净水、景观、生态融合的人工湿地园构建

摘要：针对乡村污水厂尾水存在水质不达标需深度净化处理的问题，以漳州市平和工业园污水厂人工湿地园构建为例，分析了构建中的3个重难点：水质管控、景观营造和生态系统建立。采用了曝气池-下行垂潜人工湿地-表面流人工湿地组合的复合型净水工艺，通过乡土植物群落展现乡村特色；“堆坡+密林带”的缓冲区实现土方平衡；“近自然、可渗透”的生态驳岸营造湿地生境；“行于植物中”的游步道增强游览体验4大景观塑造策略，使人工湿地园的净水、景观、生态、科教等功能得以彰显。

关键词：水质净化；人工湿地；生态修复；景观生态

中图分类号：TU986.5 文献标志码：A 文章编号：1001-2443（2024）06-0537-06

人工湿地是模拟天然湿地的结构和功能，充分发挥基质、植物、微生物协同作用从而实现水质净化等目标［1-2］，它具有经济、高效且管理方便等特点。近年来，诸多学者总结了人工湿地污水处理技术的主要类型，探讨了单一技术的优缺点及局限性，普遍达成共识：在水质净化上要因地制宜，多技术联合运用，取长补短［3］。历经多年的探索，我国人工湿地技术实践也从单一的水质净化处理发展至兼具湿地保护、景观多样性营造、生态系统修复等多功能的复合技术［4］。如今，在乡村振兴战略大背景下，复合人工湿地技术的实践逐渐聚焦于乡村污水治理中，相比于城市，我国乡村人口密度低，更适合建立人工湿地［5］，然而目前可借鉴可复制的成功案例及技术经验依旧较少。为此，以漳州市平和工业园污水厂人工湿地园构建为例，探究复合型净水系统的构建及各处理单元对主要污染物的净化效果，并探讨了乡村人工湿地园景观塑造及生态系统建立的途径，进一步丰富乡村人工湿地的净化、景观、生态功能实践研究体系，为人工湿地在乡村污水治理中的推广应用提供科学参考。

1 研究对象

1.1 研究对象概况

漳州市平和工业园产业门类以机械制造、建材、纸品为主，位于黄井村片区，该片区用水基本靠附近几个水库调入，污水厂尾水未经深度净化处理直接排入附近的黄井溪，这无疑对水资源相对短缺的黄井村水环境质量产生严重危害，同时也威胁着平和工业园人民的健康。当前迫切需要立足生态文明建设，秉持以“生态手段处理生态问题”的治理思路，融合生态、景观、环境等多专业工作模式，借助人工湿地这种新型的水生态修复技术，发挥其“净化、景观、生态”的三重效应，提升污水厂尾水水质，改善黄井溪水生态及周边景观。

漳州市平和工业园污水厂与黄井溪一路之隔，周边以农田、林地、闲置荒地为主，沿溪有少量鱼塘、植被以香樟、构树等乡土植物为主（图1）。污水厂尾水实际排放量为5000t/d，排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中一级B标准（主要指标类别为COD、BOD5、TN、NH3-N、TP），但仍对黄井溪造成严重污染。监测数据显示，经污水厂终端处理后的水中污染物主要为溶解性有机物，污染物浓度较低，需要净化的水量较大。因此，将这些废水引入构建的人工湿地园进一步脱氮除磷后，使得出水水质达到一级A标准以上，再流入黄井溪，从而改善和保护水生态环境（图2、图3）。

1.2 人工湿地园构建的重难点

通过对研究对象周边区域的勘查，基于地形、地貌、水文、植被等情况的基础资料研究，梳理出人工湿地园营造的重难点聚焦于“净化、景观、生态”三方面。

水质管控：如何确定优质的人工湿地处理工艺有效地净化入溪水质，使其提升至预期的一级A标准。

景观营造：保证水质净化效果的前提下，如何营造乡村特色的湿地景观风貌，如何因地制宜实现内部土方平衡，如何布设交通游览路线促进人水互动。

生态系统建立：如何建立完整的湿地生态系统，使湿地园食物链层级丰富而完整，植物群落自然演替。

2 生态水质净化工艺

2.1 曝气池

接纳污水处理厂尾水，由表曝机供氧对池水搅拌，通过增强好氧条件有效控制了藻类生长和光合作用，同时引导尾水进入配水渠。

2.2 下行垂直潜流人工湿地（简称下行垂潜人工湿地）

湿地床表面布设配水系统，底部填充级配沙砾石等基质，并种植耐污性强的水生植物，通过植物、基质、微生物相互作用进行过滤、吸附、沉淀、离子交换、微生物分解、植物吸收等过程实现尾水深度净化处理。污水从湿地床表面纵向流向填料底部，氧气通过大气扩散与植物传输进入人工湿地，该系统有很高的好氧处理能力，硝化能力强，但需要占地空间［6］。

