人工濕地在景觀用水中的應用
近幾年來城市建設發展迅速，人民的居住條件得到了改善。人們在改善居住條件的同時，對住宅周圍環境也提出了相應的要求，如綠化及水景觀等。景觀水體的水質維護主要是控制水中的COD，BOD5，TP，TN等污染物的含量及藻類等生長（使其不過度繁殖），保持水體的清澈潔凈，水處理的目的是為了保持整個水域的水質。
研究表明，以自來水作為景觀水體的初期注入水和后期補充時可將其直接用與景觀水體；如果利用的是天然河水則需根據河水的水質情況決定是否需對其進行特別處理，同時也要考慮水資源費用的付出。景觀用水倘若采用自來水，其運行費用比較大，則增加了居民的物業費用，景觀水經過數次循環后也同樣需要處理。通常這類水有機物濃度較低，處理水量穩定、處理程度為三級。為了使污水處理設施與周圍環境相適應，采用人工濕地，這一種新型生態污水處理技術，不失為適合于處理景觀用水的較好選擇。
2 景觀水處理工藝的研究現狀
2.1研究現狀
目前，城市內的湖泊、水庫等緩流景觀水體的污染狀況令人擔心。主要存在的問題是富營養化，1986-1987年對我們23個城市湖泊水庫的調查情況表明，幾乎全部被調查的水庫、湖泊水的總氮都超過0.2mg/L，大多數孤僻、水庫為1.0-5.0 mg/L以上，有20%以上高達5.0 以上。92%以上的城市湖泊、水庫總磷濃度超過0.02 mg/L，近50%的總磷濃度為0.2-1.0 mg/L。城市湖泊、水庫的透明度指標多數為0.2-0.4 m。其水體中浮游植物個體總數較高。調查表明，中國大部分城市湖泊、水庫已達到富營養化程度。許多具有美學價值、旅游觀光功能的水體其生態環境效益、社會經濟效益正在逐步削弱。
景觀水體(公園、居住小區、公共場所的水景)的水處理很少為人所重視，現有的處理方式又大都僅限于通過假山、噴泉等來處理，極易造成藻類瘋長、水體發綠甚至發臭等現象。周杰等通過人工曝氣復氧治理黑臭河流，獲得了較好的效果[1]。王士芬、李家就對湖泊水藻類的去除提出了一系列建議，但要從根本上保證水質尚需采取一定的水處理措施[2]。
國外城鎮，有水景則名。世界上，有許多大城市，像羅馬、巴黎、紐約、芝加哥……，甚至一些小城鎮，如威尼斯，都因為水景而聞名，顯得與眾不同，每年吸引很多外地游客。這些城鎮河道，根據不同的地形和水系特點因地制宜，自然生動，富于變化。河道上或岸邊都有較完善的市民親水休閑設施，同時城市防洪排水標準較高，親水休閑和高標準城市防洪有機結合，具有較強的水位控制能力。良好的水質是這些城鎮景觀水系的基礎，水系和周邊綠化、建筑、橋梁等融為一體，形成城市景觀，公共游艇和私家游艇成為景觀水系重要亮點。
國外采用人工濕地處理景觀用水較為成功的案例有：巴爾的摩內港、芝加哥濱水地區、波士頓海港、悉尼杰克遜灣、日本神戶港口、新加坡克拉克碼頭、巴塞羅那港口、英國的索福特碼頭等[3]。這些對當地的城市環境和景觀品質的改善都起到了積極的推動作用，為城市景觀水發展積累了許多寶貴的經驗。
2.2景觀水處理工藝
目前，世界上常用的景觀水處理工藝有以下幾種：
2.2.1曝氣充氧法
水體曝氣充氧是對水體進行人工曝氣復氧以提高水中的溶解氧含量，使其保持好氧狀態，防止水體黑臭現象的發生。曝氣充氧方式有瀑布，跌水，噴水3種，但這3種的能耗都很高，故極少24h連續運行[4]。而且，僅依靠水的曝氣充氧只能局部提高水體中的溶解氧含量，而很難保證整個水體的好氧條件，因此其只能作為景觀水處理的輔助手段。
目前，增氧的主要功能：
1) 消除有機物污染和黑臭
在有充足氧氣和豐富好氧微生物的條件下，有機物污染指標COD和BOD5明顯下降，黑臭現象消失。湖底的有機物降解所產生的甲烷、硫化氫等有毒和有害氣體被去除。
2) 減少水體營養鹽含量
充氧后，抑制了湖底厭氧菌的有機質分解過程，隨湖底氮、磷營養鹽的釋放量減少。同時，好氧微生物的活動，加速底質的無機化過程。磷可以與水體中鈣相結合，形成不溶于水的化合物，而沉降于湖底，從水中去除。
3) 消除藻類水華
水中曝氣造成的水層對流交換條件，使表層藍藻水華難以形成。表層水中的藻類被轉移到湖底或下水層，因光照條件改變，難于維持生長，抑制藻類的繁殖。
2.2.2生化處理法
