導(dǎo)讀：污水處理廠尾水水質(zhì)的提升在水環(huán)境質(zhì)量改善中起到日益重要的作用，而人工濕地具有投資省、運行費用低、景觀效果好等優(yōu)點，對于尾水水質(zhì)的提升具有良好的應(yīng)用前景。目前，我國尾水型人工濕地正步入快速應(yīng)用期。尾水型人工濕地分為塘-表、塘-床、（塘）-床-表、強化預(yù)處理型四種常見類型，分析了各種類型工藝的特點，并介紹了實際工程案例。同時，提出了應(yīng)因地制宜地采用人工濕地工藝類型，從全生命周期的角度考慮濕地的建設(shè)和運營，并加強人工濕地建成后的效果評估，以最大化地發(fā)揮人工濕地的綜合效益。

作者簡介：魏俊（1982-），江西萍鄉(xiāng)人，碩士，高級工程師，主要研究方向為水環(huán)境治理。

01

尾水概述

1.1定義及特點

尾水尚無明確定義，可指農(nóng)田退水、水壩或水力發(fā)電廠出水、采礦等工業(yè)企業(yè)產(chǎn)生的水等，本文所指為污水廠處理后排放的水，具有以下兩大特點：

①無法滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》

尾水具有排放量大且集中的特點，多數(shù)尾水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002），達(dá)標(biāo)后往往排入地表水體，而地表水執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）。如果將兩套標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)進(jìn)行比較，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中最嚴(yán)格的一級A排放標(biāo)準(zhǔn)劣于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中地表V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，用通俗的話來講就是，達(dá)標(biāo)排放的尾水仍是劣Ⅴ類水。

②不能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》

由于我國一直以來重廠輕網(wǎng)，導(dǎo)致出現(xiàn)雨污管網(wǎng)分流不徹底、管道病害等問題，加上城市管理水平低等原因，使得我國城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水往往存在有機負(fù)荷較低、SS/BOD5比值高、BOD5/TN比值低等特點，很大程度上限制了生化反應(yīng)特別是反硝化過程的進(jìn)行，從而對出水水質(zhì)造成不利影響。此外，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份，城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水中工業(yè)廢水的比例較高，以浙江省為例，工業(yè)廢水水量的占比平均達(dá)30%以上，使得污水廠進(jìn)水BOD5/COD低，可生化性差，工業(yè)廢水中的油脂等物質(zhì)會影響生化處理效果和感觀效果，難生物降解且具有生物毒性的物質(zhì)（如重金屬）容易穿透整個污水處理流程，導(dǎo)致尾水水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

1.2處理工藝

從尾水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放和地表水環(huán)境改善兩方面來看，污水處理廠提標(biāo)改造工作勢在必行，需要對尾水進(jìn)行進(jìn)一步處理，尤其在河湖水質(zhì)敏感、河道生態(tài)基流嚴(yán)重不足的區(qū)域，對尾水實施提標(biāo)已成為改善水環(huán)境質(zhì)量、保障水生態(tài)系統(tǒng)的重要舉措。

污水處理廠的提標(biāo)改造可分為原位提升和異位新增兩大類。

①原位提升

即對原主體工藝進(jìn)行改造、革新，如改良運營、優(yōu)化參數(shù)、添加藥劑、強化生化處理，還包括對附屬工藝的改造，如污泥處置、隔音、除臭等；以及對電氣、自控設(shè)備等進(jìn)行升級。

②異位新增

即在原主體工藝后串聯(lián)新增處理設(shè)施，包括以物理化學(xué)法（如混凝沉淀、高級氧化、過濾等）為核心，以生物法（如生物接觸氧化法、曝氣生物濾池等）為核心，以膜分離技術(shù)（如超濾、納濾、反滲透等）為核心和以人工濕地系統(tǒng)（如垂直流、水平流、表面流等）為核心的四種主流處理工藝。其中，以人工濕地系統(tǒng)為核心的工藝作為一項新型的生態(tài)污水處理技術(shù)，具有處理效果較好、基建投資及運行費用低、運行維護(hù)簡單、景觀性強等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。

