浅谈建设人工湿地处理城市中水＊

2018-11-29刘雨轩陈秋同王治力韩建军

科技与创新 2018年20期

刘雨轩，陈秋同，王治力，韩建军

浅谈建设人工湿地处理城市中水＊

刘雨轩，陈秋同，王治力，韩建军

（河海大学水利水电学院，江苏南京 210098）

众所周知，地球上的可利用淡水资源稀缺，我国更是因为人口众多而成为世界上的缺水国家之一。随着中国城市化的快速发展，工业、农业和城市生活用水量不断增加，大量的淡水资源被污染。湿地作为地球的肾脏，在保护水源、净化水质和生态保护方面发挥着重要作用。在强调可持续发展以及生态文明建设的今天，利用湿地的净化功能为我国未来的发展提供可循环利用的水资源，具有广阔的前景和深远的意义。

淡水；湿地；中水；城市生态文明

1 我国湿地现状

我国淡水资源的总量高居世界第六，但人均水量只相当于世界平均水平的1/4，所以，人均水量排名只位列世界第88位[1]。改革开放以来，我国经济高速发展，城镇化率不断提升，从2000年的36.22%上涨到2010年的47%[2]，城镇化率的不断提高，使得农业、工业、居民用水量激增，使人水矛盾更加突出。据有关学者预测，全国城镇化率在2020年时约可达60%，全国用水总量将达到6.877×1011m3，将突破一号文件设定的控制红线[3]。

我国所面临的缺水问题除了水源性缺水之外，还包括水质型缺水。我国水资源污染问题日趋严重，数据显示，在城市中水污染超标的河段高达86%[4]，这不仅会阻碍中国的经济发展，也会带来许多生态问题。在十九大的报告中，提出了“把我国建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国”的目标[5]。能否把我国有限的淡水资源高效利用，并且将其用于生态保护的目的，这是一个很有时代意义的问题。

2 中水入湿地方案简介

2.1 湿地的价值

湿地在世界范围内分布广泛，与森林、海洋并称为全球三大生态系统，其在调节生态平衡、维持生物多样性和保护生态环境方面具有重要的作用，因此，湿地又有“地球之肾”的美称[8]。

在我国，湿地的未来可以说是“挑战”与“机遇”并存。一方面，随着经济的快速发展以及城镇化率的不断提高，我国湿地的总面积在不断减小，湿地的“生存”受到了挑战；另一方面，随着人们生活质量的不断提高，对美丽的城市环境需求的不断增加，在城市中兴建人工湿地，将会是一个非常符合时代需求的措施。在城市中建设湿地，不仅可以修复城市生态环境，还可以为居民的休闲提供好去处。总的来说，在城市兴建湿地公园具有以下几点好处：①促进城市绿色景观的多样化，保护城市环境；②推动经济可持续发展，最终达到人与自然和谐共处的目的；③充分发挥湿地公园的多种功能效益，有效解决水生态问题[9]。

2.2 中水入湿地的必然性

近年来，我国的湿地现状不容乐观，随着生态的破坏，自然湿地面积逐渐减小，导致其生态功能不断下降，生态环境的恶化也不断摧残着生物多样性[10]。因此，湿地的生态修复在建设美丽中国的大背景下显得尤为重要。湿地的建设离不开大量的水源，而在城市内建设人工湿地，正好可以利用城市的生活污水作为水源。即使只考虑城市每日因洗浴产生大量的生活污水，如果能够有效地利用起来，就可以产出数量可观的中水。除此之外，还有各种可利用的中水水源，比如游泳池排水、厕所排水、冷凝排水等。由此可见，生态湿地的建设与城市生活污水的再利用是可以紧密结合在一起的。相关研究表明，人工湿地处理中水后，可以将其COD和BOD降至30 mg/L和20 mg/L以下，这已经超过了地面水三级标准，且其运行成本仅相当于传统处理方法的1/5，其单价可低至每吨0.2元左右[10]。我们可以估算，如果中水处理技术在全国得到了广泛应用，普及率达60%，则对于排放总量达6.26×1010m3立方米的废污水，将提供3.756×1010m3中水资源。

近年来，也有学者研究了不同的湿地植物在不同水力条件下对中水的净化效果。相关研究表明，常见的湿地植物，比如菖蒲、美人蕉等，对中水中的氮磷元素有着良好的去除效果。在特定的实验条件下，上述植物对水中氮磷的除去率最高可达95.8%[11]，不仅如此，相关研究还指出，经过湿地植物处理后的中水，其TP符合地表Ⅱ类水体要求，TN含量符合Ⅲ类水体的要求，水质能够得到明显改善。

