人工湿地在单县嘉单河净水湿地项目中的应用与效果

许钦红 曹 峰

(荷泽市单县水务局 274300)

人工湿地这项技术在国内应用尚处于起步阶段，有关工艺设计资料和应用实例还不多见;在国外，人工湿地经过几十年的发展，有关湿地污水处理能力和过程的基础研究已经比较成熟。单县嘉单河净水湿地项目因地制宜地采用了这一技术，实施“治”、“用”、“保”并举的策略，本着既要保障河水水质安全、改善河流生态环境、恢复自身应有的生态功能，又要促进经济发展和社会稳定的原则，在河流综合整治过程中探索出了一条科学的治污之路。

1 项目概况

嘉单河湿地水质净化工程，位于单城北105国道东侧，占地面积45.67hm2，工程包括引水渠、拦河闸、表面滞留塘等配套设施，总投资2950万元。嘉单河湿地水质净化是将嘉单河污水处理厂排放的中水，通过建设拦河闸进行截污导流，将湿地水位抬高，由650m长的明渠，引入北面3km多长的表面滞留塘，经过芦苇、蒲草等水生植物吸附、净化，使水中残存的有害物质进一步被清除掉，从而达到净化水质的作用，净化后的清水再回入嘉单河。

2 基本原理

根据嘉单河的生态水力学和水文学特点，顺势恢复河流的自然弯度，调整河坡的微地形，在河床中，抛放涧石，顺应河势构建小岛、深潭和浅滩，丰富河流的形态，创造跌宕起伏的河底线。通过河床空间形态的改变，控制河流的流速和流场分布，增强河水自然曝气和吸收分解水中污染物的功能，为微生物、挺水植物、沉水植物以及鱼类和蚌类等河流水生物提供适合的生境。

生态滞留塘、人工湿地和生态护坡的构建，充分利用了水生植物的环境改善功能。通过优化、培植净化能力强、耐污性能好的土著物种，包括沉水、浮叶、挺水物种，在水体中一年四季、全方位、立体化地配置优化的植物群落。当河道水生植物系统健康、稳定后，逐步构建河道水生生物链网，构建完全的水生生态链网。通过投加直接或间接以水生植物和微生物为食的过程中起重要作用。水生动物(包括底栖动物、后生动物和鱼类等)，可控制水生植物和微生物数量的过量增长，这对保持水质清澈非常重要。利用生态学“十分之一”原理，适当延长生态系统食物链网，可以更经济、合理地管理河道生态系统。

3 工艺方案

3.1 截污引流

治污的首要工作是截污。

通过工程措施建设拦河闸，将私自排入嘉单河的污水截流，通过开挖的明渠引流至污水厂(现有)进行处理后再排入嘉单河。

3.2 治污净水

3.2.1 厌氧沉淀

厌氧沉淀是混浊的嘉单河水流入厌氧沉淀区进行活水净化的第一道工序。流入厌氧沉淀区的污水一部分经物理沉淀作用，使比水重的悬浮物沉于池底，从排泥管排出。比水轻的悬浮物浮于水面，由人工清理。另一部分污水经池中的厌氧微生物分解成甲烷、二氧化碳等难溶气体排入大气，或成较低分子有机物随水流出，进入下一道净化程序。

3.2.2 曝气氧化

经过初步沉淀的水，流入高低不平的河床让水流叠落，称为“叠水花台”。它巧妙地引入水力学原理，利用落差产生的冲力，使水在不同高差的河床间活泼欢跳，极富动感和观赏价值，它同时也使水在回旋、震荡中充分地曝气充氧，增强水中的含氧量。

