人工湿地污水处理系统的介绍

湿地是地球上水陆交互作用形成的独特生态系统，对净化水体、保护水环境具有非常重要的作用。根据1971年签订的《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》，简称《湿地公约》，定义湿地是指自然的或人工的，长久的或暂时性的沼泽地、泥炭地、水域地带，静止的或流动的淡水、半咸水、咸水水体，包括低潮时水深不超过6m的水域。即是说，所有季节性或常年积水地段，包括沼泽、泥炭地、湿草甸、湖泊、河流及洪泛平原、河口三角洲、滩涂、海岸带红树林、水库、池塘、水稻田以及低潮时水深小于6m的海岸带，均属湿地范畴。湿地就是地球表面水陆交互作用的水体系统，被誉为“地球之肾”。它在调节径流、蓄洪抗旱、污水净化、水禽栖息繁衍、水产养殖、调节气候、淤地造陆、改善环境等方面有着其他系统不可替代的作用。为了更好地保护湿地，发挥湿地的重要作用，我国1992年加入《湿地公约》，并且已有21处被列为国际重要湿地。

湿地除天然者外，近年来，国内外主要为净化污水，设计建造了许多工程化的湿地，称人工湿地处理系统，常简称人工湿地。人工湿地系统，因处理的污水种类不同、所处自然地理条件不同，其系统结构将多种多样。但就一个单元湿地来说，一般都由下面几个部分组成：①单元湿地构筑物，如氧化生态塘、厌氧生态塘、兼氧生态塘等，其中常常设置填料，如土壤、砂、砾石等，构成填料床，其上附着微生物或栽种植物；②进、出水系统，如进、出水渠道、管道，为污水能在单元体内均匀流动，没有死水区，一般应使进、出水在断面上尽量分布均匀；③被处理的污水，连续或间歇地向单元湿地供给污水；④优化的植物生态系统，如浮水植物（浮萍、凤眼莲、藻类等）、挺水植物（芦苇、香蒲等），它们除吸收污水中的营养盐，降低污染物浓度外，还可向根部输氧，促进根系周围的好氧微生物生长。对成熟的植物应及时收获，作为植物资源利用，以免造成二次污染；⑤适宜的降解水中污染物的微生物种群，如好氧菌、兼氧菌、厌氧菌、藻类、原生动物，一般都能自动形成；⑥适合当地气候条件和污水情况的水生高级动物，如某些种类的鱼、虾、贝、螺，以捕食菌藻和原生动物，将污染物最终转化为可供人们利用的肉食品。下面以滇池入湖河道污水净化工程为例，进一步了解人工湿地系统的结构、作用、效果。

滇池是昆明市居民供水的来源地。全市90%的工业分布在滇池地区，每天滇池要向市区供应20万t工业和生活用水。由于滇池位于该市下游，该市的废水、污水又排入滇池。随着工农业的迅速发展，滇池受到了严重污染，成为全国严重富营养化的湖泊之一。为了治理滇池，探讨经济、有效的污水净化方法，在滇池的主要入湖河流宝象河边的某公司苗圃基地内建设人工湿地系统示范工程，进行净化河流污水的试验。该系统工艺流程如图1-2所示，用地面积1400m2，水力负荷为0.275～0.32t／（m2·d）。试验污水直接取自宝象河，其水质指标为：BOD528～57mg／L、CODMn 7.0～20mg／L、TN0.2～16mg／L、TP0.5～8.0mg／L、DO0.5～1.0mg／L。

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图1-2　云南滇池宝象河污水人工湿地处理系统示范工程工艺流程

该处理系统，按工艺流程由下列单元组成：储水池、一级氧化塘、表面流湿地、二级氧化塘、潜流湿地、碎石床集水沟、景观水塘。其具体功能为：①储水池，用于调节水流和沉积泥沙；②一级氧化塘（实际为兼氧塘），种植水葫芦、大藻，两者均为浮水植物，耐污性强，生长快，一方面可以输送氧气到根系周围，促进那里的好氧微生物分解污水中的有机物成为营养盐，供植物吸收利用，另一方面，水葫芦、大藻对水面的覆盖，造成离根系较远的水体为强厌氧环境，促使那里的污染物厌氧分解；③表面流湿地，接纳一级氧化塘的出水，其填料为砂土，水流从床面流过，床面上种植的植物为香蒲、芦苇、水芹菜，系由当地70余种水生植物筛选出来的吸收去除污染物能力比较强的种群；④二级氧化塘，种植水芹菜和大藻，强化一级氧化塘的去污效果；⑤潜流湿地，接收二级氧化塘的出水，其填料为碎石，上面种植的植物为香蒲、菖蒲、美人蕉、水葱、旱伞竹，水流以潜流的方式通过碎石床，利用湿地植物的生长对悬浮物过滤和碎石床生物膜的降解，继续去除污水中的碳、氮、磷污染物；⑥碎石床集水沟，接收潜流湿地的出水，沟底为碎石，上面种植的植物为香蒲、美人蕉，主要作用是对净化后的水流曝气增氧，最后流入观景水塘并排出。

该人工湿地示范工程2003年2月完成，3月后，随着植物生长的完善，系统进入稳定运行状态。2004年3～6月，对系统进行15次水质监测。结果表明，对这里的河道污水中CODMn、BOD5、TN、TP的去除率分别达67%、74%、83%和65%，处理后的水质良好，景观水塘生长了许多小鱼，并到上游的集水沟里繁衍生息，一些水鸟也在湿地筑巢觅食，湿地生态系统生机勃勃。该系统单位污水处理建设投资为135元／m3，处理费不足0.02元／m3，与同类工程相比，是经济、合理的。