关于人工湿地技术在东北城市污水处理厂尾水水体处理中的应用探讨

关于人工湿地技术在东北城市污水处理厂尾水水体处理中的应用探讨

常狄

北京中水利德科技发展有限公司吉林省分公司  吉林长春  132000

摘要：在快速城市化的背景下，城市污水处理厂尾水如何深度处理问题日益凸显，不仅影响了城市居民的生活质量，也对城市生态环境构成了严峻挑战。面对这一现状，寻求高效、可持续的水体净化技术成为当务之急。人工湿地技术，作为一种模仿自然湿地生态系统的污水处理方法，凭借其出色的净化能力、生态友好性以及较低的运行成本，在城市微污染水体处理领域展现出独特魅力。本文旨在深入探讨人工湿地技术在城市微污染治理中的应用，最大化其环境效益与社会效益，为促进城市水环境的可持续发展提供新思路。

关键词：人工湿地技术；城市；微污染；水体处理；应用

引言：

人工湿地技术在城市微污染水体处理中的应用，不仅是技术层面的革新，更是城市生态文明建设理念的体现。通过精心设计与合理布局，人工湿地不仅能够有效净化水质，还能在城市中营造出一片片绿意盎然的生态景观，增进市民的环保意识，提升城市整体的生态品质。吉林省伊通满族自治县“伊溪湿地”通过“表流人工湿地后接稳定塘”水处理技术很好的完成了东北地区污水处理厂尾水水体如何深度处理这一技术问题。

一、城市微污染处理中的人工湿地技术概述

人工湿地技术，作为环境工程领域的一项创新性水处理技术，近年来在城市微污染水体治理中展现出了独特的优势与广阔的应用前景。它不仅是一种经济有效的自然净化方法，也是实现城市可持续发展、促进生态平衡的重要途径。人工湿地模拟自然湿地生态系统，主要由基质（如砂石、砾石）、水生植物和微生物组成。污水流经这一系统时，通过物理过滤、化学吸附及生物降解等多重作用机制，实现对污染物的有效去除。基质层能拦截较大的悬浮物，而水生植物的根系则为微生物提供了附着生长的场所，促进了有机物的分解和营养盐的吸收。同时，植物的光合作用还能增加水中的溶解氧，有利于好氧微生物的活动，进一步提高净化效率。相比传统水处理设施，人工湿地建设及运行维护成本较低，尤其适合资金有限的中小城市或农村地区。该技术利用自然过程处理污水，减少了化学药剂的使用，对环境影响小，且能美化城市景观，增强生物多样性。除净化水质外，人工湿地还具有雨水收集、洪水控制、地下水补给等多重功能，有助于构建城市海绵体，缓解城市热岛效应。

在城市微污染处理中，人工湿地被广泛应用于城市边缘地带、小型社区及工业区周边的污水处理。例如，城市雨水花园、生态滞留池等都是人工湿地技术的典型应用实例，它们在收集并净化初期雨水中的污染物方面表现优异，有效减轻了城市排水系统的压力，防止了河流、湖泊等水体因雨水径流带来的污染。

二、 人工湿地技术在城市微污染水体处理中的应用

（一）人工湿地技术的类型选择

人工湿地技术在城市微污染水体治理中的应用，因其生态友好、成本效益高以及处理效果显著等特性，日益受到重视。根据不同的设计构造与水流方式，人工湿地技术可细分为自由水面型、垂直水流型和潜流型三大类型，每种类型各有其独特的优势与适用条件，选择合适的湿地类型对于提升处理效率至关重要。

自由水面人工湿地也称为表面流湿地，是最接近自然湿地形态的一种处理系统。污水在湿地床面上流动，植物根系直接接触水体，通过根系的吸收和微生物的降解作用，以及水体中藻类的光合作用，共同去除污染物。这种系统操作简便，易于维护，尤其适合处理含有较高浓度有机物和营养盐的生活污水。然而，其占地面积相对较大，且受季节变化影响较大，冬季处理效率可能降低。垂直水流型湿地污水从湿地床面垂直向下渗透，通过填料层进行处理。这种设计提高了单位面积的处理能力，减小了占地面积，同时，由于水流方向垂直，氧气传输效率较高，有利于好氧微生物的活动，增强了对氨氮等污染物的去除能力。垂直水流型湿地特别适合处理工业废水和部分生活污水，尤其是需要高强度净化的场合。但其建设和维护成本相对较高，且需要定期反冲洗以维持填料的渗透性。潜流型人工湿地是最常见的湿地处理形式之一，污水在填料床下方水平流动，不露出水面，依靠基质的过滤和微生物作用净化水质。潜流湿地具有良好的缓冲能力和较高的污染物去除率，特别是对于悬浮固体、有机物及病原体有很好的去除效果。此外，潜流湿地对环境温度变化的敏感度较低，即使在冬季也能保持相对稳定的处理性能，适合于温带及寒带地区的应用。然而，潜流湿地的设计与管理相对复杂，需要精确调控水位和水流速度，以保证系统稳定运行。

