入湖/庫污染河流是湖泊/水庫污染物的重要來源，在點源污染得到控制后，農業農村面源污染成為加速湖泊/水庫富營養化進程的一個主要原因。河流系統是非點源污染物的主要運移通道，大部分污染物通過河流進入湖泊/水庫，因此，污染河水的處理已經成為世人關注的焦點。

河道滯留塘技術是直接在河床上建堰攔水，通過重力沉降、植物吸收和微生物降解等作用對水質進行凈化。在污染河流治理技術中，河道滯留塘、人工濕地等生物/生態技術具有成本低、運行管理簡單、能持續發揮水質凈化作用等優點，因此該技術成為污染河水處理的優選技術。目前，河道滯留塘技術、人工濕地工藝已經開始被應用于流域規模的污染河水處理中，但是，把這兩種技術進行優化組合，在河道上建設一個復合濕地系統，用于意在保護水源地水質的山區污染河流治理中，在國內外還少見應用報道。為此，筆者開發了梯級滯留塘/人工濕地組合工藝，并進行了工程示范，對其脫氮除磷效果進行了研究。

1 工程概況

都拉小河位于貴陽某水源地上游，河水來自地下水，沿途匯集集鎮2 000 余人的生活污水 和農田排水，該集鎮處河段地勢平坦，水體流動性差，部分季節會出現惡臭現象，河道淤泥厚度在1 m以上，氮、磷含量高，總體上屬于《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002 ) 的劣V 類水體，COD為6～83mg /L，NH4+-N為0．43～4．94 mg /L，TN為4．28～11．52 mg /L，TP為0．19～1．53 mg /L，pH 值為7．4～8．5，DO為0．9～6．1 mg /L。

2 處理工藝

2. 1 處理工藝選擇

貴州是一個海拔較高、緯度較低、喀斯特地貌典型發育的山區，河流、溝渠落差大，并且是亞熱帶濕潤溫和型氣候，這為采用生物/生態技術治理污染河流提供了保障。根據貴州農村人口的文化素質和經濟水平，采用的工藝應簡單易懂、操作維護方便、成本低、能耗低、效率高。山區河流天然的落差大，具有建設梯級滯留塘的優勢。另外，該河流直接進入水源保護區，為保障出水水質，采用人工濕地進行強化處理。通過優化設計，實現物理沉降、自然曝氣、微生物、水生植物、水生動物和基質的有機結合，共同構成一個復雜的濕地系統，較大程度地增加工程生態系統的多樣性和穩定性，從而使整個系統具有較強的抗污染負荷沖擊能力。該組合工藝由2 級滯留塘系統、1 個跌水曝氣和1 個滾水壩曝氣系統、3級潛流碎石床濕地系統組成(見圖1) 。

2. 2 工藝特點

①根據當地地形落差大的特點，利用河道進行跌水曝氣、滾水壩曝氣，無需額外動力。

②通過工藝和結構優化，集成了滯留塘和人工濕地的優勢; 滯留塘串聯延長了水力停留時間，可充分發揮其物理沉降和厭氧消化功能，攔截大部分漂浮雜物及懸浮物，防止濕地堵塞。③在滯留塘內種植各種水生植物，不僅可以直接利用氮、磷營養物質以及補充氧氣、美化環境，而且還為微生物提供附著載體，提高了凈化效率; 另外，滯留塘內還可以放養魚類，為農民增收。

④人工濕地為潛流濕地，從下向上依次填充大小不一的碎石和細沙，這種結構有利于微生物的附著和防止堵塞; 濕地種植美人蕉、菖蒲、高羊茅和石菖蒲，美人蕉和菖蒲的生物量大，凈化功能強，但不能越冬，而高羊茅和石菖蒲雖然生物量相對較小，但四季常綠，這種搭配消除了濕地冬季凈化效果不明顯和景觀差的弊端。

⑤不投放藥劑，無二次污染; 管理運行簡便，無需專人管理和運行經費，這是貧困地區農村污水處理系統良好運行的保證; 處理效果穩定可靠，出水灌溉可以緩解農村用水緊張。

3 工藝設計

整個系統分為5 個梯級單元。第1 單元為河道植物帶滯留塘，長約為150 m，寬為20～30 m不等(受地形限制) ，壩高為1～2 m(兩岸淺，河中央深) ，泄水孔在1 m高度處，直徑為0．3 m，以滿足河道對生態用水和景觀用水的需要。河道中央種植金魚藻、狐尾藻等沉水植物，岸帶有喜旱蓮子草、李氏禾和藨草等，發揮河道植物帶的水質凈化功能。另外，此單元攔截大量的漂浮物和泥沙，便于清淤。

第2 單元為跌水曝氣系統，長約為70 m，寬為4～15 m，落差約為5 m。通過在河道中放置各種石塊，使之擋水回旋和濺起水花實現自然復氧。跌水曝氣可增強水質凈化效果。

