷化能力，因此，在處理垃圾滲透液、食品廠廢水中多有應(yīng)用，在城市生活污水的處理上很少應(yīng)用這種技術(shù)。

2.2.2水平潛流人工濕地

在水平潛流人工濕地中，基質(zhì)表面高于污水運(yùn)行水位，污水運(yùn)行水位直接接觸濕地植物地下部分，如圖2所示。

圖2　水平潛流人工濕地

結(jié)合圖2，在水平潛流人工濕地中，包含植物、礫石基質(zhì)以及多種水位控制裝置及防滲設(shè)施，在應(yīng)用此種技術(shù)時(shí)，因?yàn)椴⒎侵苯颖┞段鬯尣【鷤鞑タ赡苄缘玫綔p少，同時(shí)，此種技術(shù)的應(yīng)用可以在一定程度上防止蚊蠅出現(xiàn)。和表流濕地技術(shù)相比，水平潛流人工濕地處理技術(shù)的應(yīng)用在建設(shè)費(fèi)上相對(duì)較高，但是和其他污水處理技術(shù)相比，其投入成本中等偏下?，F(xiàn)階段，在小城鎮(zhèn)污水二級(jí)處理和工業(yè)廢水處理中，這種水平潛流人工濕地處理技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用，在水位之上的這種機(jī)制可以發(fā)揮出良好的隔離效果，和表流濕地相比，其保溫作用更佳。

2.3　浮床濕地的應(yīng)用

浮床濕地主要指的是采用鋪設(shè)支架方法在將水生植物種植在水面上，進(jìn)而起到河水凈化、污水處理的作用。除此之外，這種浮床濕地的應(yīng)用還能對(duì)藍(lán)綠藻生長(zhǎng)給予一定抑制作用，具有一定美化城市的效果，在城市污染河流水質(zhì)改善中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，和其他處理技術(shù)相比，這種浮床濕地處理技術(shù)通常只能應(yīng)用在污染相對(duì)較輕的河流中。

2.4　復(fù)合濕地的應(yīng)用

顧名思義，復(fù)合濕地就是結(jié)合多種人工濕地處理技術(shù)，讓不同技術(shù)不足互補(bǔ)，讓整體系統(tǒng)效果得到強(qiáng)化。如我國臺(tái)灣地區(qū)就為處理城市污水問題、修復(fù)河流水質(zhì)而在2010年修建了一座復(fù)合人工濕地，在此濕地系統(tǒng)中，包含了五個(gè)表流濕地，主要用為處理單元和野生生物生態(tài)保護(hù)區(qū)。在復(fù)合濕地系統(tǒng)中，通過添加生物與曝氣的方法可以讓其處理效果得到進(jìn)一步提升[2]。

3　人工濕地技術(shù)應(yīng)用管理中主要問題及管理方法

3.1　植物應(yīng)用問題及管理方法

3.1.1植物應(yīng)用問題

在人工濕地中，植物是極為重要的組成部分，植物的設(shè)置和管理在一定程度上決定了濕地凈化能力的發(fā)揮效果，通常情況下，應(yīng)該選擇擴(kuò)張能力相對(duì)較強(qiáng)的濕地植物，讓植物在濕地中的生長(zhǎng)得到保證，讓凈化作用得到充分發(fā)揮。在植物生長(zhǎng)與維護(hù)中，主要存在兩方面問題：①植物競(jìng)爭(zhēng)。野生植物、濕地種植植物之間會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)，濕地種植植物內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)情況，影響植物生長(zhǎng)。②植物枯萎問題。植物一旦枯萎就有可能對(duì)微生物活性造成影響，影響人工濕地污水處理效果。

3.1.2管理方法

為解決植物競(jìng)爭(zhēng)問題，需要了解在人工濕地中，不同種類種植植植物的生長(zhǎng)特性，如在我國各地，都可以發(fā)現(xiàn)香蒲生長(zhǎng)能力不如蘆葦生長(zhǎng)能力，在人工濕地構(gòu)建過程中，應(yīng)該盡量選擇當(dāng)?shù)剌^為強(qiáng)勢(shì)的植物物種，除此之外，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注植物營(yíng)養(yǎng)物去除能力，選擇營(yíng)養(yǎng)物去除能力高、生長(zhǎng)強(qiáng)勢(shì)的植物。

