人工湿地在污水处理厂尾水处理领域的应用研究

蒋业

摘要  人工湿地不但能够存储水资源，而且有助于调节气候，同时还可以提供动物的栖息场所。一般来说，人工湿地的建设主要是以池塘的形式为主。自然湿地和人工湿地在污水处理和水环境保护方面都发挥着重要作用。人工湿地技术出现于上世纪的五十年代。这项技术的出现为污水处理提供了新的解决方案。近年来，随着我国对这项技术的研究不断加深，已经取得了一定的成果，并逐渐在实际工程中得以应用。

关键词  人工湿地;污水处理厂;尾水深度处理;应用

引言

目前，我国水资源相当匮乏，如何提高水资源的利用率极具关注。通过污水处理厂的处理，能够一定程度提高水资源利用率。然而，污水处理厂尾水中污染物浓度并不能达到地表Ⅴ类水的指标，需要进行深度处理，才能满足全面消除劣Ⅴ类水体的国策。

一、人工湿地概述

人工湿地是指利用人工手段创造湿地环境或人为控制湿地生态环境的方式。形成的湿润区主要通过土壤、植物、微生物和人工方式处理污水。湿区建造技术结合了材料的循环和再生原理，包括吸附、过滤、氧化还原与沉淀等。

该技术具有污染物去除效果好、投资费用少、运行维护成本低等优点，在污水处理厂的尾水处理中具有明显的优势。

二、我国污水处理厂尾水深度净化处理现状

我国城市污水处理厂的尾水中含有大量的氮和磷。一般来说，我国城市污水处理厂的尾水COD浓度低于50mg/L，而总氮浓度为20-30 mg/L，磷约为2-4 mg/L。

目前我国8成以上的污水处理厂使用的污水处理方法，主要还是欧美国家早期的技术，尾水中的N、P含量较高，一般仅能达到一级A的标准，有点甚至只能达到一级B的标准，尾水受纳水体受到了不同程度的污染。因此，需要进一步采用脱氮除磷技术深度处理。

三、人工湿地在污水处理厂尾水深度处理领域的应用必要性

城市污水处理廠一般采用二次生物技术处理，以减少和控制污染物的排放。现阶段地表水已经受到了一定程度的污染，其自净能力相对较弱，自净效果有限。日益匮乏的水资源要求我们不断提升水资源利用率。

除了提高污水处理厂各阶段的处理水平外，尾水深度处理是非常重要的发展方向，这也是国家非常鼓励的。因此，从国家的政策鼓励方面，以及自身的发展需求，市政污水处理厂都需要进行尾水处理工艺有关的研究和开发工作，以实现低成本、高效率地优质出水。

人工湿地深度净化的优势：①投资较低、运维费用便宜;②运行维护简便;③出水水质好;④污染物表面负荷适应范围广;⑤能够产生一些经济效益，如绿化、水产、娱乐和教育等。因此，人工湿地在污水厂尾水处理中有极大的应用价值。

四、人工湿地的应用

人工湿地的设计应结合进水水质指标、可使用建设用地面积、出水水质指标以及周边的景观协调美观需求等因素，来选择系统的处理工艺、平面布置、生态营造、动植物选择等，确保达到湿地处理工艺效率高、稳定性强、运维简便、景观效果好、生态效益高的要求。

（1）人工湿地工艺论述

人工湿地来水水质一般满足一级A标准，主要超标污染物为NH3-N、TN、TP等，是典型的低碳氮比、高氮磷污水。

来水中有机物可生化性较差，且碳氮比较低，对脱氮不利。厌氧塘的厌氧环境有利于厌氧微生物分解水体中的难降解有机物，在一定程度上提高水体的有机物的可生化性与碳氮比，因此可以在水质净化系统前端设置厌氧塘，以提高水体中有机物的可生化性和碳氮比。

水体中存在一定浓度的氨氮，需将其转化为氧化态氮，以利于后期进行反硝化脱氮，因此需设置好氧环境，建立氨氮硝化的生化反应功能区，而好氧塘可以很好的满足使用要求。

对于总氮的去除，通过设置潜流湿地，创建缺氧环境建立硝酸盐反硝化的生化反应功能区，最后潜流湿地出水进入表流湿地进行复氧，将水体内的氮由还原态转变为氧化态，以进一步提升水体的自净能力。

