城鎮地區污水處理的技術應用

　　隨著國民經濟的發展，農業面源、工業點源及城鎮生活污水的不斷增加，破換生態平衡造成環境污染，本文介紹了城鎮生活污水治理中人工濕地的污水處理機制。

　　《凈水技術》創刊24年來在傳播國內外飲用水、城市給水、純凈水、工業用水、循環冷卻水、污水處理、離子交換及功能膜、中水回用、水質檢測等方面提供了大量信息。內容有理論有實踐，深受凈水工作者的歡迎。

　　面對污水處理和水質管理則明顯落后，大量直接排出的未經處理污水已造成水體環境嚴重污染，同時湖泊水體的富營養化問題也越來越嚴重，人工濕地的生態系統在對農業面源污染、城鎮生活污水的處理中取得了十分滿意的社會環境效益。

　　在人工濕地技術的應用中，濕地植物的篩選和合理配置是關系到這一技術能否正常發揮污染治理效能的關鍵。城鎮生活污水具有特定的污染物特征和地域特點，有針對性地構建人工濕地植物系統，進行合理的養護管理，有效地發揮人工濕地的處理效能。

　　1 人工濕地污水處理技術原理

　　人工濕地的工藝原理是利用自然生態系統中物理、化學和生物的三重共同作用來實現對污水的凈化。當污水通過濕地系統時， 其中的污染物質通過沉積、過濾、吸附和分解等作用得到凈化。同時，人工濕地中的植物除了增加濕地基質的透水性，還能與周圍環境的原生動物、微生物等形成各種小環境，通過氧的傳遞，形成特殊的根際微生態環境，這一微生態環境具有很強的凈化廢水的能力。研究表明，植物系統的人工濕地總氮(TN)的去除率明顯高于無植物系統。植物的種類對系統的除氮效率有不同的影響。挺水植物通過吸收后收割去除氮的能力是200-2500kg/(hm·年)，高產的水葫蘆有較高的除氮能力，大約為2000kg/(hm·年)，沉水植物的除氮能力較差，通常小于700kg/(hm年);城市污水在3-5h內流過200hm2 以上的沼澤濕地后，硝酸鹽即可減少63%，磷減少57%。人工濕地對磷的去除是通過植物的吸收、微生物的積累和填料床的物理化學等幾方面的共同協調作用完成的。

　　2 人工濕地植物系統的組成

　　2.1 人工濕地植物種類

　　植物是人工濕地的重要組成部分，按生態類型可分為濕生植物、挺水植物、漂浮植物和沉水植物。已經發現有很多種類對有機污染和重金屬污染具有很強的凈化能力。人工濕地中多采用挺水植物。國際上公認的濕地淡水水生植物優勢品種有寬葉香蒲、蘆葦、苦草、茭白、燈芯草等。

　　2.2 人工濕地植物系統的構建方式

　　根據植物栽植種類，人工濕地植物系統的構建方式主要有：(1) 單一植物栽植構建的人工濕地植物系統，如蘆葦人工濕地。(2) 兩種植物混植：將兩種濕地植物混合栽植建立人工濕地植物系統。蘆葦具有較強的輸氧能力，而茭白對氮、磷的吸收能力強，蘆葦和茭白混種是一種較好的栽種方式;也有蘆葦和菖蒲混植的方式。(3)多種植物組團混植。如千屈菜、再力花、睡蓮組團栽植;水蔥、千屈菜、美人蕉組團等。混植構建的人工濕地系統除具有污水凈化功能外，還呈現良好的景觀效果。

　　3 人工濕地植物的選擇與配置原則

　　3.1 功能性原則

　　為了充分發揮人工濕地的污水處理效果，應選取和配置抗污染能力強，凈化效果好的植物。應根據不同的人工濕地類型和工藝單元選擇適宜的植物。對于表面流人工濕地可配置沉水植物、漂浮植物以及挺水植物，對潛流和垂直流人工濕地可配置濕生植物和挺水植物。

　　3.2 地域性和環境適應性原則

　　植物生長具有明顯的地域性，人工濕地植物選擇應以本地植物為主，選用當地或本地區天然濕地中尚存的且對水體污染物有較強凈化能力的植物。

　　選用生長良好的本地土著植物構建人工濕地系統將提高對污水的凈化能力。考慮具體的人工濕地環境因子的影響，選用有較強適應能力的植物，具有較強的抗凍、抗熱、抗病蟲害等能力的植物。人工濕地基質的種類較多，理化性質差異比較大，對植物生長和根際微生物活性有一定影響，要根據基質的pH值配置相應的植物;對于含鹽量比較高的人工濕地基質，應選擇耐鹽性植物。

　　3.3 景觀美化原則

　　在人工濕地的設計和建造中應同時考慮景觀的觀賞價值和效果， 營造景色優美、兼顧人們休閑和游憩需求的人工濕地景觀。植物選擇上應注意兼顧凈化功能和觀賞價值。發達國家的人工濕地污水處理系統在治污的同時引入園林設計的理念，將治污與營造生態公園融為一體。

　　3.4 經濟性原則

　　建造人工濕地時應考慮一定的經濟價值，引入實現生態和經濟的可持續發展的生態工程管理模式。將收割后的植物殘體用于堆肥以生產生物肥，回收的植物可以用作造紙原料、編織材料、牲畜的飼料或燃料等。農村污水治理中，應考慮當地的農村經濟水平和農民增收要求，選擇污水治理效果好、經濟價值高的濕地植物，實現人工濕地系統的多用途目標。

