（山西省水利水電科學研究院 山西太原 030002）

濕地被稱為地球之腎[1-2]，在大自然中占據(jù)著重要地位，人工濕地（constructed wetlands）是由天然濕地發(fā)展而來，通過模擬天然濕地的結構與功能，根據(jù)需要選擇有利地形地貌，建造的一種天然濕地模擬綜合生態(tài)系統(tǒng)[3-4]，相比較傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)人工濕地具有節(jié)約建設成本、原理簡單、易施工、綠化效果好等優(yōu)點。1953年凱茜·賽德爾最早提出人工濕地概念，到20世紀60年代人工濕地得到充實與發(fā)展，70年代前聯(lián)邦德國首次建立人工濕地系統(tǒng)，此時這項技術引起很多發(fā)達國家的矚目。到90年代后人工濕地被廣泛運用到發(fā)達國家的污水處理系統(tǒng)中。截至目前美國、英國等發(fā)達國家已有2萬余座人工濕地污水處理系統(tǒng)。人工濕地污水處理系統(tǒng)于80年代引入中國，相較發(fā)達國家起步晚，但發(fā)展較快，目前，我國南方及東北地區(qū)已經建造了大面積的人工濕地[5-8]。人工濕地污水處理理念引入中國后結合中國地質環(huán)境在1987年建立了第一所蘆葦濕地處理系統(tǒng)。未來的幾十年人工濕地污水處理系統(tǒng)結合中國特色得到了長足的發(fā)展，相比較傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)，人工濕地污水處理系統(tǒng)是一個可循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)，運用水生植物的特點對污水進行降解，轉換氧氣增加水體活性，系統(tǒng)運行成本低、維護操作簡單、同時對景觀水附近的環(huán)境也有一定的保護作用。

目前，人工濕地污水處理系統(tǒng)在小城鎮(zhèn)污水處理、農村生活污水處理、富營養(yǎng)化景觀水體修復、農業(yè)面源污染控制、城市公園設計等方面已得到了廣泛的應用。人工濕地的設計要點之一是根據(jù)當?shù)氐刭|條件和氣候情況選擇合適的濕地植物，濕地植物應具有較強的適應力和一定的耐污染能力[9]，對污水中的重金屬和N、P等污染物應有較強的代謝能力，最好具有一定的經濟價值，如蘆葦可以用于編織、造紙等，間接提高當?shù)氐慕洕б?。近年來人工濕地設計研究雖然發(fā)展迅速，但仍需進一步探索，以適應更高的濕地建設要求。

本文就某一城市人工濕地污水處理系統(tǒng)對景觀水處理的效果進行深入研究，對污水處理的效果進行評估。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為某市一五星級酒店的景觀水域，包含1個水深2.8 m的中心湖體和3條中間深度約2 m的支流河道，景觀水域面積約2.8萬m2，總水量約4.5萬m3。河道水質為Ⅴ類。為解決景觀水域缺少補給水、補給水水質差及流動性差的嚴峻問題，將該地區(qū)的市政河道作為景觀水域的補給水源。當景觀水域的實際水位低于設計水位時，市政河道河水流入景觀水域中進行補給，直至達到設計水位。降雨時景觀水域四周的道路雨水經過管道收集后直接排入到景觀水域中，當水量超過設計水位時多余景觀水流進市政河道內。而且預計在景觀水域周邊建設2.5萬m2的綠化植物，用抽水泵抽取景觀水澆灌。

景觀水不同于河流，水體流動性小，當夏季來臨時水體極易發(fā)生富營養(yǎng)化造成藻類大面積繁殖，進而影響水質，因此該景觀水域建設時采用人工濕地污水處理系統(tǒng)，以期改善景觀水域的水質。

2 濕地設計及景觀布設

在道路雨水管道流入景觀水域的排水口周圍采用人工濕地凈水系統(tǒng)對雨水進行凈化處理，綜合運用挺水植物、沉水植物、浮水植物、浮葉植物等多種水生植物，在道路出水口內側種植密集的挺水植物，如蘆竹、香蒲、蒲葦、水燭等，挺水植物長勢較高，可以遮擋水面上的陽光進而減少景觀水域內藻類的光合作用，植物生長過程中與水中的藻類爭奪N、P等營養(yǎng)物質，可進一步抑制水域內藻類生長。在挺水植物的外圍加種一圈浮葉植物，如睡蓮、泉生眼子菜、菱角等，浮葉植物一般常進行無氧呼吸，代謝時產生醇類，并能從景觀水域中吸收重金屬，改善水域的富營養(yǎng)化（圖1）。

