淺談人工濕地技術(shù)在污水廠(chǎng)尾水提標中的應用
淺談人工濕地技術(shù)在污水廠(chǎng)尾水提標中的應用
2015年4月，國務(wù)院正式發(fā)布的《水污染防治行動(dòng)計劃》（“水十條”）中明確提出消滅劣Ⅴ類(lèi)水體。國家環(huán)保部2015年發(fā)布的《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》中新標準排放限值總體與《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002)中的Ⅳ類(lèi)水質(zhì)要求相當(TN除外)。目前，蘇州地區城鎮污水處理廠(chǎng)已基本達到一級A排放標準，但排出的水質(zhì)依然為劣Ⅴ類(lèi)。同時(shí)污水廠(chǎng)出水中氮、磷含量依然偏高，如果直接補充河道、湖泊、城市景觀(guān)用水時(shí)，會(huì )產(chǎn)生水體富營(yíng)養化的風(fēng)險。因此，城鎮污水處理廠(chǎng)尾水必須要進(jìn)行深度提標處理后排放。
現階段，針對不同工藝和運行狀況的城鎮污水處理廠(chǎng)提標的主要技術(shù)有Fenton催化氧化、碳源投加、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、同步硝化反硝化技術(shù)、反硝化除磷技術(shù)、好氧顆粒污泥、膜生物反應器、反硝化濾池、人工濕地等。而人工濕地技術(shù)由于其具有污水凈化和景觀(guān)營(yíng)造的雙重作用，且建造運行成本較低、維護管理相對簡(jiǎn)便，在城鎮污水處理廠(chǎng)尾水深度處理中受到了較為廣泛的關(guān)注，比較適宜作為城鎮污水處理廠(chǎng)尾水深度處理的技術(shù)，并成為江蘇省太湖地區城鎮污水處理提標推薦技術(shù)之一。
一.人工濕地的概念和原理
人工濕地（ConstructedWetland，CW）起源于20世紀50年代中期，并在上世紀90年代發(fā)達國家廣泛應用。人工濕地是由人工建造和控制運行的類(lèi)似沼澤地的地面，通過(guò)模擬自然濕地，人為設計、建造由“基質(zhì)填料（土壤、石、砂、陶粒等）—水生植物—微生物—水體”組成可調控的四位一體復合污水處理生態(tài)系統，利用系統內物理、生物、化學(xué)三重協(xié)同作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、共沉、離子交換、化學(xué)降解、植物吸收和微生物分解等作用來(lái)實(shí)現對污水的高效凈化。
二.人工濕地的主要分類(lèi)
通常根據水流的行徑來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，分為：表面流濕地、潛流濕地（水平潛流濕地、垂直流濕地）。
1.人工濕地分類(lèi)：
2.人工濕地示意圖：
3.人工濕地示意圖：
三.國內應用案例調研情況
1.山東省聊城經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區人工濕地中水生態(tài)凈化工程
聊城經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區污水處理廠(chǎng)排水達到一級A排放標準，出水原經(jīng)小湄河流入徒駭河。結合小湄河整體規劃與生態(tài)景觀(guān)建設，采用人工濕地技術(shù)對尾水進(jìn)行深度處理，使其水質(zhì)達到地表水體IV類(lèi)標準(TN除外)。人工濕地占地面積4.5公頃，其中潛流人工濕地面積2.5公頃，表面流人工濕地2公頃，日處理水量1萬(wàn)方/天。
工藝流程：
2.河南省許昌市清泥河人工濕地
許昌市屯南污水處理廠(chǎng)出水水質(zhì)達到一級A類(lèi)排放標準，出水原排入清泥河。結合清泥河綜合整治，采用人工濕地技術(shù)尾水進(jìn)行深度處理，使其水質(zhì)達到地表水體IV類(lèi)標準(TN除外)。人工濕地占地面積8.6公頃，其中復合垂直流人工濕地面積6公頃，濕地型河道表面流人工濕地2.6公頃，設計總規模6萬(wàn)噸/日，一期規模3萬(wàn)噸/日。