若景觀水體的初期注入水和后期補充水中的有機物含量較高，則可利用生化處理工藝去除此類污染物。目前，被廣泛采用的工藝是生物接觸氧化法，它具有處理效率高，水力停留時間短，占地面積小，容積負荷大，耐沖擊負荷，不產生污泥膨脹，污泥產率低，無需污泥回流，管理方便，運行穩定等特點。
2.2.3物化法
①混凝沉淀法
混凝沉淀法的處理對象是水中的懸浮物和膠體雜質，沉淀或澄清構筑物的類型很多，可除藻率卻不相同。例如用靜沉池處理泰晤士河水時，平均除藻率為59%，可是用它處理衣阿華河水時除藻率為37%(硫酸鋁混凝)～97%(石灰軟化)；應用澄清池處理波蘭河水時，平均除藻率為85%～86%(無預氯化)和95%～97%(預氯化)，并且浮游生物量也分別相應下降了93%～96%和99%[5]。混凝沉淀法具有投資少、操作和維修方便、效果好等特點，可用于含大量懸浮物、藻類水的處理，對受污染的水體可取得較好的凈化效果。
②過濾法
當原水中藻類和懸浮物較少時可對其進行直接過濾，當水中含藻量極高時應在濾池前增加沉淀池或澄清池，過濾工藝的關鍵是濾速的大小。采用均質砂濾池或雙層濾料濾池進行直接過濾時，對藻類的去除率為15%～75%；過濾可降低水的濁度，同時水中的有機物、細菌乃至病毒等也都隨濁度的降低而被去除[6]。
③加藥氣浮法
氣浮凈水工藝分為分散空氣氣浮法、電解凝聚氣浮法、生物及化學氣浮法和溶氣氣浮法(真空式氣浮法和壓力溶氣氣浮法)。目前，應用較多的是部分回流式壓力溶氣氣浮法，其處理效果顯著而且穩定，并能大大降低能耗。
2.2.4自然凈化處理
自然處理系統（Natural Treatment Systems）一般分為穩定塘系統和土地處理系統。穩定塘系統（Aquatic Systems）是通過水－水生生物系統（菌藻共生系統和水生生物系統）對污水進行自然處理的工程設施。土地處理系統（Soilbased System）是利用土壤－微生物－植物系統的陸地生態系統的自我調控機制和對污染物的綜合凈化功能，對污水進行凈化的工程設施。
自然處理系統尤其是人工濕地，是多數鳥類及水生動植物的良好棲息地。在凈化污水的同時，提供了生物多樣性的存在條件，也成為人們回歸自然、親近自然的最佳場所，是美化城市環境的較好選擇。采用自然處理技術對處理景觀用水，一可以節約投資，二美化環境，去除污水中引起富營養化的主要污染物質氮、磷，達到保護水體的目的。
自然生物處理系統可分為：
3 人工濕地的技術特點
目前，很多地區如公園、旅游小區以及住宅小區等都在采用或考慮采用人工濕地來處理景觀用水，保證景觀水體的水質。人工濕地的興建，增加了景觀的視覺美感和觀賞價值, 有利于提高景觀開發的機會，同時給當地的居民提供了良好的休憩場所，改善了城市人文景觀，提升了人們的生活質量。
人工濕地是一種由人工建造和監督控制的模擬自然生態系統凈化污水的反應單元。人工濕地成熟以后，填料表面吸附了許多微生物, 形成了大量的生物膜， 植物根系分布于池中，通過物理、化學及生物三重反應機理協同作用凈化污水。人工濕地處理污水具有高效率、低投資、低能耗及低維持技術等優點。
人工濕地根據濕地中主要植物類型可分為（1）浮生植物系統；（2）挺水植物系統；（3）沉水植物系統。目前，應用較為廣泛的是挺水植物系統。而根據污水在濕地中流動方式的不同又可將其分為地表流濕地（SFW，surface Flow Wetland）、潛流濕地（SSFW，Subsurface Wetland） 和垂直流濕地（VFW，Vertical Flow Wetland）三種類型。
污水人工濕地處理系統，是將污水有控制地投配到經人工構造的濕地上，主要利用土壤、植物和微生物等作用處理污水的一種污水自然處理系統。
高效率：在進水濃度較低的條件下，人工濕地對BOD5 的去除率可達85%～ 95%，COD的去除率可達80% 以上, 處理出水中BOD5的濃度在10mg/L 左右，SS小于20 mg/L。同時，濕地對N和P 去除率也很高，可分別達到60% 及90% 以上，而城市二級污水處理廠對N 和P 的去除率僅能達到20%～ 40%。低投資、低運行費、低維修技術[7]。
