關于人工濕地水質凈化技術分析

劉繼凱　陳玉濤

(1.山東省南四湖東平湖環境管理委員會辦公室，山東　272000；2.泰安市岱岳區環境保護局，山東　271000)

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關于人工濕地水質凈化技術分析

劉繼凱1陳玉濤2

(1.山東省南四湖東平湖環境管理委員會辦公室，山東272000；2.泰安市岱岳區環境保護局，山東271000)

【摘要】濕地是陸地的潮濕地帶和水體，人工濕地以其獨有的污水凈化功能，日益受到各界的關注。本文對人工濕地的相關概念和特點進行了分析，并對人工濕地系統水質凈化技術進行了分析，人工濕地水質凈化技術在污水深度處理中具有非常廣闊的應用前景。

【關鍵詞】人工濕地；污水凈化；工藝設計

1人工濕地的組成及其分類

1.1人工濕地的組成

人工濕地生態系統主要包括濕地土壤、人工基質、水體、濕地生物等幾個部分構成[1]。

(1)濕地土壤。濕地土壤是人工濕地生態系統的基礎載體，其類型和結構將會對濕地植物的類型、數量以及質量產生直接影響，并由食物鏈對濕地的動物產生影響，從而影響到整個濕地的生態系統。同時，濕地土壤還會直接影響到濕地微生物的類群和數量。

(2)人工基質。人工基質的加入能夠使濕地的污水凈化性能得到進一步提升。當前，國內人工濕地系統主要采用細砂、粗砂、碎石以及灰渣等材料作為人工基質。人工基質能夠對污水中的部分顆粒物形成較好的過濾和吸附作用，同時還能通過與污水中顆粒物的化學反應進一步提高濕地土壤的過濾和凈化性能。

(3)水體。水體是人工濕地的重要組成部分，同時也是濕地凈化的主要對象。當前，國外已經將人工濕地的凈化對象由水體向生活污水、工業污水等方面逐步擴展，隨著研究的進一步加深，相信凈化對象水體范圍還將進一步擴大。

(4)濕地生物。濕地生物主要包括植物、動物和微生物。其中，濕地植物發揮著維持濕地生態平衡，凈化污水的功能。蘆葦、蓮藕、水葫蘆等植物是當前較為適宜種植的濕地植物，但是由于受到季節變化以及水體等因素的影響，還需要種植一定數量的其它植物。濕地的大量植物群類為鳥類和兩棲動物提供了良好的棲息地。這些動物不但能夠很好的維護濕地的生態平衡，同時還能使濕地的景觀效果進一步提高。而濕地的微生物主要包括一些真菌和細菌，在凈化污水方面發揮著非常重要的作用。

1.2人工濕地的分類

人工濕地處理系統根據水體的具體流動方式可以分為自由水面人工濕地處理系統、水平潛流濕地人工處理系統和垂直潛流型人工濕地處理系統三類。

(1)自由水面人工濕地處理系統。該類型濕地處理系統類似與自然濕地，其土床被水體全面包裹，水體深度通常在4m以下，該類型人工濕地全年或者一年中的大部分時間均存在表面水。濕地植物和土壤中的微生物能夠將污水中的大部分有機物分解掉，并且濕地植物還能攔截大部分污水中的顆粒物。該類人工濕地的建造相對簡單而且成本較低，但是容易受到季節變化的影響，對水體的凈化效果也會隨著季節變化而變化。

(2)水平潛流濕地人工處理系統。該類型濕地處理系統的水面維持在基質床的表面之下，此類濕地通常以礦石和粗砂作為機制，基質中存在大量的空隙，從而使污水能夠通過這些空隙快速滲漏到整個基質床。污水中的污染物主要由土壤中的微生物、植物以及人工介質中的顆粒吸附和分解，具有較好的凈化效果，且受季節影響不大，但是運行管理難度相對較大。

(3)垂直潛流型人工濕地處理系統。該類型濕地處理系統的污水從濕地表面沿垂直方向流經濕地填料床的下部，當床體不飽和時，系統可以充分利用填料對污染物進行降解消化，其污水凈化能力在三類濕地中最強，但是建造程度高、管理復雜，而且對污水中的有機物的凈化效果不夠理想。

2人工濕地污水凈化工藝流程及特點

2.1工藝流程

人工濕地污水凈化系統主要包括收集和預處理系統、配水和集水系統、植物池三個部分[2]。

(1)收集和預處理系統。該系統主要由污水集水管網、污水集水池、格柵以及沉淀池等構成。如果凈化對象是被污染的河水，則可以取消污水集水管網和污水集水池。

(2)配水和集水系統。該系統主要由配水井、配水槽、配水管網、布水管、集水管以及集水池等幾個部分構成。

(3)植物池。根據具體的水質凈化要求，可以設計為一級植物池或者多級植物池，污水需要在植物池中經過多次的正逆向反復過濾。通常在植物池中種植美人蕉、水蔥、蘆竹等植物。

