人工濕地在高爾夫球場污水處理中的應用

摘要：高爾夫球場草皮日常維護過程中噴灑的農藥殘留，會隨著雨水向外界流散，若不經過處理直接對外排放，會對環境造成較為不利的影響。然而由于高爾夫球場面積廣闊，草皮雨污水具有難收集、污染物濃度不高的特性，采用日常的污水處理設施進行凈化處理具有一定的困難且后期運行費用較高，采用人工生態濕地進行處理是較為理想的方法。

關鍵詞：生態濕地 球場

人工濕地（Constructed Wetland）是人工建造的、可控制的和工程化的濕地系統，這是發達國家近十年來才興起的生態處理法。其基本原理是：在一定的填料上種美人蕉、富貴竹、蘆葦等特定的植物，將污水投放到人工建造的類似于沼澤的濕地上，利用自然生態系統中的物理、化學和生物的三重協同作用，通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對污水的高效凈化。人工濕地是近年來迅速發展的生物－生態治污技術，可處理多種工業廢水，包括化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬冶煉等各類廢水，后又推廣應用為雨水處理。這種技術已經成為提高大型水體水質的有效方法。

自1974年，西德首先建造人工濕地以來，該技術在美國、加拿大及歐洲一些發達國家得到迅速發展。我國于1990年7月在深圳建起第一個人工濕地污水處理工程——白泥坑人工濕地污水處理系統，并開始了對人工濕地系統地研究。

人工濕地技術處理污水成本低、操作維護簡單，一般為每噸污水0.1~0.2元，此外，濕地植物還可以作為工業原料和生活資源加以利用。

1 工程背景與工藝分析

1.1 工程背景 本次試驗人工濕地建設合肥市紫蓬灣高爾夫球場內，球場占地1200畝，毗鄰大堰灣水庫。大堰灣水庫為當地居民飲用水源地，水質常年保持在地表水Ⅱ類標準。球場范圍內的灌溉水及雨水通過場區內的淺排、深排管網會流至球場內湖中，內湖在匯集的水位高于溢水口時就排放至堰灣水庫。內湖中含有澆灌徑流水以及不定期的雨水含有草坪噴灑的農藥，其中含有一定量的COD和BOD、N、P等，故必須對內湖的水體進行凈化處理后方可對外排放。經過實地勘察并集合本公司多年污水處理經驗，在內湖水流向大堰灣水庫的區域，采用潛流式人工濕地的方式對球場雨污水進行處理，設計日處理能力為300m3。

1.2 人工濕地建設 人工濕地處理系統可以分為自由水面人工濕地處理系統和人工潛流濕地處理系統。目前發達國家的人工濕地污水處理系統90%以上都采取了潛流式人工濕地技術；水平潛流人工濕地主要由植物（蘆葦、美人蕉、燈心草等）、填料床和布水系統三部分組成。填料床結構剖面及布水系統（布水管和排水管）自下而上依次為防滲層、卵石層、礫砂層、粘土層等。防滲層可以防止污水進入地下污染地下水，卵石層和礫砂層對進入此層的污水起到過濾作用，還可以通過濾料上的生物膜對污水中的污染物質進行降解，上層土壤存在大量的植物根系、微生物和土壤礦物對污水中污染物質吸收、降解置換等物理化學及生物作用，達到凈化污水的目的。用這種方法處理污水，污染物去除率高，整個濕地輕松“過冬”，且不滋生蚊蟲、沒有臭味。另外，潛流式人工濕地污水處理技術也是環保安全的技術，它利用聚氯乙烯制成的防滲膜，能根本杜絕污染地下水。

設計的人工濕地為水平潛流式濕地，由兩個相同的濕地單元串聯建設而成，中間建有一起跌水作用的出水堰將兩個單元進行連接。人工濕地內部通過數根打孔的布水管將污水均勻的分配入一級濕地中，經過中間的出水堰溢流至二級濕地中，經過濕地及植物的處理作用后，外排到大堰灣水庫中。在整個潛流濕地中，沒有用到任何動力提升設備，完全利用水流自流。

