探討人工濕地技術對城市污水處理的應用及管理措施

譚劍釗

（廣州市水電建設工程有限公司　廣東廣州　510060）

前言

自改革開放以來，我國社會經濟得到了迅速發展，但過去粗放型的發展也造成了較為嚴重的環境污染問題，如何處理城市污水、解決河流污染問題是重中之重。依靠化學、物理及生物的協同作用，人工濕地可以起到凈化污水、處理污染的作用，同時，人工濕地本身具有一定生態修復功能，可以調節氣候、提動水資源、凈化空氣。

1　人工濕地污水處理技術作用

人工濕地污水處理技術可以對城市污水進行有效處理，在城市污水中，多包涵含碳化合物、懸浮物、磷、含氮化合物等。人工濕地碳循環可以有效排除濕地內部的碳，在濕地中，有很多生物都會對降解當中的碳源予以依賴；對于懸浮物來說，人工濕地可以讓懸浮物得到沉淀與俘獲，在濕地當中，植物腐殖質、低流速都可以讓懸浮物沉淀得到有效促進，并攔截顆粒物質；對于磷來說，人工濕地具有吸附作用，其主要磷循環包含了吸附、解吸附、突然循環、植物吸收、腐爛釋放及礦化，和濕地中氮循環過程相比，磷循環過程中的磷化合價不會發生變化，對于磷的去除效果要好于對于氮的去除效果[1]。

2　人工濕地技術在城市污水處理中的應用

2.1　表面流人工濕地的應用

表面流人工濕地的水面較為開闊，可以終止浮游植物、浮葉植物等，如圖1所示。

圖1　表面流人工濕地處理技術

結合圖1，結合基質類型，在實際應用中，為對流向進行控制、對滲漏現象予以避免，需要使用襯墊層與護坡。通過沉降、過濾、氧化及還原等環節可以凈化流經濕地污水，表面流濕地和自然濕地較為接近，因此，表面流濕地往往會引來野生物寄居。一般情況下，在城市污水處理中，表面流濕地技術多被用為深度處理手段，除此之外，在地下水修復、礦井廢水處理以及垃圾滲透液的處理中，這種技術的應用也可以取得良好效果，其投入建設、維持運行的成本相對較低，具有良好經濟效益。

2.2　潛流人工濕地的應用

2.2.1垂直潛流人工濕地

垂直潛流人工濕地處理技術可以讓水平流濕地中氧氣轉移速率提高，可以讓銷化氨氮能力增強。最初階段，垂直流人工濕地處理多是利用單管直接進水至濕地，以此來完成布水工作，現階段，其布水形式已經相對豐富，如多點布水、上向流、潮汐流等。因這種技術具有較強的銷化能力，因此，在處理垃圾滲透液、食品廠廢水中多有應用，在城市生活污水的處理上很少應用這種技術。

2.2.2水平潛流人工濕地

在水平潛流人工濕地中，基質表面高于污水運行水位，污水運行水位直接接觸濕地植物地下部分，如圖2所示。

圖2　水平潛流人工濕地

結合圖2，在水平潛流人工濕地中，包含植物、礫石基質以及多種水位控制裝置及防滲設施，在應用此種技術時，因為并非直接暴露污水，讓病菌傳播可能性得到減少，同時，此種技術的應用可以在一定程度上防止蚊蠅出現。和表流濕地技術相比，水平潛流人工濕地處理技術的應用在建設費上相對較高，但是和其他污水處理技術相比，其投入成本中等偏下。現階段，在小城鎮污水二級處理和工業廢水處理中，這種水平潛流人工濕地處理技術得到了較為廣泛的應用，在水位之上的這種機制可以發揮出良好的隔離效果，和表流濕地相比，其保溫作用更佳。

2.3　浮床濕地的應用

浮床濕地主要指的是采用鋪設支架方法在將水生植物種植在水面上，進而起到河水凈化、污水處理的作用。除此之外，這種浮床濕地的應用還能對藍綠藻生長給予一定抑制作用，具有一定美化城市的效果，在城市污染河流水質改善中得到了廣泛的應用。但是，和其他處理技術相比，這種浮床濕地處理技術通常只能應用在污染相對較輕的河流中。

2.4　復合濕地的應用

顧名思義，復合濕地就是結合多種人工濕地處理技術，讓不同技術不足互補，讓整體系統效果得到強化。如我國臺灣地區就為處理城市污水問題、修復河流水質而在2010年修建了一座復合人工濕地，在此濕地系統中，包含了五個表流濕地，主要用為處理單元和野生生物生態保護區。在復合濕地系統中，通過添加生物與曝氣的方法可以讓其處理效果得到進一步提升[2]。

