嚴倩倩 張智謀

（1武漢中科水生環(huán)境工程股份有限公司 湖北武漢 430074 2武漢東藝建筑設計有限公司 湖北武漢 430000）

0 引言

2015年4月，國務院《水污染防治行動計劃》（國發(fā)〔2015〕17號）的發(fā)布，對全國范圍內(nèi)的重點流域、地級及以上城市建成區(qū)的黑臭水體、地級及以上城市集中式飲用水水源、全國地下水及近岸海域水質(zhì)等均提出了明確的指標要求。且隨著居民生活水平的日益提高，人們對周邊生態(tài)環(huán)境的需求也越來越高，排入河道、湖泊的水質(zhì)要求及管控措施也日益嚴格，污水的深度處理也逐漸推廣開來。其中人工濕地工藝以其獨特的優(yōu)勢，在污水尾水深度處理中起到了相當重要的作用[1-2]。

1 工程設計

壽光市城北污水處理廠設計日處理量為50 000 m3/d，采用“預處理+A/A/O生化處理+V型濾池+消毒”工藝，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）中一級A標準，其中CODCr≤40 mg/L，NH3-N≤2 mg/L。污水經(jīng)處理后排放水體為下游河道。

為改善河道及下游水體水環(huán)境，打造生態(tài)文明的城市環(huán)境，擬對污水處理廠尾水采用垂直潛流人工濕地工藝進行深度處理，出水水質(zhì)達到 《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838—2002）中地表水Ⅳ類標準。

污水處理廠出水進入對現(xiàn)狀河道改造后的蓄水池內(nèi)進行調(diào)蓄及沉淀，然后進入并聯(lián)設置的91座潛流人工濕地，在潛流濕地的出水端設置8座生態(tài)調(diào)節(jié)池，最終出水進入末端的出水展示池后排至張僧河下游，工藝流程如圖1。

各構(gòu)筑物的設計參數(shù)如下所示：

（1）蓄水池：有效水深1.55 m，水力停留時間≥0.32 h。位于工藝的最前端，抬高水位并形成穩(wěn)定水面，以便向垂直潛流人工濕地進水渠重力自流穩(wěn)定配水。

（2）進水渠、出水渠：由于要保持進出水水頭穩(wěn)定，渠寬采取漸變收縮，進水渠起端渠底寬為2.0 m，末端渠底寬1.1 m，共設置9個變化點，每個變化點渠底寬度減小0.1 m；出水渠渠寬采取漸變擴大，起端渠寬為0.5 m，末端渠寬2.3 m，共設置9個變化點，每個變化點渠底寬度增加0.2 m。進水渠對人工濕地進行均勻布水，保持水面高度穩(wěn)定，維持進水水頭穩(wěn)定；出水渠保持水面高度穩(wěn)定，使人工濕地能夠自流出水。同時在進、出水渠種植水生植物，進一步加強對來水的生態(tài)處理能力，同時也起到一定的景觀作用。

（3）垂直潛流人工濕地：分為91塊，總有效面積約10 hm2。 表面水力負荷 0.50 m3/（m2·d），水力停留時間為 17.28 h。濕地床深0.8 m，濕地填料由3層不同粒徑級配的塊石或碎石構(gòu)成，填料孔隙率為40%左右。第一層粒徑8～12 mm填料250 mm厚，第二層粒徑15～25 mm填料250 mm厚，第三層粒徑30～60 mm填料300 mm厚。采用進水渠－配水主管—配水支管布水系統(tǒng)，配水主管連接進水渠，配水主管DN200/DN300，支管DN100。各塊人工濕地面布水量負荷均等，布水管按其總水量負荷合理配置。潛流濕地內(nèi)搭配種植蘆葦、香蒲、菖蒲和鳶尾。潛流濕地為處理工程的核心，主要功能是去除水中污染物，重點去除氨氮，同時去除有機物、懸浮物等；呈現(xiàn)濕地特異景觀，典型斷面如圖2。