02

人工濕地的應(yīng)用及發(fā)展

狹義上的人工濕地，根據(jù)《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ2005—2010）中的定義，主要指用人工筑成水池或溝槽，底面鋪設(shè)防滲漏隔水層，充填一定深度的基質(zhì)層，種植水生植物，利用基質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用使污水得到凈化的系統(tǒng)。

建造于1903年英國約克郡Earby的人工濕地被認(rèn)為是世界上第一個用于污水處理的人工濕地系統(tǒng)，迄今已有百年歷史。至此開始，全球的科研工作者和工程技術(shù)人員開展了大量的人工濕地研究和實際工程應(yīng)用。與西方國家相比，我國對人工濕地系統(tǒng)的研究與應(yīng)用起步較晚，研究起始于20世紀(jì)80年代中期，自此之后人工濕地在我國的發(fā)展以2004年為界主要可以分為兩個階段：

①研究及探索應(yīng)用階段（1987年—2004年），1987年我國第一個人工濕地污水處理系統(tǒng)建成，該系統(tǒng)為占地6hm2、處理規(guī)模達(dá)1400m3/d的蘆葦床濕地工程，標(biāo)志著我國應(yīng)用人工濕地進(jìn)行污水處理的開始；1990年，以我國第一座實用型人工濕地處理系統(tǒng)——深圳白泥坑濕地建成為標(biāo)志，人工濕地建設(shè)進(jìn)入實際應(yīng)用階段。

②快速發(fā)展階段（2004年—至今）：復(fù)合垂直流人工濕地系統(tǒng)在武漢市漢陽-蔡甸區(qū)三角湖的成功應(yīng)用標(biāo)志了我國人工濕地技術(shù)發(fā)展進(jìn)入新階段。該階段人工濕地得到了快速發(fā)展，2009年住建部頒布了《人工濕地污水處理技術(shù)導(dǎo)則》（RISN-TG006—2009）、2010年環(huán)保部頒布了《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ2005—2010）等。

據(jù)不完全統(tǒng)計，1990年—2015年間我國建成的人工濕地共有791個，其中有541個人工濕地已明確建設(shè)年限，由此統(tǒng)計出我國人工濕地的年變化情況如圖1所示。

圖1我國人工濕地發(fā)展情況

03

尾水人工濕地的應(yīng)用及發(fā)展

3.1應(yīng)用類型

經(jīng)過30余年的發(fā)展，人工濕地系統(tǒng)在我國得到廣泛應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域包括處理生活污水和工業(yè)廢水、控制農(nóng)業(yè)面源污染以及改善飲用水源水質(zhì)等方面，其中尾水深度處理已成為重要的發(fā)展方向之一。

圖2我國人工濕地主要用途情況

3.2工藝流派

尾水人工濕地處理單元主要有強化預(yù)處理單元、穩(wěn)定塘、潛流濕地、表流濕地四種。除強化預(yù)處理單元外，其他三種工藝單元習(xí)慣上簡稱為塘、床、表，將這幾種工藝單元進(jìn)行組合，可形成四種常用的工藝流程。

①塘–表組合工藝

主要以塘系統(tǒng)和表流濕地作為工藝單元，穩(wěn)定塘常采用植物氧化塘，塘深形成兼氧環(huán)境，通過種植浮水、浮葉植物或設(shè)置浮床種植挺水植物等形式，同時起到助凝沉淀、吸收氮磷等作用。由于氧化塘、表流濕地總體屬于低效率、低負(fù)荷的處理單元，故一般占地面積較大，同時，由于沒有強化預(yù)處理單元和潛流濕地單元，易于根據(jù)場地基底、水深、水生植物的變化，劃分不同功能區(qū)，創(chuàng)造不同的生境，形成良好的自然生態(tài)景觀環(huán)境。作為塘-表組合工藝的特殊類型，也有將各單元池體修建成鋼筋混凝土形式，以強化其污染物去除效果，可將其歸類為強化型塘–表工藝。

