莒县淤泥河人工湿地水质净化技术应用

李淑英 ，帅永波 ，尉玉华

（1.莒县小店镇水利站，山东 莒县 276515；2.山东省水利科学研究院，山东 济南 250014；3.山东省海河流域水利管理局，山东 济南 250100）

日照华泰纸业有限公司污水处理厂和莒县污水处理厂出水直接排入淤泥河后入沭河，为确保淮河流域水污染防治规划的实施，减少污染物排放总量，当地政府建设了淤泥河人工湿地水质净化工程，对华泰纸业污水处理厂及莒县污水处理厂出水进行深度处理，以保证出水水质达到规划要求。

1 人工湿地水质净化工艺方案

利用莒县G206国道东侧，淤泥河桩号KB0+101～KB0+584西侧之间的一般用地，建设潜流人工湿地一处，通过淤泥河桩号KB0+584处建设一座橡胶坝将淤泥河上游来水引至该潜流湿地进行深度净化，利用柳青河KA3+370～KB4+992段河道滩地建设多级表面流湿地，将潜流湿地出水引入该表流湿地内缓慢流动、较长时间驻留，通过在污水中存活微生物的代谢活动和包括水生植物在内的多种生物的综合作用，使有机污染物得到初步降解。使处理出水基本达到Ⅲ类水标准。设计目标如下：

1）由淤泥河上游微污染河道来水，经过湿地工程处理后水质达到 《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水标准，即 CODcr≤20 mg/L，NH3-N≤1.0 mg/L，减轻下游沭河夏庄断面的污染负荷。

2）综合考虑环境、经济和景观等要素，建设具有水质净化与生态多样性工能的湿地生态系统。

3）种植经济水生植物，提高湿地经济效益，实现周边农村产业结构调整。同时，湿地出水可回用与农田灌溉，提高水资源利用率。

2 人工湿地系统设计

2.1 潜流湿地系统和滞留塘设计

潜流湿地通过橡胶坝抬高水位，将淤泥河上游来水引至潜流湿地进行深度净化，处理后再排入表面流净化区。

2.1.1 强化潜流人工湿地

在湿地系统配置填料、基质，利用植物、微生物的协同作用对进水进行强化处理，实现对污水中悬浮物的大部分去除和部分有机污染物、NH3-N的削减。潜流湿地是水质净化工程的工艺核心，因地制宜分单元采用模块化设计，各湿地单元之间并联运行，有效保证湿地正常运行和日常检修。

潜流湿地系统包括湿地床体、布水系统和排水系统组成。在潜流湿地末端设置排水渠和放空渠，当湿地床填料表面生物膜累计较多或出现淤积现象时，关闭排水管，同时开启大管径放空管，利用湿地床体内较高水头将填料中的淤泥河脱落生物膜以较高速度排出放空管。

1）潜流湿地单元设计。根据土地布局，潜流湿地分为35格并联湿地单元，每格尺寸为45m×40 m。湿地床主要由表层土壤和中层砾石层组成，底部为防渗层。表层土壤可用当地表层土，厚度为20 cm，表层土以下铺设土工布防止土壤深入填料层以免堵塞。砾石层由三部分组成：上层采用粒径1～2 cm的细砾石，厚度30 cm；中层为粒径2～3 cm的中砾石，厚度为40 cm；下层为粒径5～8 cm的粗砾石，厚度30 cm；填料总铺设厚度为100 cm；底部粘土压实，PE防渗膜，四周为C30钢混墙。

2）布水、排水系统设计。布、排水系统共分为布水渠、布水渠堰、集水渠、排空渠和污泥储存池。布水渠为C30钢筋混凝土结构，渠宽B=1.0 m，渠高H=1.5 m，渠长L=900 m；布水渠堰为钢筋混凝土结构，堰宽B=0.5 m，堰高H=1.4 m，堰长L=40 m；集水渠采用管径为DN200的UPVC管，出水经集水渠汇水后排至总排水渠，引入表面流湿地单元。集水横管每隔4 m设置一个出水管，出水管采用L型可调高度的弯管，以调节水平流湿地内的水位；排空渠设置在潜流湿地末端集水渠外侧，排空渠宽B=1 m；渠高H=1.5 m，排空渠长L=1 140 m；污泥储存池，建于排空渠末端，用于储存排空时的污泥，待自然干化后，用车运输至开发区污水处理厂污泥处理车间处理。池宽B=2 m；池高H=2.5 m；池长 L=10 m。

2.1.2 生态滞留塘

滞留塘是在河道内形成一定容积，提高污水在河道内的水力停留时间，通过不同的水深植物或配置生物岛栅、生态基、循环增氧设备和沉水植物等，实现对污水中悬浮物的大部分去除、部分有机污染物、NH3-N和P的消减。生态滞留塘包括橡胶坝回水形成的河道，河宽40～95 m，占地面积4.3 hm2，在靠近橡胶坝的河道内，水深0.5～1.5 m的较浅区分片种植莲和睡莲等水生植物，在水深1.0～2.0 m的深水区域选中当地常见的喜温、且具较强净化能力的金鱼藻、苦草、黑藻、红线草及喜凉的菹草，不同植物分片进行种植，通过优化植物组合，去除河水中部分污染物。

2.2 河道多级表面流湿地系统设计

河道多级表面流湿地。主要功能是将污水有控制的投配到土壤经常处于饱和状态，生长有水生植物的表面流人工湿地中，污水在沿一定方向流动过程中，通过耐水植物、微生物和土壤的联合作用，去除污水中的污染物，从而净化水质。

在柳青河KA3+720-KA4+992段河道两岸滩地建设河道多级表面流湿地，总面积13.7 hm2。沿柳青河堤防向河槽方向分别配置挺水植物和浮叶植物，有效拦截去除污染物，均匀布水。同时，在保证水质条件下，适量投放鲤鱼、鲫鱼、虾、泥鳅和蟹等动物，提高湿地系统的生态稳定性。

基于国内外人工湿地经验，将柳青河河道多级表面流的设计有效水深取为0.5 m。设计流量Q=3333.3 m3/h；水力负荷：qave=58 cm/d；停留时间：HRT=0.86 d；有效水深 0.5 m。

2.3 植物的选择与配置

1）植物的选择与配置。基于对本土湿地植物的调查，选择芦苇、香蒲等作为人工湿地的挺水植物先锋物种，选择莲、菱和睡莲作为浮叶植物先锋物种，选择金鱼藻、苦菜和黑藻作为沉睡植物先锋物种。

2）植物的栽种。挺水植物的栽种。芦苇、香蒲和菰等属于挺水植物，该类植物不需要演替过程，可直接种植。该类植物属于多年宿根性多年生，能通过地下根状茎进行繁殖。

3）浮叶植物栽培。本工程生态滞留塘部分区域适合种植浅水藕，在日气温15°、水温12°以上时栽种，采用0.7×1.5 m。

4）沉水植物的栽种。沉水植物繁殖方式分为有性生殖和无性生殖两种方式，在人工繁殖时，由于沉水植物的种子不易获得，常采取无性繁殖方式，江沉水植物捞起、剪断，每段至少包含两个叶腋，将每段埋于土壤中，保持水层稍高于植物顶端。保持合适温度，一周后茎节处会生出不定根，再培养一定时间即可移栽。

3 结语

目前该湿地已经完成大部分工程内容，通过运行情况来看，水质有明显改善，待全部工程实施完成后一定能发挥更好的作用。