探析城镇污水治理中人工湿地的应用

泛华建设集团有限公司 周长胜

在城乡一体化进程不断推进的背景下，人们生活和生产中排放了大量的污水，其严重威胁着城市的生态环境，所以需要继续加强基础设施建设，积极开展污水治理工作，以此打造良好的城市发展秩序。

一、人工湿地污水处理系统机理

人工湿地系统的主要组成部分较多，主要包括微型动物、水生植物、处于水饱和状态的填料层、微生物等，成为具有污水处理功能、自然湿地性质的仿自然处理系统。

随着经济社会的快速发展，各地区均在此方面加大创新力度，储备丰富资金及人力资源，目的是在根本上做好防控及治理工作，始终都能为城乡一体化的稳定发展起到促进作用。在此基础上，也可在实践阶段依据作业要求及标准，对系统功能、组成结构等合理优化，也关系到污水处理成效[1]。

二、人工湿地的分类

从氮磷去除效果方面分析，垂直流人工湿最佳，同时也是人工湿地主要类别之一。在水体重力条件下把氧气脱磷、脱氮工作在湿地床体内部完成。

从自然形成角度分析，主要是表面流人工湿地，能以人工处理为基础，再结合湿地内的微生物、植物等共同完成污水处理工作，整体成效也比较突出。与其他湿地的处理工作对比，表面流人工湿地有较强的便捷性，常应用在湿地环境修复工程中。

潜流人工湿地，主要是通过人工建造污水处理床体的方法，其利用污水在填料下方自然流动去除污水当中的重金属，优势在于占地面积小，但该方法所投入成本偏高，还会出现水流停滞情况。

潮汐流人工湿地，通过进水、反应、排水、空置等工序的优质处理，既模拟了潮汐控制模式，又定期引入外部污水并加以处理，这种方法水体净化程度高，但存在着投入成本大的问题。

三、人工湿地在城镇污水治理中应用的优势

在城镇污水治理中应用工湿地，一方面，要遵循“因地制宜”的处理原则，主要强调应用地区的自然环境与作业条件的良好性，且符合实践作业开展要求，才能在实践中保证较强的综合成效；另一方面，强调生物、化学、物力的协调作用发挥，通过植物吸收、微生物分解等保证污水净化效率，始终都能控制水质，也能符合当地城镇污水治理工作的开展要求。对此，关于人工湿地在城镇污水治理中应用的优势分析，主要从以下几点说明：

（一）建设成本低

通常在城镇的污水处理主要是建设污水处理厂，厂址地质要求严苛，需要对污水处理过程中产生的臭气及剩余污泥的进行处理。而相较于污水处理厂，人工湿地有着建设成本低的优势，投入的场地费用与管理成本较少，也不会造成二次污染。再加之建设工作实施过程中对污水处理与景观建设要点及影响性相互考虑，在建设污水处理厂的同时，始终都能强调城市湿地景观的建设成效，既能积极开展污水处理工作，又能在实践阶段净化空气，为大众营造良好的生活环境。

在此基础上，还重视城市生态建设景观多样性特点，能对不同领域的创新发展带来间接性地影响，整个过程也会具备完善的监管机制，始终控制污水处理综合成效[2]。

（二）管理维护简单

人工湿地中的绿植与微生物可以形成较为稳定的生态系统，并且通过填料层、水生植物的自身生长与吸附能力吸收污染物。因此在维护方面方法更加简单，只需要对水生植物定期收割和养护，就可以打造良好的湿地生境，完成污水治理目标。

此外，人工湿地可以服务10-15年，达到服务期限后管理人员进行填料床清理后可以继续进行污水处理工作[3]。

四、城镇污水治理现状和问题

（一）城镇水污染现状

城镇污水就是人们日常生活中产生的污水，由于城镇居住人口较为分散，对污水统一处理存在一定难度。与此同时，由于人们生活中产生的污水类型不同，使得污水治理方法也不同。例如以农业为主的生产生活区域主要排放生活污水和农业污水，而工业园区主要排放带有化学物质的污水。此外，在污水治理过程中所投入成本较大，现阶段的城镇污水治理主要多采用传统的活性污泥法及生物膜法，工艺相对复杂，运行管理对乡镇也有一定难度，因此效果不明显。

