探析城鎮(zhèn)污水治理中人工濕地的應(yīng)用

泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司 周長(zhǎng)勝

在城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程不斷推進(jìn)的背景下，人們生活和生產(chǎn)中排放了大量的污水，其嚴(yán)重威脅著城市的生態(tài)環(huán)境，所以需要繼續(xù)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，積極開(kāi)展污水治理工作，以此打造良好的城市發(fā)展秩序。

一、人工濕地污水處理系統(tǒng)機(jī)理

人工濕地系統(tǒng)的主要組成部分較多，主要包括微型動(dòng)物、水生植物、處于水飽和狀態(tài)的填料層、微生物等，成為具有污水處理功能、自然濕地性質(zhì)的仿自然處理系統(tǒng)。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，各地區(qū)均在此方面加大創(chuàng)新力度，儲(chǔ)備豐富資金及人力資源，目的是在根本上做好防控及治理工作，始終都能為城鄉(xiāng)一體化的穩(wěn)定發(fā)展起到促進(jìn)作用。在此基礎(chǔ)上，也可在實(shí)踐階段依據(jù)作業(yè)要求及標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)系統(tǒng)功能、組成結(jié)構(gòu)等合理優(yōu)化，也關(guān)系到污水處理成效[1]。

二、人工濕地的分類(lèi)

從氮磷去除效果方面分析，垂直流人工濕最佳，同時(shí)也是人工濕地主要類(lèi)別之一。在水體重力條件下把氧氣脫磷、脫氮工作在濕地床體內(nèi)部完成。

從自然形成角度分析，主要是表面流人工濕地，能以人工處理為基礎(chǔ)，再結(jié)合濕地內(nèi)的微生物、植物等共同完成污水處理工作，整體成效也比較突出。與其他濕地的處理工作對(duì)比，表面流人工濕地有較強(qiáng)的便捷性，常應(yīng)用在濕地環(huán)境修復(fù)工程中。

潛流人工濕地，主要是通過(guò)人工建造污水處理床體的方法，其利用污水在填料下方自然流動(dòng)去除污水當(dāng)中的重金屬，優(yōu)勢(shì)在于占地面積小，但該方法所投入成本偏高，還會(huì)出現(xiàn)水流停滯情況。

潮汐流人工濕地，通過(guò)進(jìn)水、反應(yīng)、排水、空置等工序的優(yōu)質(zhì)處理，既模擬了潮汐控制模式，又定期引入外部污水并加以處理，這種方法水體凈化程度高，但存在著投入成本大的問(wèn)題。

三、人工濕地在城鎮(zhèn)污水治理中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

在城鎮(zhèn)污水治理中應(yīng)用工濕地，一方面，要遵循“因地制宜”的處理原則，主要強(qiáng)調(diào)應(yīng)用地區(qū)的自然環(huán)境與作業(yè)條件的良好性，且符合實(shí)踐作業(yè)開(kāi)展要求，才能在實(shí)踐中保證較強(qiáng)的綜合成效；另一方面，強(qiáng)調(diào)生物、化學(xué)、物力的協(xié)調(diào)作用發(fā)揮，通過(guò)植物吸收、微生物分解等保證污水凈化效率，始終都能控制水質(zhì)，也能符合當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)污水治理工作的開(kāi)展要求。對(duì)此，關(guān)于人工濕地在城鎮(zhèn)污水治理中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)分析，主要從以下幾點(diǎn)說(shuō)明：

（一）建設(shè)成本低

通常在城鎮(zhèn)的污水處理主要是建設(shè)污水處理廠(chǎng)，廠(chǎng)址地質(zhì)要求嚴(yán)苛，需要對(duì)污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的臭氣及剩余污泥的進(jìn)行處理。而相較于污水處理廠(chǎng)，人工濕地有著建設(shè)成本低的優(yōu)勢(shì)，投入的場(chǎng)地費(fèi)用與管理成本較少，也不會(huì)造成二次污染。再加之建設(shè)工作實(shí)施過(guò)程中對(duì)污水處理與景觀(guān)建設(shè)要點(diǎn)及影響性相互考慮，在建設(shè)污水處理廠(chǎng)的同時(shí)，始終都能強(qiáng)調(diào)城市濕地景觀(guān)的建設(shè)成效，既能積極開(kāi)展污水處理工作，又能在實(shí)踐階段凈化空氣，為大眾營(yíng)造良好的生活環(huán)境。

