我国人工潜流湿地污水处理技术探析

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摘要：随着世界经济的高速发展城市化程度不断提高，城市污水排放量在不断增加，城市污水处理成为了城市管理者高度关注的问题，特别是我国城市污水的处理方式非常单一，且污水收集及污水排放缺乏有效的管理。本文介绍了人工潜流湿地的概念和特点，阐明了人工潜流湿地在我国发展现状，并提出存在的困难和问题，并积极倡导重视污水处理，关心湿地处理技术，积极培育发展适合我国国情的污水处理技术。

关键词：人工潜流湿地；污水治理；技术

中图分类号：TU992.1

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2013）04-0130-02

1.引言

随着我国城市化进程的不断加快，我国所有城市都存在一个共同的问题——污水处理：污水处理成为每一个城市管理者高度关注的主要问题，城市的工业污水、生活污水中含有大量的重金属、富营养物质、有机质和悬浮物，而我国大部分城市因为历史的原因，老城区排水管道未进行整体规划，新城区的雨、污水管道也存在错接漏接现象，造成了污水收集不到位和雨污合流现象，由于雨、污水未有效的分离，送往污水处理厂的污水COD浓度过低造成污水处理厂负荷过重，很多污水未经任何处理排入了自然水体，城市水系污染现象严重。上世纪60年代末，在欧洲，尤其是在德国掀起了一股人工湿地处理污水的研究热潮并付诸实施，而我国自上世纪80年代末也开始了研究并逐步开始摸索，近30年来，我国各级政府陆续开始了人工湿地设计和建设的探索性工作。提出污水人工潜流湿地处理污水这项新技术的目的，就是要使污水处理多样化、生态化。并尽量减少投资。

2.人工潜流湿地的概念和特点

2.1对人工湿地与人工潜流湿地的定义

人工湿地：指用人工筑成水池和沟槽，底面铺设防渗漏隔水层，充填一定深度的基质层，种植各类水生植物，利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协调作用，使污水得到净化。按照污水流动方式，分为表面流人工湿地，水平垂直潜流人工湿地，

人工潜流湿地：指污水进入池体后，通过介质的孔隙进入介质，通过设置在介质中的过滤水收集管网（水平或垂直）流出池体的湿地，分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。

2.2人工潜流湿地的污水处理原理

潜流人工湿地的治污原理是利用填料表面生长的植物膜、植物根系：介质中的阳离子及填料来净化污水，另外还通过植物的光合作用传输氧气。（图1）

说明：配水渠能够把待处理的污水均匀的输送到潜流湿地，控制湿地的水位；水生植物根系能够对污水中的N.P进行吸收，同时向介质传输氧；介质（石英砂、级配砂），一般孔隙率为30%左右，可以起到过滤作用，同时介质表面带有阳离子，可以吸附重金属；其次，水体中的微生物对有机物有分解作用；过滤管道指在湿地底部铺设的带孔的管道，污水经过水生植物吸收、石英砂过滤后再经过过滤管道的孔隙过滤；卵石或碎石铺设在管道上面，防止石英砂等堵塞过滤管道；土工布铺设在湿地最底部，防止污水污染地下水；过滤水收集管道把湿地净化后的水收集后排出。

2.3人工潜流湿地的特点

2.3.1具有生态，环保的特点

人工潜流湿地的原材料主要是植物、砂子、碎石（砾石），主要利用原材料的生物，物理的作用用来处理污水，既净化了污水，又绿化了城市，同时还为野生动物提供了栖息地。

2.3.2具有造价省、运行成本低的特点

由于潜流式工程湿地技术无需曝气，投加药剂和回流污泥，也没有剩余污泥产生，因而费用不太高，据相关资料显示，处理费用大约为0.10元/吨。

2.3.3对污水类型不同，采用不同工艺的特点

人工潜流湿地对于初期雨水，城镇污水厂出水，及城镇生活污水均有不同的工艺流程。

a.对初期雨水的工艺流程：

b.对接纳城镇污水处理厂出水的工艺流程：

c.对城镇生活污水工艺流程：

3.我国利用人工潜流湿地的现状及存在的问题

我国用人工湿地处理污水发展较晚，目前我国还处于起步阶段，主要是机理性的研究，应用实际很少，主要存在以下几个方面的问题。

一是没有形成完整的设计、施工、管理的理论体系

我国现有国家环保部的《人工湿地污水处理工程技术规范》于2010年12月7日，2011年开始实施，这本规范基本上是参照美国国家环保署关于人工湿地的相关规范来制定的，很难有足够国内的试验数据作为支撑，需要有大量的试验资料来补充，如规范中规定

