我國人工潛流濕地污水處理技術(shù)探析

摘要：隨著世界經(jīng)濟的高速發(fā)展城市化程度不斷提高，城市污水排放量在不斷增加，城市污水處理成為了城市管理者高度關(guān)注的問題，特別是我國城市污水的處理方式非常單一，且污水收集及污水排放缺乏有效的管理。本文介紹了人工潛流濕地的概念和特點，闡明了人工潛流濕地在我國發(fā)展現(xiàn)狀，并提出存在的困難和問題，并積極倡導(dǎo)重視污水處理，關(guān)心濕地處理技術(shù)，積極培育發(fā)展適合我國國情的污水處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：人工潛流濕地；污水治理；技術(shù)

中圖分類號：TU992.1

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1008-0422（2013）04-0130-02

1.引言

隨著我國城市化進程的不斷加快，我國所有城市都存在一個共同的問題——污水處理：污水處理成為每一個城市管理者高度關(guān)注的主要問題，城市的工業(yè)污水、生活污水中含有大量的重金屬、富營養(yǎng)物質(zhì)、有機質(zhì)和懸浮物，而我國大部分城市因為歷史的原因，老城區(qū)排水管道未進行整體規(guī)劃，新城區(qū)的雨、污水管道也存在錯接漏接現(xiàn)象，造成了污水收集不到位和雨污合流現(xiàn)象，由于雨、污水未有效的分離，送往污水處理廠的污水COD濃度過低造成污水處理廠負荷過重，很多污水未經(jīng)任何處理排入了自然水體，城市水系污染現(xiàn)象嚴(yán)重。上世紀(jì)60年代末，在歐洲，尤其是在德國掀起了一股人工濕地處理污水的研究熱潮并付諸實施，而我國自上世紀(jì)80年代末也開始了研究并逐步開始摸索，近30年來，我國各級政府陸續(xù)開始了人工濕地設(shè)計和建設(shè)的探索性工作。提出污水人工潛流濕地處理污水這項新技術(shù)的目的，就是要使污水處理多樣化、生態(tài)化。并盡量減少投資。

2.人工潛流濕地的概念和特點

2.1對人工濕地與人工潛流濕地的定義

人工濕地：指用人工筑成水池和溝槽，底面鋪設(shè)防滲漏隔水層，充填一定深度的基質(zhì)層，種植各類水生植物，利用基質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)調(diào)作用，使污水得到凈化。按照污水流動方式，分為表面流人工濕地，水平垂直潛流人工濕地，

人工潛流濕地：指污水進入池體后，通過介質(zhì)的孔隙進入介質(zhì)，通過設(shè)置在介質(zhì)中的過濾水收集管網(wǎng)（水平或垂直）流出池體的濕地，分為水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地。

2.2人工潛流濕地的污水處理原理

潛流人工濕地的治污原理是利用填料表面生長的植物膜、植物根系：介質(zhì)中的陽離子及填料來凈化污水，另外還通過植物的光合作用傳輸氧氣。（圖1）

說明：配水渠能夠把待處理的污水均勻的輸送到潛流濕地，控制濕地的水位；水生植物根系能夠?qū)ξ鬯械腘.P進行吸收，同時向介質(zhì)傳輸氧；介質(zhì)（石英砂、級配砂），一般孔隙率為30%左右，可以起到過濾作用，同時介質(zhì)表面帶有陽離子，可以吸附重金屬；其次，水體中的微生物對有機物有分解作用；過濾管道指在濕地底部鋪設(shè)的帶孔的管道，污水經(jīng)過水生植物吸收、石英砂過濾后再經(jīng)過過濾管道的孔隙過濾；卵石或碎石鋪設(shè)在管道上面，防止石英砂等堵塞過濾管道；土工布鋪設(shè)在濕地最底部，防止污水污染地下水；過濾水收集管道把濕地凈化后的水收集后排出。

2.3人工潛流濕地的特點

2.3.1具有生態(tài)，環(huán)保的特點

人工潛流濕地的原材料主要是植物、砂子、碎石（礫石），主要利用原材料的生物，物理的作用用來處理污水，既凈化了污水，又綠化了城市，同時還為野生動物提供了棲息地。

2.3.2具有造價省、運行成本低的特點

由于潛流式工程濕地技術(shù)無需曝氣，投加藥劑和回流污泥，也沒有剩余污泥產(chǎn)生，因而費用不太高，據(jù)相關(guān)資料顯示，處理費用大約為0.10元/噸。

2.3.3對污水類型不同，采用不同工藝的特點

人工潛流濕地對于初期雨水，城鎮(zhèn)污水廠出水，及城鎮(zhèn)生活污水均有不同的工藝流程。

a.對初期雨水的工藝流程：

b.對接納城鎮(zhèn)污水處理廠出水的工藝流程：

c.對城鎮(zhèn)生活污水工藝流程：

3.我國利用人工潛流濕地的現(xiàn)狀及存在的問題

我國用人工濕地處理污水發(fā)展較晚，目前我國還處于起步階段，主要是機理性的研究，應(yīng)用實際很少，主要存在以下幾個方面的問題。

一是沒有形成完整的設(shè)計、施工、管理的理論體系

我國現(xiàn)有國家環(huán)保部發(fā)布的《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》于2010年12月7日發(fā)布，2011年開始實施，這本規(guī)范基本上是參照美國國家環(huán)保署關(guān)于人工濕地的相關(guān)規(guī)范來制定的，很難有足夠國內(nèi)的試驗數(shù)據(jù)作為支撐，需要有大量的試驗資料來補充，如規(guī)范中規(guī)定