在此基礎(chǔ)上，還重視城市生態(tài)建設(shè)景觀(guān)多樣性特點(diǎn)，能對(duì)不同領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展帶來(lái)間接性地影響，整個(gè)過(guò)程也會(huì)具備完善的監(jiān)管機(jī)制，始終控制污水處理綜合成效[2]。

（二）管理維護(hù)簡(jiǎn)單

人工濕地中的綠植與微生物可以形成較為穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，并且通過(guò)填料層、水生植物的自身生長(zhǎng)與吸附能力吸收污染物。因此在維護(hù)方面方法更加簡(jiǎn)單，只需要對(duì)水生植物定期收割和養(yǎng)護(hù)，就可以打造良好的濕地生境，完成污水治理目標(biāo)。

此外，人工濕地可以服務(wù)10-15年，達(dá)到服務(wù)期限后管理人員進(jìn)行填料床清理后可以繼續(xù)進(jìn)行污水處理工作[3]。

四、城鎮(zhèn)污水治理現(xiàn)狀和問(wèn)題

（一）城鎮(zhèn)水污染現(xiàn)狀

城鎮(zhèn)污水就是人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的污水，由于城鎮(zhèn)居住人口較為分散，對(duì)污水統(tǒng)一處理存在一定難度。與此同時(shí)，由于人們生活中產(chǎn)生的污水類(lèi)型不同，使得污水治理方法也不同。例如以農(nóng)業(yè)為主的生產(chǎn)生活區(qū)域主要排放生活污水和農(nóng)業(yè)污水，而工業(yè)園區(qū)主要排放帶有化學(xué)物質(zhì)的污水。此外，在污水治理過(guò)程中所投入成本較大，現(xiàn)階段的城鎮(zhèn)污水治理主要多采用傳統(tǒng)的活性污泥法及生物膜法，工藝相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)行管理對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)也有一定難度，因此效果不明顯。

（二）城鎮(zhèn)污水治理問(wèn)題

一方面，污水量小，居民集聚地較為分散，污水系統(tǒng)收集困難，例如統(tǒng)一收集處理管網(wǎng)建設(shè)投入成本較高，后期管網(wǎng)及處理設(shè)施維護(hù)不到位，處理效果大打折扣；另一方面，相對(duì)城市，小型城鎮(zhèn)及農(nóng)村地區(qū)人口密度低，環(huán)境容量相對(duì)較大，對(duì)污水處理后的排放標(biāo)準(zhǔn)及要求較低，采用傳統(tǒng)工藝及高標(biāo)準(zhǔn)排放要求后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)及運(yùn)行成本較高，鄉(xiāng)鎮(zhèn)的財(cái)政壓力較大。因此采用建設(shè)投入省、運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低的人工濕地技術(shù)治理城鎮(zhèn)污水有其特有的優(yōu)勢(shì)。

五、城鎮(zhèn)生活污水治理中人工濕地的實(shí)踐應(yīng)用

通常人工濕地主要是利土壤和填料等透水性基質(zhì)，種植水生植物，一方面基質(zhì)可以為微生物吸附與水生植物生長(zhǎng)提供載體；另一方面水生植物為微生物提供氧氣，而微生物可以把污水中有機(jī)物質(zhì)和氮磷元素，轉(zhuǎn)化為植被生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)程。

（一）選擇基質(zhì)

