人工濕地城市污水處理廠尾水處理探索與實踐
——以某工程為例

文／韓玉雷 淮安城市開發建設有限公司 江蘇淮安 223001

引言：

人工濕地自應用到污水廠尾水處理以來，已成為一種比較完善成熟的城市污水尾水處理技術，在90 年代引入中國，并在多個地區得到成功應用。人工濕地主要由填料、植物以及附著在填料表面的微生物三部分構成。通過一系列的化學和物理反應，人工濕地可以實現對污水尾水的分解和降解。

文章[1]采用了“水平潛流+表面流”的復合人工濕地的辦法，對污水廠尾水進行處理，取得了很好的效果。文章[2]分析了人工濕地的原理和對污水廠尾水處理的優勢。文章[3]由于城鎮污水系統尾水仍然有豐富的氮磷等元素。作者根據現有的除污方式，探討了混凝沉淀法、吸附法、膜分離法、臭氧氧化法、高錳酸鉀氧化法、Fenton 氧化法、曝氣生物濾池、生物活性炭、膜生物反應器、穩定塘、人工濕地的技術研究與應用。文章[4]介紹了采用曝氣生物濾池與人工濕地的組合工藝處理污水廠尾水，根據單項試驗優化各項運行參數，設計出了組合工藝的最優運行條件。文章[5]介紹了采用人工濕地工藝處理造紙污水二級生化處理廠出水(尾水)。

從上述的文獻中可以很明顯的看出，人工濕地是對污水廠尾水處理的一個很好的解決方案。本工程采用水平潛流。填料選擇石灰石、沸石以及礫石搭配方案。主要栽培的植物有美人蕉、菖蒲、蘆葦等植物的組合。污水處理廠尾水濕地工程擬采用“生態塘+水平潛流人工濕地”工藝。各級處理單元依次相連，對水體中的污染物進行逐級凈化去除，最終達到水質改善的目標。

1.工程初步設計

1.1 項目具體規模

人工濕地主體面積約為15000 m2，（其中生態塘約3000 m2，人工濕地約10000 m2，其余為設計道路及濕地綠化），處理規模1 萬m3/d；進水管網約500m，出水管網約700m。

1.2 設計進出水水質

污水廠工程擬開展30%中水回用工程，本項目中水主要回用于污水廠內部及城南經濟新區道路灑水、綠化以及景觀用水等。

本項目人工濕地設計的進、出水的水質如表1 所示。

表1 人工濕地設計進、出水水質一覽表

1.3 工藝流程

結合本項目的實際情況和各種工藝的技術特點，污水處理廠尾水濕地工程擬采用“生態塘+水平潛流人工濕地”工藝。各級處理單元依次相連，對水體中的污染物進行逐級凈化去除，最終達到水質改善的目標。生態塘與水平潛流模式組成的人工濕地是其主要的功能單元。工藝中不同處理單元的功效如下表2 所示。

表2 人工濕地不同處理單元功能

2.污水處理廠尾水處理工程建設

2.1 工藝選擇

按照人工濕地中水在濕地流動方式的特點，人工濕地一般可以分為表面流人工濕地、水平流人工濕地、垂直流人工濕地、多元組合人工濕地四大類。其主要特點如表3 所示。考慮到垂直潛流人工濕地構造與管理較為復雜，易堵塞，建設費用高，因此本次工程推薦主體工藝采用水平潛流人工濕地。

表3 人工濕地的主要特征

2.2 進、出水管道的材質選擇

不同材質的管道，其制作工藝，受力結構，敷設安裝和維護管理不盡相同，現就目前國內常用管材比較如下：

2.2.1 球墨鑄鐵管

具有承受內壓高和受外荷載大的特點，具有較強的耐腐蝕性、嚴密性強，使用壽命長。

2.2.2 鋼管

具有承受內壓高和受外荷載大的特點，韌性好、耐沖擊，對復雜地形地基有很強的適應性，缺點是鋼管的腐蝕相對容易，對其要求較高，后期維護也比較麻煩，工程的使用壽命也比水泥管、球墨鑄鐵管短，造價也相對要高很多。

2.2.3 預應力鋼筋砼管

水力條件較好，防腐蝕性能好，最突出的優勢是價格便宜。由于制作工藝限制，管道承受內壓較低，抗外荷載能力較差，且破損率高達15%，因此在管道工程中的選用，將受到一定的限制。

