袁 茜，吳慶明，賈濤濤

（1.西安水務(wù)（集團(tuán)）規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710082；2.核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610042）

四川省都江堰灌區(qū)毗河供水一期工程引水樞紐，位于成都市新都區(qū)毗河中游茍家灘。為了進(jìn)一步保障都江堰灌區(qū)毗河供水工程水質(zhì)、改善毗河水環(huán)境，將引水樞紐上游金海以及北部商貿(mào)城的兩座污水處理廠的尾水，通過沿河岸敷設(shè)的截污倒流管道導(dǎo)排至引水樞紐下游建設(shè)的人工 濕地，對其進(jìn)行進(jìn)一步處理。該項(xiàng)目中采用了“生物塘+水平潛流人工濕地+表面流人工濕地+水平潛流人工濕地”的復(fù)合型人工濕地，以期為同類型項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供參考。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目選址位于成都市新都區(qū)茍家灘引水樞紐下游約300 m毗河北岸Ⅰ級階地上，為茍家灘樞紐工程采料場。項(xiàng)目用地整體不規(guī)則，紅線范圍內(nèi)總面積約15.49公頃，由于茍家灘引水樞紐管理用房與本濕地共同建設(shè)，扣除管理用房建設(shè)用地以及料場生態(tài)護(hù)坡等不可用的面積外，濕地建設(shè)可用面積約為11.77公頃。濕地總處理規(guī)模為7×104m3/d，對導(dǎo)排進(jìn)入的污水處理廠尾水進(jìn)行深度處理，深度處理后的出水水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中的Ⅲ類水指標(biāo)限值，出水排入毗河樞紐下游。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 處理規(guī)模

工程主要是對茍家灘引水樞紐上游金海污水處理廠以及北部商貿(mào)城污水處理廠的尾水進(jìn)行處理，其中，金海污水處理廠近期規(guī)模為6×104m3/d，北部商貿(mào)城污水處理廠近期規(guī)模為1×104m3/d。結(jié)合現(xiàn)狀人工濕地可用用地情況以及濕地處理能力等因素，本工程按照7×104m3/d的處理規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)

金海污水處理廠以及北部商貿(mào)城污水處理廠尾水排放標(biāo)準(zhǔn)按《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311-2016）中表1規(guī)定（后文簡稱“準(zhǔn)Ⅳ類水”）執(zhí)行，，人工濕地設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)確定為“準(zhǔn)Ⅳ類水”標(biāo)準(zhǔn)。出水水質(zhì)指標(biāo)除總氮指標(biāo)外，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中的地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。具體設(shè)計(jì)的進(jìn)、出水水質(zhì)詳見表1。

表1 工程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)單位：mg/L

2.3 設(shè)計(jì)方案及工藝流程

考慮工程進(jìn)水為“準(zhǔn)Ⅳ類水”的污水處理廠尾水，其水質(zhì)類似于微污染水體，最終選用工藝成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好的復(fù)合型人工濕地[1]。該復(fù)合型人工濕地系統(tǒng)由生物塘、一級水平潛流濕地、二級表面流濕地、二級水平潛流濕地組成，該工藝全面考慮了人工濕地復(fù)氧能力（生物塘、表面流濕地大氣復(fù)氧）、有機(jī)物的好氧降解(生物塘、水平潛流濕地好氧降解有機(jī)物)、脫氮除磷功能（生物塘、表面流濕地好氧硝化、磷素?cái)z??；水平潛流濕地缺氧反硝化、基質(zhì)吸收磷素），經(jīng)多級串聯(lián)人工濕地處理后，能很好地去除水體中的污染物質(zhì)[2]。同時(shí)，生物塘、表面流濕地與水平潛流濕地結(jié)合建設(shè)，其不同的濕地單元可栽種不同種類的植物，且在合理搭配濕地植物后，在治理污水的同時(shí)也具有良好的景觀效果[1-2]，符合美麗、生態(tài)城市建設(shè)原則。

基于以上原因，本項(xiàng)目推薦采用“生物塘+水平潛流人工濕地+表面流人工濕地+水平潛流人工濕地”的復(fù)合型人工濕地，以進(jìn)一步深度處理城鎮(zhèn)污水處理廠的尾水，這樣既可以充分發(fā)揮出每個(gè)處理單元的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)單一處理單元的不足，又可以克服建設(shè)用地緊張、用地復(fù)雜等問題。經(jīng)復(fù)合型人工濕地處理后的出水，其水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，最終排入毗河。工程總平面布置如圖1所示，工藝流程如圖2所示。

圖1 人工濕地平面布置圖

圖2 工藝流程圖

2.4 工程設(shè)計(jì)參數(shù)

2.4.1 設(shè)計(jì)負(fù)荷

濕地表面負(fù)荷：本工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為7×104m3/d，扣除濕地周邊生態(tài)放坡面積、濕地巡檢道路面積、濕地內(nèi)配水系統(tǒng)面積等不可利用面積外，人工濕地系統(tǒng)面積為8.63 hm2，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為0.81 m3/（m2·d）。

濕地污染面積負(fù)荷：BOD5污染面積負(fù)荷為1.62 g/（m2·d），NH3-N污染面積負(fù)荷為0.41 g/（m2·d），TN污染面積負(fù)荷為4.46 g/（m2·d），TP污染面積負(fù)荷為0.08 g/（m2·d）。