②塘–床組合工藝

主要以塘系統(tǒng)和潛流濕地作為工藝單元，其核心是潛流濕地，在實際工程應(yīng)用中，按照水體流態(tài)和進(jìn)出水方式，常采用的有單級垂直流、多級垂直流、垂直流–水平流串聯(lián)組合、水平流–垂直流串聯(lián)組合、下向流–上向流串聯(lián)組合的垂直流、垂直流與水平流耦合的復(fù)合流、潮汐流等。相比塘–表系統(tǒng)，塘–床工藝處理負(fù)荷高、占地面積小、處理效果好，但也存在工程造價高、景觀效果較弱、床體易堵塞等問題。

③（塘）–床–表組合工藝

主要以塘系統(tǒng)、潛流濕地和表流濕地作為工藝單元，其中，穩(wěn)定塘單元根據(jù)項目具體情況可以選擇設(shè)置或不設(shè)置，不設(shè)置時尾水直接進(jìn)入潛流濕地單元，相比塘–床工藝，其主要特點保持一致，只是在后端增加了表流濕地單元，更有利于形成局部景觀水體或場地水軸，增加工程的景觀效果。

④強化預(yù)處理組合工藝

主要是在塘、床、表等生態(tài)工藝前端，采用人工強化單元，對尾水水質(zhì)水量帶來的沖擊負(fù)荷進(jìn)行削減，以減小后續(xù)生態(tài)單元的處理負(fù)荷，如采用接觸氧化法、混凝沉淀法等。該工藝由于主要通過預(yù)處理單元去除污染負(fù)荷，因此，適用于對濕地景觀要求高的項目，或有多種進(jìn)水水源混合的項目，如進(jìn)水中不僅有尾水、還有河道水等，以應(yīng)對進(jìn)水水質(zhì)水量波動。

3.3案例分析

3.3.1塘–表組合工藝案例

洪澤污水廠尾水人工濕地分為南線和北線兩個工程，其中南線工程占地108hm2，設(shè)計處理規(guī)模為4萬m3/d，北線工程占地152hm2，設(shè)計處理規(guī)模為6萬m3/d。設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)為一級B標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計出水水質(zhì)中COD達(dá)到地表水III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、BOD5和TP達(dá)到地表水V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，NH3-N和TN達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。出水回用于周邊農(nóng)業(yè)灌溉、河道生態(tài)環(huán)境補水、城市雜用水、林地澆灌用水等，多余部分排入淮河入海水道。主要工藝流程見圖3。

圖3洪澤污水廠尾水濕地工藝流程

該濕地工藝可以歸為“塘–表”工藝，各工藝單元結(jié)合景觀打造成仿自然型，主要設(shè)計參數(shù)如下：①曝氣蓄水塘：占地面積為22.4hm2，水深4m，其中南、北兩線工程面積分別為10.4hm2、12hm2，水力停留時間分別為8d、10d。②兼性塘：占地面積為17.5萬m2，水深4.5m，水力停留時間均為8d，其中南、北兩線工程面積分別為7hm2、10.5hm2。③表流濕地：占地面積為83.6hm2，其中南、北兩線工程面積分別為44.3hm2、39.3hm2，水力負(fù)荷分別為0.27m3/(m2·d)和0.14m3/(m2·d)。

該工程總投資為3932萬元，單位水量工程投資為393元/(m3·d-1)，單位面積工程投資為15元/m2，項目運行費用為0.05元/m3（以2010年經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平計）。

3.3.2強化處理型塘–表工藝案例

臨安污水處理廠尾水人工濕地占地13.7hm2，設(shè)計處理規(guī)模為6萬m3/d。設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)為一級B標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)達(dá)到地表水III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，出水排入青山湖。主要工藝流程見圖4。

