人工濕地在單縣嘉單河凈水濕地項目中的應用與效果

許欽紅 曹 峰

(荷澤市單縣水務局 274300)

人工濕地這項技術在國內應用尚處于起步階段，有關工藝設計資料和應用實例還不多見;在國外，人工濕地經過幾十年的發展，有關濕地污水處理能力和過程的基礎研究已經比較成熟。單縣嘉單河凈水濕地項目因地制宜地采用了這一技術，實施“治”、“用”、“保”并舉的策略，本著既要保障河水水質安全、改善河流生態環境、恢復自身應有的生態功能，又要促進經濟發展和社會穩定的原則，在河流綜合整治過程中探索出了一條科學的治污之路。

1 項目概況

嘉單河濕地水質凈化工程，位于單城北105國道東側，占地面積45.67hm2，工程包括引水渠、攔河閘、表面滯留塘等配套設施，總投資2950萬元。嘉單河濕地水質凈化是將嘉單河污水處理廠排放的中水，通過建設攔河閘進行截污導流，將濕地水位抬高，由650m長的明渠，引入北面3km多長的表面滯留塘，經過蘆葦、蒲草等水生植物吸附、凈化，使水中殘存的有害物質進一步被清除掉，從而達到凈化水質的作用，凈化后的清水再回入嘉單河。

2 基本原理

根據嘉單河的生態水力學和水文學特點，順勢恢復河流的自然彎度，調整河坡的微地形，在河床中，拋放澗石，順應河勢構建小島、深潭和淺灘，豐富河流的形態，創造跌宕起伏的河底線。通過河床空間形態的改變，控制河流的流速和流場分布，增強河水自然曝氣和吸收分解水中污染物的功能，為微生物、挺水植物、沉水植物以及魚類和蚌類等河流水生物提供適合的生境。

生態滯留塘、人工濕地和生態護坡的構建，充分利用了水生植物的環境改善功能。通過優化、培植凈化能力強、耐污性能好的土著物種，包括沉水、浮葉、挺水物種，在水體中一年四季、全方位、立體化地配置優化的植物群落。當河道水生植物系統健康、穩定后，逐步構建河道水生生物鏈網，構建完全的水生生態鏈網。通過投加直接或間接以水生植物和微生物為食的過程中起重要作用。水生動物(包括底棲動物、后生動物和魚類等)，可控制水生植物和微生物數量的過量增長，這對保持水質清澈非常重要。利用生態學“十分之一”原理，適當延長生態系統食物鏈網，可以更經濟、合理地管理河道生態系統。

3 工藝方案

3.1 截污引流

治污的首要工作是截污。

通過工程措施建設攔河閘，將私自排入嘉單河的污水截流，通過開挖的明渠引流至污水廠(現有)進行處理后再排入嘉單河。

3.2 治污凈水

3.2.1 厭氧沉淀

厭氧沉淀是混濁的嘉單河水流入厭氧沉淀區進行活水凈化的第一道工序。流入厭氧沉淀區的污水一部分經物理沉淀作用，使比水重的懸浮物沉于池底，從排泥管排出。比水輕的懸浮物浮于水面，由人工清理。另一部分污水經池中的厭氧微生物分解成甲烷、二氧化碳等難溶氣體排入大氣，或成較低分子有機物隨水流出，進入下一道凈化程序。

3.2.2 曝氣氧化

經過初步沉淀的水，流入高低不平的河床讓水流疊落，稱為“疊水花臺”。它巧妙地引入水力學原理，利用落差產生的沖力，使水在不同高差的河床間活潑歡跳，極富動感和觀賞價值，它同時也使水在回旋、震蕩中充分地曝氣充氧，增強水中的含氧量。