（二）城镇污水治理问题

一方面，污水量小，居民集聚地较为分散，污水系统收集困难，例如统一收集处理管网建设投入成本较高，后期管网及处理设施维护不到位，处理效果大打折扣；另一方面，相对城市，小型城镇及农村地区人口密度低，环境容量相对较大，对污水处理后的排放标准及要求较低，采用传统工艺及高标准排放要求后期的运营维护及运行成本较高，乡镇的财政压力较大。因此采用建设投入省、运营维护简单、运行成本低的人工湿地技术治理城镇污水有其特有的优势。

五、城镇生活污水治理中人工湿地的实践应用

通常人工湿地主要是利土壤和填料等透水性基质，种植水生植物，一方面基质可以为微生物吸附与水生植物生长提供载体；另一方面水生植物为微生物提供氧气，而微生物可以把污水中有机物质和氮磷元素，转化为植被生长所需要的养分，以此来实现污水处理过程。

（一）选择基质

人工湿地形成最重要的组成之一就包括基质，能为湿地中的微生物与植物存活、生长提供载体，并净化污水。有研究发现，不同类型的人工湿地在基质的选择方面存在很大差异。具体分析：平流人工湿地主要是与砂石为基质；自然土壤为基质的是表面流人工湿地。在选择的过程中需要分析进水水质因素，例如城镇污水中BOD和COD的去除，实践阶段还需规范应用潜流形式处理技术，将沙或者碎瓦片作为基质。此外，为了对污水中的磷元素净化，选择人工湿地基质主要包括飞灰、石灰土、铝矾土、页岩。

（二）绿植选择

湿地植物主要包括浮水植物、沉水植物、挺水植物这三种类型，其中湿地植物多数为挺水植物，主要作用在于可以提供良好的过滤环境，并且对土壤和填料起到固定作用，还可改善淤泥淤塞的情况，这些都是较多利用挺水植物的原因，但挺水植物吸收磷元素、氮元素方面能力较差。在湿地中生长的植物一般抗水性较好，并且生长能力强，例如芦苇、香蒲、浮萍、睡莲、水葱、黄花鸢尾以及其他大型沉水植物。有研究得知，人工湿地中的绿植也会影响着污水治理效果，主要是大部分绿植在吸收、代谢的过程中具有净化污染物的能力。绿植的生长能力与密度主要和生活污水净化水平有关，比如绿植的密度大并且长势良好，均能体现了这些植被的净化能力[4]。

（三）选择微生物

在人工湿地的污水处理系统中，城镇生活污水中的有机质是微生物的主要养分，能在治理的过程中为微生物提供充足的能量及营养成分，也关系到污水治理的整个成效。在处理生活污水之前，自然湿地和人工湿地的微生物数量基本相同，不过在处理之后微生物在人工湿地中数量远超于自然湿地。此外，有研究发现，在净化处理之后的人工湿地中杆菌属、假单胞杆菌生长较快，而以上菌种为优势菌属，因此在人工湿地选择微生物的过程中需要考虑优势菌属并加以选择。通常需要将城镇生活污水中的氮元素、磷元素、有机质作为人工湿地的主要净化对象，而分解和处理和污水中较为复杂有机物质需要诱发微生物变异或者培育具有更高功能的细菌达到目的。

（四）人工湿地处理脱氮除磷

关于人工湿地中脱氮除磷的处理，主要是在反硝化、硝化、氨化作用下，借助微生物的有利条件，能在吸收、吸附、过滤、沉淀等环节中达到脱氮除磷目的。其中，脱氮的主要途径是反硝化作用，主要考虑到人工湿地中的自然环境与实际条件，植物在自然生长的过程总能大量及充分地吸收湿地土壤中的硝化菌、氨化菌等，并合成植物蛋白质、有机氮，以收割方式再实现脱氮目的。与此同时，植物根毛也会对其他营养物质及元素及时传递，使植物的根系始终都处于好氧、缺氧及厌氧状态，经串联、并联的处理，始终控制着湿地系统中各类物质的平衡性，处理成效也会较为显著。

除磷主要程序为物理去除、化学沉淀两部分，考虑到植物生长过程中的必备营养物质，其中包括无机磷，还需在污水处理的过程中考虑到其中所含有的无机磷，要经物理处理后供植物吸收，促进植物生长，确保植物能发挥较强的净化作用。与此同时，吸收无机磷营养元素后的植物可通过收割的方式移除，整个过程操作相对比较便捷。

六、案例分析

某城市到自然村现有200户人家，总人数达到1100人，污水净化处理的主体核心的生活污水。根据经济发展定位以及整体生态规划，在生活污水治理过程中需要达到改善水质和防止污染的目标。以此和周边生态系统相结合，建设污水处理系统，满足综合利用要求。