2.2.4 玻璃鋼夾砂管

具有內壓力高，內壁光滑，摩阻系數小，節能，不需防腐措施，管長接頭少等優點。缺點是施工安裝技術要求較高，施工程序較多。

2.2.5 塑料管

是傳統鐵管、鋼管的升級替換產品。PE 管具有重量輕、強度高：在正常使用條件下可承受不大于1.0Mpa 的工作壓力。使用壽命長、流量大。

綜合以上管材的生產工藝、技術性能、結構組成及施工、維護管理和建設標準及資金狀況等因素，同時考慮當地選擇管材的習慣，本工程二期人工濕地進水管采用實壁 PE 管。

2.3 污水廠尾水預處理

在人工濕地前設置的處理工藝，如格柵、沉砂、初沉、均質、水解酸化、穩定塘、厭氧、好氧等。當濕地進水的水量波動大、泥沙含量多或懸浮物 濃度高（如潛流濕地進水懸浮物濃度高于20mg/L）時，宜設生態滯留塘、生態礫石床、沉砂池、沉淀池或過濾池等，本次項目進水懸浮物濃度低于10mg/L，濃度較低，預處理階段可不設置以上設施。

2.3.1 調節池

污水廠尾水水質具有很明顯的波動性，這種波動對后續人工生態濕地功能具有一定的影響。同樣對于物化處理設施，水質波動越大，過程參數難以控制，處理效果越不穩定；反之，波動越小，效果就越穩定。在這種情況下，應在尾水后設置調節池，用于進行水質的均化和水量的調節，以保證尾水處理的正常進行。

2.3.2 氣浮

氣浮是一種固液或液液分離工藝，主要用來處理廢水中靠沉降難以去除的乳化油或相對密度接近水的微小懸浮物和膠體。

2.3.3 沉淀池

沉淀池是應用沉淀作用去除水中懸浮物SS 的一種構筑物。沉淀池在廢水處理中廣為使用。

2.3.4 生態塘

生態塘主要依靠水域自然生態系統凈化污水。一般可通過動植物的合理組合，對污水產生凈化效果。

綜上所述將生態塘布置于人工濕地起點，水生植物的換季及動物的排泄物，可以補充水體碳源，提升后續主體工藝的處理效果，由于動植物組合的多樣化，可隨當地特色打造人工濕地景觀效果，大大提高了人工濕地的美觀度，生態塘也具有水質、水量調整功能，滿足預處理需求，經過土地調節池、氣浮、沉淀池、生態塘等進行對比，本項目采用生態塘方案。

2.4 水生植物的選擇

在工程項目應用中，對于人工濕地來講，選擇挺水植物是最佳的植物類型;對于潛流人工濕地，其水面位于填料以下的工藝特征使其在水生植物選擇時僅能選擇挺水植物，因此國內相關規范/指南中對于潛流人工濕地以推薦挺水植物為主。

根據本次進水濃度，本次搭配組合主體選取美人蕉+菖蒲+蘆葦。

3.項目生態效益和社會效益

3.1 項目生態效益

作為一種污水生態處理技術，人工濕地在植物-基質-微生物的協同作用下對高郵市珠光污水處理廠尾水有深度凈化的效果，從而減少了下游的入河污染物排放量，降低了下游河道富營養化風險。濕地建成后，污水廠尾水COD削減量可達到36.5t/a、BOD 削減量14.6t/a、TN 削減量10.95t/a、氨氮削減量7.3t/a，TP 削減量0.73t/a。除了常規的COD、BOD、NH3-N、TP 等污染物之外，人工濕地系統對其他有毒有害的污染物同樣具有良好的降解功能，比如重金屬、農藥、部分持久性有機污染物及微量污染物等。人工濕地種植的水生植物，包括蘆葦、再力花、花葉蘆竹、旱傘草、美人蕉等也能有效地吸收有毒物質，從而為下游河道提供源源不斷的優質水源，改善區域水環境質量水平。

利用人工濕地中存在的大量水生植物，可以很多的給各種魚蝦等提供食物，而這些魚蝦又是鳥類的食物，如此循環，起到了物種保護和生態多樣性的重要作用。

人工濕地也可以作為地下水層的補水站，從濕地流入到蓄水層的水可成為淺層地下水系統的一部分，淺層地下水可以作為周圍水系統的補水裝置，或最終流入深層地下水系統。

3.2 項目社會效益

某市的人工濕地城市污水尾水處理系統，走循環經濟路線，提高人民生活質量，增強區域再生水循環利用功能，功在當代，造福子孫后代的戰略性工程。

本項目是河流域生態安全緩沖區建設將改善和提高水體水質，改善農業灌溉、漁業養殖的用水水質，對預防各種傳染病、公害病、提高人民健康水平，起重要作用。

本項目對于減少環境污染、恢復城市生態環境、改善市民生活環境、促進城市投資和經濟的可持續發展具有極大的促進作用，有助于提升城市品味和市民生活舒適度，使得城市形象和綜合競爭力得到提高，其社會效益極其顯著。

結語：

本文以具體的工程實例為依據，介紹了人工濕地是對污水廠尾水處理的一個很好的解決方案。介紹了工程中人工濕地的主體工藝、進出水管的材質選擇、污水廠尾水預處理方案及水生植物的選擇。并進行了建設人工濕地的生態環境效益分析，從分析可以明確看出，人工濕地方案不僅解決了污水廠的尾水問題，而且對城市環境改善有很好的輔助作用。