多級多態濕地系統在城市濕地公園構建中的應用

錢玉梅　俞建河　陳曉旭

摘 要：將人工濕地工程應用于城市濕地公園的構建，是濕地生態恢復的一種有效途徑和主要模式。天長市紅草湖濕地公園在建設中注重規劃與人工濕地工程的緊密結合，通過構建微孔曝氣生態塘、潛流型人工濕地、生態河道凈化濕地、塘濕地、水下森林等組合濕地系統對污水廠尾水進行提質的同時，結合景觀設計，打造一座具有觀賞、休閑、健身、游樂等功能的濕地景觀公園，提升市民生活品質和城市品位?？蔀槌鞘袧竦毓珗@建設提供參考。

關鍵詞：多級多態濕地系統 污水廠尾水 處理效果 天長市濕地公園

Application of the Multi-Level Polymorphic Wetland System in the Construction of Urban Wetland Parks

QIAN Yumei ??YU Jianhe CHENG Xiaoxu

（Tianchang Erfeng Electric Irrigation Station， Tianchang， Anhui Province， 239300 China）

Abstract：The application of constructed wetland engineering to the construction of urban wetland parks is an effective approach and main model of the ecological restoration of wetland. The Hongcaohu Wetland Park in Tianchang attaches great importance to the close combination of planning and constructed wetland projects during construction， builds a combined wetland system of microporous aeration ecological ponds， undercurrent constructed wetland， ecological river purification wetland， pond wetland and underwater forests to improve the quality of tail water in sewage plants， and builds a wetland landscape park with the functions of viewing， leisure， fitness and recreation in combination with landscape design， so as to enhance the quality of life and urban taste of citizens. It can provide reference for the construction of urban wetland parks.

Key Words： Multi-level and polymorphic wetland system; Tail water in sewage plants; Treatment effect; Wetland parks in Tianchang

人工濕地以其操作簡單、低耗、效能穩定且具有景觀價值優勢等特點已被世界各地廣泛應用于污水凈化。然而，傳統單一人工濕地系統在實際應用中往往受氣候、植物種類、水力和污染負荷等因素的影響，制約了人工濕地正常功能的發揮。因此，建立一種占地面積小，且操作簡單并結合各類型人工濕地優點的多級多態濕地系統將在污水處理方面具有重要應用價值。它與單一類型人工濕地相比，能豐富污染物的去除過程，有效利用各類型人工濕地優點和提高污染物處理效率，同時延長濕地使用壽命，因而在污水處理方面具有明顯優勢^[1-6]。

新白塔河為淮河干流下游入高郵湖的重要入湖河流，發源于安徽省來安縣的長山和江蘇省盱眙縣的萬山，由西向東橫穿安徽天長市城區，在天長市萬壽鎮汊河村處匯入高郵湖。新白塔河總來水面積為1 303 km²，全長69 km，其中安徽天長市境內長37.1 km。新白塔河水質考核斷面位于天長市主城區下游，按其水功能區劃要求達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）的Ⅲ類標準，而天長市第一污水處理廠位于新白塔河南岸天長紅草湖濕地公園的西北角，始建于2005年，2007年投入運行，每日有超過6.0萬m³/d的尾水排入新白塔河，目前污水處理廠尾水水質指標執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，尾水中的氮、磷、有機物等水質指標高于《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅴ類標準，直接排放到自然水體中會造成受納水體的污染。為保障新白塔河水質穩定達標及改善紅草湖濕地公園和西護城河河道水質，改善西護城河的水體流動性、水質和區域生態環境，亟需對污水處理廠尾水進行提質處理。2020年11月，天長市人民政府充分利用紅草湖濕地公園得天獨厚的自然條件，投資6 000萬元，對現有紅草湖濕地公園中的北園和中園進行改造，實施了天長市濕地公園水體生態構建工程。工程于2021年8月完工并投入運行，改造后使6萬m³/d污水處理廠尾水通過提升泵站提升至預處理調節塘，配水分兩路，一路5萬m³/d尾水進入生態爆氣塘，一路1萬m³/d尾水進入潛流濕地，分別出水后進入河道和塘濕地、水下森林等組合濕地系統，對污水廠尾水進行深度凈化和活化，確保深度凈化后COD和NH₃-N水質指標達到地表水Ⅳ類、TP水質指標達到地表水Ⅲ類標準后，作為西護城河生態補水，最終由河口的窯灣排澇站排入新白塔河。在保證對污水廠尾水進行提質的同時，借鑒全國各地將人工濕地工程應用于城市濕地公園構建的成功經驗^[7-10]，注重濕地公園的景觀設計與人工濕地工程的緊密結合，打造一座具有觀賞、休閑、健身、游樂等功能的濕地景觀公園，提升市民生活品質和城市品位。

