人工濕地污水處理技術為奧運公園添彩

北京“奧林匹克公園北部森林公園濕地建設工程”即將動工。這個位于京城中軸線北端的奧林匹克公園，總用地約1135公頃，是舉辦2008年奧運會的重要區域。北區以自然生態綠色景觀為主，面積約300公頃。奧林匹克森林公園在滿足2008年奧運會比賽和綠色生態帶的需要同時，還將作為一個污水處理系統，使清河再生水廠提供的中水經過濕地的處理，達到森林公園用水的標準。這是近些年來悄然興起的人工濕地處理污水的又一實例。 

這是一項在我國占據重要地位的環保技術。“在我國和歐盟合作的所有研究項目中，由中方為主來主持的，只有人工濕地一個。”主持北京奧林匹克公園北部森林公園方案設計的中科院水生生物研究所研究員、武漢中科水生環境工程有限公司總工程師丘昌強說。 

濕地，作為地球上具有多種功能的生態系統，可以沉淀、排除、吸收和降解有毒物質，使潛在的污染物轉化為資源，因而被譽為“地球之腎”。它以復雜而微妙的方式扮演著自然凈化器的角色，顯示了地球生態系統的嚴謹、完善和神奇。正是認識到濕地的作用，人們根據不同污染物類型以及當地自然條件，有目的地構建起不同類型的人工濕地，模擬自然生態系統的運作機理，對各類污水加以有效處理。 

人工濕地一般由人工基質(多為碎石)和生長在其上的水生植物(如蘆葦、茳芏等)組成，是一種獨特的“土壤——植物——微生物”生態系統。其主要設計參數包括:污水類型、水流負荷、滲濾介質、滯水深度和時間、流路的可控性、植物類型及管理模式等。人工濕地處理廢水的凈化機理十分復雜，至今仍不完全清楚。一般認為，人工濕地成熟以后，填料表面吸附許多微生物，形成大量生物膜，它們協同分布于池中的植物根系，通過物理、化學及生化反應三重作用凈化污水。 

基于人工濕地獨特的優勢，人工濕地凈化技術也在全國開始應用。深圳市洪湖公園的人工濕地，被國家環保總局列為2002年12項國家重點環境保護實用技術示范工程之一。由于這一項目的成功，深圳正加快推廣經驗，以較低成本治理更多的污水。目前，深圳已在觀瀾湖、沙田、布吉、龍崗新建了幾個人工濕地，并設計了更大規模的人工濕地，包括洪湖二期、甘坑、石巖等數個項目。隨著這些工程完工，深圳人工濕地處理污水總能力達每天4.2萬噸。2005年3月，云南省副省長吳曉青表示，鑒于云南澄江縣撫仙湖人工濕地凈化技術試驗工程取得明顯成效，該省將在九大高原湖泊大力推廣人工濕地技術。8月3日，北京市豐臺區在水衙溝二期治理工程，擬在萬豐路西側建兩個人工湖，水面3.5萬平方米。同時，一個5000平方米人工濕地也將建成，這將是京城南部首個人工濕地景觀。成都市有關部門也擬投資2000萬元在鳳凰河建設全國最大治污濕地。

人工濕地處理系統不但能夠直接處理污水，而且可以對經人工或其他工藝處理后的污水進行再處理或深度處理。同時可以利用污水營造濕地自然保護區。與傳統污水處理工藝相比，人工濕地作為一種自然生態處理系統具有基建投資少、運行費用低、節約能源(除水泵外，基本無需用電)、去除有機污染物能力強、管理維護簡單方便、調節微氣候、改善城市環境、為動植物提供豐富多樣的棲息地、為城市居民提供休閑娛樂和教育場所等優點。

