铁路站区人工湿地现状调研与思考

吴济佑，田 甜，王 宇

（1.中国铁路成都局集团有限公司 贵阳疾病预防控制中心，贵州 贵阳 550000；2.中国铁路成都局集团有限公司 计划统计部，四川 成都 610000）

1 概述

人工湿地是通过模拟自然湿地系统，构筑由土壤、微生物及填料组成的填料床，种植根部能够吸收氮、磷及重金属的湿地植物从而对污水进行净化的一种技术[1]。根据填料和水的高度，人工湿地可分为潜流型及表面流型，潜流型人工湿地依据水流方向可进一步划分为垂直潜流型及水平潜流型。人工湿地出口水质主要受水力停留时间、污染物削减负荷等因素的影响[2]。

因地处偏远，部分铁路站区不具备接入市政排污管网的条件，加之铁路生活污水有进水量小且不均衡、多点零散分布、有机污染物含量低等特点，目前普遍采用无动力的水平潜流型人工湿地。此类人工湿地相较于其他传统人工湿地，具有投资建设成本低、投入运行后无需耗电、净化效率较高、促进区域再生水循环利用、绿色景观作用突出、易融入当地生态系统等优势，符合优先利用自然或接近自然的原则，生态环保价值高。现以某铁路站区为例，对人工湿地现状进行调研分析。

调研该铁路站区人工湿地发现，人工湿地均用于处理旅客及工作人员产生的生活污水，其初期工艺设计涵盖进出水区、处理区、填料、湿地植物、防渗层、闸阀及管材等。截至2021年，该铁路站区共规划73处人工湿地。其中，实际建成投用67处，占已规划总数的91.8%；已规划但因后期具备接入市政管网条件而未建设6处，占已规划总数的8.2%。

一般而言，铁路生活污水主要污染物为COD、BOD5、SS、氨氮等[3]。在实际建成投用的67处人工湿地中，生活污水进口水质pH一般为7.0～8.5、COD浓度一般为100～200 mg/L、BOD5浓度一般为30～40 mg/L、氨氮一般为25～35 mg/L，呈现有机物少、污染物成分固定、水质优于市政污水的特点。该铁路站区运行良好的人工湿地，其生活污水出口水质pH一般为7.0～8.0、COD浓度一般为50～120 mg/L、BOD5浓度一般为15～25 mg/L、氨氮一般为10～15 mg/L。该铁路站区运行欠佳的人工湿地，除出口水质COD、BOD5及氨氮浓度较高外，还存在湿地植物长势差、湿地淤堵、外来植物入侵等情况。

2 存在的主要问题

2.1 设计与实际匹配性有待提高

污水在排放过程中通常会有损耗，加之铁路站区生活污水每日产生量受列车运行、客流及季节等因素影响，故当实际处理水量长时间低于人工湿地的设计进水量时，会造成填料床干涸、湿地植物死亡等。例如，根据车站客流量、工作人员数量确定该铁路站区A处人工湿地选用垂直潜流型人工湿地，主要构筑物包含集水渠及布水渠，湿地植物下层分别为配水层、主体层、过渡层及排水层，随着近年高铁列车开行数量的增加，车站每日产生的粪便污水及冲洗废水因旅客进站候车时间缩短而减少，进而造成该处人工湿地生活污水进水量随之骤减，导致填料床干涸的情况；B处人工湿地，车站日均开行列车4对、工作人员12人/d，设计生活污水处理规模为80 m3/d，但在实际运行过程中发现，产生并进入该人工湿地的水量仅约12 m3/d，现湿地内湿地植物长势较差。

2.2 维护管理仍需加强

人工湿地维护管理一般分为初期维护和日常维护2个阶段。初期维护主要对象为栽种后的湿地植物，有助于提高存活率，日常维护是否到位也直接影响生活污水的处理效果。以该铁路站区内C处人工湿地为例，其工区工作人员8人/d，为便于湿地进水及处理后的出水排放，人工湿地选址于其工区100 m范围内的闲置洼地，同时选用成活率高、耐污能力强的美人蕉及马蹄莲配合作为湿地植物，在实地调研过程中发现，因无人管理，人工湿地被葛藤等外来植物大量入侵。D处人工湿地属于表面流型，生活污水由进水端流向出水端，填料床主要由砂砾、沸石和石灰石等组成，因缺乏维护导致湿地周边防护栏年久失修，湿地主要构筑物外观破损。

2.3 淤堵问题亟待解决

湿地淤堵是制约人工湿地正常运行的重要因素之一，易导致填料床孔隙率降低、有机物难以递降分解、腐殖质大量积聚，进一步影响出口水质。在实际调研中发现，该铁路站区部分人工湿地存在淤堵。原因可能有：一是填料床堵塞，建议当出现漫流且面积比为10%～30%时，应及时清理填料床淤积物，并将翻松后的填料床平整复原，保持孔隙率在35%～50%，当出现漫流且面积比大于30%时，说明填料床已严重堵塞，应及时更换堵塞区域填料；二是管网堵塞，建议查验进(排)水口、进(排)水管道、布水渠是否淤堵，及时清理淤泥、腐败植物或其他杂物。值得注意的是，伴随湿地淤堵问题，部分湿地还暴露出水体富营养化问题，主要表现在出现丝状藻且伴有水质局部恶臭的现象，说明上述人工湿地对随生活污水流入的氮、磷去除效果一般，长此以往会导致藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降、水质恶化，加剧原有湿地植物的死亡，最终导致水体从贫营养状态转变为富营养状态。

