人工濕地在單縣嘉單河凈水濕地項目中的應(yīng)用與效果

許欽紅 曹 峰

(荷澤市單縣水務(wù)局 274300)

人工濕地這項技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用尚處于起步階段，有關(guān)工藝設(shè)計資料和應(yīng)用實例還不多見;在國外，人工濕地經(jīng)過幾十年的發(fā)展，有關(guān)濕地污水處理能力和過程的基礎(chǔ)研究已經(jīng)比較成熟。單縣嘉單河凈水濕地項目因地制宜地采用了這一技術(shù)，實施“治”、“用”、“?！辈⑴e的策略，本著既要保障河水水質(zhì)安全、改善河流生態(tài)環(huán)境、恢復自身應(yīng)有的生態(tài)功能，又要促進經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定的原則，在河流綜合整治過程中探索出了一條科學的治污之路。

1 項目概況

嘉單河濕地水質(zhì)凈化工程，位于單城北105國道東側(cè)，占地面積45.67hm2，工程包括引水渠、攔河閘、表面滯留塘等配套設(shè)施，總投資2950萬元。嘉單河濕地水質(zhì)凈化是將嘉單河污水處理廠排放的中水，通過建設(shè)攔河閘進行截污導流，將濕地水位抬高，由650m長的明渠，引入北面3km多長的表面滯留塘，經(jīng)過蘆葦、蒲草等水生植物吸附、凈化，使水中殘存的有害物質(zhì)進一步被清除掉，從而達到凈化水質(zhì)的作用，凈化后的清水再回入嘉單河。

2 基本原理

根據(jù)嘉單河的生態(tài)水力學和水文學特點，順勢恢復河流的自然彎度，調(diào)整河坡的微地形，在河床中，拋放澗石，順應(yīng)河勢構(gòu)建小島、深潭和淺灘，豐富河流的形態(tài)，創(chuàng)造跌宕起伏的河底線。通過河床空間形態(tài)的改變，控制河流的流速和流場分布，增強河水自然曝氣和吸收分解水中污染物的功能，為微生物、挺水植物、沉水植物以及魚類和蚌類等河流水生物提供適合的生境。

生態(tài)滯留塘、人工濕地和生態(tài)護坡的構(gòu)建，充分利用了水生植物的環(huán)境改善功能。通過優(yōu)化、培植凈化能力強、耐污性能好的土著物種，包括沉水、浮葉、挺水物種，在水體中一年四季、全方位、立體化地配置優(yōu)化的植物群落。當河道水生植物系統(tǒng)健康、穩(wěn)定后，逐步構(gòu)建河道水生生物鏈網(wǎng)，構(gòu)建完全的水生生態(tài)鏈網(wǎng)。通過投加直接或間接以水生植物和微生物為食的過程中起重要作用。水生動物(包括底棲動物、后生動物和魚類等)，可控制水生植物和微生物數(shù)量的過量增長，這對保持水質(zhì)清澈非常重要。利用生態(tài)學“十分之一”原理，適當延長生態(tài)系統(tǒng)食物鏈網(wǎng)，可以更經(jīng)濟、合理地管理河道生態(tài)系統(tǒng)。

3 工藝方案

3.1 截污引流

治污的首要工作是截污。

通過工程措施建設(shè)攔河閘，將私自排入嘉單河的污水截流，通過開挖的明渠引流至污水廠(現(xiàn)有)進行處理后再排入嘉單河。

3.2 治污凈水

3.2.1 厭氧沉淀

厭氧沉淀是混濁的嘉單河水流入?yún)捬醭恋韰^(qū)進行活水凈化的第一道工序。流入?yún)捬醭恋韰^(qū)的污水一部分經(jīng)物理沉淀作用，使比水重的懸浮物沉于池底，從排泥管排出。比水輕的懸浮物浮于水面，由人工清理。另一部分污水經(jīng)池中的厭氧微生物分解成甲烷、二氧化碳等難溶氣體排入大氣，或成較低分子有機物隨水流出，進入下一道凈化程序。

3.2.2 曝氣氧化

經(jīng)過初步沉淀的水，流入高低不平的河床讓水流疊落，稱為“疊水花臺”。它巧妙地引入水力學原理，利用落差產(chǎn)生的沖力，使水在不同高差的河床間活潑歡跳，極富動感和觀賞價值，它同時也使水在回旋、震蕩中充分地曝氣充氧，增強水中的含氧量。

