人工湿地用于铁路车站污水处理的探讨

人工湿地用于铁路车站污水处理的探讨
作者：张彪
来源：《科技创业月刊》 2014年第3期
张彪
（上海铁路局上海铁路枢纽工程建设指挥部上海 200071）
摘要：对人工湿地以及铁路车站污水的特点进行分析，探讨人工湿地在铁路车站污水处理中的应用，并对人工湿地应用于铁路车站污水处理时，从水生植物选择、基质填料搭配、配
水系统设置等方面进行了总结和探讨。

关键词：人工湿地；铁路污水；水生植物；基质填料；配水系统
中图分类号：X703
文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１4．03．081
１人工湿地的发展及其污水处理的应用
“湿地”一词源自英文ｗｅｔｌａｎｄ，是包括天然或人工、长久或暂时的沼泽地、泥炭
地或水域地带，是地球上具有多种独特功能的生态系统，在维持生态平衡、保持生物多样性和
珍惜动植物资源以及涵养水源、补充地下水等方面起着重要作用，享有“地球之肾”的美誉。

人工湿地（ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄＷｅｔｌａｎｄ），是一种为了达到环保处理效果，模仿自然湿地而人工设计和控制运行的具有渗透性能的地层生态结构，一般由土壤和填料组成
填料床，并在床体表面种植具有处理性能好、成活率高、美观及具有经济价值的水生植物来实
现的。

人工湿地污水处理技术作为一种生态型的处理技术，在近一个世纪以来产生了很多的成功
工程实例。

特别是２０世纪６０年代初德国ＫａｔｈｅＳｅｉｄｅｌ博士具有开创意义的一系列发现及其与Ｋｉｃｈｕｔｈ博士合作并由Ｋｉｃｈｕｔｈ于１９７２年开发的“根区法”
（ｔｈｅｒｏｏｔｚｏｎｅ－ｍｅｔｈｏｄ），有力地推动了人工湿地污水处理技术的试验
研究。

在中国，人工湿地处理技术起步晚，但是发展却很快。

这与中国的需要密切相关，随着污
染的加剧，水资源的匮乏，我们需要寻找更为有效、快捷、方便的技术方法来处理水污染问题，因此其发展的快速也不足为奇。

人工湿地作为一种生态型的污水处理技术，通过将污水有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水在沿一定方向流动的过程中，污染物的净化主要是通过植物根的吸收，同时还有微生
物的同化和异化作用，再加上基质的辅助而实现，可以有效的去除污水中的悬浮物、有机物、氮、磷、重金属等污染物，实现污水达标排放，同时可以人为的实现绿化、生态平衡的作用。

由于其具有经济投入少，运行成本低，工艺简洁，运行稳定，处理效果好等诸多的优点，日益
受到了国内外学者及工程技术界的广泛关注。

２铁路污水的特点及人工湿地的应用特性
２．１铁路车站污水的特点
随着我国铁路建设的高速发展以及人们出行方式的转变，铁路车站形成了具有独特性质的污水排放特点。

目前新建铁路车站设置基本遵循“近城不进城”的原则，本着交通作为基础设施建设先行的原则，新建铁路设置时往往不具备市政污水管网配套的特点，同时随着我国水污染日趋严重，车站污水必须达标排放并且尽量能实现站区绿化。

随着铁路运营方式的改变，特别是高铁为了满足人们的要求已具备公交化运营的趋势，车站旅客用水有减少的趋势，因为目前铁路车站形成了污水排放量少、无条件纳入市政污水管网、修建车站污水处理厂投资大且缺乏专业人员管理和维护的特点。

针对铁路污水的特点，人工湿地作为一种生态型的污水处理技术，具有投资小、易于控制、并且可以实现绿化景观效益，同时待市政污水管网配套后，人工湿地同时还可以作为景观继续保留，可以避免建造其他污水处理设施带来的浪费。

２．２人工湿地用于铁路污水处理的特性
２．２．１建造、运行费用低
在污水处理方面，由于人工湿地工艺无需曝气、投加药剂和回流污泥，也没有剩余污泥产生，主要采用土地处理工艺，因此可以大大节省建造、运行费用，由于人工湿地基本上不需要机电设备，故维护上只是清理管道及管理作物，只需个别专业人员定期检查。

高昂的运行费用常常是我国开展污水处理的限制条件，而人工湿地则避免了这些缺点。

２．２．２工艺简单、处理效果好
人工湿地对有机物、氮、磷的去除效果好，无需专门消毒去除病源微生物，处理后的水一般可直接排入湖泊、水库或河流中，也可以根据实际情况用灌溉、绿化等。

２．２．３处理方式灵活
人工湿地污水处理系统通常由预处理单元和人工湿地单元组成，与人工湿地组合的预处理类构筑物类型有：化粪池、隔油沉淀池、格栅、初沉池、厌氧构筑物等。

人工湿地单元可根据污水量、现场场地情况合理配置、灵活利用；通过合理的设计布局，可将ＢＯＤ、ＳＳ、氮磷营养物、重金属离子和其他物质处理达到有关排放的标准。

２．２．４具有良好的生态和社会效益
铁路工程不可避免部分站点会设置在环境功能区划敏感、脆弱地段，车站日常排出的生活污水可能导致原有生态遭到破坏，威胁沿线原有的少量极其脆弱的生态系统。