圖4臨安污水處理廠尾水人工濕地工藝流程

該濕地系統(tǒng)的核心流程可以歸為“塘–表”工藝，各工藝單元為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，屬于強化型塘–表工藝，各單元主要設(shè)計參數(shù)如下：①穩(wěn)定塘兼沉淀池：占地面積為0.6hm2，水力停留時間為2h，分兩組并聯(lián)，每組又分兩個池串聯(lián)運行，前池為氧化塘，塘中固定生物膜填料，上覆浮動濕地，強化接種氮循環(huán)微生物，微曝氣；后池為漂浮植物兼沉淀池。②脫毒濾床：占地面積為0.15hm2，水力停留時間為1h，通過不同類型的植物來吸收污水中的重金屬、氮磷營養(yǎng)鹽以及有機物。③串聯(lián)式多級運行池塘：占地面積為3hm2，水力停留時間為12h，通過布置生態(tài)浮床來強化污染物的去除。④迴轉(zhuǎn)式多級串聯(lián)生態(tài)廊道：占地面積約為9hm2，水力停留時間為18h，塘中種植大量大型挺水植物，結(jié)構(gòu)與表面流人工濕地類似。⑤砂石植物濾床：占地面積約為0.6hm2，分四組并聯(lián)運行，每組雙池串聯(lián)，水力停留時間為2h，主要濾除出水中帶入的植物碎屑，并通過微生物作用將其分解。

該工程總投資為1.3億元，單位水量工程投資為2167元/(m3·d-1)，單位面積工程投資為949元/m2，項目運行費用低于0.1元/m3（以2008年經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平計）。

3.3.3 塘-床組合工藝案例

深圳龍華污水廠尾水人工濕地占地4.3hm2，設(shè)計處理規(guī)模為2萬m3/d。設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)為一級A標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)達(dá)到地表水III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，出水排入觀瀾河。主要工藝流程見圖5。

圖5龍華污水廠尾水濕地工藝流程

各單元主要設(shè)計參數(shù)如下：①態(tài)氧化池：總?cè)莘e為2820m3，有效容積1680m3，水力停留時間2.0h，曝氣氣水比3:1。②生態(tài)礫石床：有效容積為1500m3，有效深度2.5m，水力停留時間1.8h，采用活性鈣填料和特殊填料，上層覆蓋通氣性土壤，種植草皮。③垂直流濕地：分為10個獨立單元，總占地面積為3.1hm2，水力負(fù)荷為0.64m3/m2·d。

該工程總投資為3935萬元，單位水量工程投資為1968元/(m3·d-1)，單位面積工程投資為915元/m2，項目運行費用為0.2元/m3（以2007年社會發(fā)展水平計）。該項目通過委托第三方運營，已穩(wěn)定運行超10年，處理效果良好。

3.3.4（塘）–床–表組合工藝案例

慈溪市域污水處理一期工程尾水人工濕地分為東部和北部兩個工程，占地面積分別為10.2hm2、18.5hm2，設(shè)計處理水量分別為5萬m3/d、10萬m3/d。設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)為一級B標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。主要工藝流程見圖6。

圖6 慈溪市域污水處理一期工程尾水濕地工藝流程

以北部濕地工程為例，各單元主要設(shè)計參數(shù)如下：①多級植物碎石床：分為12組，每組6座，共72座，總占地面積6hm2，水力負(fù)荷為1.65m3/m2·d，碎石粒徑為25～30mm。②表流濕地：共12座，總占地面積4.6hm2，水力負(fù)荷為2.17m3/(m2·d)。③生態(tài)塘：共12座，總占地面積為2.4hm2，有效容積為35280m3，水力負(fù)荷為4.25m3/(m2·d)。④強化生物濾床：分為12組，每組4座，共48座，總占地面積為3.2hm2，水力負(fù)荷為3.16m3/(m2·d)，碎石粒徑為15～20mm。

該工程總投資為4463萬元，單位水量工程投資為298元/(m3·d-1)，單位面積工程投資為156元/m2，項目運行費用為0.01元/m3（以2004年經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平計）。