人工濕地形成最重要的組成之一就包括基質(zhì)，能為濕地中的微生物與植物存活、生長(zhǎng)提供載體，并凈化污水。有研究發(fā)現(xiàn)，不同類(lèi)型的人工濕地在基質(zhì)的選擇方面存在很大差異。具體分析：平流人工濕地主要是與砂石為基質(zhì)；自然土壤為基質(zhì)的是表面流人工濕地。在選擇的過(guò)程中需要分析進(jìn)水水質(zhì)因素，例如城鎮(zhèn)污水中BOD和COD的去除，實(shí)踐階段還需規(guī)范應(yīng)用潛流形式處理技術(shù)，將沙或者碎瓦片作為基質(zhì)。此外，為了對(duì)污水中的磷元素凈化，選擇人工濕地基質(zhì)主要包括飛灰、石灰土、鋁礬土、頁(yè)巖。

（二）綠植選擇

濕地植物主要包括浮水植物、沉水植物、挺水植物這三種類(lèi)型，其中濕地植物多數(shù)為挺水植物，主要作用在于可以提供良好的過(guò)濾環(huán)境，并且對(duì)土壤和填料起到固定作用，還可改善淤泥淤塞的情況，這些都是較多利用挺水植物的原因，但挺水植物吸收磷元素、氮元素方面能力較差。在濕地中生長(zhǎng)的植物一般抗水性較好，并且生長(zhǎng)能力強(qiáng)，例如蘆葦、香蒲、浮萍、睡蓮、水蔥、黃花鳶尾以及其他大型沉水植物。有研究得知，人工濕地中的綠植也會(huì)影響著污水治理效果，主要是大部分綠植在吸收、代謝的過(guò)程中具有凈化污染物的能力。綠植的生長(zhǎng)能力與密度主要和生活污水凈化水平有關(guān)，比如綠植的密度大并且長(zhǎng)勢(shì)良好，均能體現(xiàn)了這些植被的凈化能力[4]。

（三）選擇微生物

在人工濕地的污水處理系統(tǒng)中，城鎮(zhèn)生活污水中的有機(jī)質(zhì)是微生物的主要養(yǎng)分，能在治理的過(guò)程中為微生物提供充足的能量及營(yíng)養(yǎng)成分，也關(guān)系到污水治理的整個(gè)成效。在處理生活污水之前，自然濕地和人工濕地的微生物數(shù)量基本相同，不過(guò)在處理之后微生物在人工濕地中數(shù)量遠(yuǎn)超于自然濕地。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，在凈化處理之后的人工濕地中桿菌屬、假單胞桿菌生長(zhǎng)較快，而以上菌種為優(yōu)勢(shì)菌屬，因此在人工濕地選擇微生物的過(guò)程中需要考慮優(yōu)勢(shì)菌屬并加以選擇。通常需要將城鎮(zhèn)生活污水中的氮元素、磷元素、有機(jī)質(zhì)作為人工濕地的主要凈化對(duì)象，而分解和處理和污水中較為復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)需要誘發(fā)微生物變異或者培育具有更高功能的細(xì)菌達(dá)到目的。

（四）人工濕地處理脫氮除磷

關(guān)于人工濕地中脫氮除磷的處理，主要是在反硝化、硝化、氨化作用下，借助微生物的有利條件，能在吸收、吸附、過(guò)濾、沉淀等環(huán)節(jié)中達(dá)到脫氮除磷目的。其中，脫氮的主要途徑是反硝化作用，主要考慮到人工濕地中的自然環(huán)境與實(shí)際條件，植物在自然生長(zhǎng)的過(guò)程總能大量及充分地吸收濕地土壤中的硝化菌、氨化菌等，并合成植物蛋白質(zhì)、有機(jī)氮，以收割方式再實(shí)現(xiàn)脫氮目的。與此同時(shí)，植物根毛也會(huì)對(duì)其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及元素及時(shí)傳遞，使植物的根系始終都處于好氧、缺氧及厭氧狀態(tài)，經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)的處理，始終控制著濕地系統(tǒng)中各類(lèi)物質(zhì)的平衡性，處理成效也會(huì)較為顯著。

