人工濕地在污水深度處理中的比較研究

嚴(yán)倩倩，張智謀

（1.武漢中科水生環(huán)境工程股份有限公司，湖北 武漢 430074；2.武漢東藝建筑設(shè)計有限公司，湖北 武漢 430000）

隨著社會經(jīng)濟水平的提高，城鎮(zhèn)居民的環(huán)境保護意識也日益增強，與此同時人們對周邊生態(tài)環(huán)境的要求也日益提高。2015年4月國務(wù)院發(fā)布的《水污染防治行動計劃》（“水十條”）、生態(tài)環(huán)境部2019年11月發(fā)布的《農(nóng)村黑臭水體治理工作指南》，都對水環(huán)境治理提出了更高的要求，因此污水深度處理技術(shù)的應(yīng)用將更加廣泛。人工濕地以其有效的污水凈化效果、良好的景觀及經(jīng)濟效益等優(yōu)點越來越受到人們的關(guān)注。文章主要將人工濕地在傳統(tǒng)污水處理及深度處理中與其他工藝進(jìn)行比較分析，探討人工濕地在污水深度處理中的優(yōu)勢及應(yīng)用前景。

1 人工濕地污水深度凈化原理

人工濕地工藝的主要優(yōu)點：處理效果好、氮磷去除能力強、運行維護管理方便、工程建設(shè)和運行費用低以及對負(fù)荷變化適應(yīng)能力強等。因此人工濕地適合于土地資源豐富、技術(shù)管理水平不高城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)鄉(xiāng)村的污水處理；適合于含重金屬工業(yè)廢水、難降解有機工業(yè)廢水以及作為二級處理后的深度處理工藝。研究表明，在進(jìn)水濃度較低的條件下，人工濕地對BOD5的去除效果可以達(dá)到85%～95%，對COD的去除效果可以達(dá)到80%以上，處理后的出水中BOD5的濃度可降低至10mg/L左右，SS小于20mg/L。

在工程設(shè)計中，根據(jù)設(shè)計人工濕地布水方式的不同或水體在濕地床層內(nèi)流動方向的不同，濕地主要分為表面流人工濕地、垂直潛流人工濕地和水平潛流人工濕地。由于表面流濕地的處理效果相對較低等原因，目前工程設(shè)計中的人工濕地大部分為潛流人工濕地。

2 潛流人工濕地深度處理工藝

2.1 人工濕地深度處理生活污水

多年來，水處理的工藝設(shè)計不斷發(fā)展創(chuàng)新，其中的活性污泥法由于工藝技術(shù)成熟、運行工況穩(wěn)定、出水水質(zhì)較好等優(yōu)勢，在城鎮(zhèn)污水處理廠中獲得了普遍的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)的活性污泥法去除碳源污染物效果較好，但對氮、磷等營養(yǎng)鹽的去除能力一般，導(dǎo)致污水廠的出水排入自然水體后，自然水體的水體富營養(yǎng)化問題較為嚴(yán)峻。而人工濕地尤其是潛流人工濕地由于其復(fù)雜而獨特的處理機理，對氮磷等污染物的去除效果極其明顯。因此，可在傳統(tǒng)污水處理工藝后接人工濕地作為深度處理工藝，進(jìn)一步去除水中污染物，有效提升排水水質(zhì)，并美化污水廠景觀。

2.2 人工濕地深度處理工業(yè)廢水

近年，部分研究及工程開始利用人工濕地對工業(yè)廢水進(jìn)行處理，研究認(rèn)為，人工濕地利用基質(zhì)、植物和微生物組成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，通過其中的物理、化學(xué)和生物的共同作用，利用吸附、過濾、離子交換、共沉淀、微生物分解和植物吸收等方式，在含重金屬的工業(yè)廢水和難降解的有機廢水處理中能夠發(fā)揮較為重要的作用。

因此，污染物主要包括金屬離子、BOD、COD以及含油的礦山酸性廢水、淀粉工業(yè)廢水、制糖工業(yè)廢水、褐煤熱解廢水、煉油廢水、油砂廢水、油田采出水、造紙廢水、食品加工和奶制品加工廢水等工業(yè)廢水，在經(jīng)過園區(qū)污水處理廠的物化、生化處理后可接人工濕地作為深度處理工藝，進(jìn)一步去除廢水中的污染物后進(jìn)行回用，以此提高水資源的利用率，并可以用人工濕地的植物配置提高工業(yè)園區(qū)的景觀美化度。

3 人工濕地與其他深度處理工藝比較

部分生活污水或工業(yè)廢水經(jīng)過傳統(tǒng)物化、生化處理之后可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級B或一級A標(biāo)準(zhǔn)，但隨著環(huán)境要求的進(jìn)一步增高，各地均逐步對排水水質(zhì)提出更高要求，需將出水提高至地表水Ⅳ類，這就需要對污水進(jìn)一步深度處理后達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)或進(jìn)行回用，常用的污水深度處理工藝包括人工濕地或人工快滲、膜深度處理工藝等。

目前，常用的深度處理工藝主要有人工快滲技術(shù)、膜深度處理、人工濕地生態(tài)技術(shù)等。現(xiàn)從處理效果、投資、占地等方面，對以上三種工藝進(jìn)行綜合比較，如表1所示。

4 人工濕地工藝的優(yōu)勢

由表1可以看出，人工濕地是一個綜合的生態(tài)系統(tǒng)，作為深度處理工藝，具有其他傳統(tǒng)工藝不具備的優(yōu)點：（1）建設(shè)及運維費用較低：人工濕地建構(gòu)筑物及電氣設(shè)施比較少，不需要額外鼓風(fēng)曝氣、施加藥劑和污泥回流，也不會產(chǎn)生剩余污泥，可極大節(jié)約建設(shè)投資和運行維護費用。（2）處理效果較穩(wěn)定：人工濕地的脫氮除磷效果比較好，并且具有一定的消毒殺菌作用，對病原微生物具有一定的去除率，出水可直排自然水體，也可當(dāng)作中水回用，進(jìn)行綠化灌溉等。（3）運行維護難度低：人工濕地工藝內(nèi)設(shè)置的電氣設(shè)備較少，維護工作的主要內(nèi)容為渠道維護和植物收割，對專業(yè)技術(shù)人員的需求較低，日常僅需配備維護工人。（4）可緩沖對水力和污染負(fù)荷的沖擊：人工濕地面積較大，填料及植物對水力負(fù)荷及污染負(fù)荷的抗沖擊能力較強。（5）可提供和間接提供經(jīng)濟效益和社會效益：出水水質(zhì)好，可作為水產(chǎn)用水、植物收割可作為工業(yè)造紙或建材原料，經(jīng)濟、社會效益較高；擴大污水處理廠綠化范圍、為野生動物棲息提供場所、提供人們親水戲水的娛樂和教育平臺等。（6）可與周邊景觀銜接，打造優(yōu)美的景觀環(huán)境：人工濕地上部種植的挺水植物可選用美人蕉、菖蒲、鳶尾等景觀效果較好的植物種類，同時可適當(dāng)營造親水區(qū)域，打造良好的生態(tài)景觀效果。

表1 綜合技術(shù)經(jīng)濟比較表

5 結(jié)論

隨著污水深度處理的需求的日益劇增，人工濕地工藝在其中以獨特的優(yōu)勢，在一眾污水深度處理工藝中脫穎而出，可滿足水資源可持續(xù)利用的迫切性需求，在污水深度處理工藝中應(yīng)進(jìn)行大力推廣。