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1人工濕地概述

針對中小城鎮污水的特點及處理現狀，在處理污水時因考慮低投入、低耗能、低維護及高效處理等因素，而人工濕地生態處理系統是近些年才發展起來的新型城鎮污水處理技術，具有投資省、運行費用低、操作管理簡單、處理效果好等優點。因此，中小城鎮可充分發揮自身地理環境優勢，利用現有的農田灌排渠道以及城鎮附近的荒地、廢塘、洼地或沼澤地等條件，采用因地制宜的人工濕地生態處理工藝處理污水，實現污水的無害化和資源化。

1.1凈化機理

人工濕地是模擬自然濕地的人工生態系統，在一定的長寬比及底面坡度的洼地中，由土壤和按一定坡度充填一定級別的填料混合結構的填料床組成，并在床體表面種植具有處理性能好、成活率高、抗水性強、生長周期長、美觀及具有經濟價值的水生植物如(蘆葦、香蒲)等，它與在水中、填料中生存的動物、微生物形成一個獨特的動植物生態環境，對廢水進行處理。人工濕地是利用自然生態系統中的物理、化學和生物三重協同作用實現污水凈化的。系統成熟后，填料表面和植物根系由于大量微生物的生長形成生物膜。污水流經生物膜時，SS被基質和植物根系截留，有機污物染物通過生物膜的吸收、同化及異化作用被去除，濕地床系統中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍的環境依次呈現好氧、缺氧和厭氧狀態，保證了污水中的氮磷不僅能被植物和微生物作為營養成分直接吸收，而且還可以通過硝化、反硝化作用及微生物對磷的過量積累作用將其從污水中去除，最后通過濕地床基質的定期更換和栽培植物的收割而使污染物最終從系統中去除。

1.2類型

人工濕地一般分為地表流人工濕地和潛流人工濕地。

1.2.1地表流人工濕地

地表流人工濕地指污水在濕地床的表面漫流。這種濕地不能充分利用填料層豐富的植物根系，夏季易滋生蚊蠅，散發臭味，北方地區冬季表面結冰，影響水質凈化效果，目前較少采用。

1.2.2潛流人工濕地

潛流人工濕地為污水指在濕地床表面下滲流。一般由兩級以上濕地串聯，處理單元并聯組成，其形式分為水平流和垂直流兩種。由于水流在地表下流動，保溫性好，衛生條件較好處理效果受氣候的影響較小，是一種應用較為廣泛的濕地處理系統，尤其適合北方地區的氣候特點。

1)水平潛流人工濕地。

水平潛流人工濕地是污水由進水口一端沿水平方向流動進入濕地，依次通過砂石、介質、植物根系，流向出水口一端，以達到凈化目的。

2)垂直潛流人工濕地。

垂直潛流人工濕地是污水縱向流至床底，依次經過不同介質層，達到凈化的目的。垂直潛流濕地具有完整的布水系統和集水系統，整個系統完全建在地下，地上可以建成綠地和配合景觀規劃使用。垂直潛流濕地的處理能力高于水平潛流濕地。

1.3技術特點

根據有關資料報道，一般人工濕地系統的投資和運行費用僅為傳統二級污水處理廠的1/10～1/2。另外，其運行管理方便，與相同規模的傳統工藝比，人員可減少80%以上。同時，研究資料表明，人工濕地具有很強的凈化廢水能力，在進水濃度較低的情況下，人工濕地COD去除率達80%以上，氮去除率達60%，磷去除率達90%。人工濕地由于其自身的優點，已越來越廣泛的應用于中小城鎮、農村地區，而且對于遠離城市管網的居民小區、旅游景區、大型廠礦企業，人工濕地處理污水系統也是一種很好的選擇。但該系統也存在著諸如占地面積大、植物易受蟲害影響及設計參數不當導致出水水質不達標等缺點。

2工程實例

以西安市周至縣生態污水處理廠為例，該廠采用預處理與人工濕地處理相結合的城鎮生活污水處理工藝，與傳統污水處理系統比較，其處理效率高，運行費用低。該工程2010年6月正式運行，服務人口8.5萬人，設計日處理生活污水1.1萬t，占地95畝。1—進水;2—預處理單元;3—配水渠;4—一級人工濕地;5—二級人工濕地;6—污泥干化床;7—監測室;8—廠房;9—出水。