人工濕地系統(tǒng)進水水質(zhì)要求：以垂直潛流濕地為例：

規(guī)范要求：BoD5≤80mg/L、CODo≤200mg/L、SS≤80mg/L、NH3-N≤25mg/L、TP≤5mg/L

這些上限數(shù)據(jù)的確定大都是借鑒國外的數(shù)據(jù)，還需要通過大量國內(nèi)的實體試驗，并且還要根據(jù)南方與北方地區(qū)的差異未確定。雖然可能確保經(jīng)過濕地處理的出水水質(zhì)能滿足規(guī)范要求，但人工生態(tài)濕地的使用壽命會因進水水質(zhì)的污染物濃度受得影響。又如規(guī)范中規(guī)定，水力停留時間的計算方式。

T=V·ε/Q

T表示水力停留時間

V表示濕地基質(zhì)在自然狀態(tài)下的體積

ε表示孔隙率

Q表示人工濕地設(shè)計水量

這個公式計算出來的時間T，應(yīng)該說是一個理論數(shù)據(jù)。

作為驗收規(guī)范，應(yīng)充分考慮人工濕地的實際使用狀況來確定孔隙率。

因為孔隙率ε也是一個變量，且隨著人工濕地的使用期增加而減小。為了科學(xué)的確定注水時間T，應(yīng)盡量對基質(zhì)的孔隙率大小做出準(zhǔn)確的判定，可以采取一些人工生態(tài)濕地的使用年限與孔隙率大小變化的規(guī)律性數(shù)據(jù)，或者根據(jù)國外的相關(guān)經(jīng)驗，設(shè)定一個孔隙率遞減系數(shù)。

二是施工隊伍參差不齊，施工經(jīng)驗不足。人工濕地的施工關(guān)鍵在填料的選擇和鋪設(shè)，布水方式及過濾水收集管的暢通，植物的選樣與種植。如填料的級配，粒徑?jīng)Q定了填料的孔隙率，而孔隙率是基質(zhì)的一項主要指標(biāo)，同時填料的陽離子的指標(biāo)也是很重要的，對于吸附污水中的重金屬負離子起著關(guān)鍵的作用。所以，填料的檢測相當(dāng)關(guān)鍵。另外，植物的選擇除了滿足本土性、多樣性外，還要求植物的根系特別發(fā)達，還要特別注意填料的深度必須大于根系所能達到的最深處，而我國很多施工隊伍都是半道改行進來的，基本上沒有什么施工經(jīng)驗，有些連施工圖紙都是第一次看到，而且我國很多的檢測機構(gòu)對于陽離子的檢測驗收這一項還不能實施。

三是缺乏有經(jīng)驗的濕地管理隊伍，我國的人工濕地建設(shè)大部分都是政府行為，而人工濕地的運行與管理往往沒有得到足夠的重視，且沒有培養(yǎng)出一批有經(jīng)驗的管理人員，很多地方是建成不久就結(jié)板了、荒廢了。因為植物系統(tǒng)建立后，應(yīng)確保連續(xù)提供污水，確保水生植物營養(yǎng)物的及時供應(yīng)，而且還要根據(jù)干旱、小雨、暴雨、冰雪等各種極限情況，進行水位調(diào)節(jié)。這就需要有經(jīng)驗的管理者現(xiàn)場管理。另外，植物的生長、收割及病、蟲害的控制都是專業(yè)性很強的工作。如植物的栽種補苗，宜在春季實施，而且還需要在秋末冬初及時收割，否則植物的死亡倒伏會形成二次污染，而且植物的收割還很有講究。像蘆葦在生長季節(jié)和生長末期進行兩次收割才能除去大量的N和P。此外，病、蟲害防治也很關(guān)鍵，要盡量不使用殺蟲劑和除草劑。最后，人工潛流濕地防堵塞工作也很重要，一方面要盡量控制進入濕地污水的懸浮物濃度。另外，還要采取定期清淤，局部更換濕地基質(zhì)的辦法來解決。

4.結(jié)語

人工潛流濕地在我國已經(jīng)逐步推廣使用，特別是有的城市還和德國、美國等有治污經(jīng)驗的國家城市進行合作，采取先進的國外理念和國外的先進設(shè)備，已經(jīng)取得了一些設(shè)計與施工經(jīng)驗，只要我們善于總結(jié)，搞好產(chǎn)研結(jié)合，相信不久就會有很多成功的實例，并且會總結(jié)一系列有用的經(jīng)驗和有價值的科學(xué)數(shù)據(jù)指導(dǎo)今后的濕地建設(shè)。采用人工潛流濕地治理污水，雖任重道遠，但其生態(tài)性、環(huán)保性、節(jié)能性已經(jīng)充分證明了其生命力。

參考文獻：

[1]人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范.

[2]陸健健，何文珊，童春富，王偉，濕地生態(tài)學(xué).