人工濕地處理生活污水作用有多大？
人工濕地處理生活污水作用有多大？
居民生活污水，直接排入河湖，會造成水體污染。采用人工濕地技術(shù)處理生活污水，成為當(dāng)前治理水環(huán)境、保護(hù)河湖水質(zhì)的一項(xiàng)熱門技術(shù)。北京市延慶縣永寧鎮(zhèn)上磨村的“人工濕地污水凈化系統(tǒng)”即是一例。
時值夏季，山腳下一個小村旁，一片蘆葦與綠色原野渾然一體。若不是北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源所的張成軍副研究員、李鵬博士介紹，很難看出北京市延慶縣永寧鎮(zhèn)上磨村的“這片900平方米的蘆葦，是人工濕地的蘆葦床”，原來是人造景觀。
別小看這人造景觀！蘆葦下鋪了4層,有保溫的陶粒、砂子、碎石等，生活污水在百米外一個地下井匯集、沉淀、預(yù)處理后，流經(jīng)人工濕地排入旁邊的小河。
什么是人工濕地
人工濕地,是人工建造和控制運(yùn)行的與沼澤地類似的地面，將污水、污泥有控制地送到人工濕地，并沿一定方向流動，是利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進(jìn)行處理的一種技術(shù)。其作用機(jī)理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動物的作用。
說話間，張成軍在排水口用礦泉水瓶接了一瓶,說：“這是經(jīng)過處理的生活污水。”看上去，清沏透明。
就在一周前，7月13日，延慶縣環(huán)保監(jiān)測站康來鈞站長簽發(fā)的一份檢測報(bào)告上，記載著上磨村生活污水經(jīng)處理后排放的數(shù)據(jù)，懸浮物、氨氮、化學(xué)需氧量、生化需氧量、總磷、總氮，6項(xiàng)指標(biāo)，總體評價，水質(zhì)達(dá)到一級A類。有專家說，一級A類是污水排放最高指標(biāo)。上磨村的污水處理系統(tǒng)，運(yùn)行一年多來，經(jīng)過春夏秋冬，安全可靠，排放達(dá)標(biāo)。
張成軍介紹，這套污水處理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)處理生活污水量為每天60立方米，不使用任何化學(xué)藥劑,完全利用植物及特殊配置的過濾材料,是純粹的生態(tài)處理法。出水按照國家污水綜合排放一級標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。由北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源所、延慶縣種植服務(wù)中心、北京森淼天成環(huán)保公司合作完成的項(xiàng)目，名稱為“農(nóng)村生活污水垂直流蘆葦床人工濕地處理技術(shù)”。
人工濕地為何建在上磨村
說起上磨村建人工濕地生活污水處理設(shè)施，北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源所所長劉寶存研究員介紹說，這是該所幾年來承擔(dān)的治理河湖污染科技項(xiàng)目的一個子課題。“北京是嚴(yán)重缺水的城市。目前，北京市人均水資源為300立方米左右，是全國平均水平的1/7，是世界人均水平的1/20。節(jié)約用水，減少水質(zhì)污染，治理水質(zhì)污染是我們義不容辭的責(zé)任。”劉寶存說。
曾經(jīng)作為北京主要供水水源地之一的官廳水庫,位于河北省張家口市和北京市延慶縣界內(nèi)，于1951年10月動工，1954年5月竣工，是新中國成立后建設(shè)的第一座大型水庫。20世紀(jì)80年代后期，庫區(qū)水受到嚴(yán)重污染，90年代水質(zhì)繼續(xù)惡化，1997年水庫被迫退出城市生活飲用水體系。河北桑干河、洋河流入官廳水庫，發(fā)源于上磨村黃龍?zhí)、流?jīng)延慶縣的媯河也入官廳水庫。源頭治理媯河，對改善官廳水庫水質(zhì)，有重要意義。
上磨村村委會主任訾景成說，上磨，屬北京市延慶縣永寧鎮(zhèn)，作為民俗旅游村，又是媯河源頭，治理環(huán)境、保護(hù)水源，全村152戶、456口人，都要有這個意識。全村廁所改為充水式，垃圾、糞便集中處理，關(guān)閉冷水魚養(yǎng)殖場，沒有工業(yè)排污項(xiàng)目，生活污水集中處理，村民受益，媯河下游受益。
上磨村人工濕地有哪些特點(diǎn)
“地面是植物景觀，地下是污水處理設(shè)施，這個項(xiàng)目，我感興趣。”北京維奧思環(huán)境工程有限公司總經(jīng)理李春枚聽說了此項(xiàng)目，派公司3名有關(guān)負(fù)責(zé)人，找到北京農(nóng)林科學(xué)院該項(xiàng)目專家座談。對話如下：
