一.寫在前邊——從一個污水處理和人工濕地景觀的項目說起

    如何能夠達(dá)到建設(shè)、運行成本低，處理效果好的最佳污水處理組合方式——一直困擾著設(shè)計人員，不同的項目具有很大的差異，根據(jù)項目的實際情況選擇具有低投資、低運行成本、高處理效果，同時具有良好生態(tài)環(huán)境效果的污水處理方式是每個技術(shù)工程師的夢想。

    下面介紹的是我們承擔(dān)的一個北京軍區(qū)某部的項目。我們在項目規(guī)劃設(shè)計和實施中盡量選擇最佳的配合方式，達(dá)到多個方面的最優(yōu)組合。希望能給大家開拓思路，在適合的項目上使用這樣的污水處理方式。

    之所以在這里提起，是因為這個項目已經(jīng)不是單純的污水處理項目，可以看作是一個區(qū)域水資源的綜合規(guī)劃，它整合了水環(huán)境中污水治理、中水回用、濕地水系深度凈化、生態(tài)濕地景觀、濕地調(diào)蓄雨洪、生態(tài)水利工程等多個方面，系統(tǒng)雖然仍有很多需要改進(jìn)的方面，但很有參考價值，而且是一個發(fā)展方向。

    這個項目通過合理規(guī)劃營區(qū)水環(huán)境、有效利用水資源，改善營區(qū)水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，為官兵營造自然、舒適、健康、優(yōu)美的工作、居住、生活空間區(qū)域。規(guī)劃內(nèi)容是：利用濕地處理區(qū)域內(nèi)每天產(chǎn)生2500M3的污水（絕大部分是生活污水，有一小部分污水來自區(qū)域內(nèi)的洗衣房、食品廠這類的小作坊），通過多級濕地處理技術(shù)，使出水水質(zhì)達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)，以處理后的水作為營區(qū)內(nèi)的人工水系水源，并采用生態(tài)水質(zhì)保持技術(shù)，維護(hù)水系的水質(zhì)。

    這個項目的組成包括：

    一個10000M2的潛流式蘆葦濕地，利用潛流式濕地對污水進(jìn)行處理，我們稱之為一級污水處理濕地；

    這個一級濕地的出水通過管線提升到區(qū)域內(nèi)一個較高的位置（山溝），這個山溝的原本是行洪的通道；

    我們把山溝依據(jù)地勢做成8級平臺，每級平臺的面積有2000平米左右，它們構(gòu)成濕地和湖的人工水系，并且兼具有行洪的功能；

    前4級平臺設(shè)計成表面流的濕地，進(jìn)一步去除中水中的N、P等污染物，我們稱作二級濕地；

    后4級平臺則設(shè)計成生態(tài)的景觀湖；

    從這個湖中的水通過一條人工開挖的小溪蜿蜒流到工作區(qū)和生活區(qū)，改造原有的渠狀排洪溝，使之也具有生態(tài)的功能，最終匯入一個開敞的水面。

    之所以稱作“生態(tài)”的，是由于我們在景觀設(shè)計中應(yīng)用了濕地技術(shù)作為基礎(chǔ)，采用了較多的水生植物水質(zhì)保持、生態(tài)水系形態(tài)、比較好的“水系-環(huán)境物質(zhì)交換通道”等設(shè)計思想，希望這個水系能夠依靠自身的能力維持水系的清潔并且自然發(fā)展。這個解決方案對于目前城市水系面臨的困境的解決有所啟示。

    二、城市水系的困境

    隨著社會發(fā)展，城市中不斷出現(xiàn)越來越多的人工景觀湖河，究其原因是人員需要水的特質(zhì)：

    “能喚起人類天性中所深植之原始根源。”然而這些人工的水系普遍令人感到遺憾——沒有清澈見底、沒有綠色、沒有蜿蜒曲折的水的宜人感受，只有呆板生硬的線條、沒有生機(jī)的死氣沉沉和遇到惡劣天氣就會水藻爆發(fā)繼而水質(zhì)變臭的煩惱…到了冬天則是裸露著冰冷的石灘或是混凝土的底層。

    這就是城市水系面臨的困境。

    這個困境究其根源其實在于沉積多年的固有思想——人們總是試圖駕馭水，而不是尊重和善待。

    三、從技術(shù)層面將困境的原因——水體富營養(yǎng)化

    如果單純從技術(shù)層面分析，城市河湖等水體惡化的主要原因：除人為向水體排污的原因外，主要是水體的富營養(yǎng)化，即水中的P、N等生物營養(yǎng)物質(zhì)富集。

    從北京1998年開始出現(xiàn)水體嚴(yán)重的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，2000年以來，水體富營養(yǎng)化開始普遍出現(xiàn)，表現(xiàn)為水體中藻類大量生長，水體呈綠色，透明度逐步降低，水質(zhì)逐漸變壞。主要的河流湖泊爆發(fā)嚴(yán)重的水華現(xiàn)象。水華現(xiàn)象產(chǎn)生的原因就是由于水體中N、P等營養(yǎng)成分富集，在夏季強(qiáng)光照射下藻類爆發(fā)性生長，水中溶解氧被耗盡，水中各種生物處于缺氧環(huán)境而死亡，進(jìn)一步腐敗變質(zhì)，使水質(zhì)惡化。

    水體中營養(yǎng)物質(zhì)的富集通常來自納污、降雨過程的雨水帶入、降雨過程中產(chǎn)生地表徑流，使地面污染物排入水體、從河湖構(gòu)成材料（石材、土壤）中釋放等途徑。

    根據(jù)藻類的經(jīng)驗分子式C106H263O110N16P，我們可以推算出，水體每生成1g藻，需供給0.009g的磷和0.063g的氮。藻類的繁殖量與外界輸入的P與N濃度值成正比。