第3 單元為漂浮植物滯留塘，長約為90 m，寬約為60 m，水深為3～6 m，滾水壩溢水。水面種植喜旱蓮子草和水芹菜，覆蓋度約為40%，吸收水體中的氮、磷，同時為微生物掛膜提供載體; 該單元主要起到緩沖、延長水力停留時間、厭氧消化、促進顆粒物沉降的作用，可以減輕后續單元的污染負荷。

第4 單元為斜面式滾水壩曝氣系統，利用滯留塘水壩，在出水面利用石塊建成斜面式溢流堰，坡度為75°。其作用是增加水體的溶解氧含量，提高水體的自凈能力。溢流堰出水部分進入人工濕地，多余部分沿河道流出。滾水壩也具有一定的水質凈化能力。

第5 單元為潛流碎石床濕地，由三級串聯，面積分別為394、444、448 m2，處理規模為500 m3 /d。濕地間由過水堰隔開，水流經過水堰進入下一級濕地;濕地種植美人蕉、菖蒲、石菖蒲和高羊茅，根據植物習性進行配置，種植密度為10 株/m2。

4 凈化效果

4. 1 梯級滯留塘的凈化效果

工程建成、植物群落恢復穩定后，在進水、一級塘出水和二級塘滾水壩出水處設采樣點，于12 月至翌年7 月每月監測1 次(2 月因故未監測) ，從7 次的監測結果均值(見表1) 來看，梯級滯留塘對總磷、總氮、氨氮的平均去除率分別為72．73%、40．24%和63．14%。對磷的去除主要是通過物理沉降來實現，植物凈化也有一定的作用，采用梯級滯留塘延長了水的停留時間，提高了磷的凈化效果; 對氮的去除主要是通過微生物的硝化、反硝化作用來實現，在滯留塘系統中種植植物為微生物的附著提供了載體，強化了氮的去除效果; 另外，系統中的硝態氮和亞硝氮濃度呈逐級增加的趨勢，說明滯留塘系統中發生著強烈的硝化作用。

  從表1 還可以看出，一級植物帶滯留塘(水深＜ 1 m) 的脫氮除磷效果要顯著優于二級滯留塘(水深為3～6 m) ，這可能是一級滯留塘中植物帶的作用，可見，河道滯留塘水深以適宜植物的生長為宜，不宜過深; 另外，一級河道植物帶滯留塘出水COD濃度升高，可能與一級塘植物死亡分解有關，因此，在冬季植物枯萎時有必要及時收割，以保障運行效果。監測期間水溫為16．8 ℃，pH 值平均為8．0，出水NH3-N、TP和COD濃度分別達到了《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002) 的Ⅳ類、Ⅲ類和Ⅱ類標準。可見，對于僅受農業農村面源污染的低濃度污染河流，通過滯留塘系統能夠有效改善水質。

4. 2 潛流碎石床濕地的凈化效果

潛流碎石床濕地的脫氮除磷效果見表2。與梯級滯留塘一樣，潛流碎石床濕地的除污效果優劣順序也是總磷＞氨氮＞總氮，對三者的去除率分別為78．57%、73．08%、43．27%。潛流人工濕地對TP 的去除主要是通過吸附和沉積作用完成的。多級濕地串聯延長了污水在濕地系統中的停留時間，大大提高了水質凈化率，濕地出水水質較好，總磷和氨氮濃度達到了GB 3838—2002 的Ⅱ類標準。

4. 3 滯留塘與潛流碎石床濕地運行管理的比較

滯留塘與潛流碎石床濕地對輕污染河水的凈化效果都非常顯著，但是在一年多的運行過程中，潛流碎石床濕地受到村民的破壞較為嚴重，維護成本增加，而且在雨季，由于濕地的處理能力有限，較多的污水不能進入濕地系統處理; 而滯留塘基本沒有進行維護。鑒于貴州當前農村的經濟現狀和人們的環保意識，選擇滯留塘系統處理輕污染河水是非常適合的。具體參見http://www.dongaorq.cn更多相關技術文檔。

5 結論

①梯級滯留塘對總磷、總氮、氨氮的去除率分別為72．73%、40．24% 和63．14%，去除效果良好。滯留塘系統管理粗放，建設成本低，基本不需運行費用，是貴州山區污染河流治理工藝的理想選擇。恢復河道植物帶可以提高滯留塘系統的凈化效果，但在冬季植物枯萎時要及時收割，以免形成二次污染。

②潛流碎石床濕地對低濃度的氮、磷有較高的凈化效果，對總磷、總氮、氨氮的去除率分別為78．57%、43．27% 和73．08%。多級潛流碎石床濕地串聯能夠提高水質凈化效果。

③梯級滯留塘與潛流碎石床濕地組合工藝的水質凈化作用明顯，能夠滿足水源地水質保護的要求。與潛流碎石床濕地相比，滯留塘系統更適合山區污染河流的治理。