人工湿地在中小城镇污水处理的运用范文

1人工湿地概述

针对中小城镇污水的特点及处理现状，在处理污水时因考虑低投入、低耗能、低维护及高效处理等因素，而人工湿地生态处理系统是近些年才发展起来的新型城镇污水处理技术，具有投资省、运行费用低、操作管理简单、处理效果好等优点。因此，中小城镇可充分发挥自身地理环境优势，利用现有的农田灌排渠道以及城镇附近的荒地、废塘、洼地或沼泽地等条件，采用因地制宜的人工湿地生态处理工艺处理污水，实现污水的无害化和资源化。

1.1净化机理

人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，在一定的长宽比及底面坡度的洼地中，由土壤和按一定坡度充填一定级别的填料混合结构的填料床组成，并在床体表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物如(芦苇、香蒲)等，它与在水中、填料中生存的动物、微生物形成一个独特的动植物生态环境，对废水进行处理。人工湿地是利用自然生态系统中的物理、化学和生物三重协同作用实现污水净化的。系统成熟后，填料表面和植物根系由于大量微生物的生长形成生物膜。污水流经生物膜时，SS被基质和植物根系截留，有机污物染物通过生物膜的吸收、同化及异化作用被去除，湿地床系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境依次呈现好氧、缺氧和厌氧状态，保证了污水中的氮磷不仅能被植物和微生物作为营养成分直接吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用将其从污水中去除，最后通过湿地床基质的定期更换和栽培植物的收割而使污染物最终从系统中去除。

1.2类型

人工湿地一般分为地表流人工湿地和潜流人工湿地。

1.2.1地表流人工湿地

地表流人工湿地指污水在湿地床的表面漫流。这种湿地不能充分利用填料层丰富的植物根系，夏季易滋生蚊蝇，散发臭味，北方地区冬季表面结冰，影响水质净化效果，目前较少采用。

1.2.2潜流人工湿地

潜流人工湿地为污水指在湿地床表面下渗流。一般由两级以上湿地串联，处理单元并联组成，其形式分为水平流和垂直流两种。由于水流在地表下流动，保温性好，卫生条件较好处理效果受气候的影响较小，是一种应用较为广泛的湿地处理系统，尤其适合北方地区的气候特点。

1)水平潜流人工湿地。

水平潜流人工湿地是污水由进水口一端沿水平方向流动进入湿地，依次通过砂石、介质、植物根系，流向出水口一端，以达到净化目的。

2)垂直潜流人工湿地。

垂直潜流人工湿地是污水纵向流至床底，依次经过不同介质层，达到净化的目的。垂直潜流湿地具有完整的布水系统和集水系统，整个系统完全建在地下，地上可以建成绿地和配合景观规划使用。垂直潜流湿地的处理能力高于水平潜流湿地。

1.3技术特点

根据有关资料报道，一般人工湿地系统的投资和运行费用仅为传统二级污水处理厂的1/10～1/2。另外，其运行管理方便，与相同规模的传统工艺比，人员可减少80%以上。同时，研究资料表明，人工湿地具有很强的净化废水能力，在进水浓度较低的情况下，人工湿地COD去除率达80%以上，氮去除率达60%，磷去除率达90%。人工湿地由于其自身的优点，已越来越广泛的应用于中小城镇、农村地区，而且对于远离城市管网的居民小区、旅游景区、大型厂矿企业，人工湿地处理污水系统也是一种很好的选择。但该系统也存在着诸如占地面积大、植物易受虫害影响及设计参数不当导致出水水质不达标等缺点。

2工程实例

以西安市周至县生态污水处理厂为例，该厂采用预处理与人工湿地处理相结合的城镇生活污水处理工艺，与传统污水处理系统比较，其处理效率高，运行费用低。该工程2010年6月正式运行，服务人口8.5万人，设计日处理生活污水1.1万t，占地95亩。1—进水;2—预处理单元;3—配水渠;4—一级人工湿地;5—二级人工湿地;6—污泥干化床;7—监测室;8—厂房;9—出水。