“我們維奧思是一家做水處理工程的高新技術(shù)企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有工程項(xiàng)目投資、設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備集成、運(yùn)營管理及技術(shù)咨詢等。目前做過奧運(yùn)場館、醫(yī)院、學(xué)校、居民小區(qū)等污水處理工程有100多個。我們關(guān)心這套系統(tǒng)效果。”
“上磨村的這套系統(tǒng)，經(jīng)過一年四季的運(yùn)行和監(jiān)測，對生活污水的氨氮、化學(xué)耗氧量(CODor)、總氮、總磷和懸浮物等，都有較好的去除效果。其中，出水氨氮和懸浮物達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的一級B標(biāo)準(zhǔn)，CODor、總氮、總磷可達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。”
“這套系統(tǒng)建設(shè)投資、維護(hù)運(yùn)行成本怎么樣？”
“建在上磨村的這套系統(tǒng)，使用壽命20年，只用兩臺水泵,操作簡單，維護(hù)方便，投資和運(yùn)行費(fèi)用僅為傳統(tǒng)二級污水處理廠的1/10—1/2。”
“請介紹一下系統(tǒng)的工藝流程。”
“該系統(tǒng)是在一定長寬比和底面坡度的洼地中，由土壤和細(xì)砂、碎石等填料組成填料床、污水在床體的填料縫隙中流動或在床體表面流動，床體表面種植具有性能好、成活率高、抗水性強(qiáng)、生長周期長、美觀及具有經(jīng)濟(jì)價值的水生植物，降解廢水中的有機(jī)物、并通過沉淀和吸附作用去除固體物質(zhì)，達(dá)到凈化作用。蘆葦這種植物，當(dāng)?shù)鼐陀，多年生，成本低。系統(tǒng)配有配水井、出水控制井等設(shè)施。”
“系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)是什么？”
“系統(tǒng)出水端有調(diào)節(jié)水位裝置，可隨意調(diào)節(jié)填料部分的水位高低、配合并聯(lián)的布水管網(wǎng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的溶氮能力，強(qiáng)化了好氧、厭氧反應(yīng)功能；填料層上有一層陶粒保溫層，降低了冬季寒冷的影響。為保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)有回流裝置，出水可再次引入凈化系統(tǒng)起始端進(jìn)行再處理，同時還可增強(qiáng)填料系統(tǒng)的微生物數(shù)量和活性。”
企業(yè)家想的是市場，這項(xiàng)技術(shù)能不能應(yīng)用，能不能賺錢。專家想的是技術(shù)成果能不能開花，能不能有更多的人用。
一場技術(shù)與市場對接，一陣笑聲。
出北京城，北上八達(dá)嶺高速，過延慶縣城20多公里，走進(jìn)延慶縣永寧鎮(zhèn)上磨村，昔日的黃龍?zhí)叮吒叩芈冻隽巳∷，正值雨季，卻潭水漸少。媯河源啊，讓人揪心！但民俗旅游村名不虛傳。
街道干凈整潔，村民生活垃圾日清日運(yùn)，廁所沖水通過地下管道進(jìn)入化糞池，村里不再有臭水溝，污水不再直接排到媯河，通過人工濕地處理，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，生活環(huán)境越來越好……這一切大家看在眼里、喜在心頭。村委會主任訾景成說：“環(huán)境好了，村民也舒心，每年盛夏時節(jié)，有不少游客從周邊趕來避暑納涼，吃農(nóng)家飯，圖的就是這里環(huán)境好、空氣好,這少不了人工濕地的功勞。”
人工濕地的上磨村模式
“上磨村的人工濕地，只是一種模式，投資70多萬，每年運(yùn)行成本不超過3萬，使用壽命20年,噸水處理費(fèi)用只需1毛錢。這樣的人工濕地沿媯河兩岸，特別是自然村鎮(zhèn)污水處理都可以用。床體選擇種植蘆葦，是一種成活率高、抗水性強(qiáng)、生長周期長、美觀及具有經(jīng)濟(jì)價值的水生植物，通過蘆葦?shù)母滴、沉淀吸附去除污水中的氮、磷、有機(jī)物及懸浮物等污物，達(dá)到污水凈化的目的。同時，蘆葦還可成為綠色景觀。目前，人工濕地的模式、技術(shù)還有很多。”北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所副研究員張成軍說。