為解決植物枯萎問題，需要在人工濕地管理中定期對(duì)植物進(jìn)行收割，通過去除植物生物量來讓濕地中污染物得到長(zhǎng)期去除，規(guī)避因植物枯萎、腐爛造成再次釋放污染物現(xiàn)象出現(xiàn)。值得注意的是，在人工濕地管理過程中，在收割植物時(shí)，不能過早收割，也不能多次收割，否則就會(huì)對(duì)植物吸收營(yíng)養(yǎng)物能力和效果造成不良影響，同時(shí)會(huì)讓人工濕地管理費(fèi)用提高。

3.2　低溫影響問題及管理方法

3.2.1低溫影響問題

在人工濕度污水處理、水質(zhì)凈化過程中，植物與微生物具有重要作用，但是在低溫季節(jié)中，植物與微生物活性會(huì)大大降低，如脫氮等處理效果會(huì)受到一定程度的影響。這種影響就目前來看是無法完全避免的，同時(shí)，這種低溫影響還有可能讓地基質(zhì)層出現(xiàn)凍結(jié)情況，進(jìn)而讓濕地床體缺氧加劇[3]。

3.2.2管理方法

一般情況下，對(duì)于低溫影響問題進(jìn)行處理時(shí)，主要是對(duì)進(jìn)水污染物負(fù)荷予以降低，讓水力停留時(shí)間等相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)得到提升，同時(shí)，利用人為創(chuàng)造隔離層、覆蓋物可以讓人工濕地內(nèi)部低溫環(huán)境得到改善，對(duì)低溫影響予以降低。除此之外，也可以采用彌補(bǔ)方法來減少低溫造成的影響，如因?yàn)榈蜏赜绊?，使得人工濕地脫氮效果大打折扣，就可以通過提升濕地內(nèi)部溶解氧環(huán)境的方法來讓脫氮效率得到提升，進(jìn)而對(duì)此種效果不良影響予以彌補(bǔ)。

3.3　濕地堵塞問題及管理方法

3.3.1堵塞問題

在潛流人工濕地當(dāng)中，物理反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)以及濕地中的生物都有可能讓濕地內(nèi)基質(zhì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，水平流濕地的堵塞發(fā)展較緩，如圖3所示。

結(jié)合圖3，這種水平流濕地堵塞是分階段進(jìn)行的，而垂直流濕地的進(jìn)水?dāng)嗝婢哂休^高的攔截性和較大的堵塞壓力。濕地堵塞問題會(huì)影響人工濕地污水處理效果，同時(shí)，濕地堵塞問題可能會(huì)造成濕地水力故障出現(xiàn)，濕地堵塞問題是人工濕地管理中無法回避的。

3.3.2管理方法

在濕地堵塞管理過程中，其方法主要可分為兩種類型：①預(yù)防堵塞。通過對(duì)人工濕地運(yùn)行方案進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)進(jìn)水與負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行改變等方法可以預(yù)防堵塞現(xiàn)象出現(xiàn)，可以讓濕度堵塞因素得到減少。②修復(fù)濕地。對(duì)人工濕地進(jìn)行修復(fù)的主要方法包含了對(duì)基質(zhì)進(jìn)行清洗與更換，利用藥劑進(jìn)行溶解或是投加生物，如蚯蚓等。

圖3　水平流濕地堵塞

4　結(jié)論

綜上所述，人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用可以有效排除城市污水中的含碳化合物、懸浮物、磷、含氮化合物等物質(zhì)，現(xiàn)階段，表面流人工濕地、潛流人工濕地、浮床濕地及浮床濕地是人工濕地技術(shù)應(yīng)用的主要類型，通過定期收割植物、優(yōu)化水力停留時(shí)間參數(shù)及清洗基質(zhì)等管理方法，可以讓植物應(yīng)用問題、低溫影響問題及堵塞問題得到解決。

[1]王玉童，展思輝，周啟星.水環(huán)境中抗性基因去除技術(shù)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2017，36（12）：3610～3616.

[2]黃翔峰，陳國鑫，陸麗君.人工濕地對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水典型污染物的去除[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2016，10（01）：12～20.

[3]張 明.雅礦井下礦鏟運(yùn)機(jī)出礦底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].新疆鋼鐵，2014（04）：46～48.