人工湿地污水处理技术为奥运公园添彩

北京“奥林匹克公园北部森林公园湿地建设工程”即将动工。这个位于京城中轴线北端的奥林匹克公园，总用地约1135公顷，是举办2008年奥运会的重要区域。北区以自然生态绿色景观为主，面积约300公顷。奥林匹克森林公园在满足2008年奥运会比赛和绿色生态带的需要同时，还将作为一个污水处理系统，使清河再生水厂提供的中水经过湿地的处理，达到森林公园用水的标准。这是近些年来悄然兴起的人工湿地处理污水的又一实例。 

这是一项在我国占据重要地位的环保技术。“在我国和欧盟合作的所有研究项目中，由中方为主来主持的，只有人工湿地一个。”主持北京奥林匹克公园北部森林公园方案设计的中科院水生生物研究所研究员、武汉中科水生环境工程有限公司总工程师丘昌强说。 

湿地，作为地球上具有多种功能的生态系统，可以沉淀、排除、吸收和降解有毒物质，使潜在的污染物转化为资源，因而被誉为“地球之肾”。它以复杂而微妙的方式扮演着自然净化器的角色，显示了地球生态系统的严谨、完善和神奇。正是认识到湿地的作用，人们根据不同污染物类型以及当地自然条件，有目的地构建起不同类型的人工湿地，模拟自然生态系统的运作机理，对各类污水加以有效处理。 

人工湿地一般由人工基质(多为碎石)和生长在其上的水生植物(如芦苇、茳芏等)组成，是一种独特的“土壤——植物——微生物”生态系统。其主要设计参数包括:污水类型、水流负荷、渗滤介质、滞水深度和时间、流路的可控性、植物类型及管理模式等。人工湿地处理废水的净化机理十分复杂，至今仍不完全清楚。一般认为，人工湿地成熟以后，填料表面吸附许多微生物，形成大量生物膜，它们协同分布于池中的植物根系，通过物理、化学及生化反应三重作用净化污水。 

基于人工湿地独特的优势，人工湿地净化技术也在全国开始应用。深圳市洪湖公园的人工湿地，被国家环保总局列为2002年12项国家重点环境保护实用技术示范工程之一。由于这一项目的成功，深圳正加快推广经验，以较低成本治理更多的污水。目前，深圳已在观澜湖、沙田、布吉、龙岗新建了几个人工湿地，并设计了更大规模的人工湿地，包括洪湖二期、甘坑、石岩等数个项目。随着这些工程完工，深圳人工湿地处理污水总能力达每天4.2万吨。2005年3月，云南省副省长吴晓青表示，鉴于云南澄江县抚仙湖人工湿地净化技术试验工程取得明显成效，该省将在九大高原湖泊大力推广人工湿地技术。8月3日，北京市丰台区在水衙沟二期治理工程，拟在万丰路西侧建两个人工湖，水面3.5万平方米。同时，一个5000平方米人工湿地也将建成，这将是京城南部首个人工湿地景观。成都市有关部门也拟投资2000万元在凤凰河建设全国最大治污湿地。

人工湿地处理系统不但能够直接处理污水，而且可以对经人工或其他工艺处理后的污水进行再处理或深度处理。同时可以利用污水营造湿地自然保护区。与传统污水处理工艺相比，人工湿地作为一种自然生态处理系统具有基建投资少、运行费用低、节约能源(除水泵外，基本无需用电)、去除有机污染物能力强、管理维护简单方便、调节微气候、改善城市环境、为动植物提供丰富多样的栖息地、为城市居民提供休闲娱乐和教育场所等优点。

