人工湿地处理稻田尾水与污水场中水的方案的探索研究

周子杨

（盘锦市环境科学研究院 辽宁 盘锦 124013）

0 前言

稻田尾水是指经过灌溉或降雨后，从田间流出的地表径流水。经研究发现，辽宁流域大部分稻田尾水中氮含量比较高，磷含量相对较低。由于辽河流域稻田尾水的长期无管理排放而引起的环境问题日趋严重，主要问题为稻田径流水带走稻田所施肥料中的氮、磷，随着大量雨水的冲刷产生地表径流，流入辽河，引起水体富营养化，造成水体污染，破坏水生生物生物链。污水处理厂处理后中水可以用于城市工业用水、环卫用水、冲洗地面和绿化用水等方面，但目前仍未大规模使用中水以节省资源的案例。

人工湿地已经广泛地应用到工业废水、城镇生活污水、养殖业废水、采矿废水等诸多的环境治理、生态恢复工程中。特别是人工湿地在成都市活水公园的成功应用，使得人工湿地在具有治理环境污染功能的同时，又取得了良好的生态景观效益，以及经济和社会教育的功效。将人工湿地治理技术引入处理稻田尾水的处理，针对现场实际的水力条件，利用构建的处理系统对稻田尾水及污水处理后的中水进行了污染物去除，使水质进一步得到回用标准，解决水资源短缺问题。

1 水治理方案及目的

项目通过修整金雁沟排水总渠和辽污水处理中水管线将稻田尾水和经济区污水处理厂处理后的中水引入人工挖出的金雁湖，再通过金雁湖周边种植芦苇、蒲草进行生态净化，净化后的湖水，最后通过回水管网送至工业水厂处理后作为工业水回用。其目的是稻田排放的尾水将全部得到处理，不再向辽河中排放；其次要将稻田尾水及处理后的中水经过生物净化后再次作为工业用水重复利用起来；既可以解决水资源短缺问题，又打造了金雁湖两侧自然景观效果，为该区域居民及游客创造一处回归自然的休闲及运动场所，重点体现原生态特点，达到人与自然相和谐。

2 方案设计

2.1 有雁沟排水总渠

本项目将修整有雁沟排水总渠连接荣兴稻田与大雁湖，沟渠中心设置河沟槽，原因是此河段水量不均匀，因此设计此沟槽的目的即是让河道内的水流较小时在沟槽内形成连续的水流。

2.2 金雁湖

2.2.1 金雁湖防渗工程

大雁湖的防渗主要采用防渗织物，在其上面采用砂砾垫层、浆砌片石作为保护层。

1）场地施工前、将原有地面上杂草、树根、软土、垃圾杂物等全部清除。

2）基础施工要求：施工中回填土填筑应采用分层填筑的方法，每层的压实厚度须根据压实机具的性能和压实的要求而定，压实厚一般在35～50厘米、压实度为93%，压实并达到设计要求的压实度后才能填上面一层，回填土时若原地有软弱表层则应先进行疏干或换土等工作，以保证地基能达到设计要求的压实度。填土应采用级配较好的粘性土作为填料。用不同填料填筑时，应分层填筑，每一水平层均应用同一填料材料。

3）防渗织物：防渗材料可以采用HDPE防渗膜、PE复合土工膜、GCL膨润土防水毯。

4）金雁湖湖底及湖壁断面图

图1 湖底及湖壁横断面图

边坡工程：

金雁湖边坡处理采用自然蛭石边坡，即边坡用景观石自然堆迭而成，块石之间仍用浆砌连接。

2.2.2 芦苇及蒲草种植

金雁湖内及岸边种植芦苇及蒲草，以对湖水进行生态净化。

芦苇，多年水生或湿生的高大禾草，芦叶、芦花、芦茎、芦根、芦笋均可入药。在我国东北的辽河三角洲、松嫩平原、三江平原，内蒙古的呼伦贝尔和锡林郭勒草原，新疆的博斯腾湖、伊犁河谷及塔城额敏河谷，华北平原的白洋淀等苇区，是大面积芦苇集中的分布地区。

蒲草植物别名香蒲、蒲菜、又称水烛。为多年生宿根性沼泽草本植物。同属植物约18种，广泛分布于全国各地。生于池塘、河滩、渠旁、潮湿多水处，常成丛、成片生长。对土壤要求不高。以含丰富有机质的塘泥最好。

芦苇和蒲草都是具有良好污水处理能力的湿地植物，根据武汉科技学院环境科学研究所鲁敏和曾庆福博士的实验结果，我们可以知道蒲草兼具处理效果好和美观的特点，是较好的湿地植物；而芦苇相比处理污水能力较弱。

表1 芦苇蒲草处理污水不同时间污水指标平均值

从表中可见，经人工湿地中的两种植物处理一天后的出水水质已经有显著的改善，其中出水中CODcr、TP和TN的浓度基本上已达到污水综合排放的标准 （GB8978-1996），出水中溶解氧的浓度各种植物均达到4mg/L以上，浊度的下降也非常的明显。由于一般进入人工湿地的污水是原污水经过沉淀池处理过的污水，污染物质浓度一定程度下降，而该实验所用的污水没有经过预处理，因此可见停留时间为1天应该能够达到污水处理的要求。随着处理时间的延长，出水的水质也进一步改善，因此停留时间1天以上可适用于污水的深度处理。

2.3 回用水管线工程

建设中水排水管，为暗渠形式，由于稻田尾水排放具有季节性，在稻田尾水排放较少的时间段，将把区域内的剩余中水排放到大雁湖内，以保持湖内水容量。项目将建设中水放建设回用水管线，同时建设泵房一座，以将湖中的处理后水源抽取到工业水厂进行处理。

3 方案特点

本项目的建设就是依靠人工湖中的湿地生态系统对污水进行处理，具有投资小、污染少，效果好的特点。据统计，一般人工湿地系统的投资和运行费用仅为传统的二级污水厂的1/12～1/3,而对污水的净化效果则与2级污水厂相同，具有良好的经济效益。

金雁湖污水处理系统流程如图2。

图2

从上图我们可以看到该系统可以满足污水处理与净水供给两大功能，并实现污水处理与净化水供应的循环，使系统具有自发、持续的污水处理能力与净水供给能力，大大降低了中间过程中的人力成本与运输成本，是循环经济发展模式的良好体现。

在“谁污染谁治理”的环保政策监督下，金雁湖治污系统的开发利用具有很大的市场潜力。目前我国工业、农业发展所面临的共同困难是建设任务重，水环境污染严重，废水治理率低，利用生态治污系统这一经济、环保、高效的方法来治理城市生活污水及工业废水是当务之急。

［1］巢湖流域稻田尾水的控制与治理[J].农业环境与发展,2010(5).

［2］向长生,祝万鹏,张彭义,卢少勇.人工湿地在植物生长停滞期处理稻田排灌余水的中试研究[J].农业环境科学学报,2003(6).

［3］人工湿地磷去除机理芦苇蒲草植物净化效果植物床污水处理工艺[D].太原理工大学,2007.