工藝流程：
3.浙江省嘉興市城東再生水廠(chǎng)人工濕地
嘉興市城東再生水廠(chǎng)主要分流城中片及湘家蕩南片區域的部分生活污水。進(jìn)水來(lái)自城東再生水廠(chǎng)排放尾水，排入人工濕地及活水公園深度處理，使其水質(zhì)達到地表水體IV類(lèi)標準(TN除外)，最后排入南側平湖塘。人工濕地占地面積16公頃，其中水平潛流人工濕地面積6.7公頃，表面流人工濕地3公頃，穩定塘3公頃，處理水量4萬(wàn)方/天。
工藝流程：
4.深圳茅洲河燕羅人工濕地
燕羅濕地位于松崗水質(zhì)凈化廠(chǎng)北側，燕山排澇泵站西側，洋涌橋大閘上游，處于茅洲河河灘地上，場(chǎng)地呈“彎月形”。燕羅濕地定位為水質(zhì)凈化型濕地，以改善茅洲河中上游干流截污箱涵末端水質(zhì)改善工程2#應急處理設施部分出水水質(zhì)為主要目標，同時(shí)兼顧生態(tài)保護和生態(tài)修復、生態(tài)景觀(guān)游憩休閑功能，出水最后排入茅洲河。濕地占地面積6.5公頃，其中垂直潛流人工濕地面積1.77公頃，表面流人工濕地0.49公頃，處理水量1.8萬(wàn)方/天。
工藝流程：
四.太倉市港城組團污水處理廠(chǎng)配套濕地凈水工程設計方案中的人工濕地技術(shù)的應用
港城污水處理廠(chǎng)總規模為3萬(wàn)噸/天，主要接納并處理石化工業(yè)區的工業(yè)廢水和瀏家港鎮區的生活污水，工業(yè)廢水占比80%以上，出水原直排入長(cháng)江。
污水處理廠(chǎng)出水COD平均濃度高達53.3mg/L，BOD平均濃度高達13.5mg/L，已超過(guò)DB32新標準。同時(shí)，為了保障長(cháng)江水安全，出水將改為排放到內河水體，為了達到受納水體（六里塘）的水功能區劃要求，需對目前污水處理廠(chǎng)尾水進(jìn)行深度處理，以達到地表IV類(lèi)水標準。由于該污水處理廠(chǎng)進(jìn)水中80%為工業(yè)廢水，繼續采用傳統生物方法，很難去除剩余的有機物。若采用化學(xué)方法，則會(huì )提高污水處理廠(chǎng)的處理成本，同時(shí)產(chǎn)生的剩余污泥處理難度大，易造成二次污染，經(jīng)過(guò)各類(lèi)工藝/技術(shù)比選，參考結合國內成功案例，最終采用人工濕地技術(shù)方案進(jìn)行提標改造。
人工濕地總占地11公頃，其中，復合垂直流人工濕地占地面積7.2公頃，表面流人工濕地占地面積2公頃，沉水植物塘占地面積1公頃。采用“復合垂直流人工濕地+表面流人工濕地+沉水植物塘”的組合處理工藝：以復合垂直流人工濕地作為主要處理工藝，直接接入污水廠(chǎng)尾水，發(fā)揮水質(zhì)凈化的主要作用；表面流人工濕地作為輔助二級凈化工藝，進(jìn)一步進(jìn)行反硝化脫氮，保障出水水質(zhì)；沉水植物塘強化水質(zhì)凈化效果，提高景觀(guān)效果，出水達到地表水體IV類(lèi)標準(TN除外)，日處理量為3萬(wàn)方/天。
工藝流程：
人工濕地的出水作為生態(tài)補水流入六里塘，增加內河水動(dòng)力，對改善六里塘水質(zhì)，削減排入長(cháng)江污染負荷具有重要意義；同時(shí)，結合中心河和六里塘整體規劃與生態(tài)景觀(guān)建設，將有限的景觀(guān)用地轉化為貫穿場(chǎng)地的景觀(guān)游步道，串聯(lián)場(chǎng)地內重要濕地展示節點(diǎn)，提供景觀(guān)休憩點(diǎn)，形成連續、有節奏的濕地景觀(guān)游覽系統，促進(jìn)人水和諧,為太倉市生態(tài)文明建設豐富內容與亮點(diǎn)，為長(cháng)江經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境保護提供樣板。
五.人工濕地技術(shù)發(fā)展趨勢與前景展望
人工濕地是一個(gè)綜合的生態(tài)系統，基于生物作用，核心工藝流程無(wú)需耗能，比較適合于土地豐富和對生態(tài)環(huán)境及景觀(guān)要求比較高的區域。
