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碧水盈盈、鸟语花香,这是今天山东省桓台县马踏湖的风貌.然而在几年前,这里因工业、农业生产导致劣五类污水横流,让居民不堪其扰.马踏湖流域的脏水是如何变清的？经过多年的研究和实践,山东省桓台县摸索出了“处方单”——让污水处理厂与人工湿地亲密接触.
撤鱼塘饭店建人工湿地
4月20日上午,山东省桓台县天朗气清,马踏湖的猪龙河入湖口处花田交错,水鸟时而在水塘上起舞,时而如箭般飞入水中捕鱼,水面激起一圈圈涟漪,菰、水葱等水生植物长势正盛.山东省环科院环境工程有限公司生态部区域经理刘道行告诉《环境与生活》杂志记者,眼前这片花花草草的浪漫世界,正是马踏湖猪龙河入湖口人工湿地,2014年建成,占地714亩,每天可净化2万吨劣五类水,总投资达5000万元.刘道行所在的公司主要负责马踏湖流域人工湿地工程的咨询、设计、工程总承包及后续运营等工作.
“5年前我来考察,这个地方都是鱼塘、小饭店,水体污染严重,现在这片近自然湿地除了保留一些必要的设施外,都用来给鸟类提供各种水生条件,让它们舒适地栖息,生物多样性大大改善.”青岛理工大学环境与市政工程学院的武周虎教授,说出了自己对马踏湖的感受.
淄博市桓台县位于鲁中山区和鲁北平原接合部,由于上世纪七八十年始工业企业剧增和城市发展,流域内河流上游的污水废水排入桓台境内,曾经清流潺潺、鱼翔浅底的“鲁中明珠”马踏湖受到严重污染,生态平衡被破坏.重现“湖清河绿”成了桓台人的共同心愿.
桓台县环保局副局长胡正永介绍,2009年马踏湖被列入全国良好湖泊试点,被划入山东小清河流域综合整治范畴,借此契机,桓台当地邀请山东大学、青岛理工大学和山东省环科院等院校、机构在河流的入湖口处、重要点源的排放口处、支流入干流口处和污水处理厂的末端等,因地制宜地规划建设人工湿地以改善流域水质、修复马踏湖生态环境.
“三步走”保障湿地可持续
武周虎告诉《环境与生活》,马踏湖人工湿地有别于我国人工湿地鼻祖——深圳白泥坑人工湿地（已废弃）.白泥坑人工湿地是未经处理的污水直接排入湿地,而马踏湖人工湿地必须按照“治、用、保”三步走的策略运行——污水处理厂承担治水任务,部分中水进行回用,之后进入人工湿地净化.人工湿地定位在“保护”阶段.
武周虎介绍,马踏湖的人工湿地工艺借鉴了山东省南四湖的经验.南四湖是南水北调东线输水干线上的重要调蓄湖泊,区域内人口密度大,产业结构偏重,入湖河流众多,无直接入海通道,被一些专家称为“天下治污第一难”.2002年,武教授等人从南四湖的治污开始探索人工湿地中试实验,2005年建成新薛河人工湿地示范工程,当年就产生了效果,该示范工程被列入山东省治污重点项目.“从南四湖治理提出‘治、用、保’模式后,山东就开始在全省推广这种方式.”
武教授表示,山东省的人工湿地水质净化工程一开始被不少专家质疑,“他们总把我们这种模式想成直接的污水处理,质疑能承担多少负荷,而我们强调的是后期净化,如果让未经污水厂处理的污水直接进入湿地,那可能不超过10年湿地自身治理又是个问题了,连土地都不能用,因为污泥里会有工业重金属.我们不做这种不可持续的事.”
武教授告诉记者,污水进入桓台县的污水处理厂需经过不同程度的“抽筋扒皮”,尾排水必须达到污染物排放一级A标准,相当于地表劣Ⅴ类水,而马踏湖水质执行的是地表Ⅲ类水的标准.要实现水质跨越,如果用其他工艺处理,技术上比较难实现且成本高,人工湿地的工艺原理是模仿自然湿地的生态功能,利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用,使尾排水经深度过滤后达到地表水三类标准,然后排入马踏湖.“这种人工湿地没有二次污染,处理成本较低,对生态环境的改善作用较强.”如果污水处理厂将水直接处理到地表四类水标准,成本需要5 ～ 10元/吨；若处理到一级A标准,再经人工湿地净化到三类水,每吨只需要一块钱.
多工艺复合净化30天
据武教授介绍,山东人工湿地大多利用的是低洼地、荒地和滩涂地,南四湖流域滩涂地多,所以做了上万亩的表面流人工湿地,但马踏湖流域滩涂地少,就以潜流湿地为主.
