滨库带多级表面流湿地水污染控制
陈辉 邓王轩 麻金卫
摘要：随着新兴污水处理技术的兴起，人工湿地得到了很好的发展，其中表面流人工湿地更是在污染控制与生态修复方面取得了很好的效果，成为水库滨库带水污染防治的重要手段。本文以南山沟湿地工程为例，探讨了表面流湿地的具体应用。该工程位于碧流河水库上游滨库带，工程采用多级表面流湿地工艺，可以同时对城镇生活污水和汇水区的非点源污染进行净化；该工程中还设置了溢流堰，增大了各级湿地长宽比等，通过这些措施提升了处理效果，有效地削减了入库污染物。
关键词：滨库带；水污染控制；人工湿地
中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0169-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.102
Multi-level surface flow wetland water pollution control in Bin Kuta
Chen Hui 1， Deng Wangxuan 2， Ma Jinwei 2
（1.Shenzhen Zhongqi Yihua Technology Environmental Protection Co.， Ltd.， Shenzhen Guangdong 518000，China；
2.Dawan District Testing （Shenzhen） Co.， Ltd.， Shenzhen Guangdong 518000，China）
Abstract： With the rise of emerging sewage treatment technologies， constructed wetlands have been well developed. Among them， surface-flow constructed wetlands have achieved very good results in pollution control and ecological restoration， and have become the important means of water pollution prevention and control in reservoir banks.This paper takes Nanshangou wetland project as an example to discuss the specific application of surface flow wetland. The project is located in the upstream bank of the Biliuhe Reservoir. The project adopts a multi-level surface-flow wetland technology that can simultaneously purify the non-point source pollution of the urban domestic sewage and the catchment area； an overflow weir is also set in this project. The aspect ratio of wetlands at various levels has been increased， and these measures have improved the treatment effect and effectively reduced the amount of pollutants entering the warehouse.
Key words： Binhai Belt； Water pollution control； Artificial wetland
人工濕地是通过人为地模拟天然湿地系统的结构和功能对污水进行处理的一种水污染控制技术，它能使污水中的污染物质重新进入生态循环，整个处理过程不会对环境造成二次污染，使污水处理和资源利用率到达最大化[1]。本文根据滨库带的实际情况，合理利用分洪河道的空间，对南山沟湿地进行了重新设计，从而削减汇水区入库污染物，实现湿地环境效益的最大化。
1 南山沟水污染特征分析
