張曉瑾 韓 曉 曾 驥

淺談人工濕地在南水北調(diào)治污工程中的應(yīng)用

張曉瑾 韓 曉 曾 驥

1 前言

為保證南水北調(diào)東線工程順利實(shí)施，確保調(diào)水水質(zhì)，國務(wù)院出臺了《南水北調(diào)東線工程治污規(guī)劃實(shí)施意見》,提出把節(jié)水、治污、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與調(diào)水工程建設(shè)有機(jī)結(jié)合起來，統(tǒng)籌兼顧，明確責(zé)任，確保南水北調(diào)東線第一期工程輸水目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。南四湖、東平湖是南水北調(diào)東線工程山東境內(nèi)的主要調(diào)蓄湖泊，由于污染源面廣量大，使得南四湖、東平湖水質(zhì)較差。規(guī)劃中提出，東線第一期工程輸水干線達(dá)到地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，同時南四湖、東平湖是污染治理的重點(diǎn)區(qū)域。在入湖河口建設(shè)濕地處理系統(tǒng)，可以形成入湖污染物的生物強(qiáng)化處理系統(tǒng)，為南水北調(diào)東線工程調(diào)水水質(zhì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供重要保障。南四湖濕地水質(zhì)凈化工程也被國家納入東線工程治污總體規(guī)劃，計劃投資5.75億元，力爭到2010年將所有被破壞的38萬畝濕地全部恢復(fù)原貌。

2 人工濕地及作用

人工濕地是20世紀(jì)70年代蓬勃興起的一種處理污水的方式，主要是利用濕地中基質(zhì)、水生植物和微生物之間的相互作用，通過一系列物理、化學(xué)以及生物的途徑凈化污水。自德國1974年首次建造人工濕地以來，該工藝已在歐洲得到推廣應(yīng)用，在美國和加拿大等國也得到迅速發(fā)展。濕地系統(tǒng)可用于生活污水、工業(yè)廢水的處理。此外，濕地系統(tǒng)還被廣泛應(yīng)用于改善生態(tài)環(huán)境。濕地是界于陸地和水體之間的過渡客體，屬于半陸地、半水生的生態(tài)系統(tǒng)，是人類最重要的生存環(huán)境之一。它具有獨(dú)特的生態(tài)結(jié)構(gòu)和社會功能，對于保護(hù)生物多樣性，改善自然環(huán)境具有重要作用。由于人類的不合理開發(fā)，自然資源受到很大程度的破壞，生態(tài)安全受到嚴(yán)重威脅。在特殊時期和環(huán)境下，研究和建立人工濕地生態(tài)系統(tǒng)是對自然濕地生態(tài)系統(tǒng)的適度補(bǔ)充，也是對其功能的恢復(fù)性建設(shè)，并能起到保障生態(tài)安全的作用。

3 新薛河入湖口人工濕地設(shè)計及建設(shè)

在南四湖流域治污工作建設(shè)了新薛河入湖口人工濕地示范工程，用于處理新薛河入湖河水。人工濕地工程設(shè)計和建設(shè)內(nèi)容包括以下幾部分:

（1）濕地單元。人工濕地包括表面流人工濕地和潛流式人工濕地。確定濕地單元的尺寸，串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行方式，以水力負(fù)荷為限制性計算工程參數(shù)，根據(jù)污染負(fù)荷進(jìn)行出水水質(zhì)核算。

（2）水位的控制。為保證河水均勻流經(jīng)各濕地單元,在各濕地單元圍堰處設(shè)置混凝土管,連接布水渠和下一級濕地單元。

（3）植物的選擇。根據(jù)因地制宜、經(jīng)濟(jì)效益、生物多樣性和景觀協(xié)調(diào)的原則選擇濕地植物,根據(jù)地形、處理效果等因素，可以選擇蘆竹、蘆葦、蓮藕、菱角、芡實(shí)、菹草、金魚藻、苦草或其他植物。

（4）配水集水系統(tǒng)。為受污染河水均勻分在人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，分別在人工濕地的進(jìn)水、出水處設(shè)置布水渠和出水渠。

此外，新薛河入湖口人工濕地示范工程還包括其他工程構(gòu)筑物，例如用于抬高河水水位、預(yù)處理的橡膠壩，用于去除水中的懸浮物以及初步去除氮、磷、部分有機(jī)物的生態(tài)滯留塘。

4 人工濕地效果分析

新薛河入湖口人工濕地示范工程經(jīng)過一段時間的運(yùn)行，在水質(zhì)凈化、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益方面都取得了良好的效果。

（1）水質(zhì)凈化方面。在進(jìn)水COD和氨氮分別為39.2mg/L和2.0mg/L的情況下,出水 COD和氨氮濃度分別為18.5mg/L和0.9mg/L,達(dá)到了地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),保證了入湖河水水質(zhì)。

（2）生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益方面。工程在注重水質(zhì)凈化效果的同時,充分考慮到生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。工程實(shí)施后的第二年,濕地植物種類由原先的16科25種提高到24科47種,Shannon-Wiener指數(shù)達(dá)到1.619,遠(yuǎn)高于工程實(shí)施前的0.060,濕地系統(tǒng)的物種多樣性明顯提高。利用現(xiàn)有地形地貌特征,在濕地內(nèi)種植了蘆竹、蘆葦、菱、蓮藕和香蒲等本土經(jīng)濟(jì)植物,使得當(dāng)?shù)剞r(nóng)民每年的收入由工程建成前種植大豆和小麥時的12750元/hm2增加到22500元/hm2,初步顯示了工程突出的經(jīng)濟(jì)效益。

人工濕地工程可以有效削減入湖污染負(fù)荷，改善入湖河水水質(zhì)，同時恢復(fù)湖濱帶濕地系統(tǒng)的生態(tài)功能，是有效治理南水北調(diào)工程中流域污染的重要措施，對于保證南水北調(diào)東線工程調(diào)水水質(zhì)保障目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)具有重要的意義

山東省水文局 250100）