吳濟佑，田 甜，王 宇

（1.中國鐵路成都局集團有限公司 貴陽疾病預(yù)防控制中心，貴州 貴陽 550000；2.中國鐵路成都局集團有限公司 計劃統(tǒng)計部，四川 成都 610000）

1 概述

人工濕地是通過模擬自然濕地系統(tǒng)，構(gòu)筑由土壤、微生物及填料組成的填料床，種植根部能夠吸收氮、磷及重金屬的濕地植物從而對污水進行凈化的一種技術(shù)[1]。根據(jù)填料和水的高度，人工濕地可分為潛流型及表面流型，潛流型人工濕地依據(jù)水流方向可進一步劃分為垂直潛流型及水平潛流型。人工濕地出口水質(zhì)主要受水力停留時間、污染物削減負荷等因素的影響[2]。

因地處偏遠，部分鐵路站區(qū)不具備接入市政排污管網(wǎng)的條件，加之鐵路生活污水有進水量小且不均衡、多點零散分布、有機污染物含量低等特點，目前普遍采用無動力的水平潛流型人工濕地。此類人工濕地相較于其他傳統(tǒng)人工濕地，具有投資建設(shè)成本低、投入運行后無需耗電、凈化效率較高、促進區(qū)域再生水循環(huán)利用、綠色景觀作用突出、易融入當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)等優(yōu)勢，符合優(yōu)先利用自然或接近自然的原則，生態(tài)環(huán)保價值高。現(xiàn)以某鐵路站區(qū)為例，對人工濕地現(xiàn)狀進行調(diào)研分析。

調(diào)研該鐵路站區(qū)人工濕地發(fā)現(xiàn)，人工濕地均用于處理旅客及工作人員產(chǎn)生的生活污水，其初期工藝設(shè)計涵蓋進出水區(qū)、處理區(qū)、填料、濕地植物、防滲層、閘閥及管材等。截至2021年，該鐵路站區(qū)共規(guī)劃73處人工濕地。其中，實際建成投用67處，占已規(guī)劃總數(shù)的91.8%；已規(guī)劃但因后期具備接入市政管網(wǎng)條件而未建設(shè)6處，占已規(guī)劃總數(shù)的8.2%。

一般而言，鐵路生活污水主要污染物為COD、BOD5、SS、氨氮等[3]。在實際建成投用的67處人工濕地中，生活污水進口水質(zhì)pH一般為7.0～8.5、COD濃度一般為100～200 mg/L、BOD5濃度一般為30～40 mg/L、氨氮一般為25～35 mg/L，呈現(xiàn)有機物少、污染物成分固定、水質(zhì)優(yōu)于市政污水的特點。該鐵路站區(qū)運行良好的人工濕地，其生活污水出口水質(zhì)pH一般為7.0～8.0、COD濃度一般為50～120 mg/L、BOD5濃度一般為15～25 mg/L、氨氮一般為10～15 mg/L。該鐵路站區(qū)運行欠佳的人工濕地，除出口水質(zhì)COD、BOD5及氨氮濃度較高外，還存在濕地植物長勢差、濕地淤堵、外來植物入侵等情況。

2 存在的主要問題

2.1 設(shè)計與實際匹配性有待提高

污水在排放過程中通常會有損耗，加之鐵路站區(qū)生活污水每日產(chǎn)生量受列車運行、客流及季節(jié)等因素影響，故當實際處理水量長時間低于人工濕地的設(shè)計進水量時，會造成填料床干涸、濕地植物死亡等。例如，根據(jù)車站客流量、工作人員數(shù)量確定該鐵路站區(qū)A處人工濕地選用垂直潛流型人工濕地，主要構(gòu)筑物包含集水渠及布水渠，濕地植物下層分別為配水層、主體層、過渡層及排水層，隨著近年高鐵列車開行數(shù)量的增加，車站每日產(chǎn)生的糞便污水及沖洗廢水因旅客進站候車時間縮短而減少，進而造成該處人工濕地生活污水進水量隨之驟減，導致填料床干涸的情況；B處人工濕地，車站日均開行列車4對、工作人員12人/d，設(shè)計生活污水處理規(guī)模為80 m3/d，但在實際運行過程中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生并進入該人工濕地的水量僅約12 m3/d，現(xiàn)濕地內(nèi)濕地植物長勢較差。