    控制氮供給源，對富營養(yǎng)化水體來說，是非常困難的。從藻類經(jīng)驗公式不難看出，藻類的生產(chǎn)量主要取決于水環(huán)境中磷的供應(yīng)量，當(dāng)水環(huán)境中磷的供應(yīng)量充足時，藻類可以得到充分增殖，而且當(dāng)磷的濃度超過藻類的直接需要時，磷便在藻類的細(xì)胞中儲存起來。

    四、組合拳——挑戰(zhàn)困境

    “態(tài)度決定一切”

    面對城市水系困境，最好的方式就是尊重水的天性——水系總和周邊環(huán)境有最密切的聯(lián)系，我們在建設(shè)一個人工水系的時候也要盡可能滿足這一點。

    面對水系的富營養(yǎng)化，很難用一種手段有效地而且經(jīng)濟(jì)地解決問題，需要用一系列手段——也就是組合拳來控制。城市水系的建設(shè)者其實很有必要邀請專業(yè)人士來協(xié)助。

    需要水系“可持續(xù)”的基礎(chǔ)當(dāng)然是需要有一個整體的水系規(guī)劃，這個規(guī)劃不僅需要考慮雨洪和景觀。大部分的物理、生化、生態(tài)的方法都應(yīng)該納入規(guī)劃和設(shè)計考慮中，一個合適的組合方式可以得到一個經(jīng)濟(jì)而且有效的解決方案。后面介紹一些常見的手段。

    五、景觀水體水處理技術(shù)介紹

    1.物理方式：

    除了直接引水換掉這個方法，通過強(qiáng)制循環(huán)加強(qiáng)水系的流動性是一個有效的途徑——流水不腐么，通常保持水系3cm/S的流速就能夠抑制藻類的泛濫；但代價是需要比較大的能耗，另外一個圓形的、方形的水系如果需要它循環(huán)也很麻煩。

    2.化學(xué)方法：投加殺菌滅藻劑

    敞開式的水體，在陽光的照射下，會使水中的藻類大量繁殖，布滿整個水面，不僅影響了水體的美觀，而且擋住了陽光，致使許多水下的植物無法進(jìn)行光合作用，釋放氧氣，使水中的污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，發(fā)出難聞的惡臭，水也變成了黑色。

    投加化學(xué)滅藻劑，殺死藻類。不過久而久之，水中會出現(xiàn)耐藥的藻類，滅藻劑的效能會逐漸下降，投藥的間隔會越來越短，而投加的量會越來越多，滅藻劑的品種也要頻繁的更換，對環(huán)境的污染也在不斷地增加。

    3.微生物方法：投加微生物

    微生物在自然界大量而廣泛的存在，是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成之一。它們能將自然界中的動、植物的尸體及殘骸分解，將一些有害的污染物質(zhì)加以吸收和轉(zhuǎn)化，成為無毒害或毒害較小的物質(zhì)。

    可以在景觀水水質(zhì)惡化的時候，投加適當(dāng)?shù)倪m量的微生物（各類菌種），加速水中污染物的分解，起到水質(zhì)凈化的作用。微生物的繁殖速度驚人，呈幾何級增長，每一次繁殖都或多或少的會產(chǎn)生一些變異品種，導(dǎo)致微生物處理水質(zhì)能力下降，而且很難控制其數(shù)量，其生長又受環(huán)境的影響很大，例如溫度、氣壓等等。同時微生物的分解物，會造成藻類的大量繁殖，再次導(dǎo)致水質(zhì)變壞。

    因此用微生物處理水質(zhì)，必須定期進(jìn)行微生物的篩選培育、保存、復(fù)壯等等一系列專業(yè)處理過程，而且不能保證水質(zhì)狀況長期處于良好的狀態(tài)之中。

    4.生態(tài)水系——大型水生植物占優(yōu)的草型清水狀態(tài)

    簡單地說，生態(tài)水處理就是在水域中人為地建立起一個生態(tài)系統(tǒng)，無需人類的外在干預(yù)，整個生態(tài)系統(tǒng)能適應(yīng)外界環(huán)境對它的影響，處在原始的生態(tài)平衡狀態(tài)，和人類共生共存。

    水生植物是這個生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。水生植物中沉水和挺水植物的發(fā)展抑制浮游藻類，減弱了風(fēng)浪強(qiáng)度和對湖底的沖刷，增強(qiáng)了水體的污染自凈能力，污染物質(zhì)通過沉積、生物轉(zhuǎn)化、生物產(chǎn)品收獲等途徑離開水體，水體清澈，這種高度有序狀態(tài)稱為“大型水生植物占優(yōu)的清水狀態(tài)”。

    “生態(tài)的”，看起來很美，不過這個生態(tài)的體系卻需要時間來慢慢成長、變得強(qiáng)壯起來，而且還要避免人的打擾。

    5.生態(tài)水系中的水生植物

    既然生態(tài)水系的基礎(chǔ)和核心是水生植物，我們在這里舉一些北京地區(qū)具體植物的例子，來說明為什么在水系中種植適合的植物可以自動維持水系的清潔，不再單純依靠循過過濾等物化方法，并且能夠循環(huán)往復(fù)、生生不息。

    北京地區(qū)的水生植物分為濕生（池邊）植物、挺水植物、浮葉植物、沉水植物、漂浮植物五個部分，共有51科、83屬、147種水生植物，可供北京地區(qū)庫濱帶、河道、河岸、濕地的生態(tài)恢復(fù)和水環(huán)境治理應(yīng)用，可以根據(jù)河湖水質(zhì)的成份有針對性地選擇種植水生植物。

來源：互聯(lián)網(wǎng)