　　3.5 生態安全性原則

　　人工濕地植物群落構建中應根據濕地的不同區域配置多種植物，多物種的生態系統比單一物種的系統要穩定，植物多樣性越高，資源利用越充分，根區對氮、磷的利用程度越高。考慮不同種類的植物相互之問的作用，一是對光、水和營養等資源的競爭;二是植物通過釋放化感物質，影響周圍植物的生長。

　　4 工程實例——佛山市某人工濕地處理技術

　　4.1 工程地概況

　　南海區位于佛山市。屬南亞熱帶季風海洋性氣候，冬短夏長，冬暖夏涼，雨量充沛，年平均氣溫23℃，年平均降雨量2300毫米。

　　4.2 技術方案設計思路

　　(1)以生態工程為手段，利用河灘荒地，建設以人工濕地為主，前處理為輔的處理工藝系統，以削減該城鎮污水的污染負荷。

　　(2)通過運用生態系統工程中限制因子、生態系統的結構、生態適宜性和生態位及生態群落演替等，綜合設計自凈人工濕地生態系統，既充分體現生物多樣性，又強化凈化功能，并兼具景觀功能。

　　4.3 設計規模

　　日處理規模為3000噸/日，總投資為700 萬。

　　4.4 工藝流程

　　污水→集水池→沉砂池→接觸氧化池→穩定塘→表面流濕地→潛流濕地→生態塘→達標排放

　　4.5 進水水質

　　采用五個生活污水點水樣進行平均測算。得出如下污水水質：

　　4.6 出水水質

　　根據佛山環保部門的要求，污水尾水排放標準執行廣東省《水污染物排放限值》(DB44/26—2001)城市二級污水處理廠第二時段一級標準。

　　4.7 總投資及運行費用

　　各系統投入低、能耗低、運行費用低、效率高，并且操作管理簡便。一般基建投資少于常規處理投資20%，運行費用約占常規處理20-30%。一般建設用地：2.5m2/m3 左右，建設投資800-1000 元/m3，運行費0.2 元/m3以下。從已建的示范工程項目測算，約0.16元/噸處理費。

　　4.8 人工濕地植物系統的構建

　　結合當地的自然地理條件，遵循適地適種、耐污能力強、凈化能力強、根系發達、經濟和觀賞價值高、重視物種間的合理搭配的原則，采用的濕地植物主要為挺水植物，注意引入部分常綠灌木以增加景觀效果，主要品種為寬葉香蒲、水蔥、茭草、蘆葦、菖蒲等。污水經人工濕地潛流池和表流池處理，通過植物系統作用去除污染物。

　　針對農村生活污水的污染特征，方案選取了抗污染能力強的多種植物構建復合型的人工濕地系統，選取的植物既具有良好的污水凈化功能，也具有較好的觀賞特性，如將常綠型的寬葉香蒲、水蔥與富有季相變化的蘆葦、茭草等配置，形成了良好的景觀變化層次。人工濕地中的植物除污水凈化、景觀美化外，也兼顧了經濟效益。

　　4.9 人工濕地植物系統的養護管理

　　人工濕地植物系統的養護管理對維持人工濕地污水凈化功能的正常運行非常重要。主要從以下幾方面采取措施：

　　(1)促進人工濕地運行初期的植物的正常生長。濕地植物在運行初期的生長狀況影響植物的后期生長和污染物的去除效率，除氣候、植物的適應性等因素外，水力負荷和人工濕地床體水位是影響運行初期植物成活率及生長的主要因素。

　　(2)合理的種植密度。種植密度應適中，密度太大，根部生長易對床體造成堵塞，降低水力負荷，縮短濕地使用壽命;太稀則降低水的處理效果，難以抑制雜草生長。

　　(3)定期收割濕地植物。如果不及時收割，大部分進入植物組織的氮將通過分解作用而又重新釋放到水體中，降低植物的除氮效果。植物的及時收割有助于延續利用植被系統的凈化能力，延長濕地系統的處理壽命。

　　(4)加強人工濕地植物雜草和病蟲害的防治。病蟲害的發生對植物的生長和濕地的運行效果將產生負面影響，雜草不僅沒有水處理功能，其碎屑和殘體通過微生物的作用進入床體，還會增加污水的有機負荷，降低出水水質。對病蟲害和雜草可采用藥劑防治的方法，也可采用生物防治方法，保護利用益蟲等有益動物以及應用病毒制劑等微生物農藥和植物性農藥，避免化學藥劑的二次污染。

　　(5)防止人工濕地植物衰退。隨著人工濕地運行時間的延長，濕地植物種間競爭在加劇。如果旱生植物在潛流人工濕地出現，表明潛流人工濕地的植物衰退程度較明顯。植物在人工濕地污水凈化過程中的作用與其生長狀況密切相關，濕地植物的衰退是人工濕地利用與管理中的重要問題，養護管理中要做到適合人工濕地的生態環境。

　　5.結束語

　　人工濕地技術作為綠色環保的污水處理新技術，它具有投資和運行費用低、抗沖擊負荷能力強、處理效果穩定、出水水質好，水生植物有一定經濟價值等諸多優點，已成為環境科學研究的重要領域之一。人工濕地不能一建了之，需要有人進行看管和維護。如清理垃圾、雜草、修剪濕地植物管道和濕地植物。維護設備，設置清淤裝置，進行人工濕地的監測，以判斷處理人工濕地是否達標。隨著時間的推移，在廣大科研工作者和一切社會力量的共同努力下，這項技術將日趨成熟，造福人類。

　　參考文獻：

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