2.3 集水配水渠

引导曝气池出水进入湿地系统，同时兼具汇集湿地出水，为下级湿地单元配水的功能，通过设计高差，为后续净化单元提供水力自流的可能，使得整个净水系统达到无动力运行状态。

2.4 表面流人工湿地

污水从湿地床表面流过，氧气通过水面扩散补给，这种类型与自然湿地最为类似，投资少，操作简单，运营费用低，具有较高的生态效益，但占地空间大，去污能力有限［6］。

3 构建策略

综合净水、景观、生态方面的考虑，漳州市平和工业园污水厂人工湿地园将通过水质提升与景观塑造赋予湿地园融合“净水、景观、生态”三重效益，因此，针对构建的重难点，提出两大具体构建策略。

3.1 水质提升—构建复合型净水系统

根据尾水水质条件与出水水质要求，综合考虑各类型人工湿地的优缺点、用地条件，对技术经济比选后（表1），确定平和工业园污水厂湿地园采用曝气池-下行垂潜人工湿地-表面流人工湿地组合的复合型净水工艺［7］（图4）。

湿地园净水系统由一个曝气池、三条集水配水渠、一二级下行垂潜人工湿地、一个表面流人工湿地构成。秉持污水就近处理原则，湿地园选址在生态蓝线范围外的的闲置沙场并靠近尾水排放源头处，首先由曝气池接纳尾水，空气中的氧通过曝气传递到水中，满足了好氧微生物所需的氧量，尾水得到初步净化。紧接着流入配水渠，再利用湿地床底部间距相等分散型的管道汇入一、二级下行垂潜人工湿地（图5），这两级湿地床中的填料基质和水生植物协同作用促使水体得到进一步净化（工作原理见2.2）。此时的水体已由浊转清汇入表面流人工湿地，这里模拟天然湿地结构，设计了浮出水面的生态岛作为植物种植床，水体流速减缓，得到了深度净化。

湿地园充分营造地势落差，整个净水过程利用水力自流，使水在自流过程经历多次表面跌水达到自然充氧，从而不依赖曝气提升设备就能实现配水通畅低能耗运行（图6）。

3.2 景观塑造—因地制宜，彰显乡村湿地生态景观风貌

3.2.1 应用乡土植物，展现乡村特色 植物群落是人工湿地园重要的组成部分，氮磷去除的主要途径是依赖于土壤作用和植物的吸收转化，为了满足水质净化要求，植物应考虑耐污、生长速度快及根系发达等适应性因素，其生长状态直接影响植物去除污染物的能力［8］，适宜的水生、湿生、陆生植物群落构建有利于提高人工湿地系统的水质净化效果，也可以丰富景观空间层次。根据文献及经验［9-11］，考虑植物在不同生长阶段对氮磷元素的富集和株内迁移能力，选取香蒲（Typha orientalis）、旱伞草（Cyperus papyrus）为人工湿地园的首要植物元素，衬以再力花（Thalia dealbata）、美人蕉（Canna generalis）及鸢尾（Iris tectorum）等色彩鲜明的水生植物，利用不同植物的株高、色彩、形状等差异，采用“点（丛）、线（带）、面（块）”相对独立又互有联系的种植形式对植物进行优化配置。色彩以香蒲、旱伞草的绿，间以美人蕉的红，再力花的紫，呈现出季节性的变化，不失单调又鲜明亮丽。在湿地外围山坡建立黄花风铃木（Tabebuia chrysantha）密林缓冲带达到阻隔视线、噪音，保护湿地园生态系统的作用。

1、2级潜流人工湿地以展示湿地美为主，湿地床种植大面积（两千多平方米）的香蒲、旱伞草，覆盖率高达90%，使其茎叶紧紧相连，利用成片水生植物发达的根系吸附污染物。3级表流人工湿地最为近似自然湿地形态且水中污染物浓度降低，主要以展现湿地自然美，深潭浅滩及生态岛交错布置，成群的美人蕉、鸢尾、再力花沿水岸种植，水中用姿态轻盈，淡雅脱俗的荷花（Nelumbo nucifera）、睡莲（Nymphaea tetragona）等丰富水面层次，装饰和衬托湿地自然美。缓冲带是湿地园面向外围的景观界面，植物的种植展现了湿地园的第一外部印象，构建单一而富有特色的纯林景观，进一步凸显湿地园，选取具有闽南乡村气质的黄花风铃木作为整体的基调树种，采用带状密植形式，林下配置肾蕨（Narrow Swordfern）等草本植物，形成具有一定气势的林带线，随着林带的逐年生长，实现黄花风铃木林的自循环与演替。

3.2.2 “堆坡+密林带”的缓冲区，实现土方平衡 原地形平整起伏变化不大，整体低于工业园，形成约有1～2米的落差，秉持尊重场地地形，土方就地平衡的堆山理水思路，将挖凿人工湿地的土方堆置于北侧，成为公路沿线与湿地园间的缓冲区，种植黄花风铃木林带，有效地阻隔视线，减少噪音污染，也作为湿地系统保护屏障。缓冲区地形整体趋势外陡内缓，塑造了最佳的外部阻隔，内部开敞的景观效果，完善湿地内动植物的生境条件，丰富了湿地园的景观空间层次。