3.2.3 微生物降解

水通過疊水花臺后，進入微生物池，也叫兼氧池。污水在池中被微生物部分凈化后，從微生物池流入植物區。

3.2.4 植物吸收

植物吸收是一個人工濕地生態系統，它是凈水濕地水處理工程的核心部分，由多個植物塘和植物床組成，其中養殖的植物達數十種，包括:漂浮植物(浮萍、紫萍、鳳眼蓮)、挺水植物(蘆葦、水燭、茭白、傘草、菖蒲、馬蹄蓮、燈心草)、浮葉植物(蓮、睡蓮)、沉水植物(金魚藻、黑藻)等，還有多種魚類、昆蟲和兩棲動物。水流入人造濕地區，這里的水生植物不是長在土里，而是長在石頭上。水從石頭之間流過，污染物就被吸附住了。巖石有吸附的作用，而且石頭上也生長著微生物。它們將污染物分解成為對植物有用的營養。這里的植物依靠水中的污染物生長，植物枯萎時被清除掉，污染物也就清除掉了。

3.2.5 凈水流出

在整個凈水濕地系統中得到徹底凈化的水從這里流向下游。

單縣嘉單河凈水濕地工程充分利用現有河道的地形和地貌特征，在嘉單河下游附近建設節制閘，將污染河水攔截在河道內，并對河道兩側的二灘地進行適當的土地整形，在不同的水深處分別種植挺水植物、浮葉植物和沉水植物，恢復河道的生態環境。通過植物帶的優化配置，構建一個具有生物多樣性、一定水質凈化能力和美麗景觀效果的河道走廊濕地生態系統，開發旅游資源。

4 效果分析

4.1 環境效益

濕地進水為嘉單河污水處理有限公司外排廢水，進水參照《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準，進水水質經檢測結果見表1。

表1 進水水質檢測結果

經單縣嘉單河凈水濕地凈化后，按照出水執行《地表水環境質量標準》Ⅲ類水質標準要求，出水水質經檢測結果見表2。

表2 出水水質檢測結果

由此可見:人工濕地工程有效地削減了嘉單河上游的污染物質，明顯改善了嘉單河的水體水質，逐步恢復了受損河道兩岸的生態環境，使水體中的COD的去除率、總磷的去除率、氨氮去除率達到設計標準。工程對有效改善嘉單河及東魚河水質起到了明顯成效，對保障南水北調工程東線水質，具有重要作用，向人們演示了水與自然界由“濁”變“清”、由“死”變“活”的生命過程。河水水質的改善和河道景觀的提高還將使沿岸居民生活環境得到改觀，在涵蓄水源、調節水量的同時，補充地下水資源。經過濕地處理后達到地表水Ⅲ類標準的水，可以作為灌溉用水和生活用水的水源，由此可以逐步緩解當地用水緊缺的狀況，有利于促進該區域環境的良性發展。

4.2 生態與景觀效益

單縣嘉單河凈水濕地項目以蘆竹、蘆葦、香蒲、蓮和金魚藻等作為濕地植物，進行優化配置，在圍堰及道路兩側種植垂柳和香花槐等喬灌木構建景觀帶，由此建立起的濕地生態系統，增加了河流的生物多樣性和生態系統的穩定性，調節了當地氣候，也將給河道走廊景觀帶來巨大的改善。嘉單河凈水濕地的建成，將有效凈化水質、改善嘉單河生態環境，并為將來建設集“生態涵養、休閑觀光、環境教育”等功能于一體的嘉單河濱河景觀帶提供良好的基礎。

4.3 社會與經濟效益

單縣嘉單河凈水濕地項目具有很高的科研和教育價值，不但可以提高當地居民和游客的環境保護意識，而且，可以為中國典型北方河流的濕地修復提供可靠的實踐經驗，為當地環境的生態修復和水污染的治理提供示范。

單縣嘉單河凈水濕地項目中大面積種植的蘆葦、香蒲和蓮藕具有較高的經濟價值。此外，嘉單河水環境的改善，也會帶動旅游業的發展，從而增加旅游業的收入。

5 結語

單縣嘉單河凈水濕地項目采用人工濕地的工藝效果明顯。處理出水水質情況為CODCr≤20mg/L、BOD5≤4mg/L、NH3-N≤1.0mg/L，有效地削減了污染河水中的污染物質，成功地將水質凈化與生態保護相協調，環境效益和經濟效益并重相統一，探索出了一條成功的河道治污之路，為類似的工程項目提供經驗。