1工藝設計

1.1工藝流程

參考各種類型濕地系統凈化能力及水生植物的耐受程度、本地物種特點，并結合本項目的水質特點，利用預處理調節塘-微孔曝氣生態塘—生態河道凈化濕地—大水面塘濕地—水下森林凈化系統的工藝流程來達到水質凈化與濕地景觀提升的目的。總體方案占地總面積為18萬m²，水力停留時間為4 d，處理尾水量6萬m³/d。具體布置詳見圖1。

1.1.1預處理調節塘

占地總面積為0.2萬m²，采用高效凈化挺水植物＋微生物膜組合。大量挺水植物的存在，一方面迅速削減水體流速，有助于降低污水中的TSS含量；同時，植物的生長可以吸收水體中的氮、磷等營養物質；此外，植物表面的微生物膜可以促進污水中有機物和氮的去除。

1.1.2微孔曝氣生態塘

占地總面積為0.5萬m²，采用超氧微孔曝氣系統+彈性填料+耐污多根水生植物+復合微生物群組合。高效曝氣可大幅度提高水體溶解氧，氧化水質的有機物，同時在好氧環境下，利用亞硝酸菌和硝酸菌將氨氮氧化成硝酸鹽，將正磷酸鹽轉化為聚磷酸鹽儲存起來，降低水中的有機物、氨氮和磷。彈性填料和水生植物根系提供大量微生物附著面，促進多種微生物的富集。同時植物對氮、磷的直接吸收和利用也有助于污染物的去除。

1.1.3潛流型人工濕地

占地總面積為1.5萬m²，采用吸附性填料+高效凈化濕地植物+微生物膜組合。充分利用填料表面生長的微生物膜、豐富的植物根系及表層土和填料截留等的作用，促進水體中多種污染物的去除。由于水流在基質以下流動，故具有保溫性較好、處理效果受氣候影響小、占地較小、衛生條件好等多種優點。

1.1.4生態河道凈化濕地

占地總面積為9.2萬m²，采用吸附性填料+耐污快速生長型水生植物+水生動物組合。在生態學原理指導下，構造具備深潭淺灘的生態型河床，塑造迂回曲折的河流形態；通過投放高效吸附性基質，去除水中過量的磷；通過種植耐污性強、生長快速的水生植物，促進水體中的TSS和氮磷等營養物質的去除；通過投放一定量以藻類和水草為食的浮游動物、底棲動物和魚類，構建相對完善的河道水生態系統，促進河道中底泥、植物殘體和藻類的去除。

1.1.5大水面塘濕地

占地總面積為2.1萬m²，采用景觀射流曝氣系統+物候期組合型水生植物群落+三維水生動物群落組合。利用射流曝氣形成水面景觀的同時，大幅度提高水體溶解氧含量，促進水中污染物的有氧代謝降解過程；通過構建不同生活型搭配的（沉水植物+浮葉植物）、物候期互補的（暖季型植物+冷季型植物）水生植物群落，凈化水體的同時，營造大水面塘濕地生態景觀；通過投放一定量以藻類和水草為食的浮游動物、底棲動物和魚類，構建三維立體的水生生態系統，充分利用水體空間，促進水體中物質、能量的流動循環。

1.1.6水下森林

占地總面積為4.5萬m²，采用“沉水曝氣系統+穩定型沉水植物群落+大型水生動物”組合。利用沉水曝氣系統提高水體溶解氧含量，促進水中污染物的有氧代謝降解過程；通過構建穩定型沉水植物群落提升水質，營造水下森林景觀；通過投放一定量以藻類和水草為食的浮游動物、底棲動物和魚類，構建完善的水生生態系統，充分利用水體空間，促進水體中物質、能量的流動循環。

1.2水生態系統構建

結合現場調研，依據水生植物恢復種植和配置的五項原則，最終確定工程適合恢復種植的水生植物共計21科25屬30種，其中濕生/挺水植物10科11屬11種，浮葉植物4科5屬7種，漂浮植物2科3屬3種，沉水植物5科6屬9 種，見表1。在河道及公園水體構建以沉水植物為主的清水型生態系統，見圖2。