3　人工濕地技術應用管理中主要問題及管理方法

3.1　植物應用問題及管理方法

3.1.1植物應用問題

在人工濕地中，植物是極為重要的組成部分，植物的設置和管理在一定程度上決定了濕地凈化能力的發揮效果，通常情況下，應該選擇擴張能力相對較強的濕地植物，讓植物在濕地中的生長得到保證，讓凈化作用得到充分發揮。在植物生長與維護中，主要存在兩方面問題：①植物競爭。野生植物、濕地種植植物之間會出現競爭，濕地種植植物內部也會出現競爭情況，影響植物生長。②植物枯萎問題。植物一旦枯萎就有可能對微生物活性造成影響，影響人工濕地污水處理效果。

3.1.2管理方法

為解決植物競爭問題，需要了解在人工濕地中，不同種類種植植植物的生長特性，如在我國各地，都可以發現香蒲生長能力不如蘆葦生長能力，在人工濕地構建過程中，應該盡量選擇當地較為強勢的植物物種，除此之外，應該重點關注植物營養物去除能力，選擇營養物去除能力高、生長強勢的植物。

為解決植物枯萎問題，需要在人工濕地管理中定期對植物進行收割，通過去除植物生物量來讓濕地中污染物得到長期去除，規避因植物枯萎、腐爛造成再次釋放污染物現象出現。值得注意的是，在人工濕地管理過程中，在收割植物時，不能過早收割，也不能多次收割，否則就會對植物吸收營養物能力和效果造成不良影響，同時會讓人工濕地管理費用提高。

3.2　低溫影響問題及管理方法

3.2.1低溫影響問題

在人工濕度污水處理、水質凈化過程中，植物與微生物具有重要作用，但是在低溫季節中，植物與微生物活性會大大降低，如脫氮等處理效果會受到一定程度的影響。這種影響就目前來看是無法完全避免的，同時，這種低溫影響還有可能讓地基質層出現凍結情況，進而讓濕地床體缺氧加劇[3]。

3.2.2管理方法

一般情況下，對于低溫影響問題進行處理時，主要是對進水污染物負荷予以降低，讓水力停留時間等相關設計參數、運行參數得到提升，同時，利用人為創造隔離層、覆蓋物可以讓人工濕地內部低溫環境得到改善，對低溫影響予以降低。除此之外，也可以采用彌補方法來減少低溫造成的影響，如因為低溫影響，使得人工濕地脫氮效果大打折扣，就可以通過提升濕地內部溶解氧環境的方法來讓脫氮效率得到提升，進而對此種效果不良影響予以彌補。

3.3　濕地堵塞問題及管理方法

3.3.1堵塞問題

在潛流人工濕地當中，物理反應、化學反應以及濕地中的生物都有可能讓濕地內基質出現堵塞現象，水平流濕地的堵塞發展較緩，如圖3所示。

結合圖3，這種水平流濕地堵塞是分階段進行的，而垂直流濕地的進水斷面具有較高的攔截性和較大的堵塞壓力。濕地堵塞問題會影響人工濕地污水處理效果，同時，濕地堵塞問題可能會造成濕地水力故障出現，濕地堵塞問題是人工濕地管理中無法回避的。

3.3.2管理方法

在濕地堵塞管理過程中，其方法主要可分為兩種類型：①預防堵塞。通過對人工濕地運行方案進行優化，對進水與負荷進行調節，對運行方式進行改變等方法可以預防堵塞現象出現，可以讓濕度堵塞因素得到減少。②修復濕地。對人工濕地進行修復的主要方法包含了對基質進行清洗與更換，利用藥劑進行溶解或是投加生物，如蚯蚓等。

圖3　水平流濕地堵塞

4　結論

綜上所述，人工濕地污水處理技術的應用可以有效排除城市污水中的含碳化合物、懸浮物、磷、含氮化合物等物質，現階段，表面流人工濕地、潛流人工濕地、浮床濕地及浮床濕地是人工濕地技術應用的主要類型，通過定期收割植物、優化水力停留時間參數及清洗基質等管理方法，可以讓植物應用問題、低溫影響問題及堵塞問題得到解決。

[1]王玉童，展思輝，周啟星.水環境中抗性基因去除技術研究進展[J].生態學雜志，2017，36（12）：3610～3616.

[2]黃翔峰，陳國鑫，陸麗君.人工濕地對水產養殖廢水典型污染物的去除[J].環境工程學報，2016，10（01）：12～20.

[3]張 明.雅礦井下礦鏟運機出礦底部結構設計[J].新疆鋼鐵，2014（04）：46～48.