3 对策及建议

3.1 优化设计

（1）把握好人工湿地建设规模。人工湿地设计之初，除应综合考虑湿地范围内的生活污水产生量、分布情况、发展规划及变化趋势等因素，还应考虑不同时期污水量与客流量间的关系，结合客流预测，遵循建设规模“近期为主，远期可扩建”的原则进行规划设计。

（2）规避湿地淤堵。为减少铁路沿线站区人工湿地后期管护难度，其湿地内水流应尽量选择无需提升设备的重力流，对于确需提升的人工湿地，宜一次提升到位[4]。同时，应合理设置布水渠、集水渠，并适当加大管网内径尺寸，避免后期出现人工湿地管网堵塞现象。

（3）强化工艺设计。不论是表面流型人工湿地还是潜流型人工湿地，其设计寿命均不应低于10年。同时，铁路站区人工湿地设计单位还应具备环境工程专业相关设计资质，设计应全程符合国家有关标准要求、满足市政等规定，设计参数应科学合理，其中潜流型人工湿地填料主要参数如表1所示[4]。

表1 潜流型人工湿地填料主要参数

（4）完善人工湿地预处理。针对铁路人工湿地存在的实际进水量波动大的特点，可在设计时考虑选用生态滞留塘作为预处理工艺，采用生态滞留塘+人工湿地的组合工艺还能有效降低污染负荷、温度对污染物去除的影响[5]。

（5）因地制宜选种湿地植物。合理选择耐寒、耐盐、耐污能力强的数种湿地植物搭配栽种，但切忌包含凤眼莲、喜旱莲子草等外来入侵作物。西南地区按气候分区推荐湿地植物如表2所示[4]。

3.2 加强施工与验收

（1）优化填料床铺设。宜采用人工摊放的方式均匀布置砂砾、沸石和石灰石等常见材料，切忌机械碾压或施工人员直接在填料床表面行走，最大程度避免改变填料填装后的孔隙率。

（2）优化湿地植物种植。合理安排起苗和栽种时间，科学计划当日最大栽种量，避免湿地植物从起苗到栽种的暴露时间长于8 h。栽种前，宜选择根茎壮硕的植株且提前做好保湿预处理；栽种时，宜修剪植株茎叶，在保持填料床湿润的状态下等间距错行种植；栽种后，宜保持湿地水位高于填料床10～15 cm，待植株生长状态良好后再逐步增加进水量。

（3）优化竣工验收时间。竣工验收应待该处人工湿地达标运行3个月及以上且处理水量已达到原有设计水量的75%以上时开展，验收时还应重点关注设计水深、水力坡度、污染物削减负荷、水力负荷等参数，并且验收后及时督促设计单位、施工单位对该处人工湿地的后期运行维护人员进行岗前培训[6]。

3.3 规范管理

（1）应注重对人工湿地内湿地植物的日常养护。初期维护时应保持人工湿地内水位在填料床10～20 cm，但切忌淹没整株幼苗。日常管理维护需要根据湿地植物生长情况，及时清除杂草、补种缺苗，采取生物防治病虫害措施。

（2）适时调节人工湿地水位。根据客运旺季、客运淡季、雨季、旱季等不同时期，了解掌握生活污水排放量，对人工湿地内水位进行调节，避免出现进水端壅水和出水端淹没现象。

（3）及时清淤及通气。潜流人工湿地底部应设置清淤装置，垂直潜流人工湿地内可设置通气管，与人工湿地底部的排水管相连接，并且与排水管管径相同[5]。

（4）开展定期巡视。在人工湿地运行期间，将工艺设施和主要设备纳入台账，定期对各类设备、电气、仪表和主要构筑物进行检修维护，确保人工湿地设施稳定可靠运行。

（5）做好保温措施。掌握人工湿地运行情况，尤其在冬季应确保水温不低于4℃(避免微生物休眠)。

3.4 完善应急管理

为防患于未然，切实提高应对突发环境风险事件及次生生态破坏事故的能力，铁路站区各人工湿地管理单位应依照国家有关规定编制应急预案。应急预案应明确组织机构及直接责任人，包含应急处理工作流程、应急预案培训及演练等内容，如遇水质恶化、出水水质超标、强降雨天气等突发情况后，人工湿地管理人员应第一时间依照应急预案开展相应处置工作。

表2 西南地区按气候分区推荐湿地植物

3.5 开展后评价

人工湿地建成投用后，建议对其规划目的、效益作用进行客观评价[7]。例如，通过本次实地调研发现，该铁路站区内6处人工湿地因建设规模合理、因地制宜选种湿地植物，目前湿地每日进水量与处理规模较匹配，美人蕉、风车草等植物生长较好，出水水质较好。若能对上述6处人工湿地开展后评价，系统性总结6处人工湿地从设计到建设再到管理中好的做法并加以推广，将有助于进一步完善管理流程，切实提升铁路人工湿地效果。

4 结束语

近年来，随着环保要求的不断提高，铁路采用人工湿地处理废水的价值与优势得以显现，通过调研某铁路站区规划的73处人工湿地，结合在设计、维护管理等方面存在的主要问题，提出应持续优化设计、提升建设管理水平，让铁路人工湿地真正成为“天然污水处理厂”，为保护环境、节约资源发挥积极作用。