总体上以“南挖北填”形式对场地进行地形改造，南侧湿地内挖塘理水，北侧外围缓冲区堆坡造山，充分消化湿地内部土方量，基本达到挖填土方就地平衡。1、2级潜流湿地以多级“集水配水渠跌水”形式，实现层级式湿地系统无动力运行，促进水体流动，增加氧含量，提高净水能力。3级表流湿地采用“堆岛”手法重塑山水格局，缓冲区以“堆坡+密林带”组合模式延伸湿地园生态景象。

3.2.3 “近自然、可渗透”的生态驳岸，营造湿地生境 乡村人工湿地园运营后缺乏管理维护资金投入，这就需要发挥湿地系统的自然调节及自我修复能力，适宜的生态驳岸营造对提高湿地系统生态功能具有显著效果，其“近自然、可渗透”的独特优势能修复维持生物的栖息繁衍生境，营造乡野景观，但相对其他驳岸形式存在占地空间较大的缺点［12］，这对土地并不那么珍贵的乡村仍具有很强的适应性。结合水质净化工艺与占地空间要求，采用缓坡入水的自然驳岸形态，缓坡上种植适量的湿生陆生植物，以近自然的手法营造多样的动植物生境，同时节约了工程成本及后期维护投入。

3.2.4 “行于植物中”的游步道，增强游览体验 砖砌挡土墙集水渠兼具配水渠功能，在水渠侧面挡墙上架设汀步，形成野趣十足的“行于植物中”的游览模式，也有效地控制了观赏湿地园的进入尺度（图8）。游人能近距离感受水中植物的美，又能体验到水处理过程及水质由浊至清的变化，从而了解并认识湿地，在游览同时进行科普教育，强化了互动性。另外，在垂潜湿地中，污水在填料下部渗流，成片植物带给人静谧、放松感受，行走在水渠汀步上能看得见水流，听得到水声，整体游览氛围更具灵动感。

4 结果与讨论

（1）湿地园运行已一年多了，运行期间，在污水处理厂出水口、各处理单元出水口分别采样监测（表2），由分析可见湿地园对主要污染物的降解效果明显，出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中一级A标准，有效提升了黄井溪水质，同时湿地园也形成一个兼具净化、景观生态、休闲的场所。今后将对湿地园中的基质、工程运营等方面进行监测分析，使研究从处理效果深入到作用机理。

（2）净水系统总面积为3630 m2，选址是在生态蓝线范围外的的闲置沙场并靠近尾水排放源头处，其构建不仅受周边用地性质的制约，而且仍需庞大的占地面积，这是限制其发展的主要因素。今后将通过研究新基质材料和优化水力条件等提高湿地园的净化效率，减少占地面积，拓宽人工湿地技术的发展空间。

5 结论

人工湿地园在水质深度净化处理上具有高效、低耗、低成本的优势，是“用生态手段解决生态问题”思路指导下的实践探索。它优先满足了水质净化相关工程技术要求，实现了尾水提质达标，同时注重水陆兼具的植物群落营造，展现了湿地景观的动态美、色彩美、季相美，又因地制宜地增设缓冲区，处理了挖填方平衡，并且修建生态驳岸，营造了多样的动植物生境，完善了湿地生态系统，另外园内水质由浊变清的过程，也能潜移默化地唤起了公众的环保意识。总之，人工湿地园作为一个水生态系统的微缩展示，彰显了净水、景观、生态、科教等多种功能，在受土地资源制约较少的乡村地区值得大力推广应用。

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Construction of a Constructed Wetland Park with the Integration of Water Purification， Landscape and Ecology

——Taking the Tail Water Treatment of Pinghe Industrial Park Sewage Treatment Plant in Zhangzhou City as an Example

CAI Jia-zhen

（School of Architecture Engineering， Zhangzhou Institute of Technology， Zhangzhou 363000， China）

Abstract： In response to the problem of substandard water quality and the need for deep purification treatment of the tail water of rural sewage treatment plant， the paper， taking the construction of constructed wetland park of Pinghe industrial park sewage treatment plant in Zhangzhou City as an example， analyzed three key and difficult points in the construction： water quality control， landscape construction， and ecosystem establishment. Four landscape construction strategies were employed. A composite water purification process combining aeration tank， downward vertical underflow constructed wetland， and surface flow constructed wetland was adopted and rural characteristics were displayed through local plant communities; The buffer zone of \"stacked slope+dense forest belt\" achieved earthwork balance; The wetland habitat was created with \"near natural， permeable\" ecological revetment; \"Walk among plants\" walking trail enhanced the tourist experience. Thus， the functions of water purification， landscape， ecology， science and education of constructed wetland park could be highlighted.

Key words： water quality purification; constructed wetland; ecological restoration; landscape ecology

（责任编辑：王海燕）