筆者近十年考察了許多處理污水的人工濕地，發(fā)現規模較大的處理效果較好，規模較小的處理效果較差。究其原因，一方面規模較小的人工濕地設計單一，如單一的表面流人工濕地、單一的潛流人工濕地；另一方面規模較小的人工濕地后期管理維護跟不上，驗收通過(guò)后基本上放任自流。一個(gè)成熟的人工濕地往往需要兩年以上才達到生態(tài)平衡，如果不加以維護，一般來(lái)說(shuō)再過(guò)五年以后，生態(tài)系統又會(huì )朝著(zhù)不利于污水處理的方向發(fā)展。因此，筆者根據的理論知識結合多年的實(shí)踐經(jīng)驗，進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的論述。
１、人工濕地的定義
人工濕地是由人工建造和控制運行的與沼澤地類(lèi)似的地面，將污水、污泥有控制地投配到經(jīng)人工建造的濕地上，污水與污泥在沿一定方向流動(dòng)的過(guò)程中，主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進(jìn)行處理的一種技術(shù)。其作用機理包括吸附、滯留、過(guò)濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各類(lèi)動(dòng)物的作用。
２、目前人工濕地設計存在的缺陷及解決方案
在我國人工濕地處理城市污水尚處于初級發(fā)展階段，很多部門(mén)和專(zhuān)家過(guò)分強調“人工濕地處理系統具有緩沖容量大、處理效果好、工藝簡(jiǎn)單、投資省、運行費用低等特點(diǎn)”，②這是之前我們對人工濕地設計認識的誤區。目前人工濕地設計存在的缺陷及解決方案如下：
２.１ 水路通道堵塞問(wèn)題。
由于人工濕地長(cháng)期處于浸水狀態(tài)，沉淀物和土壤（或細砂）會(huì )形成土壤膠體，牢牢地吸附管道內壁或填料表面，久而久之就形成堵塞。在污水進(jìn)入人工濕地之前，格柵、過(guò)濾、沉淀是必不可少的設施，這一步能將大量的固體沉淀物和膠質(zhì)物擋在人工濕地之外。水路通道堵塞可分為進(jìn)出水管道堵塞和填料堵塞，解決方案如下述。
１）針對進(jìn)出水管道堵塞問(wèn)題，設計時(shí)應考慮預留疏通位置，每年一次進(jìn)行定期疏通。疏通設備無(wú)需專(zhuān)門(mén)配置，目前市場(chǎng)上有專(zhuān)業(yè)的下水道疏通公司和設備，如管道疏通器、高壓清水設備、氣壓清洗設備等，視管道口徑的大小和堵塞程度，一般都可以收到良好的疏通效果。
２）針對填料堵塞問(wèn)題，設計時(shí)可以考慮兩種方案。第一，在進(jìn)出水口分別設置過(guò)濾池，池內填滿(mǎn)濾料，選擇合理的基質(zhì)顆粒搭配，池內不栽種水生植物以便于濾池定期清洗或更換。第二，采用組合人工濕地。首先采用表面流人工濕地（或生態(tài)滯留塘）。因表面流人工濕地水體容量較大，污水停留時(shí)間較長(cháng)，再加上水生植物的消化，故對污水的固體顆粒和懸浮物的去除效果較好。
２.２ 污水處理效果的季節性差異
人工濕地處理城市污水的季節性差異、南北地域差異是客觀(guān)存在的，無(wú)法徹底消除，但可以通過(guò)優(yōu)化設計盡量減少差異。
１）冬季更換耐凍的水生植物，表面流人工濕地可種植千屈菜、西伯利亞鳶尾、香菇草、水芹等；潛流人工濕地可種植羽衣甘藍、金盞菊、紅葉甜菜、小葉女貞等。
２）采用組合人工濕地。單一人工濕地在冬季的污水處理效果都不如其他季節，采用組合人工濕地可以彌補相互的缺陷。表面流人工濕地夏天為了防止蚊蟲(chóng)孳生，可以通過(guò)養殖青蛙、鰱魚(yú)等來(lái)解決。實(shí)踐表明，冬季華北大部分地區表面結冰時(shí)，表面流人工濕地通過(guò)冰下流動(dòng)仍然能達到去除大部分固體顆粒和懸浮物的目的。
２.３ 組合人工濕地系統