圖1 人工濕地技術處理景觀水域的工程平面圖

為解決景觀水體補給水缺乏、補給水質差、流動性差等嚴重問題，本區(qū)市政河流作為景觀水體補給源。當景觀水的實際水位低于設計水位時，市政河水流入景觀水供給，直至達到設計水位。景觀水體周圍的道路雨水通過管道收集后直接排入景觀水體。當水位超過設計水位時，多余的景觀水流入市政河流。三條支流河道分別位于中心湖體的正北方、正西方和東北方，因為建設時中心湖體面積較大，人工湖水域流動性差，且補給水源——市政河道水質較差且富營養(yǎng)化，夏季來臨時很容發(fā)生藻類的爆發(fā)性繁殖。故在支流河道采用潛流濕地技術處理循環(huán)水和補充水以防止藻類暴發(fā)，在中心湖旁的3條支流河道周圍淺水區(qū)分別建設一塊潛流濕地，對經支流河道流入中心湖體的雨水進行凈化處理。在中心湖體設置3個取水口，直接利用湖水灌溉周圍植物，同時亦可增加水體流動性（圖1）。3個濕地排水口設在支流河道的源頭。雨水進入支流河道后進行循環(huán)的同時，流入到人工濕地的雨水也進行凈化處理，再通過支流河道流入到中心湖中。潛流濕地均由兩部分組成，以親水的水表綠化植物作為上層，下層用砂石顆粒物填充。潛流濕地A種植香根草，潛流濕地B種植黃菖蒲，潛流濕地C種植美人蕉，三種植物均為挺水植物，根系較發(fā)達，能夠深入到濕地的砂石土壤中，對富營養(yǎng)化的水質有很強的凈化作用，營造一個可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)。同時這些植物外形美觀，可兼顧景觀需求。

A、B、C三塊潛流濕地平均面積為720 m2，采用間斷型運行方式，當連續(xù)運行12 h/d時潛流濕地設計最大流量為24 m3/h，當連續(xù)運行14 h/d時潛流濕地設計最大流量為38 m3/h，潛流濕地A、B、C的運行數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 潛流人工濕地設計數(shù)據(jù)

3 運行效果分析

研究區(qū)景觀水域的人工濕地系統(tǒng)建設周期歷時5個月，于2015年11建成。中心湖和支流河道水源主要來源于雨水和附近市政河道的補給，在景觀水域蓄水量達到設計水平并運行50天后，對景觀水域水質情況進行檢測，如表2所示。

表2 景觀水域首次運行50天水質情況

根據(jù)表2水質的測量情況可以看出，景觀水域初次運用人工濕地系統(tǒng)進行景觀水凈化后，除總磷TP濃度略偏高外，其余指標均達到Ⅳ類水質標準。經分析，總磷TP超標的原因是市政河道的總磷含量較高，短時間景觀水域內的總磷量代謝不徹底。

在2016年2月—2018年12月共3年期間，不定期對該景觀水域進行水質監(jiān)測（表3），并對水域內植物生長情況進行調查。調查發(fā)現(xiàn)，該景觀水域近幾年從未發(fā)生藻類瘋長的現(xiàn)象，即使是在夏季多雨期支流河道內也未發(fā)現(xiàn)藻類瘋長情況。水域內水體清澈，經粗略測量，除雨季外，春夏季景觀水域能見度可達65 cm以上，在冬季時景觀水域能見度可達1.5 m以上。而鄰市的某河道河水富營養(yǎng)化嚴重，夏季藻類植物瘋長，水體渾濁，氣味難聞。從表3可以看出該景觀水域的各項指標均達到Ⅳ級水質標準。人工濕地系統(tǒng)在景觀水域水質處理時也形成了可循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)，達到了物種共生的功能，即使景觀水域水位降低，需要補給附近市政河道水體時，人工濕地也會迅速降低總磷量，凈化水質，避免水源再次污染。

表3 景觀水域的水質監(jiān)測數(shù)據(jù)

人工濕地植物生長茂盛。圖2為2018年夏季香根草的長勢圖片，經人工測量，香根草根系長度平均達到40 cm以上，周圍植株平均高度也有160 cm左右。

圖2 潛流濕地的香根草生長狀況

4 結論

本文介紹了某市一景觀水域配套人工濕地污水處理系統(tǒng)的設計和實施，并對運行效果進行了監(jiān)測和分析，深入研究并評估了人工濕地對V類水質景觀水的處理效果，取得如下結論:

1）景觀水域初次運用人工濕地系統(tǒng)進行景觀水凈化后，除總磷TP濃度略偏高外，其余指標均達到了Ⅳ類水質標準，效果理想。

2）人工濕地系統(tǒng)應用于景觀水域水質凈化時也形成了可循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)，達到了物種共生的功能，即使景觀水域水位降低，需要補給附近市政河道水體時，人工濕地也會迅速凈化水質降低總磷量，避免水源再次污染。