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摘要：实施生物治理河流污染，是发达国家推广的一种比较成熟的技术工艺，也是保护湿地资源的有效途径之一。陕西省从2007年开始试点用生物治理渭河污染，通过一年的监测，治污效果理想，为我省大面积推广生物治污在渭河流域的应用提供了可靠地技术支持。
关键词：生物治污；芦苇湿地；监测
渭河湿地是中国的重要湿地，长期以来由于流域内严重的水资源短缺、水质污染以及渭河中下游三门峡库区泥沙淤积带来的水环境日益恶化等诸多问题，枯水期的渭河水基本上是工业废水和城市生活废水，已丧失了基本的生态功能，渭河实际上已成了“关中最大的下水道”，严重影响了两岸人民的生产生活，极大制约着我省经济社会的可持续发展。据咸阳水文站资料，多年平均悬移质含沙量35公斤/立方米，多年平均输沙量1.69亿吨/年。输沙量随着洪水变化而变化，6、7、8三个月的输沙量约占全年输沙量的70%。渭河4个断面定性评价结果均为重度污染，水质为劣Ⅴ类。主要污染物为石油类、挥发酚、氨氮、高锰酸盐指数、生化需氧量。
实施生物治理河流污染，是上个世纪70年代以来欧洲、日本、韩国等发达国家推广的一种比较成熟的技术工艺，也是保护湿地资源的有效途径之一。1990年以来，我国北京、山东、上海等地也开始推广用人工湿地处理城市污水，并取得了良好效果。
2006年10月，在第八次全省环保大会上袁纯清省长提出了要用生物治理技术对渭河的水质污染进行综合治理的重要批示，为治理渭河污染开启了新思路。芦苇是维管束水生植物，大片种植能有效去除污水中的COD、氨氮、悬浮物、总氮、总磷等有机污染物，对水体具有很好的净化作用，并具有涵养水源、保堤护岸等生态功能，对于保护生物多样性，开展生态旅游具有重要意义。
基于芦苇的这一去污特性，省上有关专家反复论证，明确了用生物方法治理渭河污染的思路。
1 芦苇湿地治污的方法
芦苇湿地治污是近年来迅速发展的生物生态治污技术，可处理生活污水和多种工业废水，包括化工、石油化工、纸浆、纺织印染、重金属冶炼等各类废水。其原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化。
污水进入芦苇湿地后，使污水在耐水性植物、微生物及土壤联合作用下，通过物理、化学、物理-化学及生物反应使污水得以净化，其作用机理：①异养菌+有机质+DO→CO2 +NH3+H2O；②通过过滤、吸附和生物氧化作用去除消减污水中的BOD；通过沉淀、过滤、吸附作用去除SS反硝化作用；通过挥发和作物吸收去除污水中的氮；通过芦苇等维管束作物的吸收和土壤的吸附固定去除污水中的磷；通过吸附作用、过滤作用、生物吞噬及其它不利于病原体生存的条件。另外，由于净水沟是泥坝沟，沟边生有杂草，所以在沟水接近出水泵房处，设立2-3处拦草格栅，以保证出水水质。
2 芦苇湿地治污在渭河治理中的应用
根据陕西省环境保护局安排，陕西省环境科学研究设计院、陕西省林业勘察设计院组织专业技术人员对渭河宝鸡城区段、咸阳城区段、西安城区段、渭南城区段以及千阳县千河人工表流型湿地进行了现地考察论证，选定渭河咸阳城区段、千阳县千河城区段人工表流型湿地进行了芦苇湿地治污试点及示范应用。
2.1 芦苇湿地治污模式配置
芦苇湿地包括了土壤、植物、过滤、吸附与生物氧化等十分复杂的过程，对污水有土壤截留，发生物理化学吸附、分解、沉淀及微生物的氧化降解，改善水环境质量净化后的水对发展种植业及养殖业十分有利，其技术可靠易操作，只需加强管理，即可达到预期的效果。
在项目的实施过程中对排入渭河污水的流向及水量稍加控制延长污水在芦苇湿地中的滞留时间，通过发生物理化学吸附、分解、沉淀及微生物的氧化降解，达到净化污水的效果。并使净化水缓慢循环汇集河堤排水口。
2.2 芦苇湿地污水处理工艺设计
本次确定的芦苇湿地均位于渭河河漫滩地，处于排污水口的下方区域，与主河道高差大约在1.5-2.0米之间，须采取修建污水调蓄池、引流渠、布设管道、安装污水提升泵抽水的方式，使污水通过栅格过滤后流入调蓄池，再由提升泵通过输配水管网送至人工芦苇湿地过滤，净化后经引流渠排入渭河。
污水处理工艺流程图
2.2.1 污水分導
抽水前池：地下式结构，M7.5标准砖砌，长3.0米、宽3.0米，深2.0米，容积18.0立方米。
泵站：四层砖混结构，一层水池、二层水泵间、三层配电室，四层值班人员临时住房，面积80平方米。
