人工湿地在污水处理厂尾水深度处理领域的应用研究

人工湿地在污水处理厂尾水深度处理领域的应用研究

蒋业

天津城建设计院有限公司江苏分公司 江苏 南京 210000

摘要 人工湿地不仅可以对水资源进行储存，还可以调节气候，同时可以为各种动物提供栖息地。一般来说，人工湿地的建设主要是以池塘的形式为主。自然湿地和人工湿地在污水处理和水环境保护方面都发挥着重要作用。人工湿地技术出现于上世纪的五十年代。这项技术的出现为污水处理提供了新的解决方案。近年来，随着我国对这项技术的研究不断加深，已经取得了一定的成果，并逐渐在实际工程中得以应用。

关键词 人工湿地；污水处理厂；尾水深度处理；应用

引言

目前，我国水资源的匮乏引起了人们的极大关注。污水处理厂可以通过有效消除污水中的有害物质来清洁水资源，提高水资源的利用率。然而，经过污水处理厂处理排放的尾水也含有一些有害物质，需要进行深度处理。

一、人工湿地概述

（1）人工湿地的概念

人工湿地是指利用人工手段创造湿地环境或人为控制湿地生态环境的方式。形成的湿润区主要通过土壤、植物、微生物和人工方式处理污水和泥浆，并将氧气输送至水体。湿区建造技术主要结合了材料的循环和再生原理，包括吸附、保留、过滤、氧化还原与沉淀等。与其他的处理方法相比，这种方法的成本相对较低。在污水处理厂中，建设的人工湿地主要利用微生物进行污水处理，效果要更好，不需要太多的人力物力进行管理和维护。

（2）人工湿地处理技术的特点

人工湿地是一种新型的生态处理方式。近年来，在尾水净化与修复、污水处理、垃圾填埋处理等领域越来越受到人们的青睐。该技术具有污染物去除效果好、投资费用少、运行维护成本低等优点，在污水处理厂的尾水处理中具有明显的优势。

二、我国污水处理厂尾水深度净化处理现状

（1）氮磷含量高

我国城市污水处理厂的尾水中含有大量的氮和磷。一般来说，我国城市污水处理厂的尾水COD浓度低于50毫克/升，而总氮浓度为20至30毫克/升，磷约为2.0-4.0毫克/升。有机物在污水中氮磷的去除中起着重要作用，一般来说，可以使用普通活性污泥对含氮和磷的污水进行有效处理。

（2）污水标准的执行情况并不乐观

我国80%以上的现有污水处理厂中使用的污水处理方法，主要是采用初级、密集型的处理方法，一般城市污水处理厂的氨和磷酸盐排放标准难以达到相应的标准，这需要运用单独的脱氮除磷技术。目前，进入我国市政污水处理厂的污水只有50%能够处理达到标准，而另一半没有得到妥善处理，被排入水体和土壤，土壤和水体的自然生态遭到破坏。

三、人工湿地在污水处理厂尾水深度处理领域的应用必要性

城市污水处理厂一般采用二次生物技术处理，以减少和控制污染物的排放。现阶段地表水已经受到了一定程度的污染，其自净能力相对较弱，自净效果有限。随着水资源日益短缺，必须充分考虑进一步提高水资源的利用率，加强清除水中污染物的能力。

除了提高污水处理厂各阶段的处理水平外，尾水深度处理是非常重要的发展方向，这也是国家非常鼓励的。因此，从国家的政策鼓励方面，以及自身的发展需求，市政污水处理厂都需要进行尾水处理工艺有关的研究和开发工作，以实现低成本、高效率地优质出水。

人工湿地污水处理系统是一个综合的生态系统，具有以下优点：①投资较低、运维费用便宜；②技术含量低，运行维护简便；③出水水质好，尾水处理效果可靠；④对水力负荷和污染物表面负荷的冲击力适应范围较大；⑤可提供或带动一定的经济效益，如水产、绿化、娱乐和教育等。因此，人工湿地在污水厂尾水处理中有极大的应用价值。

四、人工湿地的应用

湿地工程设计需要根据进水水质特征、建设面积大小、水质净化目标以及必要的水体景观需求等来确定湿地系统的工艺设计、平面布置、生态营造、动植物选择等，以满足湿地净水工艺稳定高效、维护简单、功能分区明确、景观效果好、生态效益高的要求。