人工湿地作为一种基本免管理生态处理系统，快速、有效净化了车站外排的生活污水，保护了铁路沿线车站周边的生态环境，使铁路真正意义上成为绿色通道、生态长廊，具有良好的生态、社会效益。

３人工湿地应用在铁路污水处理的探讨
（１）铁路车站污水产状具有间歇性突出，峰值和谷值明显的特点。

宜采用设置调节构筑物对车站污水量进行“消峰填谷”，使进入湿地内的污水量在全天内呈基本均匀的状态。

对污水产生量较大的车站，宜采用前期处理后进入人工湿地进一步处理，以降低人工湿地污水处理负荷。

前期处理宜采用水解、厌氧和兼氧生化池前置处理，主要降解吸收大部分碳源和部分氮磷，然后进入人工湿地进行生态处理，组成复合型人工湿地。

（２）人工湿地污水处理技术作为新型的生态方法，其净化水质的功效除了工艺选型至关重要外，合理地筛选和配置水生植物也是关键的一个方面，水生植物的根系为微生物提供的生存环境有利于消化和反消化作用，可有效地去除污水中的氮磷，作为营养源被水生植物吸收，植物的生长促使周围景观得以美化。

植物的选用原则主要是应对水体中的污染源进行检测分析，有针对性的做植物配置，选用当地天然湿地中存在的植物，利用本土湿地植物具有良好的生态适应能力和生态营建功能，减少运营管理程序，降低维护成本。

另外考虑湿地植物的年生长周期，在冬季保持常绿或半枯萎的植物兼顾湿地的冬季景观，最后还要注意选择湿地植物不能对本地的生态环境构成隐患和威胁，保证生态的安全性。

在人工湿地进行施工时，种植季节应把握好，宜早不宜迟，尤其应避免夏季施工，以防止通水不正常造成植物根系的灼伤而导致枯死。

（３）人工湿地基质填料的设置也需要充分重视，它尤其影响着氮、磷的吸附作用，所以应当选择恰当的填料，而且填料选择不当在人工湿地污水处理过程中很可能会堵塞水流通道，影响处理效果。

人工湿地填料常见的有公分石、瓜子石、活性炭（焦炭）、陶粒、陶沙、卵石、石灰石、种植土等，基质普遍采用几种或者几种填料按照一定比例混合后的混合填料。

基质一般采用不同粒径分层设置、粒径从下往上由大变小的设置方式，同时表层覆盖种植土。

这样既保证了足够的表面积，尽可能满足水生植物、微生物附着生长的需要。

又能获得较好的孔隙度，提高水的通过能力，有效避免因为孔隙度不够导致出现堵塞的问题。

在实施过程中，各类型填料的铺设厚度及组合方式根据各工艺段的需要进行确定。

（４）人工湿地建设的成功与失败与系统的配水系统有很大关系。

人工湿地配水系统设置不合理可以导致布水不均匀、集水困难影响系统净化效率，甚至导致湿地系统在短时间内失去效能。

为解决这个问题，布水管、集水管网内径尺寸应适当加大，布水孔孔径分布及大小保持均匀一致。

布水管、集水管孔径应小于基质粒径尺寸，同时布水管、集水管应分层设置，并且高于人工湿地基地至少２０ｃｍ，这也有效避免了因系统底部由于长时间运行后床体淤积严重可能导致的配水管完全被淤积物覆盖堵塞的问题，同时可以避免人工湿地出现短流而达不到处理效果。

（５）微生物的研究也是不可或缺的重要部分，在全部处理过程中起着主导作用，植物不能净化吸收的物质，也要通过微生物来进行降解后供植物吸收利用，而微生物与植物的相互作用并不是无条件的，微生物需要适合的环境才能大量繁殖，以达到对污水的处理效果。

适合的环境是指对温度、ＰＨ、酸碱度等等的要求，在选择微生物种群的时候尽量选取适应性较好的微生物，这样才能保证人工湿地在不同的季节对污水的处理能力和效果不至于相差过大。

４展望与思考
从多地的实践情况来看，在污水排放要求较高的铁路沿线站点采用人工湿地处理生活污水是一项切实可行的措施。

实施中只要认真做好系统用地规划及建设管理，将对站点外排的生活污水起到良好的处理净化效果，而且由于这一工艺基本免维护的特点，可以预料其在铁路沿线站点生活污水处理方面将发挥积极的作用。

加强生活污水预处理程度后，再进入人工湿地，在快速繁育的水生植物以及整个湿地系统的作用下，污水能得到快速、深度净化。

尤其当铁路站点生活污水处理达到一定规模时，其处理后水质完全可以满足车站的景观或绿化供水需要，不仅节约有限的水资源，人工湿地大面积生长的水生植物带来的绿化效果，在增强水体自净能力的同时，会形成从低等微生物，到高等哺乳类动物，也将进一步丰富车站的景观色彩。

参考文献
１王世和．人工湿地污水处理理论与技术［Ｍ］．北京：科学出版社，２００７
２蒋克彬，彭松，张小海，等．农村生活污水分散式处理技术及应用［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００９
３王书文，刘德祥，孙铁衔．污水自然净化生态工程方法［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００６
４周立平．人工的“自然之肾”—人工湿地处理系统［Ｊ］．科技经纬，２００３（２２）
（责任编辑何丽）。