该地周边分布着许多小型人口聚居区，农业是主要经济来源，这些区域的农业面源污染问题也较为严重。因此，滨库带小型人口聚居区污染排放具有入库系数高、排放量变异系数大、污染源复杂等特点。滨库带的汇水区内散布着215户居民和大约130hm2的农田，居民区的生活污水大多未经处理直接散排，经雨水汇流作用直接进入水库，故水污染以农业面源污染和居民聚集区点源污染为主。
2 水污染控制对策
研究表明，普通的表面流人工湿地系统会出现进水量小而蒸发量大的情况，湿地无法正常运行，达不到理想的处理效果。故考虑不设自由水面的湿地系统，即采用地表漫流的方式建造湿地系统[2]。这样一来可通过植物和微生物的协同作用达到降解水体污染物的目的，该方式的污水去除率一般可达到32%～50%。本设计采用5级平台式结构，每一级湿地结构间通过溢流堰进行分隔，以地表漫流方式对流入污水进行处理。
3 表面流湿地体统结构设计
大量生活污水的不断排放所形成的冲刷作用，使得蛤蜊河河道出现了严重的土壤流失现象。必须对南山沟原有的地形、地貌进行改造，才能满足建设施工要求。
3.1 污染负荷计算
通过查阅相关的给排水设计资料和手册，可知生活污水排放量和农业面源污染物排放量的计算公式，通过公式对现有的南山沟附近的水污染控制参数进行处理，可以得到以下结论。该区域共计有居民620人，居民的生活用水量标准为75L/（d·人），考虑到该地区污水入库比例不大，污水排放系数取34%，可知最终排入滨库带的生活污水量约为17.05m3/d。湿地汇水区内有农田130hm2，主要经济作物为玉米，查阅普查数据可知，该区域农田TN、TP流失量分别为2.82kg/（hm2·a）和0.09kg/（hm2·a），故该区域农田TN和TP的排放量分别为338.4kg/a和10.8kg/a。
3.2 湿地结构
我们在每一级湿地间设置溢流堰进行间隔，把该地区原有地形落差集中于溢流堰处，从而减缓各级湿地内坡度，降低了水流速度、提高了湿地的长宽比，保证了水力停留时间[3]。因芦苇有适应能力强、有机物降解能力强等优点，在人工湿地的植物种植方面有着极为广泛的应用，种芦苇的人工湿地系统对污水的去除率高达45%，比种植其他植物高50%。故本设计也采用芦苇，其种植密度为每平方米9 株，这个密度能保证在吸收降解有机物的同时，还能够稳固土壤、减缓水流流速。
3.3 溢流堰设计
溢流堰总宽度为9m，堰顶宽度为1.5m，堰高0.8m，离地高度为0.4m。其主体结构采用三层20cm厚的蜂巢约束系统叠砌而成[4]。溢流堰的顶部与背水面部分填充塊石，同时在间隙内填充土壤，相邻两个格室中间依次填充碎石和粗砂，并在其余格室填充粘性土并夯实。
3.4 湿地净化效果分析
本设计的表面流人工湿地系统主要负责处理生活污水和携带污染物的雨水。未终止人工植物的近自然湿地系统对TN、TP的去除率分别为0.10g/（m2·d）和0.04g/（m2·d），当芦苇种植密度接近每平方米25 株时，湿地系统对TN、TP的平均去除率分别提高到0.15g/（m2·d）和0.05g/（m2·d）。而本设计中的芦苇种植密度为每平方米9株，是上述情况的0.4倍。由此可知，本人工湿地系统对TN和TP的去除率分别取0.120g/（m2·d）和0.04g/（m2·d）。结合前文的生活污水量17.05m3/d，可推算出TN和TP的浓度分别为4.15mg/L和0.10mg/L，二者的负荷分别为2.4×10-3g/（m2·d）和5.8×10-5g/（m2·d），考虑到生活污水量不大，故本设计基本能够拦截并处理该地区的全部日常生活污水。即便降雨时，湿地也能够通过植物根系的吸附和降解去除一定量的雨水内悬浮物和有机物质。
4 结语
南山沟地区存在一定量的居民生活污水和农业面源污染，未经处理的污水和雨水、地表径流汇入碧流河水库，严重影响了水库水质。为了减轻水库滨库带周边居民活动对水库水质造成的影响，决定在滨库带附近建设表面流人工湿地体统，对污水进行处理。本设计利用原有分洪河道空间，通过地表漫流方式处理污水，既保证了原河道的行洪能力，改善了河道内水土流失现象，实现了环境效益最大化，也对人工湿地系统的研究和推广做出了贡献。
参考文献
[1]陶陪，浦诗悦.多级垂直流人工湿地污水处理方法探析[J].山东化工， 2016，45（18）：162-166.
[2]万博阳，王全金，戚晓波.多级人工湿地-塘组合系统去除污染物研究[J].长江科学院院报，2017， 34（3）：25-29.
[3]周海洋.湿地保护与水污染防治研究[J].产业与科技论坛， 2017，16（18）：81-82.
[4]陈鸿，黄世洋，黎庶凯等.绿狐尾藻人工湿地治理水污染模式及其在广西的应用[J].亚热带植物科学，2016，45（4）：386-390.