（1）人工湿地工艺论述

人工湿地进水为污水处理厂尾水，污水经处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准后排放进入新建人工湿地尾水处理系统。来水主要超标污染物为NH3-N、TN、TP等，是典型的低碳氮比、高氮磷污水。因来水中有机物可生化性较差，且碳氮比较低，对脱氮不利。因厌氧塘的厌氧环境有利于厌氧微生物分解转化水体中的难降解有机物，且可将塘中死亡的藻类残体分解为小分子有机物，在一定程度上提高水体的有机物的可生化性与碳氮比，因此可以水质净化系统前端设置厌氧塘或兼氧塘，以提高水体中有机物的可生化性和碳氮比。因水体中存在一定浓度的氨氮，需将其转化为氧化态氮，以利于后期进行反硝化脱氮，因此需设置好氧环境，建立氨氮硝化的生化反应功能区，而好氧塘可以很好的满足使用要求。对于总氮的去除，通过设置潜流湿地，创建缺氧环境建立硝酸盐反硝化的生化反应功能区，最后潜流湿地出水进入表流湿地进行复氧，将水体内的氮由还原态转变为氧化态，以进一步提升水体的自净能力。对于总磷的处理主要依靠湿地系统的沉淀、植物吸收、填料基质的吸附及其它生物化学作用进行去除。

（2）人工湿地动植物选择

综合考虑经济效益和景观协调性，同时坚持生物多样性以及因地制宜的原则，避免生态入侵，以乡土湿地植物作为选用植物来源。依据现有地形，将经济价值高的挺水植物种植在地势较高的台田浅水处，例如菰、芦苇等。将茨菰、藨草、香蒲、莲藕等挺水植物种植在地势略低的台田间水面处；将本土浮叶植物散播于开阔水面，例如菱角、芡实等；将沉水植物栽植在水深较深处，如苦草、刺苦草、狐尾藻、金鱼藻、菹草等，与此同时选用本土水生动物放养于水生植物塘表流湿地内，例如鱼、螺、蚌、泥鳅等。

通过优化上述植物搭配，形成一个景观效果良好、水质自净能力强以及生物多样性丰富的人工湿地生态系统；运用微生物、水生动物、水生植物相融合的生态净化模式。

湿地面积较大的区域，可以适当引入鸟类、兽类等动物，健全并丰富生态系统食物网，进一步合理化、稳定化人工湿地的生物种群结构，与此同时保障其具备较强的景观观赏性。

（3）人工湿地调试运行

在人工湿地工程调试运行期间，选择2个位置进行采样监测，即湿地处理系统进水口与湿地系统出水口，将污水中重点污染物作为检测项，对生态湿地系统的净化效果进行全面探究，根据实际的进水水质、温度等影响因子调整湿地进出水量。湿地系统进水水质在不考虑总氮指标时，主要超标因子为氨氮和总磷。经湿地处理系统处理后，对主要污染物的去除率：NH3-N为20～70%，TP为35～80%。可以有效地提高出水水质，达到了削减污染物浓度的目的。

（4）人工湿地维护管理

①湿地运行中应及时清理人工湿地填料表面的植物落叶及败坏的茎秆等。

②在植物生长旺季可适当收割一些湿地植物，有利于去除废水中的氮。

③为防止杂草的大量生长，每年春季植物发芽阶段可对湿地进行淹水，防止一些旱生杂草的生长。待植物生长良好，足以在杂草生长竞争中占据优势时，恢复到正常水位，此过程大约半个月。

④每年冬季应对湿地中的植物进行收割，人工湿地植物收割后，应及时清理人工湿地上残留植物碎屑，防止因植物残留造成污染物浓度升高。

⑤湿地植物除虫应尽量少用杀虫剂，避免对水质产生影响，造成二次污染。

（5）人工湿地应用的案例

为降低污水处理厂尾水中污染因子的浓度，浙江省金华市金东区全力探索推广“污水处理厂+人工湿地”治污剿劣模式，将污水处理厂尾水先引入人工湿地，通过水生植物吸收净化后再排放，彻底剿灭劣Ⅴ类水。

在市、区相关部门大力推动下，利用人工湿地来处理污水在金东区逐步得到推广。2016年曹宅污水处理厂的尾水处理复合生态湿地工程开工建设，并于2017年建成投入使用。曹宅污水处理厂日处理量1万吨，生态湿地工程22185平方米。

据悉，该项目采用“尾水→进水配水管网→垂直流人工湿地→出水集水管网→稳定塘→出水”工艺流程，具体涉及地形塑造、管道、填料、植被、辅助道路、防水堤等多个分项目。其中，构建一个以芦苇为主要植物元素，兼具水处理、生态、景观、休闲功能的人工湿地景观是该工程的一大亮点。

结语

利用人工湿地技术处理城市污水处理厂的尾水，既能满足减少污染物排放的要求，又能在更大程度上美化生态环境。同时，具有运行成本低的许多优点。湿地生态净化工程实现了节约水资源、减少污染物排放总量、高效稳定利用水资源和促进水环境高效循环的目标。建设人工湿地可以为城市提供新的生态水源。水源对城市生态景观有着重要的影响，极大地改善了城市环境。湿地形成的生态系统具有独特的污染物净化机制，在难降解有机物、低浓度污染物、特殊污染源中具有广阔的应用前景。但要进一步加强人工湿地的运行、维护和管理，定期维护和管理人工湿地内的动植物和构筑物，提高人工湿地的运行效率和处理效果。

参考文献

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