（4）生態(tài)調(diào)節(jié)池：池長為50 m，寬度約為 17 m，有效水深1.1 m，共8座，水力停留時間≥3.7 h。營造以沉水植物為支撐的過流水體生態(tài)凈化系統(tǒng)，提高其生物多樣性，進一步改善垂直潛流人工濕地出水水質(zhì)，并展示其水體生態(tài)景觀。

（5）出水展示池：面積約為3 000 m2。展示整個生態(tài)處理系統(tǒng)最終處理效果，布置親水平臺及棧道，同時末端池壁作為出水滾水壩。

2 工程運行維護重點

2.1 植物栽種初期的養(yǎng)護管理

（1）人工濕地植物栽種初期的管理主要目標是保證其成活率。濕地植物栽種的最好季節(jié)為春季，植物成活率較高。若種植季節(jié)在冬季應做好植物的防凍措施，如在夏季應做好植物的遮陽防曬工作。

（2）植物栽種初期為了使植物的根扎得比較深，需要對濕地系統(tǒng)的水位進行調(diào)控，初期控制較低的濕地運行水位，促使植物根莖向下生長，提高成活率。

（3）植物生長較為穩(wěn)定、濕地內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)相對健全后，應保證連續(xù)穩(wěn)定的進水，保證水生植物的密度及良性生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)。

2.2 運行防堵塞措施

（1）設計中于濕地的進出水口均設有控制閥門，當濕地床填料表面生物膜累積較多、出現(xiàn)淤積現(xiàn)象時，關閉排水管，同時開啟大管徑的放空管，利用濕地床體內(nèi)的較高水頭將填料中的淤泥和脫落的生物膜以較高流速排出放空管[3]。

（2）定期收割植物的地上部分，并定期去除濕地表面積累的植物殘留體，避免植物殘體堵塞填料層。

（3）由于來水中連續(xù)的營養(yǎng)物質(zhì)的供給，系統(tǒng)內(nèi)微生物量的增加也是填料堵塞的一個主要因素，對于此類堵塞問題，可采用濕地床體間歇進水和適當?shù)臐竦馗纱财诘却胧詼p緩填料中微生物的生長速度，并可以在干床期內(nèi)使部分微生物脫落外排。

2.3 冬季運行效果保證

（1）冬季運行時將濕地水位調(diào)至填料層上方20 cm左右，以作為濕地的保溫層，足以保證配水管道、填料層中和植物根系旁的生物膜系統(tǒng)的正常代謝。

（2）冬季為了保持人工濕地填料床層具有一定的溫度，可將收割的濕地植物平鋪在填料床上[4]，可適當加大外界溫度與濕地床層的溫度差，減緩填料層內(nèi)的上凍速率。

2.4 進出水水質(zhì)和水量的監(jiān)測

為掌握濕地的運行狀況及處理效果，對濕地總進出水和各級濕地出水水質(zhì)和水利進行監(jiān)測，利用同一集水沿線取樣點的不同監(jiān)測結(jié)果分析濕地內(nèi)水流的分布，掌握各級濕地內(nèi)是否存在短流，分析斷流產(chǎn)生的原因，同時采取措施減少死區(qū)的產(chǎn)生。

3 工程運行效果

工程于2016年實施，工程施工完成后運行維護期間，人工濕地系統(tǒng)對污水廠尾水均具有較好的處理效果，系統(tǒng)總出水水質(zhì)達到地表水Ⅳ類標準，CODCr去除率在20%～35%之間，BOD5去除率在30%～50% 之間，NH3-N去除率在20%～30%之間，TP去除率在40%～55%之間。工程實施后的水質(zhì)檢測情況如表1所示。

表1 2018年人工濕地污染物凈化后檢測情況 單位：mg/L

4 結(jié)語

垂直潛流人工濕地作為污水處理廠出水的深度處理主體工藝，通過有效的運行維護管控，可對污水廠尾水中的污染物進一步去除，減輕出水排至附近水體后對周邊環(huán)境的影響。且人工濕地工程建設投資較省、運行成本較低，還可與周邊的生態(tài)景觀相結(jié)合，具有較高的環(huán)境效益、生態(tài)效益及社會效益，對其他類似的污染治理項目具有較為積極的示范和推廣意義。