压力管道：DN150有缝焊接钢管，架空布设。
高位调节池：半地下式结构，M7.5标准砖砌，长8.0米、宽4.0米，深2.0米，容积64.0立方米。
自流管道：DN150抗腐蚀塑料管，全部地埋，埋深0.6米以上，凡各岔管上均设简单人工可调节阀门，阀门设在混凝土阀门井内，井设井盖。
溢流消力池：管道出口设置，地下式，上口与地表平，M7.5标准砖砌，长3.0米、宽1.0米，深0.6米，容积1.8立方米。
供电系统：30KVA变压器一台及相关线路及设备
2.2.2湿地分区
围堰：底1.6米，顶0.6米，高1.0米，砂堤，就地取材，起到临时围护作用，小流量洪水不会冲入湿地小区破坏湿地系统，大洪水时可被冲毁，但不会影响河道行洪。
主堰：底1.0米，顶0.5米，高0.6米，砂堤，就地取材。
次堰：底0.5米，顶0.3米，高0.3米，砂堤，就地取材。堰顶必须做水平，出水中低于堰顶10厘米。下游设0.3×0.3供水排水沟。
2.2.3观 测
根据采样取水观测要求布设样井，也可根据情况布设自动监测仪器。
2.3开展高效生物治理技术的研究和示范
在大面积种植芦苇的基础上，建立监测试验站，开展芦苇生长量的观测及生物治污效果的观测；配备电子天平、紫外分光光度计、水质采样器、电热恒温干燥箱、冰箱、计算机、COD在线监测仪、氨氮在线监测仪、总磷在线监测仪、总氮在线监测仪等仪器，并对各项数据进行分析、对比、整理、计算模拟；全面开展复合型人工湿地治理河流技术研究和示范，探索全面、持续改善渭河水环境的生物修复技术和措施。
3结 论
通过对500亩芦苇湿地水质一年观测和对各项采集数据分析、对比、整理，监测结果表明，芦苇湿地对污水中的砷（As）净化能力为96.06%，铁（Fe）为92.78%，锰（Mn）为94.54%，铅（Pb）为80.18%，铍（Be）和镉（Cd）为100%。可见芦苇湿地对滞留沉淀物、净化水质起着重要作用，据测算，500亩芦苇湿地的去污能力相当于一个年处理能力达5000吨的污水处理厂，这一令人信服的结果为我省大面积推广生物治污在渭河流域的应用提供了可靠地技术支持。
作者简介
李守明：男，1967年生，陕西省西乡县人，林业工程师，长期从事造林规划设计工作。
姚文强：男，1962年生，陕西省临潼区人，林业高级工程师，长期从事造林规划设计工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：生物治污；芦苇湿地；监测
渭河湿地是中国的重要湿地，长期以来由于流域内严重的水资源短缺、水质污染以及渭河中下游三门峡库区泥沙淤积带来的水环境日益恶化等诸多问题，枯水期的渭河水基本上是工业废水和城市生活废水，已丧失了基本的生态功能，渭河实际上已成了“关中最大的下水道”，严重影响了两岸人民的生产生活，极大制约着我省经济社会的可持续发展。据咸阳水文站资料，多年平均悬移质含沙量35公斤/立方米，多年平均输沙量1.69亿吨/年。输沙量随着洪水变化而变化，6、7、8三个月的输沙量约占全年输沙量的70%。渭河4个断面定性评价结果均为重度污染，水质为劣Ⅴ类。主要污染物为石油类、挥发酚、氨氮、高锰酸盐指数、生化需氧量。
实施生物治理河流污染，是上个世纪70年代以来欧洲、日本、韩国等发达国家推广的一种比较成熟的技术工艺，也是保护湿地资源的有效途径之一。1990年以来，我国北京、山东、上海等地也开始推广用人工湿地处理城市污水，并取得了良好效果。
2006年10月，在第八次全省环保大会上袁纯清省长提出了要用生物治理技术对渭河的水质污染进行综合治理的重要批示，为治理渭河污染开启了新思路。芦苇是维管束水生植物，大片种植能有效去除污水中的COD、氨氮、悬浮物、总氮、总磷等有机污染物，对水体具有很好的净化作用，并具有涵养水源、保堤护岸等生态功能，对于保护生物多样性，开展生态旅游具有重要意义。
基于芦苇的这一去污特性，省上有关专家反复论证，明确了用生物方法治理渭河污染的思路。
1 芦苇湿地治污的方法
芦苇湿地治污是近年来迅速发展的生物生态治污技术，可处理生活污水和多种工业废水，包括化工、石油化工、纸浆、纺织印染、重金属冶炼等各类废水。其原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化。