除磷主要程序?yàn)槲锢砣コ?、化學(xué)沉淀兩部分，考慮到植物生長(zhǎng)過(guò)程中的必備營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中包括無(wú)機(jī)磷，還需在污水處理的過(guò)程中考慮到其中所含有的無(wú)機(jī)磷，要經(jīng)物理處理后供植物吸收，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，確保植物能發(fā)揮較強(qiáng)的凈化作用。與此同時(shí)，吸收無(wú)機(jī)磷營(yíng)養(yǎng)元素后的植物可通過(guò)收割的方式移除，整個(gè)過(guò)程操作相對(duì)比較便捷。

六、案例分析

某城市到自然村現(xiàn)有200戶(hù)人家，總?cè)藬?shù)達(dá)到1100人，污水凈化處理的主體核心的生活污水。根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展定位以及整體生態(tài)規(guī)劃，在生活污水治理過(guò)程中需要達(dá)到改善水質(zhì)和防止污染的目標(biāo)。以此和周邊生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合，建設(shè)污水處理系統(tǒng)，滿(mǎn)足綜合利用要求。

（一）污水產(chǎn)生源的預(yù)處理

在前端設(shè)置隔油池和化糞池，由此攔截原有生活污水以及餐飲廢水當(dāng)中的油脂、粗顆粒物質(zhì)以及其他雜物，并對(duì)原水中的有機(jī)物進(jìn)行部分降解；經(jīng)過(guò)前端的預(yù)處理后通過(guò)管網(wǎng)進(jìn)入調(diào)節(jié)池，對(duì)水量、水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，從而確保處理后續(xù)環(huán)節(jié)穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）污水調(diào)節(jié)以及生物濾池處理

由于農(nóng)村生活污水的水量波動(dòng)明顯以及時(shí)變化系數(shù)大，需要確保調(diào)節(jié)池池容足夠，進(jìn)而對(duì)水量和水質(zhì)加以調(diào)節(jié)。污水經(jīng)調(diào)解池后提升到低能耗生物濾池處理單元，可有效降解污水當(dāng)中的有機(jī)物質(zhì)，并且去除氮、磷等成分。經(jīng)過(guò)處理后達(dá)到濕地系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)生物濾池處理，污水中50%-70%有機(jī)物得到去除，氮磷含量下降20%-30%。

（三）復(fù)合型人工濕地處理

根據(jù)實(shí)際情況，在人工濕地處理中從根本上深度探究，通過(guò)開(kāi)展實(shí)踐調(diào)查工作，獲取到當(dāng)?shù)匚鬯卫硇Ч案黝?lèi)影響因素，有針對(duì)性地編制處理方案與計(jì)劃，確保各項(xiàng)工作均能依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)范作業(yè)，實(shí)施成效才能有良好的基礎(chǔ)保障。對(duì)此，實(shí)踐階段建議采用綜合化的治理方式，主要是對(duì)各類(lèi)方法綜合應(yīng)用。在該項(xiàng)工程中就考慮到自然生態(tài)條件及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以人工濕地系統(tǒng)有效組合手段對(duì)其進(jìn)行整體化、生態(tài)化的處理，保證較明顯的處理效果。

例如：潛流人工濕地設(shè)置為一級(jí)濕地處理單元。在人工作業(yè)條件下，能把蘆葦種植在已經(jīng)鋪設(shè)好的床槽中，考慮底部的滲透效果，還在槽內(nèi)部填充的相應(yīng)的材料，能在底部形成防滲層，控制污水坡度流動(dòng)速度。此階段的填充材料充當(dāng)著重要的介質(zhì)，有利于把營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)鎖定，供該區(qū)域植物根系充分吸收，健康植物生長(zhǎng)速度，在植物生長(zhǎng)的過(guò)程中能吸收、凈化污水中的污染物質(zhì)，以此達(dá)到截留、降解的目的。與自由表面流人工濕地的綜合處理，設(shè)計(jì)為二級(jí)處理單元。在水面深度設(shè)計(jì)階段考慮到水流經(jīng)過(guò)條件，整體深度較淺，只有一側(cè)能流出水源，最終達(dá)到良好的出水效果。

