城镇污水治理中人工湿地的应用研究

2020-11-27杨宪政

商品与质量 2020年26期

杨宪政

德州市生态环境局武城分局山东德州 253300

生态系统具有一定的自净功能，人工湿地就是通过人工打造小型生态系统，利用土壤过滤、植物转化、微生物分解等一系列形式，达到污水净化目的的一种方法。此外人工湿地在美化景观、提供生物栖息地等方面也发挥了显著作用，逐渐成为湖泊、河流污水治理中一种首选的方法。城镇污水对于我国污染也比较严重，近年来地方政府和有关部门尝试了多种污水处理措施，对比来看人工湿地的综合效益有突出优势。但修建人工湿地也需掌握一定技巧，包括类型的选择、植物的选择等等。只有掌握这些要点，才能更好发挥人工湿地的作用价值[1]。

1 人工湿地概述

人工湿地可看作是一个综合性的生态系统，遵循生态系统结构与功能协调原理、物质循环再生原理，能让污水、污泥中的污染物进入良性循环，在循环过程中，将污水、污泥转化为可再次利用的资源。人工湿地需要种植大量的植物，这些植物能向水体中输送大量的氧气，切实提高水体的活性，提高水体对有害物质的降解效果。和传统的污水处理厂相比，人工湿地的建设花费更少，不需要花费大量的资金去购买特定的污水处理设备。

2 人工湿地处理污水技术

污水中可溶性有机物通过植物根系生物膜吸附被分解去除，湿地床中微生物繁殖生长，通过定期更换湿地床填料去除新生有机体，在加拿大等国家利用人工湿地处理城镇污水取得较好的效果。潜流式人工湿地适应寒冷气候，北方地区湿地必须考虑冬季降温导致微生物失活降低运行效率的问题。去除氮磷有机物是低温季节高效运行的关键，考虑冬季人工湿地系统活性降低等因素，许多研究者改进传统技术。常用的是处理系统前增加预处理措施，北方地区冬季需进行保温保证湿地正常运行，常用的保温措施包括覆盖稻草，收割湿地植物等，湿地植物在湿地处理系统中具有重要作用，选择植物应与当地条件适应，氧气传输能力较好[2].

3 人工湿地在城镇站污水处理中的应用分析

具体的人工湿地处理系统有表面流人工湿地、水平潜流人工湿地、垂直潜流人工湿地三种。表面流人工湿地主要依靠各种植物茎、秆上的生物膜，对污水中的有机污染物进行处理，这种人工湿地的投资较少，建造、操作起来也十分简单，但需要种植大量植物，占地面积比较大，且这些植物自身还会受到气候、天气状况的影响，在使用过程中有一定的局限性。水平潜流人工湿地的水位较深，床体填充有大量的填料，通过植物根茎、填料的截流作用实现对污水的有效处理。在水平潜流人工湿地的床底还有防渗层，污水能有效被防渗层截留，不会深入地下，不会对地下水造成污染。水平潜流人工湿地往往不会受到气候、天气状况的影响、保温性能也比较好，是一种应用十分广泛的人工湿地污水处理系统。然而水平潜流人工湿地也有缺点，比如其对氮磷污染物的处理效果较差，整个人工湿地的控制系统也十分复杂。垂直潜流人工湿地是一种能对氮、氨污染物进行有效处理的人工湿地污水处理系统，同时具有极高的硝化能力，在垂直潜流人工湿地中的水流是由上向下的垂直流，氧可通过植物光合作用和大气不断扩散进入系统中，实现系统的循环运行和对污染物的有效处理。水平潜流人工湿地处理工艺是应用最为广泛的污水处理工艺，因此本文重点对水平潜流人工湿地设计问题、设计参数进行了分析讨论。在进行水平潜流人工湿地设计工作时，设计人员需要科学、合理地选择植物种类，确保植物受当地气候的影响较小，能顺利在湿地系统中存活和生长。设计人员需根据进水量、水力负荷来确定水平潜流人工湿地的表面积，并结合水力坡度、潜流渗透系数等因素来确定水平潜流人工湿地的填料高度、填料厚度，确保构建的水平潜流人工湿地能和实际情况相符，能充分发挥其对污水的处理作用。湿地床植物根系的浸没深度应当均匀，确保植物能顺利、茁壮生长，在进水端需要采取三角堰、穿孔管进行配水，确保配水的均匀，在出水端需设置穿孔集水管、水位控制闸板，确保能对水平潜流人工湿地的水位进行有效控制[3]。

4 人工湿地的应用案例

人工湿地污水处理系统以其在污水处理中的独特优越性已经越来越多的被人们所熟知和重视，但我国的人工湿地在污水处理中的研究和应用较晚，下面简单介绍一些人工湿地在我国污水处理中的应用案例。1987年我国在天津建成了第一座人工湿地污水处理系统，处理规模为1400m3/d。2003年在云南省澄江县马料河建成的人工湿地污水处理工程，处理规模为3000m3/d，处理工艺为氧化塘+垂直潜流+表流湿地，出水为一级B标准，目前运行良好。2004年建成江川县渔村大河人工湿地污水处理工程，主要处理生活污水和农业面源污水，设计规模10000m3/d，处理工艺为氧化塘+水平潜流，出水满足地表IV类水要求，部分满足Ⅲ类水要求。2009年建成的萍乡市芦溪县南坑人工湿地污水处理工程，主要处理生活污水和农业面源污水，设计规模5000m3/d，处理工艺为氧化塘+水平潜流+垂直潜流，设计出水为一级B标准，目前该湿地正常运行，部分出水达到地表Ⅲ类水。