莒縣淤泥河人工濕地水質(zhì)凈化技術應用

李淑英 ，帥永波 ，尉玉華

（1.莒縣小店鎮(zhèn)水利站，山東 莒縣 276515；2.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014；3.山東省海河流域水利管理局，山東 濟南 250100）

日照華泰紙業(yè)有限公司污水處理廠和莒縣污水處理廠出水直接排入淤泥河后入沭河，為確保淮河流域水污染防治規(guī)劃的實施，減少污染物排放總量，當?shù)卣ㄔO了淤泥河人工濕地水質(zhì)凈化工程，對華泰紙業(yè)污水處理廠及莒縣污水處理廠出水進行深度處理，以保證出水水質(zhì)達到規(guī)劃要求。

1 人工濕地水質(zhì)凈化工藝方案

利用莒縣G206國道東側，淤泥河樁號KB0+101～KB0+584西側之間的一般用地，建設潛流人工濕地一處，通過淤泥河樁號KB0+584處建設一座橡膠壩將淤泥河上游來水引至該潛流濕地進行深度凈化，利用柳青河KA3+370～KB4+992段河道灘地建設多級表面流濕地，將潛流濕地出水引入該表流濕地內(nèi)緩慢流動、較長時間駐留，通過在污水中存活微生物的代謝活動和包括水生植物在內(nèi)的多種生物的綜合作用，使有機污染物得到初步降解。使處理出水基本達到Ⅲ類水標準。設計目標如下：

1）由淤泥河上游微污染河道來水，經(jīng)過濕地工程處理后水質(zhì)達到 《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）Ⅲ類水標準，即 CODcr≤20 mg/L，NH3-N≤1.0 mg/L，減輕下游沭河夏莊斷面的污染負荷。

2）綜合考慮環(huán)境、經(jīng)濟和景觀等要素，建設具有水質(zhì)凈化與生態(tài)多樣性工能的濕地生態(tài)系統(tǒng)。

3）種植經(jīng)濟水生植物，提高濕地經(jīng)濟效益，實現(xiàn)周邊農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整。同時，濕地出水可回用與農(nóng)田灌溉，提高水資源利用率。

2 人工濕地系統(tǒng)設計

2.1 潛流濕地系統(tǒng)和滯留塘設計

潛流濕地通過橡膠壩抬高水位，將淤泥河上游來水引至潛流濕地進行深度凈化，處理后再排入表面流凈化區(qū)。

2.1.1 強化潛流人工濕地

在濕地系統(tǒng)配置填料、基質(zhì)，利用植物、微生物的協(xié)同作用對進水進行強化處理，實現(xiàn)對污水中懸浮物的大部分去除和部分有機污染物、NH3-N的削減。潛流濕地是水質(zhì)凈化工程的工藝核心，因地制宜分單元采用模塊化設計，各濕地單元之間并聯(lián)運行，有效保證濕地正常運行和日常檢修。

潛流濕地系統(tǒng)包括濕地床體、布水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)組成。在潛流濕地末端設置排水渠和放空渠，當濕地床填料表面生物膜累計較多或出現(xiàn)淤積現(xiàn)象時，關閉排水管，同時開啟大管徑放空管，利用濕地床體內(nèi)較高水頭將填料中的淤泥河脫落生物膜以較高速度排出放空管。

1）潛流濕地單元設計。根據(jù)土地布局，潛流濕地分為35格并聯(lián)濕地單元，每格尺寸為45m×40 m。濕地床主要由表層土壤和中層礫石層組成，底部為防滲層。表層土壤可用當?shù)乇韺油粒穸葹?0 cm，表層土以下鋪設土工布防止土壤深入填料層以免堵塞。礫石層由三部分組成：上層采用粒徑1～2 cm的細礫石，厚度30 cm；中層為粒徑2～3 cm的中礫石，厚度為40 cm；下層為粒徑5～8 cm的粗礫石，厚度30 cm；填料總鋪設厚度為100 cm；底部粘土壓實，PE防滲膜，四周為C30鋼混墻。

