城镇污水治理中人工湿地的应用

　　城镇污水治理中，首先要解决的是优化水体环境的问题，从水资源环境容量、进出水水质、治理水量等方面进行综合考虑；其次是在污水治理技术方面，在采取脱氮除磷技术的同时，选用安全可靠、能耗较低、工艺成熟、管理方便、投资适宜的较为先进的污水处理技术；最后是在治理污水的过程中，必须结合处理方式的经济性和安全性，并考虑治理过程的自动控制程度，在降低系统运行费用和劳动强度的同时，采用自动化程度较高的设备，以提高污水处理系统的管理水平。

　　一、城镇污水治理工艺选择

　　城镇污水处理工艺的选择，首先必须对城镇污水的可生化处理进行判别，污水的BOD/COD比值是判别污水可生化处理的最简便且最常用的方法，城镇污水主要是生活污水，其进水水质如表1所示。

　　BOD/COD比值一般大于0.45，污水可生化性较好，适合采用生物活性污泥法处理。

　　针对城镇污水的处理，根据污染物质的去除要求，仅采用污水二级处理工艺很难得到满足，一般情况下二级生物处理出水还含有污染物，例如BOD520~30mg/L、COD60~80mg/L、SS20~30mg/L、NH3-N15~25mg/L、P6~10mg/L，因此，为达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918―2002)中的一级A标准，在二级生物处理以后还需采用深度处理(或三级处理)，以便进一步去除出水中的有机物，悬浮物及N、P污染物，人工湿地生态滤场深度处理是其中最经济、实用且环保的处理方式。

　　二、人工湿地污水处理技术

　　人工湿地属于半生态型的污水处理系统，主要是利用现有的天然条件，通过设计和改造建成，主要由湿地水生植物、微生物以及土壤基质构成。人工湿地满足污水处理系统建设中，管理方便、低能耗、低投资的条件，同时通过水生植物的培育，可以起到美化环境的作用，可以利用废旧池塘、沟谷等闲置土地建设，无植物遮盖，日照时间长。

　　2.1 人工湿地的分类

　　人工湿地分为四种类型，分别为垂直流人工湿地、表面流人工湿地、水平流人工湿地以及潮汐流人工湿地。垂直流人工湿地利用水体自身重力条件，通过湿地床体内部氧气作用，对污水进行脱磷脱氮的氧化处理，其优点是氮磷整体去除效果较好，但在水质污染负荷过高时，容易引起水流堵塞；表面流人工湿地主要是利用自然形成的湿地，经过人工处理后，通过湿地内的植物及微生物对污水进行再次处理，其主要优点是易于建造，同时可以结合河道及湿地的环境修复工程同时进行，缺点为污染物去除效率不高；水平流人工湿地是利用人工建造污水处理床体，通过污水在填料下自然流动从而达到去除污水中重金属及其他污染物的目的，其优点为占地面积小，几乎没有蚊虫滋生的情况，缺点为建造成本较高，容易形成滞水情况，不利于污水处理系统的长期运行；潮汐流人工湿地包括进水、反应、排水、空置四个污水处理步骤，主要是利用模拟潮汐控制模式，定期将外部污水引入，进氧化处理后在排出的方式实现污水处理，其优点是水体净化程度较高，且治理过程先进，缺点是建设成本过高，实用率偏低。

　　2.2 生态机理

　　利用自然生态系统对水体进行净化处理，是人工湿地处理水污染主要的原理，人工湿地的生态机理包含一套完整的生态体系。首先在水体有机物的去除过程中，人工湿地将悬浮物去除和水体生物处理相结合，其次是利用水体中N元素的硝化过程和反硝化反应，降低水体中氮元素的含量，最后可以利用水生微生物，对污水进行进一步的深化处理。人工湿地的生态机理，是其进行污水处理的主要方式，在提高水体的透明度、降解污染物、缓解富营养、净化水质等方面都有较高的处理效率。

　　2.3 污染处理模式

　　人工湿地采用生态化的污水处理方式，其运行维护成本不高，管理方便，建设投资较低，技术的可行性较高，是目前城镇中较为可靠和有效的污水处理方法。人工湿地首先利用水槽在湿地前端布置进水系统，确保进水的水量均匀，其次利用适宜的水生植物，通过其生态特性，净化水体，利用根部的吸附能力，降低污水中的有机物含量，利用植物的呼吸作用，增加水体中的含氧量，提高水体活性，最后利用水生植物附着的微生物，进一步净化水体，加速污水的处理时间，可有效降低对水污染负荷和水力的冲击。人工湿地的结构剖面如图1所示。

　　2.4 人工湿地SS及氮磷化合物去除方式

　　人工湿地SS的去除方式：主要是利用活性污泥的吸附性来进行污水中SS的处理，通过调节出水堰负荷，充分利用污泥的二次沉降来进行吸附，同时为保持活性污泥的沉降性和凝聚性，可以在人工湿地中启用一定的污泥负荷。

　　人工湿地中的活性污泥可有效去除SS，预处理SS的处理率可达40%~55%，活性污泥法SS处理效率可达90%以上。

　　人工湿地氮磷化合物的去除：在城镇污水中，氮主要以NH3-N及有机氮形式存在，采用生物脱氮工艺消除污水中的氮化物；利用聚磷菌一类的微生物，从污水中摄取磷元素，并将磷元素以聚合的形态贮藏在菌体内，形成高磷污泥排出，达到去除磷化物的目的。

　　三、人工湿地在城镇水污染治理中的应用

　　进入人工湿地的污水，先经过一定的预处理，去除部分污染物，然后通过相应的污水管道进入污水处理厂的格栅池，利用格栅池去除污水中体积较大的不适合进行人工湿地处理的污染物，然后进过厌氧池进行沉淀处理，在污水通过沉淀和分解后进入人工湿地，最后利用人工湿地生态系统的物理、化学以及生物作用，进一步去除污水中的有机物，提高污水处理厂出水的整体水质。

　　3.1 人工湿地的设计

　　人工湿地在城镇污水治理的应用中，必须结合一定的污水二次处理来进行，其总体设计平面如图2所示。

　　人工湿地设计剖面如图3所示。

　　3.2 人工湿地建设方案

　　人工湿地的建设有一定的技术要求，首先是湿地场地的建设，湿地的长宽比不能小于3：1，湿地的总深度控制在0.6~0.7m之间，池底的坡度应该小于0.5%；其次是对湿地土壤和填充材料的要求，湿地土壤以黏土-壤土最为合适，其厚度应该在20~40cm之间，土壤的渗透系数保持在0.025~0.35cm/h之间，填料应以卵石、砂子、土壤、碎石为主，表层土壤的选择要适合当地水生植物的生长;最后是在湿地植物的选择上，为了确保水生植物的成活率，大部分人工湿地选择以千屈菜、睡莲、水葱、黄花鸢尾、花叶香蒲、水生美人蕉为主，在具体设计上，以满足水体净化要求为主，美化环境为辅。

　　四、结语

　　城镇污水处理系统中，人工湿地具有非常高的应用价值，但是整个系统占地面积大，有可能会产生渗漏，导致地下水受污染的缺点。在目前城镇污水治理人工湿地的实际应用中，应该根据城镇的实际情况，选择合适的湿地建设地点，同时确保进入湿地的污水是经过二级生物处理后的出水，且进入湿地生态滤场时已进行过消毒处理。为避免人工湿地对地下水产生污染，在进行场地设计时，应尽量确保人工湿地内的污水出现渗漏，在水平方向和垂直方向上，减少水体之间的水力联系。（来源：华容县住房和城乡建设局）