人工濕地在城鎮(zhèn)生活污水治理中的應(yīng)用

南京大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司 朱敦學(xué)

我國一直是世界上的人口大國，也正因如此，環(huán)境的污染問題也相對(duì)比較嚴(yán)重，同時(shí)也使得我國的生活污水排放量不斷增加，這對(duì)人們的生活質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響。當(dāng)前階段，社會(huì)經(jīng)濟(jì)在不斷發(fā)展，人們的生活水平也在提升，開始有更多的人涌入城市，這也是造成城市廢水增加的最主要因素。針對(duì)這一比較嚴(yán)重的問題，相關(guān)部門也要加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的治理，并有效采取更經(jīng)濟(jì)、更科學(xué)的方式加強(qiáng)對(duì)廢水的處理。在當(dāng)前的眾多治理方法中，人工濕地治理的優(yōu)勢尤為突出。

一、我國城鎮(zhèn)污水的現(xiàn)狀

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的推動(dòng)下，我國農(nóng)村居民的生活水平也得到了大幅度提升，農(nóng)村地區(qū)也逐漸向城市化的生活方式發(fā)展，也正因如此，生活廢水的總量也在不斷增加。很多沒有經(jīng)過科學(xué)處理就排放的廢水已經(jīng)成為環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)?。為了能夠改善這一問題，相關(guān)部門要加強(qiáng)環(huán)境治理，并有效采取更經(jīng)濟(jì)、更科學(xué)的方式治理廢水[1]。

目前城鎮(zhèn)污水的狀況主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，其一是生活污水排放量大，其二是生活污水得不到凈化處理，因而造成環(huán)境污染。造成這種情況的原因主要有以下幾種。城鎮(zhèn)生活污水處理技術(shù)尚不完備，缺乏專業(yè)的工程師和生活污水處理系統(tǒng)，我國很多城鎮(zhèn)目前正在建設(shè)和完善階段，因而對(duì)生活污水排放系統(tǒng)以及專業(yè)人才的匱乏仍然是影響生活污水的一大重要原因[2]。甚至，未經(jīng)處理的糞便污水長期留存在下水管道中，經(jīng)過微生物分解產(chǎn)生的氣體存在嚴(yán)重的安全問題。

二、人工濕地的類型

人工濕地是一種綜合生態(tài)系統(tǒng)，主要分成以下四種類型。它們分別是垂直流人工濕地、潮汐流人工濕地、表面流人工濕地、水平流人工濕地。

（一）垂直流人工濕地

這類人工濕地的典型特點(diǎn)是利用水體自身重力，水體流入濕地床體內(nèi)，床體內(nèi)氧氣對(duì)污水進(jìn)行氧化作用從而脫磷脫氮，達(dá)到凈化污水的目的。它的特點(diǎn)是整體對(duì)氮磷的去除效果好，但是處理有機(jī)物效果差，在水體污染嚴(yán)重時(shí)，容易造成堵塞[3]。

（二）潮汐流人工濕地

這類人工濕地的特點(diǎn)是模擬潮汐控制模式，將高度污染的水體引入人工濕地床體內(nèi)，通過處理再排出，從而對(duì)污染水體進(jìn)行凈化處理，包括四個(gè)步驟，分別是進(jìn)水、反應(yīng)、排水、空置[4]。這種類型人工濕地能夠達(dá)到極高的污染水體的凈化程度，有著非常先進(jìn)的治理過程，但是存在一個(gè)很大的弊端是實(shí)用性低，成本高。

（三）表面流人工濕地

這類人工濕地的特點(diǎn)是人工處理自然形成的濕地，在人工濕地內(nèi)部存在很多植物和微生物，這些植物和微生物是處理污染水體很好的材料，它們能將水體進(jìn)行二次處理，這樣就得到了凈化之后的水體。這種人工濕地由于是利用自然形成的濕地，因而易于建造，但是對(duì)水體中污染物的去除達(dá)不到理想狀態(tài)。

（四）水平流人工濕地

這類人工濕地不同于表面流人工濕地，它是利用人工建造污水處理床體，床體中具有各種凈化污水的填料。污染水體在這些床體中的填料中流過就能達(dá)到去除污水中污染物（如重金屬等）的目的[5]。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、不會(huì)造成蟲類滋生等情況，但是這類人工濕地成本較高。