2）布水、排水系統(tǒng)設計。布、排水系統(tǒng)共分為布水渠、布水渠堰、集水渠、排空渠和污泥儲存池。布水渠為C30鋼筋混凝土結構，渠寬B=1.0 m，渠高H=1.5 m，渠長L=900 m；布水渠堰為鋼筋混凝土結構，堰寬B=0.5 m，堰高H=1.4 m，堰長L=40 m；集水渠采用管徑為DN200的UPVC管，出水經(jīng)集水渠匯水后排至總排水渠，引入表面流濕地單元。集水橫管每隔4 m設置一個出水管，出水管采用L型可調(diào)高度的彎管，以調(diào)節(jié)水平流濕地內(nèi)的水位；排空渠設置在潛流濕地末端集水渠外側，排空渠寬B=1 m；渠高H=1.5 m，排空渠長L=1 140 m；污泥儲存池，建于排空渠末端，用于儲存排空時的污泥，待自然干化后，用車運輸至開發(fā)區(qū)污水處理廠污泥處理車間處理。池寬B=2 m；池高H=2.5 m；池長 L=10 m。

2.1.2 生態(tài)滯留塘

滯留塘是在河道內(nèi)形成一定容積，提高污水在河道內(nèi)的水力停留時間，通過不同的水深植物或配置生物島柵、生態(tài)基、循環(huán)增氧設備和沉水植物等，實現(xiàn)對污水中懸浮物的大部分去除、部分有機污染物、NH3-N和P的消減。生態(tài)滯留塘包括橡膠壩回水形成的河道，河寬40～95 m，占地面積4.3 hm2，在靠近橡膠壩的河道內(nèi)，水深0.5～1.5 m的較淺區(qū)分片種植蓮和睡蓮等水生植物，在水深1.0～2.0 m的深水區(qū)域選中當?shù)爻Ｒ姷南矞亍⑶揖咻^強凈化能力的金魚藻、苦草、黑藻、紅線草及喜涼的菹草，不同植物分片進行種植，通過優(yōu)化植物組合，去除河水中部分污染物。

2.2 河道多級表面流濕地系統(tǒng)設計

河道多級表面流濕地。主要功能是將污水有控制的投配到土壤經(jīng)常處于飽和狀態(tài)，生長有水生植物的表面流人工濕地中，污水在沿一定方向流動過程中，通過耐水植物、微生物和土壤的聯(lián)合作用，去除污水中的污染物，從而凈化水質(zhì)。

在柳青河KA3+720-KA4+992段河道兩岸灘地建設河道多級表面流濕地，總面積13.7 hm2。沿柳青河堤防向河槽方向分別配置挺水植物和浮葉植物，有效攔截去除污染物，均勻布水。同時，在保證水質(zhì)條件下，適量投放鯉魚、鯽魚、蝦、泥鰍和蟹等動物，提高濕地系統(tǒng)的生態(tài)穩(wěn)定性。

基于國內(nèi)外人工濕地經(jīng)驗，將柳青河河道多級表面流的設計有效水深取為0.5 m。設計流量Q=3333.3 m3/h；水力負荷：qave=58 cm/d；停留時間：HRT=0.86 d；有效水深 0.5 m。

2.3 植物的選擇與配置

1）植物的選擇與配置。基于對本土濕地植物的調(diào)查，選擇蘆葦、香蒲等作為人工濕地的挺水植物先鋒物種，選擇蓮、菱和睡蓮作為浮葉植物先鋒物種，選擇金魚藻、苦菜和黑藻作為沉睡植物先鋒物種。

2）植物的栽種。挺水植物的栽種。蘆葦、香蒲和菰等屬于挺水植物，該類植物不需要演替過程，可直接種植。該類植物屬于多年宿根性多年生，能通過地下根狀莖進行繁殖。

3）浮葉植物栽培。本工程生態(tài)滯留塘部分區(qū)域適合種植淺水藕，在日氣溫15°、水溫12°以上時栽種，采用0.7×1.5 m。

4）沉水植物的栽種。沉水植物繁殖方式分為有性生殖和無性生殖兩種方式，在人工繁殖時，由于沉水植物的種子不易獲得，常采取無性繁殖方式，江沉水植物撈起、剪斷，每段至少包含兩個葉腋，將每段埋于土壤中，保持水層稍高于植物頂端。保持合適溫度，一周后莖節(jié)處會生出不定根，再培養(yǎng)一定時間即可移栽。

3 結語

目前該濕地已經(jīng)完成大部分工程內(nèi)容，通過運行情況來看，水質(zhì)有明顯改善，待全部工程實施完成后一定能發(fā)揮更好的作用。