收稿日期：2018-05-02
作者简介：陈辉（1981-）男，大专，助理工程师，研究方向为水污染控制。
摘要：随着新兴污水处理技术的兴起，人工湿地得到了很好的发展，其中表面流人工湿地更是在污染控制与生态修复方面取得了很好的效果，成为水库滨库带水污染防治的重要手段。本文以南山沟湿地工程为例，探讨了表面流湿地的具体应用。该工程位于碧流河水库上游滨库带，工程采用多级表面流湿地工艺，可以同时对城镇生活污水和汇水区的非点源污染进行净化；该工程中还设置了溢流堰，增大了各级湿地长宽比等，通过这些措施提升了处理效果，有效地削减了入库污染物。
关键词：滨库带；水污染控制；人工湿地
中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）07-0169-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.102
Multi-level surface flow wetland water pollution control in Bin Kuta
Chen Hui 1， Deng Wangxuan 2， Ma Jinwei 2
（1.Shenzhen Zhongqi Yihua Technology Environmental Protection Co.， Ltd.， Shenzhen Guangdong 518000，China；
2.Dawan District Testing （Shenzhen） Co.， Ltd.， Shenzhen Guangdong 518000，China）
Abstract： With the rise of emerging sewage treatment technologies， constructed wetlands have been well developed. Among them， surface-flow constructed wetlands have achieved very good results in pollution control and ecological restoration， and have become the important means of water pollution prevention and control in reservoir banks.This paper takes Nanshangou wetland project as an example to discuss the specific application of surface flow wetland. The project is located in the upstream bank of the Biliuhe Reservoir. The project adopts a multi-level surface-flow wetland technology that can simultaneously purify the non-point source pollution of the urban domestic sewage and the catchment area； an overflow weir is also set in this project. The aspect ratio of wetlands at various levels has been increased， and these measures have improved the treatment effect and effectively reduced the amount of pollutants entering the warehouse.
Key words： Binhai Belt； Water pollution control； Artificial wetland
人工濕地是通过人为地模拟天然湿地系统的结构和功能对污水进行处理的一种水污染控制技术，它能使污水中的污染物质重新进入生态循环，整个处理过程不会对环境造成二次污染，使污水处理和资源利用率到达最大化[1]。本文根据滨库带的实际情况，合理利用分洪河道的空间，对南山沟湿地进行了重新设计，从而削减汇水区入库污染物，实现湿地环境效益的最大化。
1 南山沟水污染特征分析