在上述的2组案例中不难发现，生态湿地在处理城市中水上确实具有良好的效果，而且对于氮、磷这2种主要污染物的去除效果极佳。可以预期的是，相比于直接将有机物含量超标的中水排放到自然中，经过湿地处理的中水可以更加有效地降低发生水体富营养化的可能性；将水质达标的中水用于绿化，可以大幅减少不必要的自来水用量。

2.3 湿地处理污水的成效

本文已经从理论上论证了人工湿地处理中水的功效，而在实际生活中通过人工湿地净化中水的项目也已经有所成效。截至2016年年底，宝鸡市已经建成人工湿地15处，经过人工湿地处理，COD浓度平均降低了27.92%，OD浓度提高了37.97%，水质明显得到改善[12]。虽然在人工湿地的构建中还存在的一些问题，但是其对水质的净化有着明显的积极作用。

人工湿地对于净化中水的巨大作用在成都市也得到了很好的体现。据《成都日报》报道，成都市高新区肖家河中水湿地每天可提供再生水达7.0×104t，每年供应再生水2.5×107t，相当于20个锦城湖，出水的水质达到地表水Ⅲ类水的要求，即可提供优质的景观用水及市政用水[13]。与此同时，该人工湿地除了净化中水的作用外，还具有环保生态教育、游览观光等多项功能，可谓一举多得。

中水湿地项目在国内具有广泛的前景，可以预期，随着生态环保技术的发展以及对中水再利用的重视，城市中将会有越来越多的中水湿地，而这些中水湿地也会对城市生态的保护、资源的循环利用以及居民生活质量的提高具有不可代替的作用。

3 总结

利用人工湿地处理中水具有多种优点，即经济实惠、利用率高、见效及时、可操作性强、简单易行等。对保护区域生态性和维持可持续发展具有十分重要的意义。在现阶段的中水回用中，限制其发展的一个主要因素就是成本过高。然而，在大力发展人工湿地之后，污水处理的成本大约可以降为二级污水处理厂的1/5[10]，这对降低再生水成本，大力促进再生水的发展具有重要的意义。可以预期，如果再生水的费用可以远低于自来水的费用，则再生水在未来的城市之中将会成为非饮用水的重要水源。

人工湿地在处理中水时也会存在各种各样的问题，具体体现在人工湿地的环境配置、人工湿地结构、植被配置、运行管理机制等方面。如果想把中水作为城市的第二水源，则在城市给排水管道布置上要进行重大改进，比如用专门的管道接通中水水源。以香港为例，香港的冲厕水是由专门的管道接海水来进行冲厕。虽然大陆有不少的公厕都采用再生水冲厕，但是想要真正充分地利用中水，就要对城市给排水管道进行改造，这是一笔不小的开支。

综上所述，虽然当今对人工湿地的建造、中水的利用不够充分，但随着社会对环保事业的重视程度不断上升，可以确信在未来这项技术会有广阔的前景。

［1］赵建国.自主研发有机保水剂抗击沙漠化［N］.中国知识产权报，2008-12-03（010）.

［2］陈玉和，孙作人.加速城市化：中国“十二五”规划的重大战略抉择［J］.中国软科学，2010（07）：16-22.

［3］马海良，徐佳，王普查.中国城镇化进程中的水资源利用研究［J］.资源科学，2014，36（02）：334-341.

［4］缪国斌，蔡勇，樊峻江.需求管理——缓解水资源稀缺的根本措施［J］.中国农村水利水电，2004（03）：46-48.

［5］习近平.决胜全面建成小康社会夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利［N］.人民日报，2017-10-28（001）.

［6］司渭滨.中国北方城市污水再生利用系统建设管理模式研究［D］.西安：西安建筑科技大学，2013.

［7］刘亭.城市中水回用现状及发展趋势探究［J］.科技资讯，2017，15（19）：103，105.

［8］张树彬.义县建设凌河湿地保护区的可行性研究［J］.绿色科技，2015（09）：28-29.

［9］梁娇，张翔寅.公园湿地对城市生态环境系统修复的作用［J］.现代园艺，2017（20）：146.

［10］刘婴谷，李旌胜.中水入湿地：双赢的选择［N］.中国水利报，2004-07-20.

［11］胡碧莹，王海洋.湿地植物在不同水力条件下对中水的净化效果［J］.安徽农业科学，2017，45（08）：81-85.