人工湿地主要依靠基质(填料)上附着的微生物去除污染物,通常适用于低浓度污水的水质净化。在气候适宜、土地资源充足、常住人口不多的农村区域,一般生活污水量少、浓度低,使用人工湿地治理农村生活污水,可有效降低建设和运维成本。但如果建设和运维不当,人工湿地运行不正常(如湿地壅水,甚至黑臭),观感差,易引发舆情风险。据调度,全国非正常运行的设施中,含人工湿地技术环节的设施比重较大,占到非正常运行设施总数的42.3%,仅次于采用活性污泥法的设施。
生态环境部土壤生态环境司会同生态环境部土壤中心、环境发展中心系统分析调度数据、梳理文献资料,赴6省(市)13个地级市,实地查看调研含人工湿地设施40余个。现将有关经验教训总结提炼,供各地参考借鉴。
一、进水处理很关键,不当设计是祸首
根据国内外相关技术规范文件,生活污水不可直接进入人工湿地,需要进行预处理。以COD(化学需氧量)和SS(悬浮物)为例,表面流人工湿地(水在湿地表层流动)进水CODCr一般不宜超过120 mg/L,SS一般不宜超过100 mg/L;潜流人工湿地(水在湿地表层以下流动,表面无水)进水CODCr一般不宜超过200 mg/L,SS一般不宜超过60—80 mg/L。
预处理环节设计不当,如容积小,水力停留时间短,则会造成进入湿地的污染物浓度高,湿地基质被淤堵。如有的地方采取化粪池+微型人工湿地工艺,三格化粪池仅收集黑水,污水浓度高,设计容积偏小,且第三格开口小,群众难以取用“肥水”,造成高浓度的污染物未有效停留预处理,直接进入人工湿地,植物普遍枯萎,“有湿地无生态”。陕西省汉中市某村采取沉淀厌氧预处理+人工湿地工艺,沉淀厌氧池体积设计偏小,水力停留短,湿地基质被堵塞,失去净化功能。
在进水浓度适宜(一般取决于是否有预处理环节,预处理水力停留时间是否足够,预处理是否正常达效)的情况下,人工湿地设施可长时间正常运行。如,江苏省苏州市吴中区1个设计处理能力100 m³/d的沉淀厌氧预处理+潜流人工湿地,预处理池水力停留时间充足,填料及布水管网设计科学,已正常运行9年。陕西省汉中市城固县1个沉淀厌氧预处理+潜流人工湿地设施,预处理设计合理,设计水力停留时间充足,已正常运行8年。
二、日常维护很重要,无人管护影响大
《人工湿地水质净化技术指南》规定,人工湿地设计寿命不应低于10年。在人工湿地的长期运行过程中,来自进水、化学沉淀、生物膜生长以及植物根系等的固体积累易造成基质堵塞。堵塞会造成人工湿地表面积水及蚊蝇滋生等环境问题,还将导致人工湿地的处理效率大大降低、使用寿命大幅缩短。植物是微生物的“固定化载体”,也是微生物所需氧气的生产和运输“机器”。不及时收割,植物腐败将影响水质,植物腐败残渣易堵塞填料。
根据《污水自然处理工程技术规程》(CJJ/T 54—2017),应根据底泥积累情况定期或不定期清淤,表面流人工湿地清淤周期不宜超过3年;人工湿地填料出现堵塞的时候,可采取控制进水水量、停床休作与轮作、冲洗填料等恢复措施,当填料过水量下降30%以上时,应进行填料的翻动、清理或更换部分填料;根据植物生长情况确定收割次数,宜每年收割1—2次,收割时间应在植物休眠期或枯萎后,收割时应保护表层土壤。在做好日常维护,人工湿地设施可长时间正常运行。如湖北省武汉市2个设计处理能力大于等于20m³/d的沉淀厌氧预处理+潜流人工湿地设施,进水CODCr浓度68—72mg/L,日常及时维护收割植物,设施正常运行5年,未出现堵塞。
三、建在哪里要考虑,不当选址易受害
湿地的选址要保证排水通畅。根据地势和排水情况,选择人工湿地的建设位置,不处于低洼易积水的地方。如湖南省湘潭市存在将单户设施建于农户房檐下方且形成洼地的情况,雨雪天气大量雨水汇入湿地,致使湿地壅水,有的甚至形成“臭水小潭”。
此外,部分地区存在设施因选址不当被洪水冲毁的情况,如陕西省西安市某村人工湿地设施建设在陡坡边上,山洪造成设施塌方损毁。
四、以上诀窍都记牢,运用得当解烦恼
合理运用人工湿地技术,可以有效降低生活污水治理的建设和运维成本。人工湿地吨水投资约在0.5—1.2万元,为二级污水处理厂(生物处理法,如厌氧—缺氧—好氧A2O工艺)的1/10—1/12;以人工湿地为主体工艺的设施,吨水处理费用0.5—1.4元。
采取资源化利用+人工湿地模式,可以更好适应污水“潮汐式”变化以及资源化利用的季节变化。如四川省乐山市井研县采取单户三格化粪池(黑灰混合)/四格污水处理池(黑灰分离)+人工湿地(2—5m2)分散资源化利用模式,农户在化粪池第三格或第四格取水就地资源化利用。在资源化用水淡季,或者节假日人口增加、未利用完的污水进入人工湿地,进一步净化防止造成环境问题。