表面流人工湿地是指水流在湿地表面呈推流式前进,水在流动过程中与土壤、植物及植物根部的生物膜接触,通过物理、化学以及生物反应,得到净化,并在终端流出.其缺点是不能充分利用底部填料及植物根系的净化作用,占地面积大.
潜流型人工湿地的水面是在湿地填料层以下,污水在填料床中缓慢流动,依次通过砂石等介质、植物根系,流向出水口端.丰富的植物根系及填料为微生物提供了生长空间,通过截留、生化反应等作用去除了水中的污染物.由于水流在地表动,保温性较好,受气候影响较小,卫生条件好,这是目前研究及应用最为广泛的湿地形态.
胡正永指着猪龙河入湖口湿地门口附近的一个小水塘告诉记者：“这是生态滞留塘,与猪龙河相通,主要对猪龙河水的悬浮物等进行预处理,延长后续潜流湿地的使用寿命.滞留塘来水水位低,所以加了泵站,将水提升进入潜流湿地,整个湿地一次性提升,节省运行费用.”
他带记者穿过茂密的潜流湿地,而后在一个相对低洼的地方停下.只见这儿有一排用鹅卵石砌成的、中间镂空的涌泉口,形似墨泉,水正汨汨地往外流,黑灰色的鱼儿畅游着.涌泉口的一侧被叶子狭长的黄花鸢尾包围,鸢尾后面便是水面相对开阔的表面流人工湿地.栖身在植物丛中的水鸟因为听见人声受惊飞出,在水面划出一道水痕.
胡正永从涌泉口掬起清澈无味的水展示给记者看：“这些水在潜流湿地里大约停留一天,去除氨氮、COD（化学需氧量）及杂质,而后从涌泉口冒出来进入表流湿地,经过二三十天的表流净化,主要去除总氮和总磷,出水水质主要指标能达到地表三类水标准,然后给马踏湖补水.表流湿地水深约50厘米,有利于植物的光合作用,也适合鸟类驻足,每年有上万只野鸭及候鸟在此越冬.”
他还给记者讲了个故事：去年,甘肃一个开发区的人来此参观,在涌泉口用矿泉水瓶接满了水,要对比水质.因天气炎热且湿地出水透明度较高,在顺着表流区参观时将瓶中水误饮而无察觉,“后来发现也没啥事”.
胡正永对记者说,马踏湖人工湿地2014年正式运营后效果明显,生态得到恢复,物种多样性日渐丰富,以前从马踏湖消失的物种又恢复了,而以前没有过的物种也在此出现了.小到麻雀大小的水鸟,大到翅展一米多的草鹭,在桓台马踏湖都能寻觅到它们的行踪,其中有不少国家一级、二级保护物种,如小天鹅等.碧草连天、鸟翔鱼游的人工湿地,为改善马踏湖水环境筑起了一道“生态闸门”.
政府回购商业用地建湿地
刘道行透露,桓台县在建设猪龙河入湖口三期人工湿地中,投入了巨大的财力和物力,“因为那边原先作为商业开发用地,但为了建湿地,当地政府花了7000多万元把地买了回来.湿地工程直接投资约5000多万元,但土地成本就得7000多万元.桓台的人工湿地目前的工程直接投资达2个多亿,这还不包含土地成本.”
武教授强调,人工湿地的运行需要运行公司和政府管理职能相结合.“我们在治理南四湖时,很多地方的环保局还专门成立了湿地处来负责这件事,如今桓台县环保局也安排专人负责马踏湖人工湿地的运行事务,不是只靠专家、企业去治水.”
人工湿地建成后的维护成本包含电费、人工日常管理成本、植物收割费等,无需再投加净化药剂.湿地植物收割后可以做深层次的开发利用,如做活性炭或者编织产品,还有些大型表流湿地有菱角、莲、芡实可以食用.如果湿地面积够大,植被够多,还有的植物可往造纸厂送,但现在做草浆的企业越来越少了.“马踏湖的表流湿地面积大,植物量大,而且当地人工成本高,植物收割是目前的隐形问题.”刘道行说.
除了猪龙河人工湿地,桓台县目前还完成了邢家湿地、波扎店湿地等的建设,人工湿地总面积达4700余亩,日处理污水约10万吨,且率先在小清河流域实现辖区内污水处理厂所有外排水均经过人工湿地处理,至主要指标达到地表水Ⅲ类.接下来桓台县还将开展乌河等人工湿地建设,结合对乌河、东猪龙河、西猪龙河和孝妇河等入湖河流进行综合整治,及建设马踏湖、红莲湖生态景观工程,最终形成覆盖全县的“三横、五纵、两湖、四河、六湿地”的大生态圈.
本栏目责编/ 叶晓婷
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