1.3高效生態浮床

為增加有益微生物的附著面積，提高對有機污染物的分解，并利用浮島上的植被吸收氮磷營養元素，從而高效、全方位的凈化水體。設計在水面較大的區域設置立體生態浮島，浮島框體采用持久耐用、價格便宜、重量輕又能承受一定沖擊力的PVC管，床體采用成本低廉、浮力強大、性能穩定的聚苯乙烯泡沫板，基質采用彈性足、固定力強、吸附水分養分能力強的海綿。下部掛設柔性生物膜載體，加強生態浮島布設區域微生物種群密度，強化該區域水體自凈能力。采用線性生態浮床布設方式，形成沿河生態凈化帶。布設距河岸線1～1.5 m，寬度2 m，沿河兩岸布置，布設線性隨河道岸線而定。設計采用駁岸牽拉方式固定浮床，植物種類選用人工水草、細葉莎草、水葵，以及具有一定觀賞性的菖蒲、鳶尾、美人蕉等。

1.4生態緩沖帶

因地制宜的考慮生態修復模式，設計考慮在較寬闊的岸段通過消防浪措施與生態修復相結合構建生態緩沖帶。詳見圖3。1.5水系控制工程

通過高程設計、曝氣推流設施的布置增進水體流通性，提高水體含氧量。

1.6污染控制工程

通過對雨水溢流口的強化處置，減少雨季污染對水體的影響，保障水質。

2實施效果分析

天長市濕地公園水體生態構建工程實施后，在濕地出水口和西護城河口各設置了1個在線監測點，主要在線監測水溫、pH、COD、NH₃-N、TP等要素的水質參數。具體位置如圖1所示。濕地系統已于2021年9月開始試運行，并對濕地水質進行在線監測，另外每隔4d在監測點處人工取樣一次。采集到的水樣在冷藏條件下運回實驗室，對上述水質主要指標進行分析測試，測試方法參考相關國標及《水和廢水監測分析方法（第四版）》。本文對天長市濕地公園水體生態構建工程2022年度運行效果進行分析。

2.1 ?系統對COD效果分析

2022年復合濕地系統對COD的去除效果如圖4所示。系統進水COD濃度在9.91～15.87 ?mg/L之間，月平均值為12.60 mg/L，經過復合濕地系統處理后，出水COD濃度降至9.91～15.87 mg/L之間，年平均值為11.51 mg/L，高于地表水Ⅲ類水質標準，對COD的去除率在2.86%～14.1%之間，年平均值去除率為8.63%。2022年污水處理廠尾水COD濃度不高，顆粒物所吸附的有機物較少，且污水處理廠尾水中的COD大部分為難降解有機物，因此復合濕地系統對COD的總去效果不明顯。

2.2系統對NH₃-N影響分析

2022年復合濕地系統對NH₃-N的去除效果如圖5所示。系統進水NH₃-N濃度在0.26～0.47 mg/L之間，月平均值為0.32 mg/L，經過復合濕地系統處理后，出水NH₃-N濃度降至0.04～0.15 mg/L之間，年平均值為0.08 mg/L，優于地表水Ⅲ類水質標準，對NH₃-N的去除率在66.07%～84.62%之間，年平均值去除率為74.28%，復合濕地系統對NH₃-N的總去效果非常明顯。

2.3 系統對TP影響分析

2022年復合濕地系統對TP的去除效果如圖6所示。系統進水TP濃度在0.07～0.17 mg/L之間，月平均值為0.12 mg/L，經過復合濕地系統處理后，出水TP濃度降至0.04～0.12 mg/L之間，年平均值為0.07 mg/L，優于地表水Ⅲ類水質標準，對TP的去除率在23.08%～66.67%之間，年平均值去除率為46.67%，復合濕地系統對TP的總去效果非常明顯。

3結論

（1）通過微孔曝氣生態塘、表面流人工濕地、潛流型人工濕地、生態河道凈化濕地、大水面塘濕地、水下森林、自然河道凈化等多級多態濕地系統來達到水質凈化與濕地景觀提升的目的是可行的。

（2）多級多態濕地系統應用于天長市濕地公園水體生態構建工程，具有較好的應用效 果。復合濕地系統對NH₃-N和TP的總去效果非常明顯，去除率分別為74.28％和46.67％。

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