城鎮(zhèn)污水治理中人工濕地的應用

　　城鎮(zhèn)污水治理中，首先要解決的是優(yōu)化水體環(huán)境的問題，從水資源環(huán)境容量、進出水水質(zhì)、治理水量等方面進行綜合考慮；其次是在污水治理技術方面，在采取脫氮除磷技術的同時，選用安全可靠、能耗較低、工藝成熟、管理方便、投資適宜的較為先進的污水處理技術；最后是在治理污水的過程中，必須結合處理方式的經(jīng)濟性和安全性，并考慮治理過程的自動控制程度，在降低系統(tǒng)運行費用和勞動強度的同時，采用自動化程度較高的設備，以提高污水處理系統(tǒng)的管理水平。

　　一、城鎮(zhèn)污水治理工藝選擇

　　城鎮(zhèn)污水處理工藝的選擇，首先必須對城鎮(zhèn)污水的可生化處理進行判別，污水的BOD/COD比值是判別污水可生化處理的最簡便且最常用的方法，城鎮(zhèn)污水主要是生活污水，其進水水質(zhì)如表1所示。

　　BOD/COD比值一般大于0.45，污水可生化性較好，適合采用生物活性污泥法處理。

　　針對城鎮(zhèn)污水的處理，根據(jù)污染物質(zhì)的去除要求，僅采用污水二級處理工藝很難得到滿足，一般情況下二級生物處理出水還含有污染物，例如BOD520~30mg/L、COD60~80mg/L、SS20~30mg/L、NH3-N15~25mg/L、P6~10mg/L，因此，為達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918―2002)中的一級A標準，在二級生物處理以后還需采用深度處理(或三級處理)，以便進一步去除出水中的有機物，懸浮物及N、P污染物，人工濕地生態(tài)濾場深度處理是其中最經(jīng)濟、實用且環(huán)保的處理方式。

　　二、人工濕地污水處理技術

　　人工濕地屬于半生態(tài)型的污水處理系統(tǒng)，主要是利用現(xiàn)有的天然條件，通過設計和改造建成，主要由濕地水生植物、微生物以及土壤基質(zhì)構成。人工濕地滿足污水處理系統(tǒng)建設中，管理方便、低能耗、低投資的條件，同時通過水生植物的培育，可以起到美化環(huán)境的作用，可以利用廢舊池塘、溝谷等閑置土地建設，無植物遮蓋，日照時間長。

　　2.1 人工濕地的分類

　　人工濕地分為四種類型，分別為垂直流人工濕地、表面流人工濕地、水平流人工濕地以及潮汐流人工濕地。垂直流人工濕地利用水體自身重力條件，通過濕地床體內(nèi)部氧氣作用，對污水進行脫磷脫氮的氧化處理，其優(yōu)點是氮磷整體去除效果較好，但在水質(zhì)污染負荷過高時，容易引起水流堵塞；表面流人工濕地主要是利用自然形成的濕地，經(jīng)過人工處理后，通過濕地內(nèi)的植物及微生物對污水進行再次處理，其主要優(yōu)點是易于建造，同時可以結合河道及濕地的環(huán)境修復工程同時進行，缺點為污染物去除效率不高；水平流人工濕地是利用人工建造污水處理床體，通過污水在填料下自然流動從而達到去除污水中重金屬及其他污染物的目的，其優(yōu)點為占地面積小，幾乎沒有蚊蟲滋生的情況，缺點為建造成本較高，容易形成滯水情況，不利于污水處理系統(tǒng)的長期運行；潮汐流人工濕地包括進水、反應、排水、空置四個污水處理步驟，主要是利用模擬潮汐控制模式，定期將外部污水引入，進氧化處理后在排出的方式實現(xiàn)污水處理，其優(yōu)點是水體凈化程度較高，且治理過程先進，缺點是建設成本過高，實用率偏低。

　　2.2 生態(tài)機理

　　利用自然生態(tài)系統(tǒng)對水體進行凈化處理，是人工濕地處理水污染主要的原理，人工濕地的生態(tài)機理包含一套完整的生態(tài)體系。首先在水體有機物的去除過程中，人工濕地將懸浮物去除和水體生物處理相結合，其次是利用水體中N元素的硝化過程和反硝化反應，降低水體中氮元素的含量，最后可以利用水生微生物，對污水進行進一步的深化處理。人工濕地的生態(tài)機理，是其進行污水處理的主要方式，在提高水體的透明度、降解污染物、緩解富營養(yǎng)、凈化水質(zhì)等方面都有較高的處理效率。