起源于上世纪50年代的人工湿地技术，经过几十年的发展，目前已经成为一个较为成熟的污水处理技术，在欧美发达国家已有较大规模的应用。研究表明，城市污水在3～5小时内流过200余公顷的沼泽湿地后，硝酸盐即可减少63％，磷减少57％；两公顷湿地可净化200公顷农田径流中过剩的氮和磷。在美国佛罗里达，城镇废水经过柏树沼泽后，98％的氮和97％的磷被吸收和净化。目前，全欧洲已有1万多处、北美有近2万处人工湿地污水处理系统，亚洲、澳洲和拉美也在越来越多地建造人工湿地污水处理系统并投入运行，广泛用于处理生活污水和各种工农业废水。北京大学能源资源工程系、环境工程系和景观设计学院等多家单位一直参与人工湿地污水处理技术的研究。

根据水流是否位于介质表面，人工湿地污水处理系统可分为表流式和潜流式两种。在正常运行时，潜流式湿地表面是没有水流的。潜流式人工湿地技术已在国外得到广泛运用，美国东部有400多个废水排放点是通过人工湿地系统处理后再进入地下水、河口、河流和湖泊。随着经验的逐步积累，技术的不断成熟，潜流式人工湿地污水处理系统的规模也越来越大。如在美国洛杉矶Denham　Springs潜流式人工湿地面积达6.15公顷，日处理污水量达6550吨。上世纪90年代以来，云南、河北、广东、北京及辽宁等省市已开始利用该技术处理工业及生活污水。 

同传统的污水处理工艺不同，潜流式人工湿地的效费比基本不受规模影响，如果当地缺乏大片土地，潜流人工式湿地污水处理系统也可以化整为零，将小块的荒地、绿化用地利用起来，效果同样出色。在国外，许多别墅区居民都利用自己的花园绿地建立小型的潜流式人工湿地污水处理系统，日处理量仅为几百升；运用潜流式人工湿地技术来处理河流湖泊沿岸分散的污染源，既简便易行，又能避免破坏河岸景观，如果能够充分利用地形，其运行费用甚至可能接近于零。而且保温效果好，处理效果受气候、季节的影响较小，可以有效防止蚊蝇滋生和不良气味弥散。 

潜流湿地尤其适用于市政生活污水处理，并可以结合城区总体规划同时起到绿化城市、提供野生动物栖息地的作用。在现代城市这个“钢筋混凝土森林”之中，潜流湿地成为独特的自然生态景观，为城市居民近距离接触大自然提供机会。 

潜流式人工湿地建设成本、运行管理费用均比较低廉。据专家估计，潜流式人工湿地的工程建设投资约为城市污水处理厂的2/3，运行管理费则可以低达其1/10。同时，在设计建造潜流式人工湿地时可因地制宜，充分发挥其生态景观作用。比如，在可利用的闲置用地、园林规划用地、市政管网不及地区和一些中小城镇，采用潜流式人工湿地技术既可以造就一片绿洲，又节约了高额的管网建设费。 

另外，潜流式人工湿地能够替代传统的三级处理，对污水处理厂的出水进行深度处理。同时，潜流式人工湿地处理污泥的能力突出。在城市污水回用技术方面，潜流式人工湿地也具有很大潜力。 

用潜流式人工湿地来处理生活污水一般出水的COD能达到30毫克/升以下，BOD能达到10毫克/升以下，可以达到地面水Ⅲ级标准。有关潜流式人工湿地对二级污水处理厂出水试验的研究表明，以二级污水处理厂出水作为原水的条件下，潜流式人工湿地对BOD的去除率可达85~95％，COD去除率可达80％以上，处理出水中BOD的浓度在5mg/L左右。就氮、磷而言，传统污水回用工艺对其去除率仅20~40％，而湿地可高至70％以上。 

费用方面，由于潜流式人工湿地技术无需曝气、投加药剂和回流污泥，也没有剩余污泥产生，因而可大大节省运行费用，通常只需消耗少量电能用于提升进水水位(如果水位无需提升则无此项费用)，处理费用一般不会超过0.10元/吨。根据项目大小、所在地域特点及污水处理效果，潜流式人工湿地污水处理工程初投资从1000～1800元/吨不等，而处理费用仅为0.05元/吨。