人工湿地系统进水水质要求：以垂直潜流湿地为例：

规范要求：BoD5≤80mg/L、CODo≤200mg/L、SS≤80mg/L、NH3-N≤25mg/L、TP≤5mg/L

这些上限数据的确定大都是借鉴国外的数据，还需要通过大量国内的实体试验，并且还要根据南方与北方地区的差异未确定。虽然可能确保经过湿地处理的出水水质能满足规范要求，但人工生态湿地的使用寿命会因进水水质的污染物浓度受得影响。又如规范中规定，水力停留时间的计算方式。

T=V·ε/Q

T表示水力停留时间

V表示湿地基质在自然状态下的体积

ε表示孔隙率

Q表示人工湿地设计水量

这个公式计算出来的时间T，应该说是一个理论数据。

作为验收规范，应充分考虑人工湿地的实际使用状况来确定孔隙率。

因为孔隙率ε也是一个变量，且随着人工湿地的使用期增加而减小。为了科学的确定注水时间T，应尽量对基质的孔隙率大小做出准确的判定，可以采取一些人工生态湿地的使用年限与孔隙率大小变化的规律性数据，或者根据国外的相关经验，设定一个孔隙率递减系数。

二是施工队伍参差不齐，施工经验不足。人工湿地的施工关键在填料的选择和铺设，布水方式及过滤水收集管的畅通，植物的选样与种植。如填料的级配，粒径决定了填料的孔隙率，而孔隙率是基质的一项主要指标，同时填料的阳离子的指标也是很重要的，对于吸附污水中的重金属负离子起着关键的作用。所以，填料的检测相当关键。另外，植物的选择除了满足本土性、多样性外，还要求植物的根系特别发达，还要特别注意填料的深度必须大于根系所能达到的最深处，而我国很多施工队伍都是半道改行进来的，基本上没有什么施工经验，有些连施工图纸都是第一次看到，而且我国很多的检测机构对于阳离子的检测验收这一项还不能实施。

三是缺乏有经验的湿地管理队伍，我国的人工湿地建设大部分都是政府行为，而人工湿地的运行与管理往往没有得到足够的重视，且没有培养出一批有经验的管理人员，很多地方是建成不久就结板了、荒废了。因为植物系统建立后，应确保连续提供污水，确保水生植物营养物的及时供应，而且还要根据干旱、小雨、暴雨、冰雪等各种极限情况，进行水位调节。这就需要有经验的管理者现场管理。另外，植物的生长、收割及病、虫害的控制都是专业性很强的工作。如植物的栽种补苗，宜在春季实施，而且还需要在秋末冬初及时收割，否则植物的死亡倒伏会形成二次污染，而且植物的收割还很有讲究。像芦苇在生长季节和生长末期进行两次收割才能除去大量的N和P。此外，病、虫害防治也很关键，要尽量不使用杀虫剂和除草剂。最后，人工潜流湿地防堵塞工作也很重要，一方面要尽量控制进入湿地污水的悬浮物浓度。另外，还要采取定期清淤，局部更换湿地基质的办法来解决。

4.结语

人工潜流湿地在我国已经逐步推广使用，特别是有的城市还和德国、美国等有治污经验的国家城市进行合作，采取先进的国外理念和国外的先进设备，已经取得了一些设计与施工经验，只要我们善于总结，搞好产研结合，相信不久就会有很多成功的实例，并且会总结一系列有用的经验和有价值的科学数据指导今后的湿地建设。采用人工潜流湿地治理污水，虽任重道远，但其生态性、环保性、节能性已经充分证明了其生命力。

参考文献：

[1]人工湿地污水处理工程技术规范.

[2]陆健健，何文珊，童春富，王伟，湿地生态学.