3.3.5強化預(yù)處理組合工藝案例

深圳茅洲河燕川濕地占地5.5hm2，設(shè)計處理規(guī)模為1.4萬m3/d。設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)為一級B標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)達(dá)到IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，出水排入茅洲河。主要工藝流程見圖7。

圖7深圳茅洲河燕川濕地工藝流程

各單元主要設(shè)計參數(shù)如下：①生態(tài)氧化池：總?cè)莘e為1360m3，有效容積為1190m3，水力停留時間為2h。②高效沉淀池：分為反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)，容積分別為146.6m3和762m3，設(shè)置3臺隔膜泵（2用1備）回流污泥，以增強混凝效果。③垂直流濕地：分為16個獨立單元，總占地面積為1.77hm2，水力負(fù)荷為0.79m3/(m2·d)，水力停留時間為0.74d，填料層厚度為1.3m，主要采用砂石填料。④表流濕地：占地面積為1.6hm2，水深為0.5m，底坡為0.1%。

該工程總投資為8889萬元，單位水量工程投資為6349元/(m3·d-1)，單位面積工程投資為1616元/m2，項目運行費用為0.62元/m3（以2017年社會發(fā)展水平計）。

04

結(jié)語

①人工濕地在水環(huán)境治理中大有可為

水處理型人工濕地在我國的應(yīng)用日益廣泛，而尾水型人工濕地則是重要的應(yīng)用領(lǐng)域。我國的尾水型人工濕地有不同的工藝類型、技術(shù)流派，呈現(xiàn)百花齊放的局面。

②最大化發(fā)揮人工濕地的綜合效益

隨著我國對生態(tài)文明建設(shè)的日益重視，如何將人工濕地設(shè)計為仿自然型，發(fā)揮人工濕地的景觀、生態(tài)效果，是尾水型人工濕地設(shè)計和實踐過程中需要重點考慮的問題。

③因地制宜采用各類工藝

在用地緊張或氣候寒冷的地區(qū)，可主要采用強化型塘–表工藝、強化預(yù)處理型工藝、以潛流濕地床為主的工藝，但要注意其投資往往較高。在用地比較寬裕、景觀要求高的地區(qū)，可采用以塘、表單元為主的工藝，以最大化濕地的自然生態(tài)效果。

④加強人工濕地建成后的效果評估

由于我國幅員遼闊，而人工濕地工藝處于自然開敞的環(huán)境，因此，一方面急需要對已建濕地工程的處理效果進(jìn)行后評估，以進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，指導(dǎo)后續(xù)尾水型人工濕地的設(shè)計和實踐；另一方面，由于很難在統(tǒng)一的衡量基準(zhǔn)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的橫向?qū)Ρ群头治�，�?yīng)建立耦合各種自然工況條件的定量化評估模型。

⑤從全壽命周期的角度考慮濕地的建設(shè)和運營

隨著新型投融資建設(shè)模式如EPC、PPP等在水環(huán)境治理項目中的采用，如何統(tǒng)籌考慮人工濕地的設(shè)計、建設(shè)、運營，最大化其全生命周期的綜合效益，是值得認(rèn)真總結(jié)和思考的問題。同時，建議采用第三方托管等形式，確保人工濕地的長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運行，充分發(fā)揮濕地效益。

本文刊登在《中國給水排水》2019年第2期，作者：魏俊1，趙夢飛1，劉偉榮1，孔令為2，周笑天1，鄭亨1；單位：1.中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院有限公司，2.浙江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)設(shè)計研究院

該文標(biāo)準(zhǔn)引用格式：

魏俊，趙夢飛，劉偉榮，等. 我國尾水型人工濕地發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 中國給水排水,2019,35(2):29-33.

Wei Jun, Zhao Mengfei, Liu Weirong, et al. Development status of constructed wetland (CWs) for treatment of terminal effluent of wastewater treatment plants (WWTPs) in China [J]. China Water & Wastewater, 2019,35(2):29-33(in Chinese).

編輯：劉貴春

制作：文凱