3.2.3 微生物降解

水通過疊水花臺后，進入微生物池，也叫兼氧池。污水在池中被微生物部分凈化后，從微生物池流入植物區(qū)。

3.2.4 植物吸收

植物吸收是一個人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，它是凈水濕地水處理工程的核心部分，由多個植物塘和植物床組成，其中養(yǎng)殖的植物達數(shù)十種，包括:漂浮植物(浮萍、紫萍、鳳眼蓮)、挺水植物(蘆葦、水燭、茭白、傘草、菖蒲、馬蹄蓮、燈心草)、浮葉植物(蓮、睡蓮)、沉水植物(金魚藻、黑藻)等，還有多種魚類、昆蟲和兩棲動物。水流入人造濕地區(qū)，這里的水生植物不是長在土里，而是長在石頭上。水從石頭之間流過，污染物就被吸附住了。巖石有吸附的作用，而且石頭上也生長著微生物。它們將污染物分解成為對植物有用的營養(yǎng)。這里的植物依靠水中的污染物生長，植物枯萎時被清除掉，污染物也就清除掉了。

3.2.5 凈水流出

在整個凈水濕地系統(tǒng)中得到徹底凈化的水從這里流向下游。

單縣嘉單河凈水濕地工程充分利用現(xiàn)有河道的地形和地貌特征，在嘉單河下游附近建設(shè)節(jié)制閘，將污染河水攔截在河道內(nèi)，并對河道兩側(cè)的二灘地進行適當?shù)耐恋卣?，在不同的水深處分別種植挺水植物、浮葉植物和沉水植物，恢復河道的生態(tài)環(huán)境。通過植物帶的優(yōu)化配置，構(gòu)建一個具有生物多樣性、一定水質(zhì)凈化能力和美麗景觀效果的河道走廊濕地生態(tài)系統(tǒng)，開發(fā)旅游資源。

4 效果分析

4.1 環(huán)境效益

濕地進水為嘉單河污水處理有限公司外排廢水，進水參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標準，進水水質(zhì)經(jīng)檢測結(jié)果見表1。

表1 進水水質(zhì)檢測結(jié)果

經(jīng)單縣嘉單河凈水濕地凈化后，按照出水執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅲ類水質(zhì)標準要求，出水水質(zhì)經(jīng)檢測結(jié)果見表2。

表2 出水水質(zhì)檢測結(jié)果

由此可見:人工濕地工程有效地削減了嘉單河上游的污染物質(zhì)，明顯改善了嘉單河的水體水質(zhì)，逐步恢復了受損河道兩岸的生態(tài)環(huán)境，使水體中的COD的去除率、總磷的去除率、氨氮去除率達到設(shè)計標準。工程對有效改善嘉單河及東魚河水質(zhì)起到了明顯成效，對保障南水北調(diào)工程東線水質(zhì)，具有重要作用，向人們演示了水與自然界由“濁”變“清”、由“死”變“活”的生命過程。河水水質(zhì)的改善和河道景觀的提高還將使沿岸居民生活環(huán)境得到改觀，在涵蓄水源、調(diào)節(jié)水量的同時，補充地下水資源。經(jīng)過濕地處理后達到地表水Ⅲ類標準的水，可以作為灌溉用水和生活用水的水源，由此可以逐步緩解當?shù)赜盟o缺的狀況，有利于促進該區(qū)域環(huán)境的良性發(fā)展。

4.2 生態(tài)與景觀效益

單縣嘉單河凈水濕地項目以蘆竹、蘆葦、香蒲、蓮和金魚藻等作為濕地植物，進行優(yōu)化配置，在圍堰及道路兩側(cè)種植垂柳和香花槐等喬灌木構(gòu)建景觀帶，由此建立起的濕地生態(tài)系統(tǒng)，增加了河流的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)了當?shù)貧夂?，也將給河道走廊景觀帶來巨大的改善。嘉單河凈水濕地的建成，將有效凈化水質(zhì)、改善嘉單河生態(tài)環(huán)境，并為將來建設(shè)集“生態(tài)涵養(yǎng)、休閑觀光、環(huán)境教育”等功能于一體的嘉單河濱河景觀帶提供良好的基礎(chǔ)。

4.3 社會與經(jīng)濟效益

單縣嘉單河凈水濕地項目具有很高的科研和教育價值，不但可以提高當?shù)鼐用窈陀慰偷沫h(huán)境保護意識，而且，可以為中國典型北方河流的濕地修復提供可靠的實踐經(jīng)驗，為當?shù)丨h(huán)境的生態(tài)修復和水污染的治理提供示范。

單縣嘉單河凈水濕地項目中大面積種植的蘆葦、香蒲和蓮藕具有較高的經(jīng)濟價值。此外，嘉單河水環(huán)境的改善，也會帶動旅游業(yè)的發(fā)展，從而增加旅游業(yè)的收入。

5 結(jié)語

單縣嘉單河凈水濕地項目采用人工濕地的工藝效果明顯。處理出水水質(zhì)情況為CODCr≤20mg/L、BOD5≤4mg/L、NH3-N≤1.0mg/L，有效地削減了污染河水中的污染物質(zhì)，成功地將水質(zhì)凈化與生態(tài)保護相協(xié)調(diào)，環(huán)境效益和經(jīng)濟效益并重相統(tǒng)一，探索出了一條成功的河道治污之路，為類似的工程項目提供經(jīng)驗。