單一的人工濕地各有優(yōu)缺點(diǎn)。我國經(jīng)過(guò)多年的人工濕地運營(yíng)，發(fā)現單一的人工濕地已滿(mǎn)足不了污水處理發(fā)展的要求，近年來(lái)興起的組合人工濕地得到快速的發(fā)展。本文敘述的組合人工濕地系統如下：格柵過(guò)濾沉淀（厭氧）－挺水植物型表面流人工濕地（厭氧較強復氧較差、去除固體顆粒物較好）－跌水（復氧）－潛流人工濕地（復氧較好厭氧較差）－跌水（復氧）－表面流人工濕地（厭氧較強復氧較差）。
２.４ 具體實(shí)例
菏澤七里河濕地公園，東起臨商路，西至興民路，規劃河道５公里，工程分三期建設，一期建設了三級生態(tài)滯留塘、潛流人工濕地和表面流人工濕地以及兩岸景觀(guān)工程，現已成為群眾游玩的好去處。本案例的人工濕地設置四個(gè)單元。
第一單元：三級生態(tài)滯留塘預處理。河流兩岸有大量居民、三座公廁和一座養豬場(chǎng)，以前直排到七里河的污水現全部截留進(jìn)入三級生態(tài)滯留塘。第一級：厭氧發(fā)酵；第二級：人工曝氣復氧消化；第三級：絮凝沉淀、格柵過(guò)濾。然后經(jīng)過(guò)跌水進(jìn)入表面流人工濕地。通過(guò)這一單元的污水能去除大部分固體顆粒和部分懸浮物。
第二單元：表面流人工濕地，設計水深４０ｃｍ�？v向分為三個(gè)區塊，以便于維修和換苗。水生植物栽種觀(guān)賞效果和耐寒能力較強的千蕨菜和德國鳶尾。九月下旬在行間距里套種水芹，以增加冬季景觀(guān)效果和污水凈化效果。研究濕地系統低溫季節下水芹菜的生長(cháng)狀況，以及對污染湖水凈化效果，結果表明，種植了水芹菜的人工濕地比空白對照組濕地總氮、氨氮、總磷、化學(xué)需氧量的去除率分別高出１４.０７％，１３.８２％，８.４８％，２３.０４％，且水芹菜在低溫季節長(cháng)勢穩定，沒(méi)有病害現象，可作為一種耐寒越冬植物的選擇被推廣到人工濕地中。
第三單元：水平潛流人工濕地。為了便于維護和更換植物，縱向分為三個(gè)區塊。進(jìn)水口設置一級３０ｃｍ的跌水復氧裝置，進(jìn)水口和出水口分別設置粗砂過(guò)濾裝置，上面不栽種植物。為了便于維修和換苗，縱向分為三個(gè)區塊。挺水植物春夏秋季配置花葉蘆竹、再力花和美人蕉。九月下旬氣溫下降時(shí)地面部分按區塊收割，保留地下部分的根系，再套種冬季耐寒植物羽衣甘藍、紅葉甜菜和金盞菊。冬季氣溫下降，微生物的活躍度降低，本案例采用在潛流人工濕地表面覆蓋豬糞的辦法保溫，結果顯示總氮和氨氮平均去除率分別達到５７.８％－６８.５％。
第四單元：表面流人工濕地，設計水深４０－１００ｃｍ。通過(guò)上述三個(gè)單元的處理，進(jìn)入本單元的水體基本上達到二級排放標準，水質(zhì)基本接近自然水體。增加水深的目的是便于立體栽植水生植物：岸邊種植柳樹(shù)、水杉、小葉女貞；淺水區種植花葉蘆竹、菖蒲、再力花和鳶尾；沉水植物種植耐寒能力較強的狐尾藻和苦草；浮葉植物種植荷花、睡蓮；浮水植物種植水葫蘆，冬季種植香菇草，這兩種植物由于生長(cháng)力強大，控制在一定范圍內生長(cháng)。
本案例施工完成后養護期兩年，夏季、冬季的水體都符合二級排放標準。
另外，我公司施工的“重慶市梁平區城市濕地公園都梁飛雪建設ＥＰＣ項目”，同樣采用組合人工濕地，體現了組合人工濕地進(jìn)行處理截留污水的良好效果。本項目獲２０１９年度杭州市市外施工“優(yōu)秀園林綠化工程”獎。
３、結語(yǔ)
人工濕地可由一個(gè)或多個(gè)人工濕地單元組成，然而單一人工濕地都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。要建造一個(gè)處理污水達標的人工濕地，在設計階段和應用階段都應考慮在合理設計標準的基礎上選擇合適的人工濕地單元。本文論述的人工濕地經(jīng)過(guò)多年的運營(yíng)形成了良好的內部循環(huán)，建立了穩定的生態(tài)系統，并具有較好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，是正在不斷得到研究應用和發(fā)展的人工濕地處理污水的新技術(shù)，值得有條件建設人工濕地的地方借鑒和推廣。（來(lái)源：元成環(huán)境股份有限公司）
