臨沂市武河人工濕地污水處理經(jīng)驗做法

李國玉，高 瑞

（1.臨沂市水利局，山東 臨沂 276000；2.臨沂市祊河管理所，山東 臨沂 276000）

臨沂市羅莊區(qū)境內(nèi)有沂河、武河、南涑河、陷泥河、燕子河五大河流，共有25條干支流，河流總長度186 km，分屬沂河河系和中運(yùn)河河系，統(tǒng)屬淮河水系。

武河，又稱邳蒼分洪道，1957年為承泄江風(fēng)口分洪閘分泄沂河洪水又進(jìn)行了開挖。武河全長74 km，陷泥河、南涑河、燕子河均流入武河。陷泥河匯水區(qū)域作為臨沂市的工業(yè)重地，轄區(qū)內(nèi)化工、建陶、印染等企業(yè)眾多，陷泥河長期嚴(yán)重污染，已成為臨沂市轄區(qū)內(nèi)污染最嚴(yán)重的河流之一。陷泥河同時還是武河、沙溝河的主要匯水河流，武河、沙溝河作為南水北調(diào)東線工程的匯水河道，以及淮河流域重要的跨省界河道，其出境斷面的水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況備受關(guān)注。

武河人工濕地濕地全長15km，面積1333.3hm2是武河流域水體治理的重要環(huán)節(jié)，具有自我修復(fù)功能的河流濕地生態(tài)系統(tǒng)，可有效削減入河污染負(fù)荷，確保出境斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)，增強(qiáng)水體自凈能力，改善河流水質(zhì)，同時發(fā)揮其水源涵養(yǎng)、調(diào)洪蓄洪、氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性、維持景觀多樣性營建等多重作用。人工濕地的實施，代表臨沂流域水體污染控制治理設(shè)施的完善程度，不僅提高臨沂市的設(shè)施水平，改善流域環(huán)境，還將產(chǎn)生巨大的社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

1 日處理規(guī)模及標(biāo)準(zhǔn)

武河濕地污水處理規(guī)模為40萬m3/d，設(shè)計流量為5 m3/s。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測進(jìn)水COD約為40 mg/L，BOD 約為 10 mg/L，NH3－N 約為 2 mg/L。經(jīng)過濕地處理后預(yù)計出水COD約為20 mg/L，BOD 約為 4 mg/L，NH3－N 約為 1 mg/L，滿足地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)III類水質(zhì)的要求。

2 城市污水濕地處理技術(shù)工藝

2.1 濕地概念和構(gòu)造

人工濕地（CW—Constructed Wetland)污水處理技術(shù)是20世紀(jì)70年代末發(fā)展起來的一種污水處理新技術(shù)。它是在一定長寬比及有坡度的洼地中，由填料、土壤、水生植物（如挺水植物、浮水植物、沉水植物）組合成的獨(dú)立生態(tài)系統(tǒng)，如圖1所示。通過微生物、植物等生物的共同活動，對水中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解作用，從而使水體得到凈化，重建并恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地具有運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便、去污效率高、工程基建維護(hù)費(fèi)用低以及對負(fù)荷變化適應(yīng)能力強(qiáng)等特點。

圖1 人工濕地的構(gòu)造

2.2 濕地處理系統(tǒng)中植物和填料微生物的功能

1）植物選取原則。選擇具有去污效果好、抗逆性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、經(jīng)濟(jì)與觀賞價值的植物。

植物為物理過濾各種污染物提供良好的環(huán)境條件，大量植物的存在減緩了污水在濕地里的流動速度，利于懸浮顆粒污染物的沉降，并且減少了對系統(tǒng)地表的侵蝕和沉淀懸浮物的再懸浮。根系基質(zhì)中形成許多微小的間隙，增強(qiáng)了基質(zhì)的疏松度，使水力傳導(dǎo)力（滲透系數(shù)）得到加強(qiáng)，促進(jìn)污水與植物或基質(zhì)的相互作用。