（一）污水产生源的预处理

在前端设置隔油池和化粪池，由此拦截原有生活污水以及餐饮废水当中的油脂、粗颗粒物质以及其他杂物，并对原水中的有机物进行部分降解；经过前端的预处理后通过管网进入调节池，对水量、水质进行调节控制，从而确保处理后续环节稳定运行。

（二）污水调节以及生物滤池处理

由于农村生活污水的水量波动明显以及时变化系数大，需要确保调节池池容足够，进而对水量和水质加以调节。污水经调解池后提升到低能耗生物滤池处理单元，可有效降解污水当中的有机物质，并且去除氮、磷等成分。经过处理后达到湿地系统进水水质要求，经研究发现通过生物滤池处理，污水中50%-70%有机物得到去除，氮磷含量下降20%-30%。

（三）复合型人工湿地处理

根据实际情况，在人工湿地处理中从根本上深度探究，通过开展实践调查工作，获取到当地污水治理效果及各类影响因素，有针对性地编制处理方案与计划，确保各项工作均能依据标准要求规范作业，实施成效才能有良好的基础保障。对此，实践阶段建议采用综合化的治理方式，主要是对各类方法综合应用。在该项工程中就考虑到自然生态条件及生态系统结构的稳定性，以人工湿地系统有效组合手段对其进行整体化、生态化的处理，保证较明显的处理效果。

例如：潜流人工湿地设置为一级湿地处理单元。在人工作业条件下，能把芦苇种植在已经铺设好的床槽中，考虑底部的渗透效果，还在槽内部填充的相应的材料，能在底部形成防渗层，控制污水坡度流动速度。此阶段的填充材料充当着重要的介质，有利于把营养物质锁定，供该区域植物根系充分吸收，健康植物生长速度，在植物生长的过程中能吸收、净化污水中的污染物质，以此达到截留、降解的目的。与自由表面流人工湿地的综合处理，设计为二级处理单元。在水面深度设计阶段考虑到水流经过条件，整体深度较浅，只有一侧能流出水源，最终达到良好的出水效果。

七、人工湿地应用与管理要点

（一）控制杂草

有研究发现，杂草会影响人工湿地中的土壤、砂砾等基质，并且吸收基质中的营养，进一步造成绿植的生长受到影响。针对此情况，课堂中通过改善湿地中的水利传输进行相应的处理，例如春季、夏季是杂草生长旺盛的季节，采取淹没法可以限制杂草的生长，具体方法是管理人员向杂草喷除草剂，之后转移到水面之下，进而达到人工湿地净化城镇污水的效果[5]。

（二）选择绿植种类

设计人工湿地的过程中，主要是分析城镇生活污水的水质，还需要掌握人工湿地的地形、绿植类型，对以上信息进行搜集和统计。

具体分析：在绿植的选择中需要分析生长能力与耐污性，还要考虑经济性和美观性。从整体分析，芦苇是人工湿地中主要的绿植，这是由于其吸氧能力强、活性超强，并且根系发达。

（三）确定湿地尺寸

在人工湿地的设计中还需要测量湿地的尺寸与面积，之后确定填料的用量。有研究发现，我国人工湿地的坡度一般在2%-8%，因此需要将坡度控制在这一范围内。此外，水力传输的时间、湿地床长度也会影响净化功能，例如湿地床过长可能出现不良区域，也会导致水位的调节难度加大，进而影响绿植的生长。经大量实践证实，湿地床长宽比不超过3:1更有利于保证人工湿地的水流形态[6]。

（四）重视湿地管理养护

人工湿地的污水处理效果和绿植的生长状态关系密切，绿植的生长能力强、密度大的条件下污水处理能力更强。如果绿植的生长能力差，并且密度小、覆盖率低，必将导致污水净化的效果不理想。因此在人工湿地的污水治理中需要度湿地保护工作重视起来，开展好绿植养护与杂物清理工作，保持水体的透明度，为绿植的光合作用提供条件。在实际的管理中需要管理人员对坏死植物定期打捞、疏通淤泥堵塞区域，进而保证过滤效果。为了开展好人工湿地保护工作，需要聘请专业人员，也影响实践工作综合成效，确保净化效果的同时具有观赏价值[7]。

八、结语

综上所述，在城镇生活污水的处理中采取人工湿地处理方法有着诸多优势，不仅可以达到水处理效果，其投资省，处理成本低，生态环境友好。而作为一种低碳污水处理技术，需继续加强对其相关技术的研究，并完善管理机制，进而促进城镇的可持续发展。