深圳市水务规划设计院有限公司 广东深圳 518000
摘要：人工湿地是近20年来发展起来的一种低成本、高效益污水生态处理工程技术，它将污水处理和环境生态有机地结合起来，在有效处理污水的同时也美化了环境，创造了生态景观。本文以深圳坪山河为例，对人工湿地处理污水的原理进行分析，并提出人工湿地在城市污水处理的应用效果。
关键词：人工湿地；污水处理；城市建设
引言
近年来，随着工业化城镇化的快速发展，大量生活污水未经处理即排放到自然水体中，导致我国地表水水质显著下降，生活污水的处理日益受到广泛重视。人工湿地作为分散式污水处理的主要技术之一，有效运用芦苇、香蒲、美人蕉、眼子菜和金鱼藻等植物；砾石、沸石、沙子、土壤或炉煤渣等基质，能处理来自化粪池、养殖场、造纸厂、油田、煤矿、富营养湖泊以及城市生活等的污水，受到全球的重视。
1工程概况
坪山河位于深圳市东北部坪山区域内，贯穿新区全境。坪山河在深圳市境内流域面积为129.4km2，坪山河流域面积占整个新区面积的77%。其中78km2属于基本生态控制线范围内，其余51.4km2属于建设用地。根据坪山河干流裁弯段区域用地功能布局，裁弯段区域水面面积约为46.8万m2，总水量约为32万m3，根据景观水体功能要求，适宜的交换周期应为3-5天。坪山河干流裁弯段采用上洋污水处理厂出水作为河流补水，其一级A出水指标与裁弯段河流水质目标有一定的差距，需要对上洋污水厂出水进行深度处理方可达到河流目标水质要求。详见表1。
表1 水质目标指标对比表（mg/L）
本处人工湿地旱季处理上洋污水处理厂尾水3.4万m3/d，雨季处理上洋污水处理厂尾水5万m3/d。结合用地条件，本次设置的人工湿地分三个湿地进行处理，分别为石井湿地，望牛A区湿地及望牛B区湿地。其中石井湿地面积5.27ha，望牛A区湿地面积1.29ha：望牛B区湿地面积4.21ha。
2.人工湿地处理污水的原理
人工湿地污水处理技术是20世纪七八十年代发展起来的一种污水生态处理技术，它能有效地处理多种多样的废水，如生活污水、工业废水、垃圾渗滤液、地面径流雨水、合流制下水道暴雨溢流水等。在填料上种植特选的绿色植物，将污水引流至人工湿地中，当富营养化的污水流过人工湿地时，经沙石、土壤等填料床过滤。而填料中的植物根系上繁殖有多种微生物，这些微生物大大增加了湿地的透水性，与周围的微生物等形成各种小的生态系统，更加增强了人工湿地净化废水的能力。
3 三个人工湿地处理污水
3.1望牛A区湿地预处理
望牛A区湿地与望牛B区湿地间距较近，本次生态接触氧化池设计采取同一预处理系统，因此本预处理设计流量为Q=1.9~2.8万m3/d，日变化系数KZ＝1，设计水温（度）T=20，最大流量Qmax=0.32m3/s。详见表2。
表2 生态接触氧化池进出水指标
容积负荷M：120[gBOD5/（m3/d）]
污水在池内总停留时间t’：3.18h（旱季2.16h）
需气量D：58.3m3/min
单组氧化池净尺寸：15×12m，共2组
占地面积：320m2。
生态接触氧化池为地上结构，曝气系统结合管理房布设，侧边利用开挖土方塑造地形以缓冲因构筑物矗立形成的视觉突兀，其中曝气及生产供电系统由太阳能光伏电站提供。
3.2石井湿地预处理
本次生态接触氧化池设计采取同一预处理系统，因此本预处理设计流量为Q=1.5~2.2万m3/d，日变化系数KZ＝1，设计水温（度）T=20，最大流量Qmax=0.23m3/s。详见表3。
表3 生态接触氧化池进出水指标
容积负荷M：120[gBOD5/（m3/d）]
污水在池内总停留时间t’：2.28h（旱季3.35h）
需气量D：45.8m3/min
单组氧化池净尺寸：15×10m，共2组
占地面积：320m2。
生态接触氧化池为地上结构，曝气系统结合管理房布设，侧边利用开挖土方塑造地形以缓冲因构筑物矗立形成的视觉突兀，其中曝气及生产供电系统由太阳能光伏电站提供。
3.3 人工湿地