起源于上世紀50年代的人工濕地技術，經過幾十年的發展，目前已經成為一個較為成熟的污水處理技術，在歐美發達國家已有較大規模的應用。研究表明，城市污水在3～5小時內流過200余公頃的沼澤濕地后，硝酸鹽即可減少63％，磷減少57％；兩公頃濕地可凈化200公頃農田徑流中過剩的氮和磷。在美國佛羅里達，城鎮廢水經過柏樹沼澤后，98％的氮和97％的磷被吸收和凈化。目前，全歐洲已有1萬多處、北美有近2萬處人工濕地污水處理系統，亞洲、澳洲和拉美也在越來越多地建造人工濕地污水處理系統并投入運行，廣泛用于處理生活污水和各種工農業廢水。北京大學能源資源工程系、環境工程系和景觀設計學院等多家單位一直參與人工濕地污水處理技術的研究。

根據水流是否位于介質表面，人工濕地污水處理系統可分為表流式和潛流式兩種。在正常運行時，潛流式濕地表面是沒有水流的。潛流式人工濕地技術已在國外得到廣泛運用，美國東部有400多個廢水排放點是通過人工濕地系統處理后再進入地下水、河口、河流和湖泊。隨著經驗的逐步積累，技術的不斷成熟，潛流式人工濕地污水處理系統的規模也越來越大。如在美國洛杉磯Denham　Springs潛流式人工濕地面積達6.15公頃，日處理污水量達6550噸。上世紀90年代以來，云南、河北、廣東、北京及遼寧等省市已開始利用該技術處理工業及生活污水。 

同傳統的污水處理工藝不同，潛流式人工濕地的效費比基本不受規模影響，如果當地缺乏大片土地，潛流人工式濕地污水處理系統也可以化整為零，將小塊的荒地、綠化用地利用起來，效果同樣出色。在國外，許多別墅區居民都利用自己的花園綠地建立小型的潛流式人工濕地污水處理系統，日處理量僅為幾百升；運用潛流式人工濕地技術來處理河流湖泊沿岸分散的污染源，既簡便易行，又能避免破壞河岸景觀，如果能夠充分利用地形，其運行費用甚至可能接近于零。而且保溫效果好，處理效果受氣候、季節的影響較小，可以有效防止蚊蠅滋生和不良氣味彌散。 

潛流濕地尤其適用于市政生活污水處理，并可以結合城區總體規劃同時起到綠化城市、提供野生動物棲息地的作用。在現代城市這個“鋼筋混凝土森林”之中，潛流濕地成為獨特的自然生態景觀，為城市居民近距離接觸大自然提供機會。 

潛流式人工濕地建設成本、運行管理費用均比較低廉。據專家估計，潛流式人工濕地的工程建設投資約為城市污水處理廠的2/3，運行管理費則可以低達其1/10。同時，在設計建造潛流式人工濕地時可因地制宜，充分發揮其生態景觀作用。比如，在可利用的閑置用地、園林規劃用地、市政管網不及地區和一些中小城鎮，采用潛流式人工濕地技術既可以造就一片綠洲，又節約了高額的管網建設費。 

另外，潛流式人工濕地能夠替代傳統的三級處理，對污水處理廠的出水進行深度處理。同時，潛流式人工濕地處理污泥的能力突出。在城市污水回用技術方面，潛流式人工濕地也具有很大潛力。 

用潛流式人工濕地來處理生活污水一般出水的COD能達到30毫克/升以下，BOD能達到10毫克/升以下，可以達到地面水Ⅲ級標準。有關潛流式人工濕地對二級污水處理廠出水試驗的研究表明，以二級污水處理廠出水作為原水的條件下，潛流式人工濕地對BOD的去除率可達85~95％，COD去除率可達80％以上，處理出水中BOD的濃度在5mg/L左右。就氮、磷而言，傳統污水回用工藝對其去除率僅20~40％，而濕地可高至70％以上。 

費用方面，由于潛流式人工濕地技術無需曝氣、投加藥劑和回流污泥，也沒有剩余污泥產生，因而可大大節省運行費用，通常只需消耗少量電能用于提升進水水位(如果水位無需提升則無此項費用)，處理費用一般不會超過0.10元/噸。根據項目大小、所在地域特點及污水處理效果，潛流式人工濕地污水處理工程初投資從1000～1800元/噸不等，而處理費用僅為0.05元/噸。