隨著(zhù)城鎮居民生活品質(zhì)的不斷提高，污水處理僅做到達標排放已經(jīng)不能滿(mǎn)足生態(tài)環(huán)境可持續發(fā)展的要求，建設人工濕地污水處理系統不僅可以實(shí)現污染物減排，還能美化環(huán)境，實(shí)現社會(huì )、環(huán)境、經(jīng)濟效益的有機統一，其在污水處理廠(chǎng)提標和消除城市黑臭水體領(lǐng)域具有良好的應用發(fā)展前景。此外，發(fā)達國家已將研究重點(diǎn)轉為利用人工濕地處理特殊工業(yè)廢水，這也是人工濕地未來(lái)發(fā)展的一個(gè)新特點(diǎn)和新趨向。
現階段，針對不同工藝和運行狀況的城鎮污水處理廠(chǎng)提標的主要技術(shù)有Fenton催化氧化、碳源投加、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、同步硝化反硝化技術(shù)、反硝化除磷技術(shù)、好氧顆粒污泥、膜生物反應器、反硝化濾池、人工濕地等。而人工濕地技術(shù)由于其具有污水凈化和景觀(guān)營(yíng)造的雙重作用，且建造運行成本較低、維護管理相對簡(jiǎn)便，在城鎮污水處理廠(chǎng)尾水深度處理中受到了較為廣泛的關(guān)注，比較適宜作為城鎮污水處理廠(chǎng)尾水深度處理的技術(shù)，并成為江蘇省太湖地區城鎮污水處理提標推薦技術(shù)之一。
一.人工濕地的概念和原理
人工濕地（ConstructedWetland，CW）起源于20世紀50年代中期，并在上世紀90年代發(fā)達國家廣泛應用。人工濕地是由人工建造和控制運行的類(lèi)似沼澤地的地面，通過(guò)模擬自然濕地，人為設計、建造由“基質(zhì)填料（土壤、石、砂、陶粒等）—水生植物—微生物—水體”組成可調控的四位一體復合污水處理生態(tài)系統，利用系統內物理、生物、化學(xué)三重協(xié)同作用，通過(guò)過(guò)濾、吸附、共沉、離子交換、化學(xué)降解、植物吸收和微生物分解等作用來(lái)實(shí)現對污水的高效凈化。
二.人工濕地的主要分類(lèi)
通常根據水流的行徑來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，分為：表面流濕地、潛流濕地（水平潛流濕地、垂直流濕地）。
1.人工濕地分類(lèi)：
2.人工濕地示意圖：
3.人工濕地示意圖：
三.國內應用案例調研情況
1.山東省聊城經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區人工濕地中水生態(tài)凈化工程
聊城經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區污水處理廠(chǎng)排水達到一級A排放標準，出水原經(jīng)小湄河流入徒駭河。結合小湄河整體規劃與生態(tài)景觀(guān)建設，采用人工濕地技術(shù)對尾水進(jìn)行深度處理，使其水質(zhì)達到地表水體IV類(lèi)標準(TN除外)。人工濕地占地面積4.5公頃，其中潛流人工濕地面積2.5公頃，表面流人工濕地2公頃，日處理水量1萬(wàn)方/天。
工藝流程：
2.河南省許昌市清泥河人工濕地
許昌市屯南污水處理廠(chǎng)出水水質(zhì)達到一級A類(lèi)排放標準，出水原排入清泥河。結合清泥河綜合整治，采用人工濕地技術(shù)尾水進(jìn)行深度處理，使其水質(zhì)達到地表水體IV類(lèi)標準(TN除外)。人工濕地占地面積8.6公頃，其中復合垂直流人工濕地面積6公頃，濕地型河道表面流人工濕地2.6公頃，設計總規模6萬(wàn)噸/日，一期規模3萬(wàn)噸/日。
工藝流程：
3.浙江省嘉興市城東再生水廠(chǎng)人工濕地
嘉興市城東再生水廠(chǎng)主要分流城中片及湘家蕩南片區域的部分生活污水。進(jìn)水來(lái)自城東再生水廠(chǎng)排放尾水，排入人工濕地及活水公園深度處理，使其水質(zhì)達到地表水體IV類(lèi)標準(TN除外)，最后排入南側平湖塘。人工濕地占地面積16公頃，其中水平潛流人工濕地面積6.7公頃，表面流人工濕地3公頃，穩定塘3公頃，處理水量4萬(wàn)方/天。