三、人工濕地治污技術(shù)原理

從客觀角度進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)和建設(shè)人工濕地需要考慮到一些基本資源，最關(guān)鍵的就是自然濕地，這些區(qū)域在地勢上往往都比較低，甚至有的位于斜坡的位置，土壤土質(zhì)也存在一定的差異，所以在選擇植被時(shí)，首先就要考慮到其存活率的問題，同時(shí)也要具備較強(qiáng)的耐水性，并且要美觀獨(dú)特。此外，濕地中的微生物一定要適應(yīng)環(huán)境特性，促進(jìn)綠色植物和水體能夠形成一個(gè)完整的環(huán)境系統(tǒng)并相互吸附和沉淀，完成諸如連續(xù)過濾等家庭廢水的處理。

（一）基質(zhì)

在人工濕地中主要包括水生植被、微生物、豐富的動(dòng)物和砂巖等土壤基本要素，在人工濕地中，最主要的植被就是蘆葦，這是一種生命力極其頑強(qiáng)的水生植物，屬于厭氧植物中最典型的一種。人工濕地具備一定的生態(tài)價(jià)值，在這樣的環(huán)境下，微生物的生長與基質(zhì)有著十分密切的聯(lián)系，而且對(duì)促其根系的發(fā)展也有著重要作用，增加其扶持環(huán)境的能力。在進(jìn)行污水防治處理過程中，利用人工濕地耕作技術(shù)能夠?qū)⒅参锱c污染物的成分進(jìn)行中和，同時(shí)，微生物也能夠在濕地環(huán)境中獲取其繁衍生長所需的能量，并通過分解釋放相應(yīng)的營養(yǎng)成分，給濕地植被提供養(yǎng)分供給，而且還能對(duì)廢水中的一些有害物質(zhì)進(jìn)行降解，進(jìn)而有效滿足人工濕地中植被對(duì)營養(yǎng)的需求。對(duì)此，我們不難發(fā)現(xiàn)，在這些組成部分的相互作用下，人工濕地技術(shù)可以將其自身的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，并能夠起到良好的凈化生態(tài)環(huán)境的作用。

（二）微生物

在人工濕地中，微生物是一個(gè)必然的存在，其在廢水處理的過程中也起到了不可忽視的作用。在濕地的整體作用功能中，微生物的活動(dòng)主要是依靠廢水中的有機(jī)物質(zhì)提供能量，并通過分解產(chǎn)生對(duì)植被生長有利的營養(yǎng)成分。在進(jìn)行廢水處理之前，人工濕地中所具備的微生物總量和自然濕地之間的差別并不大，但是在進(jìn)行廢水處理的過程中，人工濕地中廢水的某些成分加快了微生物的繁殖和生長速度。當(dāng)技術(shù)人員對(duì)人工濕地中的微生物進(jìn)行檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)了很多黃桿菌、假細(xì)胞桿菌等微生物，這類微生物的最突出特點(diǎn)就是具有較快的增長速度。除此之外，這類菌群還具備較強(qiáng)的分解能力，可以有效降解一些顆粒結(jié)構(gòu)，對(duì)降解一些污染物來說起到了非常關(guān)鍵的作用。通常情況下，人工濕地的主要功能就是要降解污染物中的N元素和有機(jī)物，所以技術(shù)人員也可以嘗試?yán)谜T發(fā)生物變異的方式，來提升微生物的實(shí)際降解功能。

四、人工濕地在城鎮(zhèn)污水治理中的應(yīng)用

對(duì)于人工濕地，可以簡單地理解為城市廢水的處理利用。通常是將建筑物的底部進(jìn)行填充，再覆蓋一定厚度的土層，使其能夠生長出具有一些經(jīng)濟(jì)價(jià)值和美學(xué)價(jià)值的水生植物。

（一）控制雜草

從當(dāng)前的人工濕地的發(fā)展現(xiàn)狀來看，為了能使?jié)竦氐淖饔米畲蠡l(fā)揮出來，首先就必須要控制人工濕地的雜草。很多時(shí)候雜草會(huì)破壞人工濕地的基礎(chǔ)，并且會(huì)吸收其中的一部分養(yǎng)分，使得人工濕地的養(yǎng)分大量流失，而且會(huì)導(dǎo)致濕地的凈化功能起不到相應(yīng)的作用。對(duì)此，能夠改善這一問題的最有效措施就是在進(jìn)入春耕時(shí)期以后，人工濕地管理人員要在雨季來臨前對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行處理。