植物長期生長在人工濕地漬水環(huán)境條件下，厭氧環(huán)境容易導(dǎo)致鐵以Fe2+形式存在，并將Fe2+氧化形成Fe3+，植物根表形成鐵氧化物膠膜，促進(jìn)了對磷的吸附和固定，從而減少了向水體的釋放量。

2）微生物功能。濕地中的基質(zhì)為植物根系提供物理支撐的基礎(chǔ)，為污水中各種復(fù)雜的化合物。填料是濕地的基質(zhì)與載體，其去污過程來自離子交換、專性與非專性吸附、螯合作用及沉降反應(yīng)。床體內(nèi)部填充多孔的、有較大比表面積的填料（介質(zhì)），改善濕地的水力學(xué)性能，為微生物提供更大的附著面積，為污染源提供一個反應(yīng)的界面和區(qū)域，生長的各種好氧菌、厭氧菌、微生物提供一個生長繁殖的環(huán)境，增強(qiáng)系統(tǒng)對污染物（尤其是N、P）的去除能力。

懸浮物（SS）的去除主要機(jī)理是沉淀、聚集和表面粘附；BOD和COD主要是通過好氧和厭氧代謝得到降解；氮（N）的去除是通過微生物反硝化和氨氮的揮發(fā)；磷（P）的去除是通過填料土壤對磷的吸附、微生物物理化學(xué)作用完成。

2.3 武河濕地類型

濕地技術(shù)原理同生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)，利用“土壤—植物—微生物”系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重作用，通過沉淀、過濾、吸附、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現(xiàn)對污水的高效凈化。

武河濕地為表面流人工濕地，表面流（FWS）類型的人工濕地，污水從濕地表面流過，在河道內(nèi)形成一定的容積，水深一般0.3 m~0.5 m，流動的過程中廢水得到凈化，提高河道內(nèi)的水體停留時間，在不同的水深配置不同的植物，實現(xiàn)對污水中懸浮物的大部分去除、部分有機(jī)污染物的削減。

2.4 污水處理工藝

本工藝采用濕地植物技術(shù)，改善河道生態(tài)自凈能力及生物多樣性，達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)。武河人工濕地工程，在長度10 km的水面設(shè)置多級漿砌石潛壩+翻板閘門作為攔河閘。通過提高武河濕地水位，確保流經(jīng)濕地的時間保持在7~10 d，0.4 m高潛壩（高出現(xiàn)狀灘地0.2 m）降低濕地水面下光照強(qiáng)度，減緩藻類生長速度。

水流經(jīng)過的路面、圍堰路的下面均安裝了涵管，涵管流經(jīng)另一個滯留塘，人工濕地種植香蒲、菖蒲、蘆葦、荷花、蓮藕等水生植物，濕地植物的對水體凈化降低水體氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)濃度的同時，利用植物的化感作用降低濕地內(nèi)藻類數(shù)量，通過多級表流濕地，經(jīng)濕地截留、沉淀、降解水體部分COD、氨氮、磷等污染物后再次排入武河水體，從而實現(xiàn)降低武河污染物排放總量，確保出水能夠達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類水的排放標(biāo)準(zhǔn)。濕地植物種類及處理結(jié)果如表1、表2所示。

表1 表流濕地種植植物種類與面積統(tǒng)計表

表2 預(yù)計排放水體的污染物年削減量 t/a

3 結(jié)語

武河濕地在進(jìn)水為Ⅴ類水質(zhì)的情況下，經(jīng)過1 333.3 hm2濕地截留、降解處理，最終出水為具有地表水的Ⅲ類水質(zhì)，有效解決流經(jīng)陷泥河、南涑河生活用水和工業(yè)廢水凈化尾水問題，在城市生態(tài)保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及調(diào)節(jié)河川徑流、補(bǔ)給地下水和維持區(qū)域水平衡中發(fā)揮著重要效益，值得借鑒。