2.4.2 配水井

配水井用于將截污導(dǎo)流管收集來的7×104m3/d水分配至人工濕地內(nèi)，并阻止污水處理廠擴(kuò)建后的其余來水不進(jìn)入人工濕地，其多余水量待遠(yuǎn)期另尋用地或進(jìn)行處理。

2.4.3 生物塘

設(shè)計(jì)生物塘總有效面積為21 945 m2，設(shè)計(jì)水深1.3 m，超高0.3 m，底坡0.1%；設(shè)計(jì)總停留時(shí)間為9.78 h。生物塘同時(shí)向后續(xù)濕地系統(tǒng)進(jìn)行配水，塘內(nèi)種植凈化污水效果較好的挺水植物，例如菖蒲、水芹、再力花，種植密度分別按照20 株/m2、10 叢/m2、10 株/m2。

2.4.4 后續(xù)濕地系統(tǒng)

根 據(jù)總體布置，后續(xù)濕地系統(tǒng)由A、B、C、D四種類型的大濕地子系統(tǒng)組成，共分為53組平行子系統(tǒng)，每組濕地子系統(tǒng)均為一級水平潛流+二級表面流+二級水平潛流的多級濕地系統(tǒng)。

其中，一級水平潛流濕地總有效面積為19 850 m2，設(shè)計(jì)水深1.0 m，超高0.6 m，底坡0.5%，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為2.8 h。一級水平潛流濕地主要種植水蔥、傘草、香蒲、蘆葦?shù)韧λ参?，種植密度為10～20 株/m2；

二級表面流濕地總有效面積為19 850 m2，設(shè)計(jì)水深1.0 m，超高0.6 m，底坡0.1%，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為6.99 h。二級表面流濕地主要種植狐尾藻沉水植物以及菖蒲、水芹、再力花等挺水植物，種植密度為10～20 株/m2。

二級水平潛流濕地總有效面積為19 850 m2，設(shè)計(jì)水深0.7 m，超高0.6 m，底坡0.5%，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為1.96 h。二級水平潛流濕地主要種植花葉蘆竹、傘草、美人蕉、蘆葦?shù)韧λ参铮N植密度為10株/m2。

2.5 濕地集配水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

人工濕地生物塘單元采用“上進(jìn)下出”或“下進(jìn)上出”的進(jìn)出水方式，濕地子系統(tǒng)一級水平潛流單元采用上部進(jìn)水并設(shè)置方形溢流堰槽，堰寬根據(jù)不同濕地子系統(tǒng)面積按比例設(shè)置（0.3～1.2 m）；濕地子系統(tǒng)內(nèi)不同單元采用上部進(jìn)水時(shí)設(shè)方形溢流堰，下部進(jìn)水時(shí)設(shè)置方形進(jìn)水孔，邊長均為0.4 m。

A、B、C、D四個(gè)大濕地子系統(tǒng)出水處設(shè)置寬為1 m的集水渠，并配有集水喇叭口和水位調(diào)節(jié)裝置（可旋轉(zhuǎn)彎頭）；各人工濕地子系統(tǒng)出水在寬為1 m的總集水渠處匯合排入毗河。濕地集配水系統(tǒng)如圖3所示。

2.6 濕地基質(zhì)及防滲設(shè)計(jì)

一級、二級水平潛流人工濕地自上而下分別為非黏性種植土以及礫石，非粘性種植土高度均為0.2 m，礫石高度分別為1.1 m、0.8 m。礫石規(guī)格分別為4～8 mm、10～20 mm；水平潛流單元進(jìn)水處和出水處均鋪設(shè)長度為2 m的卵石布水區(qū)和卵石集水區(qū)，卵石粒徑為40～80 mm。

圖3 濕地集配水系統(tǒng)

人工濕地各處理單元均鋪設(shè)了防滲膜，防止污水滲入地下和地下水反滲。防滲膜主要采用復(fù)合土工布（兩布一膜），規(guī)格為500 g/m2，滲透系數(shù)＜10-8。

3 濕地的運(yùn)行及維護(hù)

建設(shè)濕地位于西南地區(qū)，氣候適宜，便于濕地植物生長。濕地啟動(dòng)初期應(yīng)注意調(diào)節(jié)出水集水渠的旋轉(zhuǎn)彎頭，其目的是為了保持濕地內(nèi)較低的液位，以刺激植物根系生長。同時(shí)，針對潛流人工濕地的基質(zhì)堵塞問題，以預(yù)防為主，堵塞恢復(fù)為輔。在本工程設(shè)計(jì)中，采用塘→潛流濕地→表面流→潛流濕地的系統(tǒng)，通過塘或表面流沉淀、復(fù)氧作用，有效緩解了基質(zhì)堵塞，延長了濕地使用壽命。除此之外，還應(yīng)注意對濕地內(nèi)秋冬季枯萎植物的收割，既可以減少堵塞，又可以有效保證處理效果及濕地景觀效果[1,2]。

4 結(jié)語與建議

該工程采用復(fù)合人工濕地對城鎮(zhèn)污水處理廠尾水的凈化提升具有較好的技術(shù)適應(yīng)性，是復(fù)合型人工濕地深度處理污水處理廠尾水的理論與技術(shù)的有效實(shí)踐。

在工程實(shí)施后，本人工濕地進(jìn)水應(yīng)嚴(yán)格按《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311—2016）的排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，即對于金海污水處理廠和北部商貿(mào)城污水處理廠的尾水，必須在廠內(nèi)進(jìn)行處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，方可進(jìn)入人工濕地。