人工湿地生态工程在污水治理中的应用

2012-08-27王萍

绿色科技 2012年1期

王萍

（安徽省淮北市杜集区环保局，安徽淮北 235000）

1 人工湿地生态工程方法

人工湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。人工湿地处理系统可以分为以下几种类型。

（1）自由水面人工湿地。自由表面流人工湿地是仿真天然湿地的环境状态，进流水流动于湿地介质表面上，湿地底部介质为土壤层，约20～30cm，并且高密度地种植挺水性水生植物。本系统的水深约为20～30cm，当进流水流经植物的地下茎与根部时，经由地下茎和根部表面的微生物进行净化作用，用来改善水质。

（2）表层下流动人工湿地。表层下流动人工湿地的基本架构为一洼地槽体，填充约40～60cm厚的可透水性砂石或碎石作为湿地底部介质，以此支撑挺水植物的生长，进水在表面下的砂土间流动，以达到净化水质的作用。

（3）垂直水流式人工湿地。垂直水流式人工湿地的基本架构是结合自由表面流和表层下流动人工湿地建构而成。进水由表面进入后，垂直贯穿湿地介质，流向于埋于底部的集水设备，然后排出。

2 水质治理工程概况

某城市水质受到严重污染，水体富营养化日益严重，水质恶化。据调查监测数据表明:污水为石油类、总氮、总磷、五日生化需氧量、化学需氧量和氨氮严重超标的劣5类水体（表1），不时散发出腥臭味，已经受到了严重的有机污染。湖内氮、磷营养物质丰富，浮游藻类数量也相当高，属于重富营养－蓝藻型污染水平。原政府部门对污水治理一直非常重视，投入资金并运用多种方法进行了水体整治，其中在2003～2004年间进行了截污和投药等水质净化工程，使水质有了初步的改善。随着时间的推移，城市水环境保护越来越受到各级政府的重视，水体的整治仍是一项重要而长期的工作，因此，寻找适合污水的水环境整治方法成为政府关注的问题之一。

表1 2007年主要水质指标 mg／L

3 人工湿地生态技术处理水质研究

我国对于运用人工湿地生态技术处理水体，有不少成功的实例，如上海苏州河的梦清园活水公园、杭州长桥溪人工湿地和深圳的白泥坑人工湿地等等。如何运用已经掌握的成功经验，结合污水实际情况，寻找适合的污水治理方案，是目前要探讨的问题。

由于其地理环境的特殊性，可将水生生态修复系统按城市污水→A区→B区→C区→D区这一回路设计，湿地类型适合于采用复合垂直流人工湿地系统，即包含氧化塘、湿地系统（表面流湿地＋潜流湿地）、水生植物塘等技术单元的组合工艺流程来建设人工湿地工程，其整体工艺流程如图1。

图1 工艺流程

3.1 一级氧化塘

采用漂浮栽培方式，可种植水葫芦、大藻等植物。其功能是通过两种植物的快速生长和覆盖水面来营造厌氧环境，促进污水中的污染物厌氧分解和生物吸收。

3.2 湿地系统

湿地系统可采用串联或并联的形式将表面流湿地和潜流湿地结合起来，增强湿地的处理能力。在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料混合组成填料床，污水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动（潜流），或在床体表面流动（自由表面流）。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的植物如芦苇等，形成一个独特的动植物生态环境，对污水进行处理。其显著特点是对有机污染物和悬浮物具有较强的降解能力。污水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留进而被微生物利用；而可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程被分解去除。

3.3 二级氧化塘

可在水面种植水芹菜和大藻，采用漂浮栽培方式，其功能是作为一级氧化塘的补充和加强环节。

3.4 水生植物塘

水生植物塘是兼有稳定塘和水生养殖优点的生态净化技术。稳定塘是通过菌藻共生系统对污水进行生态处理的工程设施。按净化机理可分为好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气塘和综合生物塘等。不同类型的塘串联组成的塘系统，往往具有更好的处理能力。水生养殖是以太阳能为初始能源，通过在污水生态系统中种植水生作物，进行水产养殖。在太阳能的推动下，通过系统中多条食物链的物质和能量转化、传递，将污水中的污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且还以水生作物和净化水作为资源回收，如做肥料和浇灌等等，使污水处理与利用结合起来。在水生植物塘中种植水生植物如浮叶植物睡莲、挺水植物荷花等或放养水生动物，可有效抑制塘内藻类生长，除去水中的有机物及营养物质，还可利用收获的作物获得一定的经济效益。