2.1工艺流程

污水处理工艺流程

1)格栅。经化粪池处理后的居民生活污水经管道接入污水收集管网，然后自流入污水处理系统，进入格栅池。经过格栅拦截去除大量悬浮物和漂浮物。格栅2个，采用不锈钢材质。

2)厌氧水解池。污水经格栅处理进入厌氧水解池，通过厌氧微生物的水解和产酸作用，将污水中大分子和不溶性物质降解成小分子可溶性有机物，提高污水的可生化性。厌氧水解池有2个处理单元，内部尺寸:长×宽×高=20m×20m×4.9m，钢筋混凝土结构。

3)接触氧化池。厌氧水解池出水进入接触氧化池，经过充氧后的污水与载满生物膜的填料充分接触，使水中有机物得到吸附和降解，从而使污水进一步得到净化。接触氧化池有8个处理单元，内部尺寸:长×宽×高=30m×20m×4.9m，钢筋混凝土结构。

4)沉淀池。接触氧化池出水进入沉淀池，在重力作用下去除污水中剩余部分污染物，便于后续处理。沉淀池有4个处理单元，内部尺寸:长×宽×高=20m×10.5m×4.5m，钢筋混凝土结构。

5)人工湿地。预处理后的生活污水进入人工湿地系统，通过土壤渗滤作用及种植水生动植物的综合生态效应，达到净化污水和改善生态环境的目的。该人工湿地由两组垂直潜流湿地串联组成，每组有8个处理单元并联。湿地床深1.4m，约占4.8万m2，其种植的植物适宜在当地生存，主要为芦苇、香蒲、菖蒲、水葱等。

2.2运行管理

日常安排工作人员定期对预处理单元及人工湿地进行清理与维护。厌氧水解池及接触氧化池每半年清掏1次，并定期对人工湿地内杂草、病虫害以及植物残体进行清理，对人工湿地内的植物进行收割和补种。

2.3处理效果

作为该地区的减排项目，每年可削减COD1030t，NH3-N80t，在进水ρ(COD)为217～420mg/L时，出水ρ(COD)为27～68mg/L，出水ρ(COD)平均≤50mg/L，达一级A类GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》。2011年的运行过程中，人工湿地对COD的去除率达到80.11%～93.47%，可见该组合工艺对COD有良好的去除效果。同时显示，当进水COD波动大时，其去除率也随之波动，但出水水质相对较稳定，说明人工湿地良好的抗冲击负荷能力和稳定的去除率。此外，该工艺的实际运行结果表明，其对NH3-N处理效果不稳定，进水ρ(NH3-N)平均≥35mg/L，出水ρ(NH3-N)在3～25mg/L，波动较大。这是因为自运行以来，湿地植物生长缓慢，植物和微生物还处在适应过程中，因此植物的吸收、基质的吸附以及系统的硝化反硝化作用未完全发挥出来，导致系统对氮的去除效果不理想，出水不达标。可见，随着系统运行的逐渐稳定，人工湿地对NH3-N的去除还有很大的改善空间。

2.4工程效益分析

该工程的实施极大减少了城镇水体的污染物排放量，改善了当地水环境状况，创造了人与自然相融合的优美环境，具有良好的景观效益。整个工艺低投资，低耗能且运行费用成本低，仅为0.2～0.4元/t，经济效益显著。同时该工程是一项保护环境的公共事业工程，具有良好的示范和宣传教育作用，有较强的竞争力和推广价值，社会效应明显。

3结论

中小城镇由于自身所具有的经济欠发达、技术力量薄弱、污水排放量偏小等特点，一般不适合大中城市惯用的活性污泥处理工艺。而人工湿地生态处理工艺具有经济、简易、有效节能等优点，因此，在中小城镇污水处理方面有着广阔的应用前景。

作者：黄尧王小文范晓娟单位：西北大学城市与环境学院