污水进入芦苇湿地后，使污水在耐水性植物、微生物及土壤联合作用下，通过物理、化学、物理-化学及生物反应使污水得以净化，其作用机理：①异养菌+有机质+DO→CO2 +NH3+H2O；②通过过滤、吸附和生物氧化作用去除消减污水中的BOD；通过沉淀、过滤、吸附作用去除SS反硝化作用；通过挥发和作物吸收去除污水中的氮；通过芦苇等维管束作物的吸收和土壤的吸附固定去除污水中的磷；通过吸附作用、过滤作用、生物吞噬及其它不利于病原体生存的条件。另外，由于净水沟是泥坝沟，沟边生有杂草，所以在沟水接近出水泵房处，设立2-3处拦草格栅，以保证出水水质。
2 芦苇湿地治污在渭河治理中的应用
根据陕西省环境保护局安排，陕西省环境科学研究设计院、陕西省林业勘察设计院组织专业技术人员对渭河宝鸡城区段、咸阳城区段、西安城区段、渭南城区段以及千阳县千河人工表流型湿地进行了现地考察论证，选定渭河咸阳城区段、千阳县千河城区段人工表流型湿地进行了芦苇湿地治污试点及示范应用。
2.1 芦苇湿地治污模式配置
芦苇湿地包括了土壤、植物、过滤、吸附与生物氧化等十分复杂的过程，对污水有土壤截留，发生物理化学吸附、分解、沉淀及微生物的氧化降解，改善水环境质量净化后的水对发展种植业及养殖业十分有利，其技术可靠易操作，只需加强管理，即可达到预期的效果。
在项目的实施过程中对排入渭河污水的流向及水量稍加控制延长污水在芦苇湿地中的滞留时间，通过发生物理化学吸附、分解、沉淀及微生物的氧化降解，达到净化污水的效果。并使净化水缓慢循环汇集河堤排水口。
2.2 芦苇湿地污水处理工艺设计
本次确定的芦苇湿地均位于渭河河漫滩地，处于排污水口的下方区域，与主河道高差大约在1.5-2.0米之间，须采取修建污水调蓄池、引流渠、布设管道、安装污水提升泵抽水的方式，使污水通过栅格过滤后流入调蓄池，再由提升泵通过输配水管网送至人工芦苇湿地过滤，净化后经引流渠排入渭河。
污水处理工艺流程图
2.2.1 污水分導
抽水前池：地下式结构，M7.5标准砖砌，长3.0米、宽3.0米，深2.0米，容积18.0立方米。
泵站：四层砖混结构，一层水池、二层水泵间、三层配电室，四层值班人员临时住房，面积80平方米。
压力管道：DN150有缝焊接钢管，架空布设。
高位调节池：半地下式结构，M7.5标准砖砌，长8.0米、宽4.0米，深2.0米，容积64.0立方米。
自流管道：DN150抗腐蚀塑料管，全部地埋，埋深0.6米以上，凡各岔管上均设简单人工可调节阀门，阀门设在混凝土阀门井内，井设井盖。
溢流消力池：管道出口设置，地下式，上口与地表平，M7.5标准砖砌，长3.0米、宽1.0米，深0.6米，容积1.8立方米。
供电系统：30KVA变压器一台及相关线路及设备
2.2.2湿地分区
围堰：底1.6米，顶0.6米，高1.0米，砂堤，就地取材，起到临时围护作用，小流量洪水不会冲入湿地小区破坏湿地系统，大洪水时可被冲毁，但不会影响河道行洪。
主堰：底1.0米，顶0.5米，高0.6米，砂堤，就地取材。
次堰：底0.5米，顶0.3米，高0.3米，砂堤，就地取材。堰顶必须做水平，出水中低于堰顶10厘米。下游设0.3×0.3供水排水沟。
2.2.3观 测
根据采样取水观测要求布设样井，也可根据情况布设自动监测仪器。
2.3开展高效生物治理技术的研究和示范
在大面积种植芦苇的基础上，建立监测试验站，开展芦苇生长量的观测及生物治污效果的观测；配备电子天平、紫外分光光度计、水质采样器、电热恒温干燥箱、冰箱、计算机、COD在线监测仪、氨氮在线监测仪、总磷在线监测仪、总氮在线监测仪等仪器，并对各项数据进行分析、对比、整理、计算模拟；全面开展复合型人工湿地治理河流技术研究和示范，探索全面、持续改善渭河水环境的生物修复技术和措施。
3结 论
通过对500亩芦苇湿地水质一年观测和对各项采集数据分析、对比、整理，监测结果表明，芦苇湿地对污水中的砷（As）净化能力为96.06%，铁（Fe）为92.78%，锰（Mn）为94.54%，铅（Pb）为80.18%，铍（Be）和镉（Cd）为100%。可见芦苇湿地对滞留沉淀物、净化水质起着重要作用，据测算，500亩芦苇湿地的去污能力相当于一个年处理能力达5000吨的污水处理厂，这一令人信服的结果为我省大面积推广生物治污在渭河流域的应用提供了可靠地技术支持。
作者简介
李守明：男，1967年生，陕西省西乡县人，林业工程师，长期从事造林规划设计工作。
姚文强：男，1962年生，陕西省临潼区人，林业高级工程师，长期从事造林规划设计工作。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。