本次设计人工湿地主要由垂直流湿地区、溪流区、滞蓄区组成，人工湿地的主要功能是通过湿地多孔状填料以及水生植物发达根系吸附、吸收污水中悬浮物、有机污染物、氮、磷，同时对污水中重金属、细菌、藻毒素、外源生物活性物质和环境激素类物质起到去除效果。详见表4。
表4 湿地进出水水质指标
三个人工湿地进水总流量3.4~5万m3/d，湿地表面水力负荷取0.45m3/m2.d（南方取0.4-0.8），经过计算，湿地10.7ha。
q深 = Q深/S = 50000/（107000×0.85）= 0.55m3/m2.d）
式中：Q深——深度处理设计水量（m3/d）
S——深度处理垂直流人工湿地系统占地面积（m2），此处按85%有效面积考虑。
4.人工湿地的应用效果
4.1 植物的布局
4.1.1 沉水植物
沉水植物以芦苇、香蒲为代表，因为其有发达的根系，所以吸收营养物质的能力非常强，在一定条件下可以郁闭全部水面，并且可以有效吸附或拦截悬浮物，这些沉水植物可以实现对污水中的有害污染物展开有效吸收[3]。
4.1.2 浮水植物
浮水植物以凤眼莲、大薸、水鳖以及藻类植物为代表，藻类在冰封的条件下也可以较好地生长，因此对湿地系统的正常运行起着正面的促进作用。
4.1.3 复合性布局
通过筛选对比，在对人工湿地进行布局规划时，应该着重考虑气候条件、植物适应性等各方面因素，根据废水的种类做出合理选择。
4.2 处理效果
由于多数人工湿地都对N与P有着明显的去除效果，图1为复合垂直湿地构造示意图，试验床体上表层为掺有石灰石的本地土壤，下层为砾石层，在湿地床上种植的植物分别为美人蕉和风车草，种植密度平均为5株/m2。通过上述小型人工湿地装置，研究人工湿地系统对N、P的去除效率。经过试验发现，含植物系统的人工湿地对NH4+-N，TN，TP的平均去除效率分别为55.02%，45.44%，98.52%，而无植物系统的平均去除率为38.08%，33.63%，91.37%，该试验说明人工湿地对N、P具有非常明显的去除效果，并且合理布置植物系统可以大大增加人工湿地对N和P的去除效率。
图1 构造示意图
5.人工湿地的应用前景
利用人工湿地对污水处理，作为一种全新的污水处理方式，无论是从投资方面，还是从日常运行费用方面考虑，都具有非常好的经济性，可谓
是集环境效益、社会效益和经济效益于一体。但基于当前我国经济的发展水平，利用人工湿地处理污水过程中二级处理工艺和三级处理工艺的普及和推广还存在较大的难度[4]。虽然我国地域辽阔，能够有效解决人工湿地占地面积大的问题，但在实际应用过程中，还应该尽量的节约土地，尽可能的选择荒废的地段来建设人工湿地。同时还要与当地实际情况有效结合，选择适宜的湿地系统和适宜的植物。充分的吸取和借鉴其他国家的成功经验和先进技术，从而使人工湿地能够更好的服务于我国的污水处理事业。
6.结语
人工湿地系统是处理生活污水的一种经济有效手段，是低能耗并与环境相和谐的工艺，是有效的污水处理与水资源再用相结合的方法，与传统的污水处理法相比具有基建、运行费用低，操作与维护简单等优点。有效应用人工湿地处理城市污水，能推动环境治理工作的开展，促使生态环境的绿色和谐。
参考文献：
[1]柳君侠，李明月.浅谈人工湿地在我国农村污水处理中的研究及应用现状[J].能源与环境.2010（02）64-65
[2]吴献花，侯长定，王林，李荫玺.人工湿地处理污水的机理[J].玉溪师范学院学报.2002（01）103-105
[3]傅长锋，李大鸣，白玲.东北屯人工湿地污水处理系统的设计与应用[J].湿地科学.2012（02）149-155
[4]海热提，范立维，谢涛，张祺，卓峰，林爱军.两级潜流人工湿地在中国东北高寒地区的应用研究[J].环境科学.2007（11）2442-2447
论文作者:张子润
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/17
标签：湿地论文; 污水论文; 污水处理论文; 植物论文; 系统论文; 生态论文; 山河论文; 《基层建设》2018年第27期论文;