对于总磷的处理主要依靠湿地系统的沉淀、植物吸收、填料基质的吸附及其它生物化学作用进行去除。

（2）人工湿地动植物选择

综合考虑经济效益和景观协调性，同时坚持生物多样性以及因地制宜的原则，避免生态入侵，以乡土湿地植物作为选用植物来源。依据现有地形，将经济价值高的挺水植物种植在地势较高的台田浅水处，例如芦苇等。将香蒲、莲藕等挺水植物种植在地势略低的台田间水面处;将本土浮叶植物散播于开阔水面，例如菱角、芡实等;将沉水植物栽植在水深较深处，如苦草、狐尾藻、金鱼藻等，与此同时选用本土水生动物放养于水生植物塘表流湿地内，例如鱼、螺、蚌、泥鳅等。

通过优化上述植物搭配，形成一个景观效果良好、水质自净能力强以及生物多样性丰富的人工湿地生态系统;运用微生物、水生动物、水生植物相融合的生态净化模式。

湿地面积较大的区域，可以适当引入鸟类、兽类等动物，健全并丰富生态系统食物网，进一步合理化、稳定化人工湿地的生物种群结构，与此同时保障其具备较强的景观观赏性。

（3）人工湿地调试运行

人工湿地工程试运行时，应对湿地的进出水水质采样检测，将污水中重点污染物作为检测项，对湿地的净化效果分析研究，根据实际的进水水质、温度等影响因子调整湿地进出水量。湿地系统进水水质在不考虑总氮指标时，主要超标因子为氨氮和总磷。经湿地处理系统处理后， 氨氮、总磷的去除率分别为20～70%、 35～80%，可以有效地提高出水水质，达到了削减污染物浓度的目的。

（4）人工湿地维护管理

①及时清理枯败落叶、茎秆，避免腐败后增加湿地系统污染物;

②适时收割湿地植物，以便提高氮的去除率;

③春季可适当提升湿地水位，抑制湿地中非功能作物的生长;

④应避免使用杀虫剂除虫，导致残留农药二次污染。

（5）人工湿地应用的案例

为进一步提高污水处理厂出水水质，浙江金华金东区深入研究探索了人工湿地深度净化尾水的工艺，以期彻底消除劣Ⅴ类水。

在市、区相关部门大力推动下，利用人工湿地来处理污水在金东区逐步得到推广。2016年，曹宅镇人工湿地净化污水处理厂尾水的项目开工建设，并于2017年建成投入使用。曹宅污水处理厂日处理量1万吨，生态湿地工程22185平方米。

据悉，该项目采用“尾水→进水配水管网→垂直流人工湿地→出水集水管网→稳定塘→出水”工艺流程，具体涉及地形塑造、管道、填料、植被、辅助道路、防水堤等多个分项目。其中，以芦苇为主要植物，在净化尾水的同时，兼具休闲、观赏功能的景观是项目的一大特色。

结语

利用人工湿地技术处理城市污水处理厂的尾水，既能满足减少污染物排放的要求，又能在更大程度上美化生态环境。同时，具有运行成本低的许多优点。湿地生态净化工程实现了节约水资源、减少污染物排放总量、提高水资源利用率的目标。人工湿地的建设可以提供更多的生态水源，对城市生态景观有着重要的影响，可以极大地提升城市环境品种。人工湿地生态系统的污染物净化机理有着其独有的特殊性，在难降解有机物、低浓度污染物以及特殊污染物等多类复杂水质的净化处理中有着广泛的适用性，前景广阔。但人工湿地在运行时需要加强管理和维护，以确保人工湿地内的动植物和构筑物处于一个良好的状态，从而提高人工湿地的运行效率和处理效果。

参考文献

[1]王纯，王天红，程旭.人工湿地技术在污水处理与水环境保護中的应用[J].中国资源综合利用，2021，39（01）：202-204.

[2]骆智青.人工湿地处理工业污水尾水的运行效果分析[J].广州化工，2020，48（23）：121-123.

[3]成水平，王月圆，吴娟.人工湿地研究现状与展望[J].湖泊科学，2019，31（06）：1489-1498.

[4]赖长邈，孟庆杰.人工湿地处理工业污水研究进展综述[J].环境科学导刊，2018，37（05）：75-83.

[5]岑璐瑶， 陈滢， 张进，等. 种植不同植物的人工湿地深度处理城镇污水处理厂尾水的中试研究[J]. 湖泊科学， 2019（2）：10.

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