人工湿地在污水厂尾水处理方面的应用分析

人工湿地在污水厂尾水处理方面的应用分析

马慧荣

天津城建设计院有限公司 天津市 300122

摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，科学技术得到了快速发展进步，目前我国污水处理厂出水水质普遍执行一级A标准，且基本直接排入地表水系。但以地表Ⅲ类水为例，污水厂出水浓度为地表水环境质量标准的3～15倍（COD为3倍；总氮为15倍）。当污水厂受纳水系污径比大于5%时，受纳水体就需要较长时间完成自净作用，当污径比大于10%时，很可能将导致受纳水体富营养化。如何进一步提高污水厂出水标准，降低对自然水系的影响，已是达成人与自然和谐发展目标所需要解决的迫切问题。

关键词：人工湿地；尾水；补充应用

引言

人工湿地是20世纪70年代兴起的一种污水生态净化技术，即经过人工设计和工程强化，由基质、植物、微生物、动物和水体组成的模拟天然湿地的一种复合体。它具有适用范围广、去除效果好、基建和运行费用低、操作简单、易于管理维护和生态效益显著等优点。人工湿地处理技术常用于不同类型污水的生态净化处理，如生活污水、工业废水、农业废水、景观水体、污染河水及污水处理厂二级出水等，尤其是对工业园区内污水处理厂尾水的深度净化，不仅具有进一步地净化作用，同时也改善了工业园区内的生态景观，实现了污水厂尾水的再生利用和生态修复的双重效果。因此，人工湿地是提升我国工业园区污水厂尾水水质的首选生态处理工艺之一。

1概述

人工湿地系统是由人工打造的一种生态系统，具有较强的综合性和微小性的基本特征。人工湿地系统的设计与应用原理通常需要遵循结构与功能协调原则，设计方案的制定需要突出人工湿地对污水厂尾水处理的作用和功能，还需要有效实现对污染物的二次回收和利用，从而有效节约污水厂尾水处理方面的成本费用，提升尾水处理效果，增加其经济效益。人工湿地在污水厂尾水处理中的应用能够有效提升尾水处理的效率和质量，经过大量实验研究表明，人工湿地系统中含有大量的微生物和基质，能够起到对尾水中的磷、氮和大肠杆菌等物质的良好处理效果。同时，采用人工湿地系统进行尾水处理的方式有利于降低污水厂对尾水处理的资金成本，相对于传统的尾水处理技术而言，人工湿地尾水处理能够降低人力与物力资源的消耗，且运行与维护的流程相对简便，有利于减轻人员的工作量。

2人工湿地在污水厂尾水处理方面的应用

2.1TN的去除

TN进水质量浓度最高为23.80mg/L，最低为17.90mg/L，平均为20.44mg/L；出水质量浓度最高为13.36mg/L，最低为7.36mg/L，平均为10.25mg/L，出水水质优于一级A标准。多级复合人工湿地工艺对TN的去除率在40.75%~58.94%之间，平均去除率为49.90%，脱氮效果较好，比一级垂直流人工湿地出水的去除率提高了28.45%，比组合型人工湿地出水提高了12.82%。

2.2湿地结构设计

考虑到湿地的处理效能和景观效果，湿地系统选择多种水生植物，其中，水平潜流湿地选用的植物主要为芦苇、香蒲、水葱、菖蒲、千屈菜和鸢尾;表面流人工湿地选用生长旺盛的挺水植物芦苇和香蒲。人工湿地根据地势阶梯布设，其中一级潜流湿地、二级潜流湿地及表面流人湿地之间的高差依次为0.4，1.3m。一级潜流和二级潜流湿地功能区的基质自下而上布设依次为0.6m高的粒径60～90mm大砾石、0.4m高的粒径20～40mm小砾石和0.2m高的粒径10～20mm碎石屑;而表面流湿地基质分2层铺设，表层为种植土，铺设厚度为0.15m，下层铺设0.2m厚河沙，总厚度为0.35m，排水端与人工湖相接，采用浇筑的石积护岸，增强了与景观湖的自然衔接性。湿地底层防渗处理采用0.25mm厚HDPE土工膜防渗，防渗系数小于10－8m/s，湿地侧壁采用钢筋混凝土浇筑，湿地底坡度为0.5%。