工藝流程：
4.深圳茅洲河燕羅人工濕地
燕羅濕地位于松崗水質(zhì)凈化廠(chǎng)北側，燕山排澇泵站西側，洋涌橋大閘上游，處于茅洲河河灘地上，場(chǎng)地呈“彎月形”。燕羅濕地定位為水質(zhì)凈化型濕地，以改善茅洲河中上游干流截污箱涵末端水質(zhì)改善工程2#應急處理設施部分出水水質(zhì)為主要目標，同時(shí)兼顧生態(tài)保護和生態(tài)修復、生態(tài)景觀(guān)游憩休閑功能，出水最后排入茅洲河。濕地占地面積6.5公頃，其中垂直潛流人工濕地面積1.77公頃，表面流人工濕地0.49公頃，處理水量1.8萬(wàn)方/天。
工藝流程：
四.太倉市港城組團污水處理廠(chǎng)配套濕地凈水工程設計方案中的人工濕地技術(shù)的應用
港城污水處理廠(chǎng)總規模為3萬(wàn)噸/天，主要接納并處理石化工業(yè)區的工業(yè)廢水和瀏家港鎮區的生活污水，工業(yè)廢水占比80%以上，出水原直排入長(cháng)江。
污水處理廠(chǎng)出水COD平均濃度高達53.3mg/L，BOD平均濃度高達13.5mg/L，已超過(guò)DB32新標準。同時(shí)，為了保障長(cháng)江水安全，出水將改為排放到內河水體，為了達到受納水體（六里塘）的水功能區劃要求，需對目前污水處理廠(chǎng)尾水進(jìn)行深度處理，以達到地表IV類(lèi)水標準。由于該污水處理廠(chǎng)進(jìn)水中80%為工業(yè)廢水，繼續采用傳統生物方法，很難去除剩余的有機物。若采用化學(xué)方法，則會(huì )提高污水處理廠(chǎng)的處理成本，同時(shí)產(chǎn)生的剩余污泥處理難度大，易造成二次污染，經(jīng)過(guò)各類(lèi)工藝/技術(shù)比選，參考結合國內成功案例，最終采用人工濕地技術(shù)方案進(jìn)行提標改造。
人工濕地總占地11公頃，其中，復合垂直流人工濕地占地面積7.2公頃，表面流人工濕地占地面積2公頃，沉水植物塘占地面積1公頃。采用“復合垂直流人工濕地+表面流人工濕地+沉水植物塘”的組合處理工藝：以復合垂直流人工濕地作為主要處理工藝，直接接入污水廠(chǎng)尾水，發(fā)揮水質(zhì)凈化的主要作用；表面流人工濕地作為輔助二級凈化工藝，進(jìn)一步進(jìn)行反硝化脫氮，保障出水水質(zhì)；沉水植物塘強化水質(zhì)凈化效果，提高景觀(guān)效果，出水達到地表水體IV類(lèi)標準(TN除外)，日處理量為3萬(wàn)方/天。
工藝流程：
人工濕地的出水作為生態(tài)補水流入六里塘，增加內河水動(dòng)力，對改善六里塘水質(zhì)，削減排入長(cháng)江污染負荷具有重要意義；同時(shí)，結合中心河和六里塘整體規劃與生態(tài)景觀(guān)建設，將有限的景觀(guān)用地轉化為貫穿場(chǎng)地的景觀(guān)游步道，串聯(lián)場(chǎng)地內重要濕地展示節點(diǎn)，提供景觀(guān)休憩點(diǎn)，形成連續、有節奏的濕地景觀(guān)游覽系統，促進(jìn)人水和諧,為太倉市生態(tài)文明建設豐富內容與亮點(diǎn)，為長(cháng)江經(jīng)濟帶生態(tài)環(huán)境保護提供樣板。
五.人工濕地技術(shù)發(fā)展趨勢與前景展望
人工濕地是一個(gè)綜合的生態(tài)系統，基于生物作用，核心工藝流程無(wú)需耗能，比較適合于土地豐富和對生態(tài)環(huán)境及景觀(guān)要求比較高的區域。
隨著(zhù)城鎮居民生活品質(zhì)的不斷提高，污水處理僅做到達標排放已經(jīng)不能滿(mǎn)足生態(tài)環(huán)境可持續發(fā)展的要求，建設人工濕地污水處理系統不僅可以實(shí)現污染物減排，還能美化環(huán)境，實(shí)現社會(huì )、環(huán)境、經(jīng)濟效益的有機統一，其在污水處理廠(chǎng)提標和消除城市黑臭水體領(lǐng)域具有良好的應用發(fā)展前景。此外，發(fā)達國家已將研究重點(diǎn)轉為利用人工濕地處理特殊工業(yè)廢水，這也是人工濕地未來(lái)發(fā)展的一個(gè)新特點(diǎn)和新趨向。