2.2 維護管理仍需加強

人工濕地維護管理一般分為初期維護和日常維護2個階段。初期維護主要對象為栽種后的濕地植物，有助于提高存活率，日常維護是否到位也直接影響生活污水的處理效果。以該鐵路站區(qū)內(nèi)C處人工濕地為例，其工區(qū)工作人員8人/d，為便于濕地進水及處理后的出水排放，人工濕地選址于其工區(qū)100 m范圍內(nèi)的閑置洼地，同時選用成活率高、耐污能力強的美人蕉及馬蹄蓮配合作為濕地植物，在實地調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)，因無人管理，人工濕地被葛藤等外來植物大量入侵。D處人工濕地屬于表面流型，生活污水由進水端流向出水端，填料床主要由砂礫、沸石和石灰石等組成，因缺乏維護導致濕地周邊防護欄年久失修，濕地主要構(gòu)筑物外觀破損。

2.3 淤堵問題亟待解決

濕地淤堵是制約人工濕地正常運行的重要因素之一，易導致填料床孔隙率降低、有機物難以遞降分解、腐殖質(zhì)大量積聚，進一步影響出口水質(zhì)。在實際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，該鐵路站區(qū)部分人工濕地存在淤堵。原因可能有：一是填料床堵塞，建議當出現(xiàn)漫流且面積比為10%～30%時，應(yīng)及時清理填料床淤積物，并將翻松后的填料床平整復原，保持孔隙率在35%～50%，當出現(xiàn)漫流且面積比大于30%時，說明填料床已嚴重堵塞，應(yīng)及時更換堵塞區(qū)域填料；二是管網(wǎng)堵塞，建議查驗進(排)水口、進(排)水管道、布水渠是否淤堵，及時清理淤泥、腐敗植物或其他雜物。值得注意的是，伴隨濕地淤堵問題，部分濕地還暴露出水體富營養(yǎng)化問題，主要表現(xiàn)在出現(xiàn)絲狀藻且伴有水質(zhì)局部惡臭的現(xiàn)象，說明上述人工濕地對隨生活污水流入的氮、磷去除效果一般，長此以往會導致藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降、水質(zhì)惡化，加劇原有濕地植物的死亡，最終導致水體從貧營養(yǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦粻I養(yǎng)狀態(tài)。

3 對策及建議

3.1 優(yōu)化設(shè)計

（1）把握好人工濕地建設(shè)規(guī)模。人工濕地設(shè)計之初，除應(yīng)綜合考慮濕地范圍內(nèi)的生活污水產(chǎn)生量、分布情況、發(fā)展規(guī)劃及變化趨勢等因素，還應(yīng)考慮不同時期污水量與客流量間的關(guān)系，結(jié)合客流預(yù)測，遵循建設(shè)規(guī)模“近期為主，遠期可擴建”的原則進行規(guī)劃設(shè)計。

（2）規(guī)避濕地淤堵。為減少鐵路沿線站區(qū)人工濕地后期管護難度，其濕地內(nèi)水流應(yīng)盡量選擇無需提升設(shè)備的重力流，對于確需提升的人工濕地，宜一次提升到位[4]。同時，應(yīng)合理設(shè)置布水渠、集水渠，并適當加大管網(wǎng)內(nèi)徑尺寸，避免后期出現(xiàn)人工濕地管網(wǎng)堵塞現(xiàn)象。

（3）強化工藝設(shè)計。不論是表面流型人工濕地還是潛流型人工濕地，其設(shè)計壽命均不應(yīng)低于10年。同時，鐵路站區(qū)人工濕地設(shè)計單位還應(yīng)具備環(huán)境工程專業(yè)相關(guān)設(shè)計資質(zhì)，設(shè)計應(yīng)全程符合國家有關(guān)標準要求、滿足市政等規(guī)定，設(shè)計參數(shù)應(yīng)科學合理，其中潛流型人工濕地填料主要參數(shù)如表1所示[4]。

表1 潛流型人工濕地填料主要參數(shù)

（4）完善人工濕地預(yù)處理。針對鐵路人工濕地存在的實際進水量波動大的特點，可在設(shè)計時考慮選用生態(tài)滯留塘作為預(yù)處理工藝，采用生態(tài)滯留塘+人工濕地的組合工藝還能有效降低污染負荷、溫度對污染物去除的影響[5]。

（5）因地制宜選種濕地植物。合理選擇耐寒、耐鹽、耐污能力強的數(shù)種濕地植物搭配栽種，但切忌包含鳳眼蓮、喜旱蓮子草等外來入侵作物。西南地區(qū)按氣候分區(qū)推薦濕地植物如表2所示[4]。

3.2 加強施工與驗收

（1）優(yōu)化填料床鋪設(shè)。宜采用人工攤放的方式均勻布置砂礫、沸石和石灰石等常見材料，切忌機械碾壓或施工人員直接在填料床表面行走，最大程度避免改變填料填裝后的孔隙率。

