人工湿地在污水深度处理中的比较研究

2020-12-11严倩倩张智谋

工程技术研究 2020年20期

严倩倩，张智谋

（1.武汉中科水生环境工程股份有限公司，湖北武汉 430074；2.武汉东艺建筑设计有限公司，湖北武汉 430000）

随着社会经济水平的提高，城镇居民的环境保护意识也日益增强，与此同时人们对周边生态环境的要求也日益提高。2015年4月国务院发布的《水污染防治行动计划》（“水十条”）、生态环境部2019年11月发布的《农村黑臭水体治理工作指南》，都对水环境治理提出了更高的要求，因此污水深度处理技术的应用将更加广泛。人工湿地以其有效的污水净化效果、良好的景观及经济效益等优点越来越受到人们的关注。文章主要将人工湿地在传统污水处理及深度处理中与其他工艺进行比较分析，探讨人工湿地在污水深度处理中的优势及应用前景。

1 人工湿地污水深度净化原理

人工湿地工艺的主要优点：处理效果好、氮磷去除能力强、运行维护管理方便、工程建设和运行费用低以及对负荷变化适应能力强等。因此人工湿地适合于土地资源丰富、技术管理水平不高城市或乡镇乡村的污水处理；适合于含重金属工业废水、难降解有机工业废水以及作为二级处理后的深度处理工艺。研究表明，在进水浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除效果可以达到85%～95%，对COD的去除效果可以达到80%以上，处理后的出水中BOD5的浓度可降低至10mg/L左右，SS小于20mg/L。

在工程设计中，根据设计人工湿地布水方式的不同或水体在湿地床层内流动方向的不同，湿地主要分为表面流人工湿地、垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地。由于表面流湿地的处理效果相对较低等原因，目前工程设计中的人工湿地大部分为潜流人工湿地。

2 潜流人工湿地深度处理工艺

2.1 人工湿地深度处理生活污水

多年来，水处理的工艺设计不断发展创新，其中的活性污泥法由于工艺技术成熟、运行工况稳定、出水水质较好等优势，在城镇污水处理厂中获得了普遍的应用。然而传统的活性污泥法去除碳源污染物效果较好，但对氮、磷等营养盐的去除能力一般，导致污水厂的出水排入自然水体后，自然水体的水体富营养化问题较为严峻。而人工湿地尤其是潜流人工湿地由于其复杂而独特的处理机理，对氮磷等污染物的去除效果极其明显。因此，可在传统污水处理工艺后接人工湿地作为深度处理工艺，进一步去除水中污染物，有效提升排水水质，并美化污水厂景观。

2.2 人工湿地深度处理工业废水

近年，部分研究及工程开始利用人工湿地对工业废水进行处理，研究认为，人工湿地利用基质、植物和微生物组成的复合生态系统，通过其中的物理、化学和生物的共同作用，利用吸附、过滤、离子交换、共沉淀、微生物分解和植物吸收等方式，在含重金属的工业废水和难降解的有机废水处理中能够发挥较为重要的作用。

因此，污染物主要包括金属离子、BOD、COD以及含油的矿山酸性废水、淀粉工业废水、制糖工业废水、褐煤热解废水、炼油废水、油砂废水、油田采出水、造纸废水、食品加工和奶制品加工废水等工业废水，在经过园区污水处理厂的物化、生化处理后可接人工湿地作为深度处理工艺，进一步去除废水中的污染物后进行回用，以此提高水资源的利用率，并可以用人工湿地的植物配置提高工业园区的景观美化度。

3 人工湿地与其他深度处理工艺比较

部分生活污水或工业废水经过传统物化、生化处理之后可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中一级B或一级A标准，但随着环境要求的进一步增高，各地均逐步对排水水质提出更高要求，需将出水提高至地表水Ⅳ类，这就需要对污水进一步深度处理后达到新的排放标准或进行回用，常用的污水深度处理工艺包括人工湿地或人工快渗、膜深度处理工艺等。

目前，常用的深度处理工艺主要有人工快渗技术、膜深度处理、人工湿地生态技术等。现从处理效果、投资、占地等方面，对以上三种工艺进行综合比较，如表1所示。

4 人工湿地工艺的优势

由表1可以看出，人工湿地是一个综合的生态系统，作为深度处理工艺，具有其他传统工艺不具备的优点：（1）建设及运维费用较低：人工湿地建构筑物及电气设施比较少，不需要额外鼓风曝气、施加药剂和污泥回流，也不会产生剩余污泥，可极大节约建设投资和运行维护费用。（2）处理效果较稳定：人工湿地的脱氮除磷效果比较好，并且具有一定的消毒杀菌作用，对病原微生物具有一定的去除率，出水可直排自然水体，也可当作中水回用，进行绿化灌溉等。（3）运行维护难度低：人工湿地工艺内设置的电气设备较少，维护工作的主要内容为渠道维护和植物收割，对专业技术人员的需求较低，日常仅需配备维护工人。（4）可缓冲对水力和污染负荷的冲击：人工湿地面积较大，填料及植物对水力负荷及污染负荷的抗冲击能力较强。（5）可提供和间接提供经济效益和社会效益：出水水质好，可作为水产用水、植物收割可作为工业造纸或建材原料，经济、社会效益较高；扩大污水处理厂绿化范围、为野生动物栖息提供场所、提供人们亲水戏水的娱乐和教育平台等。（6）可与周边景观衔接，打造优美的景观环境：人工湿地上部种植的挺水植物可选用美人蕉、菖蒲、鸢尾等景观效果较好的植物种类，同时可适当营造亲水区域，打造良好的生态景观效果。