该地周边分布着许多小型人口聚居区，农业是主要经济来源，这些区域的农业面源污染问题也较为严重。因此，滨库带小型人口聚居区污染排放具有入库系数高、排放量变异系数大、污染源复杂等特点。滨库带的汇水区内散布着215户居民和大约130hm2的农田，居民区的生活污水大多未经处理直接散排，经雨水汇流作用直接进入水库，故水污染以农业面源污染和居民聚集区点源污染为主。
2 水污染控制对策
研究表明，普通的表面流人工湿地系统会出现进水量小而蒸发量大的情况，湿地无法正常运行，达不到理想的处理效果。故考虑不设自由水面的湿地系统，即采用地表漫流的方式建造湿地系统[2]。这样一来可通过植物和微生物的协同作用达到降解水体污染物的目的，该方式的污水去除率一般可达到32%～50%。本设计采用5级平台式结构，每一级湿地结构间通过溢流堰进行分隔，以地表漫流方式对流入污水进行处理。
3 表面流湿地体统结构设计
大量生活污水的不断排放所形成的冲刷作用，使得蛤蜊河河道出现了严重的土壤流失现象。必须对南山沟原有的地形、地貌进行改造，才能满足建设施工要求。
3.1 污染负荷计算
通过查阅相关的给排水设计资料和手册，可知生活污水排放量和农业面源污染物排放量的计算公式，通过公式对现有的南山沟附近的水污染控制参数进行处理，可以得到以下结论。该区域共计有居民620人，居民的生活用水量标准为75L/（d·人），考虑到该地区污水入库比例不大，污水排放系数取34%，可知最终排入滨库带的生活污水量约为17.05m3/d。湿地汇水区内有农田130hm2，主要经济作物为玉米，查阅普查数据可知，该区域农田TN、TP流失量分别为2.82kg/（hm2·a）和0.09kg/（hm2·a），故该区域农田TN和TP的排放量分别为338.4kg/a和10.8kg/a。
3.2 湿地结构
我们在每一级湿地间设置溢流堰进行间隔，把该地区原有地形落差集中于溢流堰处，从而减缓各级湿地内坡度，降低了水流速度、提高了湿地的长宽比，保证了水力停留时间[3]。因芦苇有适应能力强、有机物降解能力强等优点，在人工湿地的植物种植方面有着极为广泛的应用，种芦苇的人工湿地系统对污水的去除率高达45%，比种植其他植物高50%。故本设计也采用芦苇，其种植密度为每平方米9 株，这个密度能保证在吸收降解有机物的同时，还能够稳固土壤、减缓水流流速。
3.3 溢流堰设计
溢流堰总宽度为9m，堰顶宽度为1.5m，堰高0.8m，离地高度为0.4m。其主体结构采用三层20cm厚的蜂巢约束系统叠砌而成[4]。溢流堰的顶部与背水面部分填充塊石，同时在间隙内填充土壤，相邻两个格室中间依次填充碎石和粗砂，并在其余格室填充粘性土并夯实。
3.4 湿地净化效果分析
本设计的表面流人工湿地系统主要负责处理生活污水和携带污染物的雨水。未终止人工植物的近自然湿地系统对TN、TP的去除率分别为0.10g/（m2·d）和0.04g/（m2·d），当芦苇种植密度接近每平方米25 株时，湿地系统对TN、TP的平均去除率分别提高到0.15g/（m2·d）和0.05g/（m2·d）。而本设计中的芦苇种植密度为每平方米9株，是上述情况的0.4倍。由此可知，本人工湿地系统对TN和TP的去除率分别取0.120g/（m2·d）和0.04g/（m2·d）。结合前文的生活污水量17.05m3/d，可推算出TN和TP的浓度分别为4.15mg/L和0.10mg/L，二者的负荷分别为2.4×10-3g/（m2·d）和5.8×10-5g/（m2·d），考虑到生活污水量不大，故本设计基本能够拦截并处理该地区的全部日常生活污水。即便降雨时，湿地也能够通过植物根系的吸附和降解去除一定量的雨水内悬浮物和有机物质。
4 结语
南山沟地区存在一定量的居民生活污水和农业面源污染，未经处理的污水和雨水、地表径流汇入碧流河水库，严重影响了水库水质。为了减轻水库滨库带周边居民活动对水库水质造成的影响，决定在滨库带附近建设表面流人工湿地体统，对污水进行处理。本设计利用原有分洪河道空间，通过地表漫流方式处理污水，既保证了原河道的行洪能力，改善了河道内水土流失现象，实现了环境效益最大化，也对人工湿地系统的研究和推广做出了贡献。
参考文献
[1]陶陪，浦诗悦.多级垂直流人工湿地污水处理方法探析[J].山东化工， 2016，45（18）：162-166.
[2]万博阳，王全金，戚晓波.多级人工湿地-塘组合系统去除污染物研究[J].长江科学院院报，2017， 34（3）：25-29.
[3]周海洋.湿地保护与水污染防治研究[J].产业与科技论坛， 2017，16（18）：81-82.
[4]陈鸿，黄世洋，黎庶凯等.绿狐尾藻人工湿地治理水污染模式及其在广西的应用[J].亚热带植物科学，2016，45（4）：386-390.
收稿日期：2018-05-02
作者简介：陈辉（1981-）男，大专，助理工程师，研究方向为水污染控制。