3.2.3 微生物降解

水通过叠水花台后，进入微生物池，也叫兼氧池。污水在池中被微生物部分净化后，从微生物池流入植物区。

3.2.4 植物吸收

植物吸收是一个人工湿地生态系统，它是净水湿地水处理工程的核心部分，由多个植物塘和植物床组成，其中养殖的植物达数十种，包括:漂浮植物(浮萍、紫萍、凤眼莲)、挺水植物(芦苇、水烛、茭白、伞草、菖蒲、马蹄莲、灯心草)、浮叶植物(莲、睡莲)、沉水植物(金鱼藻、黑藻)等，还有多种鱼类、昆虫和两栖动物。水流入人造湿地区，这里的水生植物不是长在土里，而是长在石头上。水从石头之间流过，污染物就被吸附住了。岩石有吸附的作用，而且石头上也生长着微生物。它们将污染物分解成为对植物有用的营养。这里的植物依靠水中的污染物生长，植物枯萎时被清除掉，污染物也就清除掉了。

3.2.5 净水流出

在整个净水湿地系统中得到彻底净化的水从这里流向下游。

单县嘉单河净水湿地工程充分利用现有河道的地形和地貌特征，在嘉单河下游附近建设节制闸，将污染河水拦截在河道内，并对河道两侧的二滩地进行适当的土地整形，在不同的水深处分别种植挺水植物、浮叶植物和沉水植物，恢复河道的生态环境。通过植物带的优化配置，构建一个具有生物多样性、一定水质净化能力和美丽景观效果的河道走廊湿地生态系统，开发旅游资源。

4 效果分析

4.1 环境效益

湿地进水为嘉单河污水处理有限公司外排废水，进水参照《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，进水水质经检测结果见表1。

表1 进水水质检测结果

经单县嘉单河净水湿地净化后，按照出水执行《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准要求，出水水质经检测结果见表2。

表2 出水水质检测结果

由此可见:人工湿地工程有效地削减了嘉单河上游的污染物质，明显改善了嘉单河的水体水质，逐步恢复了受损河道两岸的生态环境，使水体中的COD的去除率、总磷的去除率、氨氮去除率达到设计标准。工程对有效改善嘉单河及东鱼河水质起到了明显成效，对保障南水北调工程东线水质，具有重要作用，向人们演示了水与自然界由“浊”变“清”、由“死”变“活”的生命过程。河水水质的改善和河道景观的提高还将使沿岸居民生活环境得到改观，在涵蓄水源、调节水量的同时，补充地下水资源。经过湿地处理后达到地表水Ⅲ类标准的水，可以作为灌溉用水和生活用水的水源，由此可以逐步缓解当地用水紧缺的状况，有利于促进该区域环境的良性发展。

4.2 生态与景观效益

单县嘉单河净水湿地项目以芦竹、芦苇、香蒲、莲和金鱼藻等作为湿地植物，进行优化配置，在围堰及道路两侧种植垂柳和香花槐等乔灌木构建景观带，由此建立起的湿地生态系统，增加了河流的生物多样性和生态系统的稳定性，调节了当地气候，也将给河道走廊景观带来巨大的改善。嘉单河净水湿地的建成，将有效净化水质、改善嘉单河生态环境，并为将来建设集“生态涵养、休闲观光、环境教育”等功能于一体的嘉单河滨河景观带提供良好的基础。

4.3 社会与经济效益

单县嘉单河净水湿地项目具有很高的科研和教育价值，不但可以提高当地居民和游客的环境保护意识，而且，可以为中国典型北方河流的湿地修复提供可靠的实践经验，为当地环境的生态修复和水污染的治理提供示范。

单县嘉单河净水湿地项目中大面积种植的芦苇、香蒲和莲藕具有较高的经济价值。此外，嘉单河水环境的改善，也会带动旅游业的发展，从而增加旅游业的收入。

5 结语

单县嘉单河净水湿地项目采用人工湿地的工艺效果明显。处理出水水质情况为CODCr≤20mg/L、BOD5≤4mg/L、NH3-N≤1.0mg/L，有效地削减了污染河水中的污染物质，成功地将水质净化与生态保护相协调，环境效益和经济效益并重相统一，探索出了一条成功的河道治污之路，为类似的工程项目提供经验。