（2）優(yōu)化濕地植物種植。合理安排起苗和栽種時間，科學計劃當日最大栽種量，避免濕地植物從起苗到栽種的暴露時間長于8 h。栽種前，宜選擇根莖壯碩的植株且提前做好保濕預(yù)處理；栽種時，宜修剪植株莖葉，在保持填料床濕潤的狀態(tài)下等間距錯行種植；栽種后，宜保持濕地水位高于填料床10～15 cm，待植株生長狀態(tài)良好后再逐步增加進水量。

（3）優(yōu)化竣工驗收時間。竣工驗收應(yīng)待該處人工濕地達標運行3個月及以上且處理水量已達到原有設(shè)計水量的75%以上時開展，驗收時還應(yīng)重點關(guān)注設(shè)計水深、水力坡度、污染物削減負荷、水力負荷等參數(shù)，并且驗收后及時督促設(shè)計單位、施工單位對該處人工濕地的后期運行維護人員進行崗前培訓[6]。

3.3 規(guī)范管理

（1）應(yīng)注重對人工濕地內(nèi)濕地植物的日常養(yǎng)護。初期維護時應(yīng)保持人工濕地內(nèi)水位在填料床10～20 cm，但切忌淹沒整株幼苗。日常管理維護需要根據(jù)濕地植物生長情況，及時清除雜草、補種缺苗，采取生物防治病蟲害措施。

（2）適時調(diào)節(jié)人工濕地水位。根據(jù)客運旺季、客運淡季、雨季、旱季等不同時期，了解掌握生活污水排放量，對人工濕地內(nèi)水位進行調(diào)節(jié)，避免出現(xiàn)進水端壅水和出水端淹沒現(xiàn)象。

（3）及時清淤及通氣。潛流人工濕地底部應(yīng)設(shè)置清淤裝置，垂直潛流人工濕地內(nèi)可設(shè)置通氣管，與人工濕地底部的排水管相連接，并且與排水管管徑相同[5]。

（4）開展定期巡視。在人工濕地運行期間，將工藝設(shè)施和主要設(shè)備納入臺賬，定期對各類設(shè)備、電氣、儀表和主要構(gòu)筑物進行檢修維護，確保人工濕地設(shè)施穩(wěn)定可靠運行。

（5）做好保溫措施。掌握人工濕地運行情況，尤其在冬季應(yīng)確保水溫不低于4℃(避免微生物休眠)。

3.4 完善應(yīng)急管理

為防患于未然，切實提高應(yīng)對突發(fā)環(huán)境風險事件及次生生態(tài)破壞事故的能力，鐵路站區(qū)各人工濕地管理單位應(yīng)依照國家有關(guān)規(guī)定編制應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)急預(yù)案應(yīng)明確組織機構(gòu)及直接責任人，包含應(yīng)急處理工作流程、應(yīng)急預(yù)案培訓及演練等內(nèi)容，如遇水質(zhì)惡化、出水水質(zhì)超標、強降雨天氣等突發(fā)情況后，人工濕地管理人員應(yīng)第一時間依照應(yīng)急預(yù)案開展相應(yīng)處置工作。

表2 西南地區(qū)按氣候分區(qū)推薦濕地植物

3.5 開展后評價

人工濕地建成投用后，建議對其規(guī)劃目的、效益作用進行客觀評價[7]。例如，通過本次實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該鐵路站區(qū)內(nèi)6處人工濕地因建設(shè)規(guī)模合理、因地制宜選種濕地植物，目前濕地每日進水量與處理規(guī)模較匹配，美人蕉、風車草等植物生長較好，出水水質(zhì)較好。若能對上述6處人工濕地開展后評價，系統(tǒng)性總結(jié)6處人工濕地從設(shè)計到建設(shè)再到管理中好的做法并加以推廣，將有助于進一步完善管理流程，切實提升鐵路人工濕地效果。

4 結(jié)束語

近年來，隨著環(huán)保要求的不斷提高，鐵路采用人工濕地處理廢水的價值與優(yōu)勢得以顯現(xiàn)，通過調(diào)研某鐵路站區(qū)規(guī)劃的73處人工濕地，結(jié)合在設(shè)計、維護管理等方面存在的主要問題，提出應(yīng)持續(xù)優(yōu)化設(shè)計、提升建設(shè)管理水平，讓鐵路人工濕地真正成為“天然污水處理廠”，為保護環(huán)境、節(jié)約資源發(fā)揮積極作用。