人工濕地處理污水的運行成本非常低廉，一般為0.1～0.2元／t污水，是傳統的二級污水處理廠的1/10～1/2。可以大幅度降低污水處理成本。而且凈化效果良好，凈化水質可達二級以上處理水平。此外，基建投資也節省得多，一般為150～800元／t污水，是傳統的二級污水處理廠的1/5～1/2。人工濕地處理技術的最大弊端就是占地面積較大，是傳統二級生化處理方式的2～3倍[8] [9]。至于維護技術，由于人工濕地基本上不需要機電設備，維護上只是清理渠道及管理作物，一般農民完全可以承擔，只需個別專業人員定期檢查。低能耗、無二次污染：人工濕地基本上不耗能，這是其它處理方法無法相比的。且其它水處理工藝的能耗不僅是經濟問題，同時也是環境問題。因為耗能過程中產生的CO2 及SO2 等氣體，還會污染大氣環境。人工濕地在非點源污染控制中具有以下作用：保護水環境不受污染，人工濕地通過物理、化學和生物處理協同作用，不僅能減弱土壤侵蝕，攔截泥沙、肥料、殺蟲劑、病原體和重金屬等，而且能凈化已經被污染的水體，從而達到降低非點源污染的危害，保護水環境的作用[10]。
盡管占地面積較大（其噸水用地比其他方法要大1-2倍），但它卻具有只需非常低的投資，低的運行費用和噸水處理成本等優點。這樣使得采用人工濕地處理景觀污水成為可能，并且還回帶來一定的經濟效益和社會效益。
人工濕地處理污水具有高效率、低投資、低運轉費、低維持技術、低能耗等優點[11]。高效率不僅表現在人工濕地對有機物有較強的降解能力，而且對N、P的去除率也很高。從國內外有關城市污水的研究表明，在進水濃度較低的條件下，人工濕地BOD5的去除率可達85%－95%，COD的去除率可達80%以上，處理出水中BOD5的濃度在10mg/L左右、SS小于20mg/L、而對N的去除率可達60%，對P的去除率可達90%以上。根據國外資料，一般濕地系統的投資和運行費用僅為傳統的二級污水廠的1/10～1/2。
4人工濕地在景觀用水中的實例
目前越來越多的居住小區都有景觀水體，雖然對雨水和污水等點源污染進行了截留，但由于無法控制非點源所帶來的污染，所以很多小區的景觀水體水質日益惡化，可以采用人工濕地對這種小型的封閉性水體進行。
呂偉婭等就利用人工濕地對南京聚福園景觀用水非點源污染進行控制，通過對雨水的回用凈化處理，全年節約水資源235550m3，節約水費29. 26 萬元，取得了良好的環境效益和經濟效益。如武漢麗水佳園和浙江溫嶺錦園小區采用人工濕地生態處理工藝來控制非點源對景觀水體造成的污染，其中麗水佳園景觀湖面積為5000m2，錦園小區景觀河面積達15000m2，通過利用人工濕地及相應的輔助處理，高效低耗地控制非點源污染，得以有效地降解去除水體中氮、磷等營養元素及有機污染物，長效保持景觀水體水質達到標準。
海南省海口市望海獅城生態小區生活污水經生化處理后達到國標生活污水排放標準，然后將南區800m3的污水進入三級土地-植物系統（SFS人工濕地系統），設計濕地面積為2200～3000m3，處理系統溝槽深度1.5m，底部為碎石（直徑10～15cm）。礫石及土壤組成的通透性混合材料，污水滲透速率為每小時3～4cm污水停留時間2～3d。表面覆蓋土壤種植沼澤生植物及花卉等，這樣即可以形成很好的景觀，同時起到污水凈化的作用[12]。
5 結論
隨著人們對周圍環境的日益重視和環保意識的不斷增強，對周圍環境的要求不斷提高，對于景觀水處理的重要性及必要性必將有更深入的認識，景觀水處理也必將成為繼生活用水處理、工業用水處理后的又一給水處理新領域，其市場和發展空間巨大。
人工濕地系統是一種正在不斷得到研究、應用和發展之中污水處理新技術。該技術應用于城市住宅小區景觀用水的處理是一種新的探索，能形成動態水景觀 ——“活水”景觀，有其觀賞價值和社會效益，有著實際的應用前景。采用傳統的方法需要大額的一次性投資和運行費用，而且需要專業的管理人員。利用人工濕地系統處理城市景觀水能滿足人們對回用水水質要求日益提高的需要，而且投資低，低運轉費，低維護技術，低能耗。是一種即經濟又有效的景觀水處理技術。
參考文獻
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