人工濕地在污水處理廠尾水處理領域的應用研究

蔣業

摘要 ?人工濕地不但能夠存儲水資源，而且有助于調節氣候，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境保護方面都發揮著重要作用。人工濕地技術出現于上世紀的五十年代。這項技術的出現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的研究不斷加深，已經取得了一定的成果，并逐漸在實際工程中得以應用。

關鍵詞 ?人工濕地;污水處理廠;尾水深度處理;應用

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造濕地環境或人為控制濕地生態環境的方式。形成的濕潤區主要通過土壤、植物、微生物和人工方式處理污水。濕區建造技術結合了材料的循環和再生原理，包括吸附、過濾、氧化還原與沉淀等。

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

二、我國污水處理廠尾水深度凈化處理現狀

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，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深度處理。

三、人工濕地在污水處理廠尾水深度處理領域的應用必要性

城市污水處理廠一般采用二次生物技術處理，以減少和控制污染物的排放。現階段地表水已經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，以及自身的發展需求，市政污水處理廠都需要進行尾水處理工藝有關的研究和開發工作，以實現低成本、高效率地優質出水。

人工濕地深度凈化的優勢：①投資較低、運維費用便宜;②運行維護簡便;③出水水質好;④污染物表面負荷適應范圍廣;⑤能夠產生一些經濟效益，如綠化、水產、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用價值。

四、人工濕地的應用

人工濕地的設計應結合進水水質指標、可使用建設用地面積、出水水質指標以及周邊的景觀協調美觀需求等因素，來選擇系統的處理工藝、平面布置、生態營造、動植物選擇等，確保達到濕地處理工藝效率高、穩定性強、運維簡便、景觀效果好、生態效益高的要求。

（1）人工濕地工藝論述

人工濕地來水水質一般滿足一級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，因此可以在水質凈化系統前端設置厭氧塘，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，需將其轉化為氧化態氮，以利于后期進行反硝化脫氮，因此需設置好氧環境，建立氨氮硝化的生化反應功能區，而好氧塘可以很好的滿足使用要求。

對于總氮的去除，通過設置潛流濕地，創建缺氧環境建立硝酸鹽反硝化的生化反應功能區，最后潛流濕地出水進入表流濕地進行復氧，將水體內的氮由還原態轉變為氧化態，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的沉淀、植物吸收、填料基質的吸附及其它生物化學作用進行去除。

（2）人工濕地動植物選擇

綜合考慮經濟效益和景觀協調性，同時堅持生物多樣性以及因地制宜的原則，避免生態入侵，以鄉土濕地植物作為選用植物來源。依據現有地形，將經濟價值高的挺水植物種植在地勢較高的臺田淺水處，例如蘆葦等。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于水生植物塘表流濕地內，例如魚、螺、蚌、泥鰍等。

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

濕地面積較大的區域，可以適當引入鳥類、獸類等動物，健全并豐富生態系統食物網，進一步合理化、穩定化人工濕地的生物種群結構，與此同時保障其具備較強的景觀觀賞性。

（3）人工濕地調試運行

人工濕地工程試運行時，應對濕地的進出水水質采樣檢測，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，根據實際的進水水質、溫度等影響因子調整濕地進出水量。濕地系統進水水質在不考慮總氮指標時，主要超標因子為氨氮和總磷。經濕地處理系統處理后， 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，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應避免使用殺蟲劑除蟲，導致殘留農藥二次污染。

（5）人工濕地應用的案例

為進一步提高污水處理廠出水水質，浙江金華金東區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、區相關部門大力推動下，利用人工濕地來處理污水在金東區逐步得到推廣。2016年，曹宅鎮人工濕地凈化污水處理廠尾水的項目開工建設，并于2017年建成投入使用。曹宅污水處理廠日處理量1萬噸，生態濕地工程22185平方米。

據悉，該項目采用“尾水→進水配水管網→垂直流人工濕地→出水集水管網→穩定塘→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。

結語

利用人工濕地技術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環境。同時，具有運行成本低的許多優點。濕地生態凈化工程實現了節約水資源、減少污染物排放總量、提高水資源利用率的目標。人工濕地的建設可以提供更多的生態水源，對城市生態景觀有著重要的影響，可以極大地提升城市環境品種。人工濕地生態系統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雜水質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，以確保人工濕地內的動植物和構筑物處于一個良好的狀態，從而提高人工濕地的運行效率和處理效果。

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