2.3综合各方面因素考虑选择人工湿地的建设场地

为充分发挥人工湿地的优势功能，有效节约与控制人工湿地建造的成本费用及人力物力资源，需要综合各方面因素进行考虑分析，选择适合的人工湿地建设场地。通常情况下，污水处理厂会选择天然池塘作为人工湿地的建造场地，天然池塘本身形成了一个小型的生态系统，且其内部具有一定的稳定性，在对污水厂尾水进行处理的过程中能够避免再过度消耗大量资金来种植水生植物。同时，天然池塘形成的人工湿地系统对于污水厂尾水的处理效果十分显著。

2.4污水厂尾水人工湿地处理系统的主要缺点及应对措施

根据对本项目及此前类似工程建设及运行过程中产生的结论总结分析，人工湿地尾水处理系统主要有以下缺点：一是占地面积大，受工艺本身特性的影响，为保证处理效果，湿地面积不可能减小，在某些寸土寸金的区域注定此工艺推行困难。二是易受病虫害侵扰。三是由于人工湿地的生物及水力复杂性增加了对其处理机制、工艺流程运作的认识理解，设计运行参数难以精确，故常因设计问题使出水水质无法达到预期效果，甚至成了新的污染源。由于人工湿地的处理效果与水生植物的生长密度密切相关，故一般情况下，人工湿地往往需建成数年后才能达到完全稳定运行的效果，在水生植物密度过低或过高时皆难以达到处理效果，因此如何因地制宜地调整分析运行参数是人工湿地推行的重大阻碍之一。针对以上情况，在人工湿地前期设计、建设及后期运行过程中应注意以下问题：第一，人工湿地建设选址尽可能以天然池塘或洼地为基础，特别在某些乡镇污水处理厂的建设中有较为宽广的推行意义；第二，水生植物选型尽可能选择抗病虫害较强的品种；第三，在人工湿地床周边铺设一定厚度的防水黏土层，保证湿地内污水外渗状态受控；第四，加强水生植物状态监控，采用合理工艺调整运行参数，防止因水生植物过于茂盛或过于稀疏导致水处理效果降低。

3人工湿地的发展前景

相对于传统的尾水处理方式而言，采用人工湿地系统对污水厂尾水进行处理，有利于提高尾水的回收与利用率，避免尾水对水资源产生较大的污染和破坏，同时可以有效缓解城市用水紧张等问题。人工湿地尾水处理法的技术与工艺应用与操作相对简便，易于维护，具备较强的抗冲击性能，能够提高对尾水处理的效果。在技术应用前期不需要进行大量资金的投入，且后期用于系统运行与维护的成本费用相对较低，因此在我国城市郊区或小型乡镇等地的污水厂尾水处理中能够得到广泛的应用。此外，人工湿地系统的建造与应用能够直接或间接地为地方创造更大的经济和社会效益，例如：人工湿地可以被当做为野生动物的栖息地，有利于对濒危野生动物的保护，还可应用于水产养殖、绿化和生态修复等工作中。但由于受到探究分析的时间以及地域个体参数较少等因素的影响，人工湿地中植物的种植密度和水力停留的时间尚未达到预期的最佳目标，在冬季气候较寒冷恶劣时期难以有效保证人工湿地的环境，相信随着在未来对系统运行参数的有效调整，能够有效提升人工湿地对污水厂尾水处理的效率和质量。

结语

总的来说，根据对本项目团林污水处理工程人工湿地尾水处理系统的探究，人工湿地技术在污水厂尾水处理方面的意义巨大，市场广阔，前景良好。在目前我国亟需提高污水处理厂出水水质的现状情况下，有必要进一步更细致地研究在不同地区的人工湿地特征及运行数据以便为将来的人工湿地建设提供更合理系统的设计运行参数。

参考文献

[1]曹大伟，沙玥，金秋，等.多级复合型人工湿地工艺对污水厂尾水处理净化效果的试验研究[J].环境科技，2019，32(3):12-16.

[2]王印，陶梦妮，左思敏，陶正凯，荆肇乾.城镇污水厂尾水处理技术应用研究[J].应用化工，2018，47(12):2729-2733.