人工湿地处理生活污水作用有多大？
人工湿地处理生活污水作用有多大？
居民生活污水，直接排入河湖，会造成水体污染。采用人工湿地技术处理生活污水，成为当前治理水环境、保护河湖水质的一项热门技术。北京市延庆县永宁镇上磨村的“人工湿地污水净化系统”即是一例。
时值夏季，山脚下一个小村旁，一片芦苇与绿色原野浑然一体。若不是北京市农林科学院植物营养与资源所的张成军副研究员、李鹏博士介绍，很难看出北京市延庆县永宁镇上磨村的“这片900平方米的芦苇，是人工湿地的芦苇床”，原来是人造景观。
别小看这人造景观！芦苇下铺了4层,有保温的陶粒、砂子、碎石等，生活污水在百米外一个地下井汇集、沉淀、预处理后，流经人工湿地排入旁边的小河。
什么是人工湿地
人工湿地,是人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制地送到人工湿地，并沿一定方向流动，是利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。
说话间，张成军在排水口用矿泉水瓶接了一瓶,说：“这是经过处理的生活污水。”看上去，清沏透明。
就在一周前，7月13日，延庆县环保监测站康来钧站长签发的一份检测报告上，记载着上磨村生活污水经处理后排放的数据，悬浮物、氨氮、化学需氧量、生化需氧量、总磷、总氮，6项指标，总体评价，水质达到一级A类。有专家说，一级A类是污水排放最高指标。上磨村的污水处理系统，运行一年多来，经过春夏秋冬，安全可靠，排放达标。
张成军介绍，这套污水处理系统，设计处理生活污水量为每天60立方米，不使用任何化学药剂,完全利用植物及特殊配置的过滤材料,是纯粹的生态处理法。出水按照国家污水综合排放一级标准执行。由北京市农林科学院植物营养与资源所、延庆县种植服务中心、北京森淼天成环保公司合作完成的项目，名称为“农村生活污水垂直流芦苇床人工湿地处理技术”。
人工湿地为何建在上磨村
说起上磨村建人工湿地生活污水处理设施，北京市农林科学院植物营养与资源所所长刘宝存研究员介绍说，这是该所几年来承担的治理河湖污染科技项目的一个子课题。“北京是严重缺水的城市。目前，北京市人均水资源为300立方米左右，是全国平均水平的1/7，是世界人均水平的1/20。节约用水，减少水质污染，治理水质污染是我们义不容辞的责任。”刘宝存说。
曾经作为北京主要供水水源地之一的官厅水库,位于河北省张家口市和北京市延庆县界内，于1951年10月动工，1954年5月竣工，是新中国成立后建设的第一座大型水库。20世纪80年代后期，库区水受到严重污染，90年代水质继续恶化，1997年水库被迫退出城市生活饮用水体系。河北桑干河、洋河流入官厅水库，发源于上磨村黄龙潭、流经延庆县的妫河也入官厅水库。源头治理妫河，对改善官厅水库水质，有重要意义。
上磨村村委会主任訾景成说，上磨，属北京市延庆县永宁镇，作为民俗旅游村，又是妫河源头，治理环境、保护水源，全村152户、456口人，都要有这个意识。全村厕所改为充水式，垃圾、粪便集中处理，关闭冷水鱼养殖场，没有工业排污项目，生活污水集中处理，村民受益，妫河下游受益。
上磨村人工湿地有哪些特点
“地面是植物景观，地下是污水处理设施，这个项目，我感兴趣。”北京维奥思环境工程有限公司总经理李春枚听说了此项目，派公司3名有关负责人，找到北京农林科学院该项目专家座谈。对话如下：
“我们维奥思是一家做水处理工程的高新技术企业。主要业务有工程项目投资、设计、施工、设备集成、运营管理及技术咨询等。目前做过奥运场馆、医院、学校、居民小区等污水处理工程有100多个。我们关心这套系统效果。”
“上磨村的这套系统，经过一年四季的运行和监测，对生活污水的氨氮、化学耗氧量(CODor)、总氮、总磷和悬浮物等，都有较好的去除效果。其中，出水氨氮和悬浮物达到城镇污水处理厂污染物排放标准的一级B标准，CODor、总氮、总磷可达到一级A标准。”
“这套系统建设投资、维护运行成本怎么样？”
“建在上磨村的这套系统，使用寿命20年，只用两台水泵,操作简单，维护方便，投资和运行费用仅为传统二级污水处理厂的1/10—1/2。”
“请介绍一下系统的工艺流程。”
“该系统是在一定长宽比和底面坡度的洼地中，由土壤和细砂、碎石等填料组成填料床、污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动，床体表面种植具有性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物，降解废水中的有机物、并通过沉淀和吸附作用去除固体物质，达到净化作用。芦苇这种植物，当地就有，多年生，成本低。系统配有配水井、出水控制井等设施。”
“系统的技术创新点是什么？”
“系统出水端有调节水位装置，可随意调节填料部分的水位高低、配合并联的布水管网，增强了系统的溶氮能力，强化了好氧、厌氧反应功能；填料层上有一层陶粒保温层，降低了冬季寒冷的影响。为保证出水水质达标，系统有回流装置，出水可再次引入净化系统起始端进行再处理，同时还可增强填料系统的微生物数量和活性。”
