人工濕地在污水處理廠尾水處理領(lǐng)域的應(yīng)用研究

蔣業(yè)

摘要 ?人工濕地不但能夠存儲水資源，而且有助于調(diào)節(jié)氣候，同時還可以提供動物的棲息場所。一般來說，人工濕地的建設(shè)主要是以池塘的形式為主。自然濕地和人工濕地在污水處理和水環(huán)境保護方面都發(fā)揮著重要作用。人工濕地技術(shù)出現(xiàn)于上世紀的五十年代。這項技術(shù)的出現(xiàn)為污水處理提供了新的解決方案。近年來，隨著我國對這項技術(shù)的研究不斷加深，已經(jīng)取得了一定的成果，并逐漸在實際工程中得以應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 ?人工濕地;污水處理廠;尾水深度處理;應(yīng)用

引言

目前，我國水資源相當匱乏，如何提高水資源的利用率極具關(guān)注。通過污水處理廠的處理，能夠一定程度提高水資源利用率。然而，污水處理廠尾水中污染物濃度并不能達到地表Ⅴ類水的指標，需要進行深度處理，才能滿足全面消除劣Ⅴ類水體的國策。

一、人工濕地概述

人工濕地是指利用人工手段創(chuàng)造濕地環(huán)境或人為控制濕地生態(tài)環(huán)境的方式。形成的濕潤區(qū)主要通過土壤、植物、微生物和人工方式處理污水。濕區(qū)建造技術(shù)結(jié)合了材料的循環(huán)和再生原理，包括吸附、過濾、氧化還原與沉淀等。

該技術(shù)具有污染物去除效果好、投資費用少、運行維護成本低等優(yōu)點，在污水處理廠的尾水處理中具有明顯的優(yōu)勢。

二、我國污水處理廠尾水深度凈化處理現(xiàn)狀

我國城市污水處理廠的尾水中含有大量的氮和磷。一般來說，我國城市污水處理廠的尾水COD濃度低于50mg/L，而總氮濃度為20-30 mg/L，磷約為2-4 mg/L。

目前我國8成以上的污水處理廠使用的污水處理方法，主要還是歐美國家早期的技術(shù)，尾水中的N、P含量較高，一般僅能達到一級A的標準，有點甚至只能達到一級B的標準，尾水受納水體受到了不同程度的污染。因此，需要進一步采用脫氮除磷技術(shù)深度處理。

三、人工濕地在污水處理廠尾水深度處理領(lǐng)域的應(yīng)用必要性

城市污水處理廠一般采用二次生物技術(shù)處理，以減少和控制污染物的排放?，F(xiàn)階段地表水已經(jīng)受到了一定程度的污染，其自凈能力相對較弱，自凈效果有限。日益匱乏的水資源要求我們不斷提升水資源利用率。

除了提高污水處理廠各階段的處理水平外，尾水深度處理是非常重要的發(fā)展方向，這也是國家非常鼓勵的。因此，從國家的政策鼓勵方面，以及自身的發(fā)展需求，市政污水處理廠都需要進行尾水處理工藝有關(guān)的研究和開發(fā)工作，以實現(xiàn)低成本、高效率地優(yōu)質(zhì)出水。

人工濕地深度凈化的優(yōu)勢：①投資較低、運維費用便宜;②運行維護簡便;③出水水質(zhì)好;④污染物表面負荷適應(yīng)范圍廣;⑤能夠產(chǎn)生一些經(jīng)濟效益，如綠化、水產(chǎn)、娛樂和教育等。因此，人工濕地在污水廠尾水處理中有極大的應(yīng)用價值。

四、人工濕地的應(yīng)用

人工濕地的設(shè)計應(yīng)結(jié)合進水水質(zhì)指標、可使用建設(shè)用地面積、出水水質(zhì)指標以及周邊的景觀協(xié)調(diào)美觀需求等因素，來選擇系統(tǒng)的處理工藝、平面布置、生態(tài)營造、動植物選擇等，確保達到濕地處理工藝效率高、穩(wěn)定性強、運維簡便、景觀效果好、生態(tài)效益高的要求。

（1）人工濕地工藝論述

人工濕地來水水質(zhì)一般滿足一級A標準，主要超標污染物為NH3-N、TN、TP等，是典型的低碳氮比、高氮磷污水。

來水中有機物可生化性較差，且碳氮比較低，對脫氮不利。厭氧塘的厭氧環(huán)境有利于厭氧微生物分解水體中的難降解有機物，在一定程度上提高水體的有機物的可生化性與碳氮比，因此可以在水質(zhì)凈化系統(tǒng)前端設(shè)置厭氧塘，以提高水體中有機物的可生化性和碳氮比。

水體中存在一定濃度的氨氮，需將其轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)氮，以利于后期進行反硝化脫氮，因此需設(shè)置好氧環(huán)境，建立氨氮硝化的生化反應(yīng)功能區(qū)，而好氧塘可以很好的滿足使用要求。