1.3 處理工藝及說明 人工生態濕地的處理工藝見下圖：

球場草坪的灌溉及雨水排放至球場內湖，內湖作為一個調節池，對雨污水也有預處理的作用，大顆粒的固體已基本沉淀，污水中的有機成分經過厭氧菌分解一部分，成為植物易于吸收的養分，同時污水中成分也基本得到均衡。預處理的雨污水可通過自流的方式自行進入人工生態濕地。

人工生態濕地系統外觀以景觀形式出現，作為綠地使用，可栽種綠草、鮮花等植物，并可根據周圍環境景觀的要求進行統一設計。生態濕地種植植物的基質采用無土栽培的基質，基質在整個系統中起著舉足輕重的作用，包括固定植株、吸附有害物質、釋放有益離子、過濾大顆粒固體和為微生物提供一個附著場所等等。本系統池體內部從下至上按一定的粒徑和填充高度分別配置卵石、煤渣、陶粒和黃沙（如下圖）。初步設計黃沙層中種植美人蕉，種植密度為25株/㎡。

在填料層內設置了由PVC穿孔制成的自動增氧裝置，該裝置共有二層，每層共設4根PVC水管，水管底部呈類似S形布置有通氣小孔，穿孔率為10.7%。二層通過布設6根PVC水管與大氣相同。通過自動增氧裝置的布設一方面增加管路中污水與空氣的接觸，增強大氣輸氧作用，另一方面，本系統在不定期進水、出水的運行方式，系統出水時，快速排干有利于空氣通過自動增氧裝置被抽吸進入填料內部。

生態處理系統采用潛流人工濕地，濕地底部為填料，填料表面和植物根系將由于大量微生物的生長而形成生物膜。廢水流經生物膜時，大量的氮、磷等營養物質被填料和植物根系阻擋截留，有機污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被除去。濕地系統中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍的環境中依次出現好氧、缺氧、厭氧狀態，保證了廢水中的氮磷不僅能通過植物和微生物作為營養吸收，而且還可以通過硝化、反硝化作用將其除去，實現了水的凈化。

1.4處理工藝優點 本工藝利用國家環保實用技術“人工生態濕地”的核心技術和改進技術，用生態濕地處理技術先進、實用、高效；能確保處理出水達標；同時降低工程造價；重要的是運行成本低，減輕了企業的負擔；另外處理工藝簡單，操作管理方便，可提高自動化程度，可全自動操作，具有良好的經濟效益和環境效益。

1.5 統計分析 在人工濕地建成調試后，經過兩個月的試運行，出水數據已經基本趨于穩定，文中對試運行后連續一周的監測數據進行統計分析。

2 結果和討論

2.1 污染物去除情況 試驗處理的污水主要為球場雨污水，通過長期對進水濃度的定點檢測可知，人工濕地進水COD、BOD5、SS、NH3-N、TP的平均質量濃度分別為121.4、62.2、92.5、13.6 、6.12 mg/L，與出水的平均質量濃度的比較見表1。

2.2 處理效果分析 通過上表數據顯示，人工濕地對各類污染物處理效率明顯，人工濕地的處理能力在本次試驗中也得到了良好的印證。

污染物濃度的具體變化見圖3～圖7。

從上述效果圖上可知，項目人工濕地經過系統調試運行后，出水水質比較穩定。在進水水質有波動的情況下也能基本保持出水質量的衡定。在本次試驗期內，NH3-N的出水效果很穩定，人工濕地初期對P的去除效果一直比較好，在本次試驗中也同樣得到了體現，出水中TP的濃度較為穩定，可以保證出水濃度在0.3mg/L左右。

2.3 問題分析 在試驗的初期出水曾經較為渾濁，由于進水水質無此現象，所以應該是濕地內部某種填料成分對水質影響。經過對填加的各種介質進行浸泡、浸出試驗研究，發現是由于礫石及表面灰塵較多造成出水水質明顯渾濁，20天后，渾濁現象消失，此問題得到了解決。

因環境因素，本實驗尚未進行溫度對濕地處理效率的測試，為確保冬季及低溫季節人工濕地的處理能力，建議對濕地植物做好防凍處理。

3 結論

通過試驗研究以及后續的跟蹤研究可知，潛流式人工濕地對球場雨污水中的各種主要污染物質都有著很好的去除效果，能夠很好的凈化含有農藥殘留的污廢水，可以在類似項目中進行推廣。