（二）人工濕地基質(zhì)的選擇

人工濕地中基質(zhì)即過濾器，是非常重要的組成部分?？蛇x用沙粒、灰石、碎瓦片等物質(zhì)，它們既能夠直接對(duì)污染水體進(jìn)行簡單的過濾凈化作用，又能為濕地中綠植和微生物生存提供營養(yǎng)物質(zhì)。在水平流人工濕地中起主要作用的就是沙石這類基質(zhì)，表面流人工濕地主要應(yīng)用自然界形成的土壤作為基質(zhì)?；|(zhì)的選擇要考慮多種因素，隨著科學(xué)家研究的深入，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了更多種類的濕地基質(zhì)可供選擇[6]。因此，在基質(zhì)選擇時(shí)，需要考慮成本以及是否適用于某個(gè)類型的人工濕地等因素。

（三）綠植種類選擇以及濕地尺寸確定

在進(jìn)行人工濕地的選擇和設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)人員要從多方面進(jìn)行考察，如當(dāng)?shù)爻鞘猩顝U水的總量、當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件、土壤的營養(yǎng)含量等。要選擇最適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及地形條件的綠植類型，通常在進(jìn)行人工濕地的位置選擇時(shí)，既要考慮到其生長的能力和抗污染性能，又要考慮到其自身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。當(dāng)前階段，我國的大部分人工濕地都采用蘆葦作為主要植被，其原因主要是蘆葦具有很強(qiáng)的生命力，而且其根系也比其他植被要旺盛，吸附二氧化碳的能力也比較強(qiáng)，這給城市污水的處理帶來了很大的優(yōu)勢和幫助[7]。

（四）重視濕地管理養(yǎng)護(hù)

人工濕地污水治理效果與濕地植物狀態(tài)息息相關(guān)，即綠植生長趨勢好、密度大，其污水凈化能力則越強(qiáng)，凈化效果越佳；反之，如果綠植生長勢態(tài)不佳，覆蓋率不達(dá)標(biāo)，污水凈化效果也不明顯。因此，在人工濕地污水治理中，必須重視濕地植被管理工作，做好綠植養(yǎng)護(hù)、雜物清理工作，確保水體表面干凈，保持水體的透明度，保障沉水植物能夠進(jìn)行光合作用，為植物生長提供良好的環(huán)境。例如，根據(jù)水生植物生長周期，相關(guān)部門可以派遣專業(yè)的管理人員，定期清理濕地環(huán)境、打撈壞死植物，疏通淤泥堵塞區(qū)域，確保基質(zhì)過濾效果。同時(shí)，為了保障濕地植物健康生長，在做好定期管理的基礎(chǔ)上，可以聘請(qǐng)植物培育技術(shù)人員，對(duì)水生植物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，增加濕地植物品種，為污水凈化奠定基礎(chǔ)，也能提升人工濕地的實(shí)用價(jià)值。通過這樣的方式，不僅可以保障人工濕地環(huán)境，提升植物的污水凈化效果，還能優(yōu)化城鎮(zhèn)水質(zhì)環(huán)境，促進(jìn)城鎮(zhèn)健康發(fā)展。

五、結(jié)束語

綜上所述，相關(guān)部門通過設(shè)計(jì)人工濕地，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市生活污水的防治，同時(shí)對(duì)飲用水質(zhì)量的提升也起到了極大的作用。人工濕地的設(shè)計(jì)和建設(shè)，為城市化進(jìn)程的發(fā)展提供了較大的推動(dòng)作用，不僅節(jié)約了當(dāng)?shù)卣耐顿Y成本，而且也滿足了城市居民的基本需求。結(jié)合上述所有觀點(diǎn)，文章主要利用人工濕地技術(shù)進(jìn)行污水防治，并通過科學(xué)的手段對(duì)其中的雜草進(jìn)行控制，選擇適合的濕地植被，以此來實(shí)現(xiàn)城市居民生活污水的有效防治，進(jìn)一步提升城市的生態(tài)文明建設(shè)。