對于總氮的去除，通過設(shè)置潛流濕地，創(chuàng)建缺氧環(huán)境建立硝酸鹽反硝化的生化反應(yīng)功能區(qū)，最后潛流濕地出水進入表流濕地進行復(fù)氧，將水體內(nèi)的氮由還原態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸瘧B(tài)，以進一步提升水體的自凈能力。

對于總磷的處理主要依靠濕地系統(tǒng)的沉淀、植物吸收、填料基質(zhì)的吸附及其它生物化學(xué)作用進行去除。

（2）人工濕地動植物選擇

綜合考慮經(jīng)濟效益和景觀協(xié)調(diào)性，同時堅持生物多樣性以及因地制宜的原則，避免生態(tài)入侵，以鄉(xiāng)土濕地植物作為選用植物來源。依據(jù)現(xiàn)有地形，將經(jīng)濟價值高的挺水植物種植在地勢較高的臺田淺水處，例如蘆葦?shù)?。將香蒲、蓮藕等挺水植物種植在地勢略低的臺田間水面處;將本土浮葉植物散播于開闊水面，例如菱角、芡實等;將沉水植物栽植在水深較深處，如苦草、狐尾藻、金魚藻等，與此同時選用本土水生動物放養(yǎng)于水生植物塘表流濕地內(nèi)，例如魚、螺、蚌、泥鰍等。

通過優(yōu)化上述植物搭配，形成一個景觀效果良好、水質(zhì)自凈能力強以及生物多樣性豐富的人工濕地生態(tài)系統(tǒng);運用微生物、水生動物、水生植物相融合的生態(tài)凈化模式。

濕地面積較大的區(qū)域，可以適當引入鳥類、獸類等動物，健全并豐富生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)，進一步合理化、穩(wěn)定化人工濕地的生物種群結(jié)構(gòu)，與此同時保障其具備較強的景觀觀賞性。

（3）人工濕地調(diào)試運行

人工濕地工程試運行時，應(yīng)對濕地的進出水水質(zhì)采樣檢測，將污水中重點污染物作為檢測項，對濕地的凈化效果分析研究，根據(jù)實際的進水水質(zhì)、溫度等影響因子調(diào)整濕地進出水量。濕地系統(tǒng)進水水質(zhì)在不考慮總氮指標時，主要超標因子為氨氮和總磷。經(jīng)濕地處理系統(tǒng)處理后， 氨氮、總磷的去除率分別為20～70%、 35～80%，可以有效地提高出水水質(zhì)，達到了削減污染物濃度的目的。

（4）人工濕地維護管理

①及時清理枯敗落葉、莖稈，避免腐敗后增加濕地系統(tǒng)污染物;

②適時收割濕地植物，以便提高氮的去除率;

③春季可適當提升濕地水位，抑制濕地中非功能作物的生長;

④應(yīng)避免使用殺蟲劑除蟲，導(dǎo)致殘留農(nóng)藥二次污染。

（5）人工濕地應(yīng)用的案例

為進一步提高污水處理廠出水水質(zhì)，浙江金華金東區(qū)深入研究探索了人工濕地深度凈化尾水的工藝，以期徹底消除劣Ⅴ類水。

在市、區(qū)相關(guān)部門大力推動下，利用人工濕地來處理污水在金東區(qū)逐步得到推廣。2016年，曹宅鎮(zhèn)人工濕地凈化污水處理廠尾水的項目開工建設(shè)，并于2017年建成投入使用。曹宅污水處理廠日處理量1萬噸，生態(tài)濕地工程22185平方米。

據(jù)悉，該項目采用“尾水→進水配水管網(wǎng)→垂直流人工濕地→出水集水管網(wǎng)→穩(wěn)定塘→出水”工藝流程，具體涉及地形塑造、管道、填料、植被、輔助道路、防水堤等多個分項目。其中，以蘆葦為主要植物，在凈化尾水的同時，兼具休閑、觀賞功能的景觀是項目的一大特色。

結(jié)語

利用人工濕地技術(shù)處理城市污水處理廠的尾水，既能滿足減少污染物排放的要求，又能在更大程度上美化生態(tài)環(huán)境。同時，具有運行成本低的許多優(yōu)點。濕地生態(tài)凈化工程實現(xiàn)了節(jié)約水資源、減少污染物排放總量、提高水資源利用率的目標。人工濕地的建設(shè)可以提供更多的生態(tài)水源，對城市生態(tài)景觀有著重要的影響，可以極大地提升城市環(huán)境品種。人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的污染物凈化機理有著其獨有的特殊性，在難降解有機物、低濃度污染物以及特殊污染物等多類復(fù)雜水質(zhì)的凈化處理中有著廣泛的適用性，前景廣闊。但人工濕地在運行時需要加強管理和維護，以確保人工濕地內(nèi)的動植物和構(gòu)筑物處于一個良好的狀態(tài)，從而提高人工濕地的運行效率和處理效果。

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