在选择人工湿地类型时，应综合考虑城市的地理位置、气候条件、污水处理需求、土地资源以及经济承受能力等因素。例如，在北方寒冷地区，选择耐寒植物和具备较好冬季运行能力的潜流型湿地更为适宜；而在土地资源紧张的城市，则可考虑占地面积较小的垂直水流型湿地。同时，还需关注湿地的长期运维，包括植物的季节性管理和填料的定期更换，确保湿地系统的持续高效运行[1]。

（二）人工湿地技术的设计应用

“伊溪湿地”项目位于伊通满族自治县伊通河城区重点段三期（九开大桥——范家拦河闸）左岸滩地，总占地约55公顷，人工湿地水处理面积为16.51公顷，有效容积为14.43立方米。伊通满族自治县三达水务有限公司厂区正位于伊通河重点段（三期）工程左岸堤防保护区内，设计处理能力为日处理污水3.0万立方米。自2010年3月正式投入运行以来，污水处理设备运转良好，日平均处理污水量为1.70 万立方米。该项目采用先进的污水处理设备，厂区主体工艺采用CASS处理工艺，经处理后的污水水质排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准。但依据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），属劣Ⅴ类水质。根据2019年5月伊通河水质监测结果来看，建国大桥（项目区上游）断面水质达地表水Ⅳ类但到范家拦河闸位置（项目区下游）水质已到劣Ⅴ标准，同时根据同时期污水处理厂出口监测数据可以看出，污水处理厂出水属劣Ⅴ水质，可见污水处理厂出水对伊通河水质影响很大，因此对其进行水质改善治理是很有必要的也是迫切的。

经过方案比选后，确定采用表流人工湿地后接稳定塘水处理技术对污水厂出水进行深度处理，净化水来源主要为污水处理厂尾水。以污水能在各处理单元之间重力自流原则进行总体布置。净化系统由4部分组成，即①砾石、火山碎屑岩等透水性的基质；②芦苇、香蒲等能在水和基质中生长良好的植物；③无脊椎或脊椎动物；④能利用水中有机物的好氧或厌氧微生物种群。

针对人工湿地冬季运行，水处理工艺主要考虑以下三个关键部分：

1、高等维管束深根植物的运用。大多数湿地植物都有一个春夏季萌芽、秋冬季枯死的生命周期，导致秋冬季污水净化显著下降，因此设计中根据该现象，考虑采用根系分布较深，根系接触面较广的深根丛生型及深根散生型水生植物，利用其气根、深根的输氧功能，使其根际微生物区系处在好氧状态，将污水中有机物分解，发生生物作用、化学作用，从而达到水质净化功能。

2、沉水植物的运用。由于稳定塘水深较深，冬季塘体下部的沉水植物仍在发挥其“净化水质小能手”的特点。沉水植物的根往往深扎于水下泥土之中，有些茎条着生于泥中，叶子大多为带状或丝状，生长过程中能吸收水体中的营养物质(如氮、磷等)，可以有效缓解水体富营养化。

3、碎石床基质的运用。冬季湿地碎石床是人工湿地净化污水的主要部件之一。随着整个夏季的运行，湿地基质碎石床表面会形成一独特的生物膜，且其空隙间亦会布满植物根系，通过微生物的积累、植物根系的吸收和碎石床的物理、化学等几方面的协同作用，污水处理厂排出的尾水在冬季仍会得到进一步的净化。

后期运行后数据采集，项目的建设削减污水处理厂出水COD浓度11.93%，削减BOD浓度22.21%，削减NH3—N浓度23.77%，削减TP浓度15.88%。对伊通河（星光断面）水质改善具有明显的积极作用。

人工湿地设计不应一成不变，而应结合地域特色与城市发展需求，不断创新。在北方地区，由于冬季气温低、植物生长周期短，设计时不仅要考虑湿地的净化功能，还要兼顾其在极端气候下的适应性和景观美化作用。一方面，可以借鉴国内外成功案例，如荷兰的“漂浮湿地”、中国的“生态浮岛”等，探索适合北方的新型湿地结构与植物配置；另一方面，加强本土植物种类的研究与应用，选用耐寒、耐旱、净化能力强的乡土植物，既增强湿地的生态稳定性和自我恢复力，又丰富生物多样性。同时，将人工湿地融入城市绿地系统，与周边公园、河道等自然环境无缝衔接，使之成为集教育、休闲、生态保护于一体的多功能公共空间[2]。

结束语：

总而言之，我们应继续深化对人工湿地技术的研究，探索更多适应不同地域、气候条件下的设计与管理策略，同时加强公众教育与参与，形成政府引导、社会支持、公众参与的良好氛围。只有这样，人工湿地才能真正成为城市水环境治理的绿色“利器”，为建设美丽、健康、和谐的现代城市环境贡献力量。

参考文献：

[1]薛宇轩. 人工湿地技术在城市微污染水体处理中的应用 [J]. 中国高新科技, 2022, (05): 132-133.

[2]吴志城. 刍议人工湿地技术在城市微污染水体处理中的应用 [J]. 科技展望, 2015, 25 (19): 64.