據(jù)北京市水務(wù)局公報(bào)顯示，北京屬資源型重度缺水地區(qū),屬111個特貧水城市之一,是水庫存水量全國下降最快的三個城市之一。人均水資源占有量不足300立方米，是世界人均水資源量的1/30、全國人均水資源量的1/8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際人均1000立方米的缺水下限。水資源緊缺,對水的再生和循環(huán)利用,更顯得十分迫切和重要。再生水，又稱中水，是指污水經(jīng)適當(dāng)處理后，達(dá)到一定的水質(zhì)指標(biāo)，滿足某種使用要求，可以進(jìn)行有益使用的水。和海水淡化、跨流域調(diào)水相比，再生水具有明顯的優(yōu)勢。從經(jīng)濟(jì)的角度看，再生水的成本最低，從環(huán)保的角度看，污水再生利用有助于改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)水生態(tài)的良性循環(huán)。
目前，各國科學(xué)家都在大力研究污水處理技術(shù)，興建污水處理廠、建人工濕地，讓人類生活的家園，山青水秀，環(huán)境優(yōu)美。
放眼國內(nèi)外人工濕地
讓我們放眼國內(nèi)外,對人工濕地作一番了解吧。
人工濕地，按系統(tǒng)布水方式的不同或水流方式的差異，可分為：表面流、水平潛流、垂直潛流3種濕地。表面流濕地相比水平潛流、垂直潛流的人工濕地，具有投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，但占地面積大、負(fù)荷低、去污能力有限等缺點(diǎn)，且受氣候條件影響較大，夏季易滋生蚊蠅，產(chǎn)生臭味而影響濕地環(huán)境。
我國的人工濕地研究始于“七五”時期。從20世紀(jì)80年代末開始，天津、北京、深圳和上海先后建設(shè)了人工濕地污水處理工程，并對污水處理的規(guī)律及機(jī)理進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國在人工濕地處理技術(shù)和工程應(yīng)用方面取得較大進(jìn)展，目前有數(shù)十座城市開展了人工濕地研究，有上百座人工濕地投入運(yùn)行。污水處理量從每天10萬立方米到11萬立方米不等，應(yīng)用于生活污水、市政污水、景觀河湖水、工業(yè)污水、采礦污水等處理，為保護(hù)水資源做出了貢獻(xiàn)。
近年來，我國在水平潛流、垂直潛流人工濕地的研究和工程應(yīng)用上取得較大進(jìn)展。如沈陽環(huán)境科學(xué)院針對北方地區(qū)氣候特點(diǎn)，開展了水平潛流人工濕地技術(shù)的單元應(yīng)用研究與工程示范。2006年沈陽世園會污水生態(tài)處理工程，污水處理量每天1000立方米，不僅使園區(qū)的生活污水得到凈化，還做到了中水回用于噴泉、澆花及景觀水系。深圳市環(huán)境科學(xué)研究所采用垂直流或復(fù)合垂直流人工濕地技術(shù)進(jìn)行綜合研究，形成適合南方地區(qū)水環(huán)境綜合治理的集成技術(shù)，在深圳、廣州等地區(qū)設(shè)計(jì)和運(yùn)行了幾十座人工濕地，用于處理居民小區(qū)及城鎮(zhèn)生活污水、市政污水、景觀河湖水等。1999年初開始設(shè)計(jì)和修建的洪湖人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化工程，污水處理量每天1000立方米，將垂直流人工濕地水質(zhì)凈化技術(shù)應(yīng)用于洪湖的污染治理。上海環(huán)境科學(xué)院采用不同規(guī)模垂直流人工濕地技術(shù)，應(yīng)用在上海市農(nóng)村地區(qū)的9處生活污水處理工程。
目前，我國人工濕地的研究和應(yīng)用方興未艾。而國外對人工濕地的研究和建設(shè)也給予高度重視。1974年，西德建成第一座人工濕地。北美在20世70年代即建成174座人工濕地，并對其進(jìn)行了廣泛的試驗(yàn)。20世紀(jì)80年代末90年代初，美國多次召開人工濕地研討會，國際上的研討會也有4次，總結(jié)了各國人工濕地的經(jīng)驗(yàn)，提出了相關(guān)理論和參考設(shè)計(jì)參數(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2006年，歐洲建有1萬多座、北美2萬多座人工濕地，亞洲、大洋洲、拉丁美洲也有越來越多的人工濕地建成并投入運(yùn)行。
目前,北美2/3的濕地是表面流人工濕地,其中一半為自然濕地。在歐洲應(yīng)用較多的則是潛流人工濕地,特別是在東歐一些國家應(yīng)用較廣。在濕地系統(tǒng)中種植有蘆葦、菖蒲、香蒲等濕地植物，為了保證潛流，絕大多數(shù)采用礫石作為填料。歐洲趨向用此類系統(tǒng)對近千人口社區(qū)的生活污水作二級處理，北美趨向?qū)θ丝谳^多地區(qū)的生活污水作深度處理，而澳大利亞和南非，則用于處理各類污水。
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