人工濕地系統(tǒng)在二級污水處理廠尾水深度處理中的應(yīng)用

　隨著各級政府加大對環(huán)保基礎(chǔ)設(shè)施的投資，我國污水處理廠的建設(shè)有了很大的發(fā)展。截至2008年12月，城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施已經(jīng)達到了1521座。目前大部分污水處理廠執(zhí)行的是《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的二級或一級B的排放標準，要達到一級A的排放標準，一般都需要增加深度處理工藝，這將大大增加污水處理成本。人工濕地污水處理技術(shù)是一種天然凈化與人工處理相結(jié)合的復(fù)合工藝，具有投資少、操作簡單、維護和運行費用低等優(yōu)點。它不但能夠直接處理污水，還可以對污水處理廠處理后的污水進行深度處理，而且能夠根據(jù)污水情況采取合適的規(guī)模與設(shè)計與之相適應(yīng)，因此該技術(shù)的應(yīng)用為解決上述問題提供了新選擇。
　　山東平陰污水處理廠因地制宜，將沿黃500畝洼地改造為人工濕地，進而對該廠二級處理后的尾水進行深度處理。經(jīng)過兩年的探索與運行，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示污染物去除效果明顯，并取得了較好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益
　　一、基本情況
　　平陰位于魯中泰山西脈，屬于暖溫帶季風(fēng)型濕潤氣候區(qū)。平陰污水處理廠位于城區(qū)西部，距離黃河約3公里，該廠采用倒傘表面曝氣氧化溝工藝，設(shè)計規(guī)模為4.0萬m3/d。人工濕地工程位于污水處理廠西側(cè)，項目地原為面積500畝的洼地，分布許多魚池、蘆葦?shù)亍?006年被征用為污水處理廠的深度處理配套設(shè)施，經(jīng)投資改造為人工濕地，并于當(dāng)年10月投入使用。
　　二、項目工程內(nèi)容
　　（一）濕地工程總設(shè)計
　　濕地設(shè)計處理規(guī)模與污水處理廠配套，為4.0萬m3/d；設(shè)計進水水質(zhì)情況為：COD，50～80mg/L；BOD5，20～40mg/L；SS，20～40mg/L；TP，0.5～2mg/L；NH3-N，2～5mg/L，出水達到一級A標準。考慮到濕地所處的外部因素，在滿足工藝流程順暢、布置規(guī)整的前提下，采用S型環(huán)流和回流，增加水體流程，延長水體滯留時間。將整個濕地按功能分為相對獨立的4個區(qū)，區(qū)內(nèi)形成深淺、寬窄、融氧、生物種群不一的水域，利于污染物在不同狀態(tài)下充分降解。
　　（二）單體工程結(jié)構(gòu)設(shè)計
　　1．圍堰和土方工程。結(jié)合地形，對濕地進行圍堰保護，隔斷與外界相互交叉的水流，有效防止周邊干擾。采用S型環(huán)流和回流，增加水體流程，使水體在人工濕地低速環(huán)形流動，有利于污染物的沉淀和排除吸收。經(jīng)過改造治理，水體流程總長度達到3200米，單水體滯留時間17～20天，凈水面積375畝。結(jié)合濕地凈化水質(zhì)應(yīng)具有的特征，制造出不同的功能區(qū)：水深1.5米以下的區(qū)域保留為厭氧區(qū)；陸地部分開挖至0.5米深作為好氧區(qū)；兩者之間的過渡區(qū)則控制深度在0.5～1.5米之間，作為兼性區(qū)，三種功能區(qū)交替分布，各自發(fā)揮不同的凈化作用。
　　2．動植物工程。濕地Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)種植蓮、蘆葦和蒲草等挺水植物；中部Ⅲ區(qū)濕地種植浮萍、芡實、菱角作為浮水植物先鋒物種，眼子菜、金魚藻、枯草作為沉水植物先鋒物種，同時進行魚藕混養(yǎng)；達到漁業(yè)標準的水流入北部Ⅳ區(qū)進行養(yǎng)魚觀測試驗。在溝堤兩旁栽種柳樹等園林植物和枸杞、泥胡菜、野蔥等親水植物。項目區(qū)內(nèi)自然生長的水生、半水生植物據(jù)統(tǒng)計已有40余種；已存在大量浮游動物、蛙、魚類；同時棲息白鷺、野鴨等十幾種鳥類，已形成一個完整的食物鏈。經(jīng)過稀釋、吸收和絮凝、微生物代謝、螯合及沉淀、浮游生物、水生維管束等作用，對污染物進行有效去除。