七、人工濕地應(yīng)用與管理要點(diǎn)

（一）控制雜草

有研究發(fā)現(xiàn)，雜草會(huì)影響人工濕地中的土壤、砂礫等基質(zhì)，并且吸收基質(zhì)中的營(yíng)養(yǎng)，進(jìn)一步造成綠植的生長(zhǎng)受到影響。針對(duì)此情況，課堂中通過(guò)改善濕地中的水利傳輸進(jìn)行相應(yīng)的處理，例如春季、夏季是雜草生長(zhǎng)旺盛的季節(jié)，采取淹沒(méi)法可以限制雜草的生長(zhǎng)，具體方法是管理人員向雜草噴除草劑，之后轉(zhuǎn)移到水面之下，進(jìn)而達(dá)到人工濕地凈化城鎮(zhèn)污水的效果[5]。

（二）選擇綠植種類(lèi)

設(shè)計(jì)人工濕地的過(guò)程中，主要是分析城鎮(zhèn)生活污水的水質(zhì)，還需要掌握人工濕地的地形、綠植類(lèi)型，對(duì)以上信息進(jìn)行搜集和統(tǒng)計(jì)。

具體分析：在綠植的選擇中需要分析生長(zhǎng)能力與耐污性，還要考慮經(jīng)濟(jì)性和美觀(guān)性。從整體分析，蘆葦是人工濕地中主要的綠植，這是由于其吸氧能力強(qiáng)、活性超強(qiáng)，并且根系發(fā)達(dá)。

（三）確定濕地尺寸

在人工濕地的設(shè)計(jì)中還需要測(cè)量濕地的尺寸與面積，之后確定填料的用量。有研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)人工濕地的坡度一般在2%-8%，因此需要將坡度控制在這一范圍內(nèi)。此外，水力傳輸?shù)臅r(shí)間、濕地床長(zhǎng)度也會(huì)影響凈化功能，例如濕地床過(guò)長(zhǎng)可能出現(xiàn)不良區(qū)域，也會(huì)導(dǎo)致水位的調(diào)節(jié)難度加大，進(jìn)而影響綠植的生長(zhǎng)。經(jīng)大量實(shí)踐證實(shí)，濕地床長(zhǎng)寬比不超過(guò)3:1更有利于保證人工濕地的水流形態(tài)[6]。

（四）重視濕地管理養(yǎng)護(hù)

人工濕地的污水處理效果和綠植的生長(zhǎng)狀態(tài)關(guān)系密切，綠植的生長(zhǎng)能力強(qiáng)、密度大的條件下污水處理能力更強(qiáng)。如果綠植的生長(zhǎng)能力差，并且密度小、覆蓋率低，必將導(dǎo)致污水凈化的效果不理想。因此在人工濕地的污水治理中需要度濕地保護(hù)工作重視起來(lái)，開(kāi)展好綠植養(yǎng)護(hù)與雜物清理工作，保持水體的透明度，為綠植的光合作用提供條件。在實(shí)際的管理中需要管理人員對(duì)壞死植物定期打撈、疏通淤泥堵塞區(qū)域，進(jìn)而保證過(guò)濾效果。為了開(kāi)展好人工濕地保護(hù)工作，需要聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人員，也影響實(shí)踐工作綜合成效，確保凈化效果的同時(shí)具有觀(guān)賞價(jià)值[7]。

八、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在城鎮(zhèn)生活污水的處理中采取人工濕地處理方法有著諸多優(yōu)勢(shì)，不僅可以達(dá)到水處理效果，其投資省，處理成本低，生態(tài)環(huán)境友好。而作為一種低碳污水處理技術(shù)，需繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)其相關(guān)技術(shù)的研究，并完善管理機(jī)制，進(jìn)而促進(jìn)城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展。