人工濕地在新疆寒冷地區(qū)的工藝選擇

段玉娜

摘 要：人工濕地是模擬自然濕地機(jī)理的人工生態(tài)系統(tǒng)，是利用人工構(gòu)建的濕地系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和馴化的生物生化系統(tǒng)協(xié)同對污水進(jìn)行綜合作用實(shí)現(xiàn)對污水的凈化。它根據(jù)濕地基質(zhì)、植物和微生物相互關(guān)聯(lián)，物理、化學(xué)、生物學(xué)過程協(xié)同作用來處理污水。

關(guān)鍵詞：人工濕地;工藝選擇

人工濕地可按污水在濕地床中流動(dòng)的方式不同而分為三種類型：表面流人工濕地、水平潛流人工濕地、垂直潛流人工濕地。為了處理不同類型的污水，強(qiáng)化對污水的處理效果，研究者們不斷更新人工濕地技術(shù)，開發(fā)了垂直流-水平流、水平流-垂直流、垂直流-水平流-垂直流、復(fù)合垂直流等形式的組合人工濕地。此外，為了對大型水面進(jìn)行水質(zhì)改善，工程人員還開發(fā)了植物濾床技術(shù)，人工濕地浮島技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。

1 表面流人工濕地

表面流人工濕地系統(tǒng)也稱水面濕地系統(tǒng)。表面流濕地系統(tǒng)中，污水在濕地的表面流動(dòng)，水位較淺，多在0.1-0.6m，它與自然濕地最為接近，污水中的絕大部分有機(jī)物的去除是由長在植物水下莖稈上的生物膜來完成，這種濕地不能充分利用填料及豐富的植物根系，易滋生蚊蠅。在冬季或北方地區(qū)則易發(fā)生表面結(jié)冰及系統(tǒng)的處理效果受溫差變化影響較大的等現(xiàn)象，但這種濕地系統(tǒng)具有投資低和運(yùn)行簡便的優(yōu)點(diǎn)。

2 潛流型人工濕地

潛流型濕地系統(tǒng)中，污水在濕地床的內(nèi)部流動(dòng)，因而一方面可以充分利用填料表面生長的生物膜、豐富的植物根系及表層土和填料截流等作用，以提高其處理效果和處理能力;另一方面則由于水流在地表以下流動(dòng)，不容易產(chǎn)生臭味或蚊子問題，而且它們可以處理較高負(fù)荷污染物負(fù)荷。但是如果有機(jī)負(fù)荷太大，它們往往會(huì)堵塞，因而常常采用多個(gè)進(jìn)口，盡可能均勻地分散懸浮固體，同時(shí)前面通常有一個(gè)沉淀單元，以除去懸浮固體避免堵塞問題。但這種濕地系統(tǒng)的投資要比地表面流系統(tǒng)高些，一般為表面流濕地建造費(fèi)用的4-8倍，主要是填料費(fèi)用高。

潛流濕地—原水自頂部進(jìn)入潛流濕地，均勻的流過濕地內(nèi)部的生態(tài)填料后，自底部排出潛流濕地;在這個(gè)過程中通過頂部種植的挺水植物、植物根部和生態(tài)填料表面附著的微生物的共同作用，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)凈化的目的。

在潛流濕地上半部，由于有大氣復(fù)氧和植物根系傳氧作用的存在，微生物以好氧形式為主降解水中的污染物：硝化菌在好氧條件下，將污水中的氨態(tài)氮氧化為亞硝酸態(tài)氮或硝酸態(tài)氮，好氧異養(yǎng)型微生物在好氧狀態(tài)下，降解污水中的絕大部分有機(jī)物。在潛流濕地下半部，隨著溶解氧含量的降低，生化作用逐漸以缺氧和厭氧為主，在這個(gè)過程中能使部分硝態(tài)氮還原為氮?dú)獾玫饺コ?/p>

潛流系統(tǒng)又可設(shè)計(jì)成為水平流或垂直流。水平流系統(tǒng)包括一個(gè)種有植物的黏土或碎石床，黏土床還常常添加鈣和鋁補(bǔ)充物來改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤沉淀磷酸鹽的能力。廢水在該系統(tǒng)中水平的流過植物根系。該系統(tǒng)能有效降低生化耗氧量，減少懸浮固體。

在垂直流系統(tǒng)中，人們能夠以間歇的劑量將廢水施用于床表面，廢水垂直滲過多為砂礫的基質(zhì)，達(dá)到較好的處理效果。而交替的潮濕期和干燥期則可以提高基質(zhì)的固磷作用。

由上表可知：

1）表面流濕地相對于潛流濕地其負(fù)荷低、占地面積大、建設(shè)費(fèi)用低，適用于河灘濕地、湖濱帶濕地等類型的項(xiàng)目，處理污染物濃度較低的水。

2）潛流濕地具有負(fù)荷高、處理效果好、占地面積較小等特點(diǎn)，適用于污水處理廠尾水提標(biāo)、村鎮(zhèn)污水處理等項(xiàng)目，處理污染物濃度較高的水。

3）每種類型的人工濕地各具特色，在工程設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況選擇兩種或幾種工藝組合，充分利用各自優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)工程效益最優(yōu)。

由于新疆冬季較冷，采用表面流濕地、垂直潛流濕地冬季會(huì)發(fā)生結(jié)冰問題。故綜合考慮采用水平潛流濕地+表面流濕地，在冬季污水處理廠出水只經(jīng)過水平潛流濕地后進(jìn)入生態(tài)蓄水池，在夏季污水處理廠出水經(jīng)過水平潛流濕地后再進(jìn)入表面流濕地進(jìn)一步處理后進(jìn)入生態(tài)蓄水池回用于園區(qū)綠化、道路澆灑及河湖景觀補(bǔ)水。