　　2.3 污染處理模式

　　人工濕地采用生態(tài)化的污水處理方式，其運行維護成本不高，管理方便，建設投資較低，技術的可行性較高，是目前城鎮(zhèn)中較為可靠和有效的污水處理方法。人工濕地首先利用水槽在濕地前端布置進水系統(tǒng)，確保進水的水量均勻，其次利用適宜的水生植物，通過其生態(tài)特性，凈化水體，利用根部的吸附能力，降低污水中的有機物含量，利用植物的呼吸作用，增加水體中的含氧量，提高水體活性，最后利用水生植物附著的微生物，進一步凈化水體，加速污水的處理時間，可有效降低對水污染負荷和水力的沖擊。人工濕地的結構剖面如圖1所示。

　　2.4 人工濕地SS及氮磷化合物去除方式

　　人工濕地SS的去除方式：主要是利用活性污泥的吸附性來進行污水中SS的處理，通過調(diào)節(jié)出水堰負荷，充分利用污泥的二次沉降來進行吸附，同時為保持活性污泥的沉降性和凝聚性，可以在人工濕地中啟用一定的污泥負荷。

　　人工濕地中的活性污泥可有效去除SS，預處理SS的處理率可達40%~55%，活性污泥法SS處理效率可達90%以上。

　　人工濕地氮磷化合物的去除：在城鎮(zhèn)污水中，氮主要以NH3-N及有機氮形式存在，采用生物脫氮工藝消除污水中的氮化物；利用聚磷菌一類的微生物，從污水中攝取磷元素，并將磷元素以聚合的形態(tài)貯藏在菌體內(nèi)，形成高磷污泥排出，達到去除磷化物的目的。

　　三、人工濕地在城鎮(zhèn)水污染治理中的應用

　　進入人工濕地的污水，先經(jīng)過一定的預處理，去除部分污染物，然后通過相應的污水管道進入污水處理廠的格柵池，利用格柵池去除污水中體積較大的不適合進行人工濕地處理的污染物，然后進過厭氧池進行沉淀處理，在污水通過沉淀和分解后進入人工濕地，最后利用人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學以及生物作用，進一步去除污水中的有機物，提高污水處理廠出水的整體水質(zhì)。

　　3.1 人工濕地的設計

　　人工濕地在城鎮(zhèn)污水治理的應用中，必須結合一定的污水二次處理來進行，其總體設計平面如圖2所示。

　　人工濕地設計剖面如圖3所示。

　　3.2 人工濕地建設方案

　　人工濕地的建設有一定的技術要求，首先是濕地場地的建設，濕地的長寬比不能小于3：1，濕地的總深度控制在0.6~0.7m之間，池底的坡度應該小于0.5%；其次是對濕地土壤和填充材料的要求，濕地土壤以黏土-壤土最為合適，其厚度應該在20~40cm之間，土壤的滲透系數(shù)保持在0.025~0.35cm/h之間，填料應以卵石、砂子、土壤、碎石為主，表層土壤的選擇要適合當?shù)厮参锏纳L;最后是在濕地植物的選擇上，為了確保水生植物的成活率，大部分人工濕地選擇以千屈菜、睡蓮、水蔥、黃花鳶尾、花葉香蒲、水生美人蕉為主，在具體設計上，以滿足水體凈化要求為主，美化環(huán)境為輔。

　　四、結語

　　城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)中，人工濕地具有非常高的應用價值，但是整個系統(tǒng)占地面積大，有可能會產(chǎn)生滲漏，導致地下水受污染的缺點。在目前城鎮(zhèn)污水治理人工濕地的實際應用中，應該根據(jù)城鎮(zhèn)的實際情況，選擇合適的濕地建設地點，同時確保進入濕地的污水是經(jīng)過二級生物處理后的出水，且進入濕地生態(tài)濾場時已進行過消毒處理。為避免人工濕地對地下水產(chǎn)生污染，在進行場地設計時，應盡量確保人工濕地內(nèi)的污水出現(xiàn)滲漏，在水平方向和垂直方向上，減少水體之間的水力聯(lián)系。（來源：華容縣住房和城鄉(xiāng)建設局）