　　3．水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。在濕地內(nèi)設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測點12個，并在出口設(shè)置水質(zhì)自動監(jiān)測設(shè)備，對各個區(qū)的水質(zhì)進行實時監(jiān)測。通過對數(shù)據(jù)進行分析，評估各個區(qū)內(nèi)動植物對水的處理凈化效果，以利于調(diào)整動植物的布置，積累濕地凈化經(jīng)驗。
　　三、運行結(jié)果及效益分析
　　（一）運行結(jié)果分析
　　該人工濕地于2006年10月正式投入運行。現(xiàn)將2007年1月至2009年3月各污染物入水和出水的季平均結(jié)果進行對比分析，數(shù)據(jù)如表1所示。
從表中數(shù)據(jù)可以得出：該人工濕地技術(shù)，對于指標污染物均具有很好的去除效果。出水水質(zhì)除2007年一季度試運行期間不穩(wěn)定外，其余時間均達到一級A的排放標準。去除率方面：COD47.11％～63.38%、BOD5 69.65％～85.30%、TP 36.96%～58.06%、NH3-N 43.88%～57.89%、SS 44.44%～66.67%；其中對BOD5的去除效果最佳，對NH3-N和TP的去除效果相對較差。COD與BOD5的去除效率顯示出一定的差異性，應(yīng)于該水廠的進水中工業(yè)廢水的比例較高有一定的關(guān)系。季節(jié)性變化對該人工濕地污水處理系統(tǒng)影響明顯。不同季節(jié)間人工濕地處理效率的差別主要體現(xiàn)在對TP 和NH3-N的去除上，每年7～9月去除效果最佳，1～3月去除效果最差，其余各指標受溫度季節(jié)性變化影響相對較小。
　　（二）效益分析
　　平陰沿黃，是南水北調(diào)東線工程的重要通道。人工濕地升級改造工程的實施，使污水廠達到了一級A的排放標準，大大減輕了對黃河的污染，保證了輸水沿線水質(zhì)安全。從建設(shè)成本來看，該濕地建設(shè)投資600萬元，遠遠低于傳統(tǒng)深度處理技術(shù)的建設(shè)投資成本；從運行成本來看，該工程噸水處理成本僅為0.02元，加上水產(chǎn)品的收益，年節(jié)約深度處理運行費400余萬元，經(jīng)濟性顯著。
　　四、結(jié)語
　　1．山東平陰人工濕地系統(tǒng)的建設(shè)和運行，表明人工濕地應(yīng)用于污水處理廠深度處理是可行的。各污染物的去除效果明顯，處理后水質(zhì)穩(wěn)定達標；而且大大節(jié)約了基建和運行成本，環(huán)境、經(jīng)濟效益顯著。
　　2．項目出水水質(zhì)達到了《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T18921-2002）中的景觀環(huán)境用水水質(zhì)標準，加之進水水質(zhì)污染程度不高，如將人工濕地與城市景觀工程有機銜接，或進行中水回用，將產(chǎn)生更大的社會效益。
　　3．季節(jié)性變化對中緯度的人工濕地系統(tǒng)影響明顯。在冬季雖然采取了隔離覆蓋等保溫措施，但去除效果相對較差。如何進一步提高冬季的處理效果值得探討。
　　4．物種的引進，應(yīng)以土著生物為主，防止生物入侵造成不可控的危害。水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的建立有利于全面掌握濕地水質(zhì)的變化規(guī)律，對濕地的有效運行提供技術(shù)支撐。
　　5．人工濕地作為一種處理污水的新技術(shù)還有待于進一步改良。需要探討不同地區(qū)的運行特點和規(guī)律，進一步總結(jié)濕地的運行和管理經(jīng)驗，以便在將來的建設(shè)中提供更合理的參考。