企业家想的是市场，这项技术能不能应用，能不能赚钱。专家想的是技术成果能不能开花，能不能有更多的人用。
一场技术与市场对接，一阵笑声。
出北京城，北上八达岭高速，过延庆县城20多公里，走进延庆县永宁镇上磨村，昔日的黄龙潭，高高地露出了取水口，正值雨季，却潭水渐少。妫河源啊，让人揪心！但民俗旅游村名不虚传。
街道干净整洁，村民生活垃圾日清日运，厕所冲水通过地下管道进入化粪池，村里不再有臭水沟，污水不再直接排到妫河，通过人工湿地处理，实现达标排放，生活环境越来越好……这一切大家看在眼里、喜在心头。村委会主任訾景成说：“环境好了，村民也舒心，每年盛夏时节，有不少游客从周边赶来避暑纳凉，吃农家饭，图的就是这里环境好、空气好,这少不了人工湿地的功劳。”
人工湿地的上磨村模式
“上磨村的人工湿地，只是一种模式，投资70多万，每年运行成本不超过3万，使用寿命20年,吨水处理费用只需1毛钱。这样的人工湿地沿妫河两岸，特别是自然村镇污水处理都可以用。床体选择种植芦苇，是一种成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物，通过芦苇的根系吸收、沉淀吸附去除污水中的氮、磷、有机物及悬浮物等污物，达到污水净化的目的。同时，芦苇还可成为绿色景观。目前，人工湿地的模式、技术还有很多。”北京市农林科学院植物营养与资源研究所副研究员张成军说。
据北京市水务局公报显示，北京属资源型重度缺水地区,属111个特贫水城市之一,是水库存水量全国下降最快的三个城市之一。人均水资源占有量不足300立方米，是世界人均水资源量的1/30、全国人均水资源量的1/8，远远低于国际人均1000立方米的缺水下限。水资源紧缺,对水的再生和循环利用,更显得十分迫切和重要。再生水，又称中水，是指污水经适当处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水。和海水淡化、跨流域调水相比，再生水具有明显的优势。从经济的角度看，再生水的成本最低，从环保的角度看，污水再生利用有助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。
目前，各国科学家都在大力研究污水处理技术，兴建污水处理厂、建人工湿地，让人类生活的家园，山青水秀，环境优美。
放眼国内外人工湿地
让我们放眼国内外,对人工湿地作一番了解吧。
人工湿地，按系统布水方式的不同或水流方式的差异，可分为：表面流、水平潜流、垂直潜流3种湿地。表面流湿地相比水平潜流、垂直潜流的人工湿地，具有投资省、运行费用低、操作简便等优点，但占地面积大、负荷低、去污能力有限等缺点，且受气候条件影响较大，夏季易滋生蚊蝇，产生臭味而影响湿地环境。
我国的人工湿地研究始于“七五”时期。从20世纪80年代末开始，天津、北京、深圳和上海先后建设了人工湿地污水处理工程，并对污水处理的规律及机理进行了比较系统的研究。进入21世纪以来，我国在人工湿地处理技术和工程应用方面取得较大进展，目前有数十座城市开展了人工湿地研究，有上百座人工湿地投入运行。污水处理量从每天10万立方米到11万立方米不等，应用于生活污水、市政污水、景观河湖水、工业污水、采矿污水等处理，为保护水资源做出了贡献。
近年来，我国在水平潜流、垂直潜流人工湿地的研究和工程应用上取得较大进展。如沈阳环境科学院针对北方地区气候特点，开展了水平潜流人工湿地技术的单元应用研究与工程示范。2006年沈阳世园会污水生态处理工程，污水处理量每天1000立方米，不仅使园区的生活污水得到净化，还做到了中水回用于喷泉、浇花及景观水系。深圳市环境科学研究所采用垂直流或复合垂直流人工湿地技术进行综合研究，形成适合南方地区水环境综合治理的集成技术，在深圳、广州等地区设计和运行了几十座人工湿地，用于处理居民小区及城镇生活污水、市政污水、景观河湖水等。1999年初开始设计和修建的洪湖人工湿地系统水质净化工程，污水处理量每天1000立方米，将垂直流人工湿地水质净化技术应用于洪湖的污染治理。上海环境科学院采用不同规模垂直流人工湿地技术，应用在上海市农村地区的9处生活污水处理工程。
目前，我国人工湿地的研究和应用方兴未艾。而国外对人工湿地的研究和建设也给予高度重视。1974年，西德建成第一座人工湿地。北美在20世70年代即建成174座人工湿地，并对其进行了广泛的试验。20世纪80年代末90年代初，美国多次召开人工湿地研讨会，国际上的研讨会也有4次，总结了各国人工湿地的经验，提出了相关理论和参考设计参数。据统计，截至2006年，欧洲建有1万多座、北美2万多座人工湿地，亚洲、大洋洲、拉丁美洲也有越来越多的人工湿地建成并投入运行。
目前,北美2/3的湿地是表面流人工湿地,其中一半为自然湿地。在欧洲应用较多的则是潜流人工湿地,特别是在东欧一些国家应用较广。在湿地系统中种植有芦苇、菖蒲、香蒲等湿地植物，为了保证潜流，绝大多数采用砾石作为填料。欧洲趋向用此类系统对近千人口社区的生活污水作二级处理，北美趋向对人口较多地区的生活污水作深度处理，而澳大利亚和南非，则用于处理各类污水。
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