2.2工藝特點

相對于傳統污水凈化技術來說，人工濕地污水凈化技術主要具有以下顯著特點：①可以根據實際污水處理需求對處理規模進行自由調整，污水水源能夠就地收集、就地處理和就地利用；②取材方便、施工簡單，對構筑物、設備的處理相對較少，成本也相對較低；③由于植物池中種植了大量的濕地植物，能夠發揮較好的美化環境的效果；④運行管理較為簡單，人工工作量相對傳統污水凈化工藝大幅減少，通常情況下，在相同凈化規模下，人工濕地污水凈化工藝能夠比傳統工藝減少80%的人員投入；⑤由于人工濕地污水凈化工藝無需曝氣、投加藥劑以及回流污泥，也不會剩余污泥生產，因此，可以大幅度降低系統的運行費用，處理成本通常低于0.05元/m3；⑥污水凈化效果好，出水水質能夠因為植物池填料的不同而達到GB3838-2002《地面水環境質量標準》中的Ⅱ類到Ⅴ類水質標準。經過凈化之后的水能夠直接作為飲用水的水源以及景觀用水，同時也可以作為生活和工業用水。

3人工濕地污水凈化工藝設計

3.1工藝設計原則

通常情況下，人工濕地污水凈化工藝的設計需要遵循以下幾點原則：①根據進水水源的實際污染程度以及污水中固體懸浮顆粒的含量確定污水在沉淀池內的沉淀時間，從而確保污水的預處理效果，污水預處理設施主要包括污水集水池、提升設備、格柵以及沉淀池；②植物池中特殊土壤的滲流系數應該大于10～7m/s；③植物池的底面以及四周最好采用隔水材料制作防水層，從而使污水在凈化之后能夠更好的回收利用；④為了確保每支配水管能夠均勻進水，最好在植物池之前設置一級或者二級配水槽，然后再利用配水管到達布水管，布水管的設置間距應該控制在2m以下，且每支布水管的長度應該控制在6m以下。

3.2工藝設計要點

(1)預處理系統設計要點。如果污水中的污染物以及固體懸浮顆粒的含量較高，則需要設置格柵和沉淀池對污水進行預處理。通常，格柵的間隙設置為20mm，沉淀池表面負荷設置為1.5～3.0m3/(m2·h)，停留時間設置為1.5～2h左右。

(2)沉淀系統設計要點。首先，針對布水系統的設計時，需要注意以下問題：污水經過配水槽流入到配水管，然后經過布水管上的布水孔流入植物池，流經濕地的水量受到布水管數量以及布水孔間隙和大小的直接影響，通常需要將布水孔的出水流速控制在0.2～0.6m/s之間，如果流速過低，可能會導致污染物堵塞布水孔，流速過高，則會影響過濾效果。

其次，針對植物池基質的設計，需要注意以下問題：填料在安裝之后濕地孔隙率應在0.3以上，填料應該預先清洗，并分層填筑壓實。植物池填料層需要沿水流方向鋪設粒徑從小到大的填料，每層鋪設需要嚴格控制碎石的孔隙率。濾料根據實際過濾需求制定合理配比的砂、礫石。另外，為了避免布水對濾料層的沖蝕，可以在布水系統噴流范圍內局部鋪設50mm左右的覆蓋層。

4結語

相對于傳統污水凈化方法，人工濕地污水凈化系統具有成本低、凈化效果好且能夠長期使用、維護工作簡單等特點。但容易受到氣候條件等因素的影響，而且占地面積較大，容易滋生蚊蠅。而隨著環境問題的日益嚴重，相信人工濕地污水凈化技術具有良好的應用前景。

參考文獻：

[1]項學敏.人工濕地對城市生活污水的深度凈化效果研究)：冬季和夏季對比[J].環境科學，2009(3)：713-719.

[2]崔理華.兩種復合人工濕地系統對東莞運河污水的凈化效果[J].生態環境學報，2009(5)：1688-1692.

Analysis on Artificial Wetland Water Purification Technology

LIU Jikai1CHEN Yutao2

(1.Nansi Lake and Dongping Lake Environmental Management Committee Office of Shandong，Shandong 272000；2.Daiyue District Environmental Protection Bureau of Tai′an City，Shandong 271000)

Abstract：The wetland is the humid area of land and water，artificial wetland sewage purification function，with its unique increasingly attention from all walks of life. Papers on the related concepts of artificial wetland and characteristics are analyzed，and water quality purification of artificial wetland system was analyzed，and the artificial wetland water purification technology in sewage treatment has a very broad application prospects.

Keywords：artificial wetland；sewage purification；process design

中圖分類號：X21

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)02-0077-02

作者簡介：劉繼凱，學士，工程師，研究方向為南四湖流域水環境質量監管和人工濕地水質凈化工程監管；陳玉濤，學士，助理工程師，研究方向為水污染防治

引用文獻格式：劉繼凱等.關于人工濕地水質凈化技術分析[J].環境與可持續發展，2016，41(2)：77-78.