2.1工藝流程

污水處理工藝流程

1)格柵。經化糞池處理后的居民生活污水經管道接入污水收集管網，然后自流入污水處理系統，進入格柵池。經過格柵攔截去除大量懸浮物和漂浮物。格柵2個，采用不銹鋼材質。

2)厭氧水解池。污水經格柵處理進入厭氧水解池，通過厭氧微生物的水解和產酸作用，將污水中大分子和不溶性物質降解成小分子可溶性有機物，提高污水的可生化性。厭氧水解池有2個處理單元，內部尺寸:長×寬×高=20m×20m×4.9m，鋼筋混凝土結構。

3)接觸氧化池。厭氧水解池出水進入接觸氧化池，經過充氧后的污水與載滿生物膜的填料充分接觸，使水中有機物得到吸附和降解，從而使污水進一步得到凈化。接觸氧化池有8個處理單元，內部尺寸:長×寬×高=30m×20m×4.9m，鋼筋混凝土結構。

4)沉淀池。接觸氧化池出水進入沉淀池，在重力作用下去除污水中剩余部分污染物，便于后續處理。沉淀池有4個處理單元，內部尺寸:長×寬×高=20m×10.5m×4.5m，鋼筋混凝土結構。

5)人工濕地。預處理后的生活污水進入人工濕地系統，通過土壤滲濾作用及種植水生動植物的綜合生態效應，達到凈化污水和改善生態環境的目的。該人工濕地由兩組垂直潛流濕地串聯組成，每組有8個處理單元并聯。濕地床深1.4m，約占4.8萬m2，其種植的植物適宜在當地生存，主要為蘆葦、香蒲、菖蒲、水蔥等。

2.2運行管理

日常安排工作人員定期對預處理單元及人工濕地進行清理與維護。厭氧水解池及接觸氧化池每半年清掏1次，并定期對人工濕地內雜草、病蟲害以及植物殘體進行清理，對人工濕地內的植物進行收割和補種。

2.3處理效果

作為該地區的減排項目，每年可削減COD1030t，NH3-N80t，在進水ρ(COD)為217～420mg/L時，出水ρ(COD)為27～68mg/L，出水ρ(COD)平均≤50mg/L，達一級A類GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》。2011年的運行過程中，人工濕地對COD的去除率達到80.11%～93.47%，可見該組合工藝對COD有良好的去除效果。同時顯示，當進水COD波動大時，其去除率也隨之波動，但出水水質相對較穩定，說明人工濕地良好的抗沖擊負荷能力和穩定的去除率。此外，該工藝的實際運行結果表明，其對NH3-N處理效果不穩定，進水ρ(NH3-N)平均≥35mg/L，出水ρ(NH3-N)在3～25mg/L，波動較大。這是因為自運行以來，濕地植物生長緩慢，植物和微生物還處在適應過程中，因此植物的吸收、基質的吸附以及系統的硝化反硝化作用未完全發揮出來，導致系統對氮的去除效果不理想，出水不達標。可見，隨著系統運行的逐漸穩定，人工濕地對NH3-N的去除還有很大的改善空間。

2.4工程效益分析

該工程的實施極大減少了城鎮水體的污染物排放量，改善了當地水環境狀況，創造了人與自然相融合的優美環境，具有良好的景觀效益。整個工藝低投資，低耗能且運行費用成本低，僅為0.2～0.4元/t，經濟效益顯著。同時該工程是一項保護環境的公共事業工程，具有良好的示范和宣傳教育作用，有較強的競爭力和推廣價值，社會效應明顯。

3結論

中小城鎮由于自身所具有的經濟欠發達、技術力量薄弱、污水排放量偏小等特點，一般不適合大中城市慣用的活性污泥處理工藝。而人工濕地生態處理工藝具有經濟、簡易、有效節能等優點，因此，在中小城鎮污水處理方面有著廣闊的應用前景。

作者：黃堯王小文范曉娟單位：西北大學城市與環境學院