北京市区人工湖水质时空变化特征及水污染防治对策探讨--《环境污染与防治》2014年06期
北京市区人工湖水质时空变化特征及水污染防治对策探讨
【摘要】：以北京16个人工湖的水质资料为基础,参考单因子水质标识指数法进行水质评价,分析北京市区人工湖水质的时空变化特征及其主要影响因素。结果表明:(1)位于北京市区北部、西部和中部的人工湖水质可满足一般景观用水水质要求,而东部、南部的人工湖水质状况则尚需进一步改善。(2)不同行政区人工湖水质指数平均值为:海淀西城东城朝阳。(3)蓄水量大的人工湖对污染物的稀释作用更显著,湖体自净能力也相应增加。(4)改善北京市区人工湖水质的途径主要包括避免雨水地表径流直接污染水体、优化驳岸设计、提高污水处理厂出水水质和建立较完善的水生动植物生态系统。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：X524【正文快照】：
北京市区人工湖水质时空变化特征及水污染防治对策探讨@曾平$中国水利水电科学研究院,工程设计研究中心!北京100048
@赵云$中国水利水电科学研究院,工程设计研究中心!北京100048
@鲁欣$中国水利水电科学研究院,工程设计研究中心!北京100048
@冷艳杰$中国水利水电科学研究院
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工业化飞驰加剧水污染 治理黑臭水体何处发力？
工业化飞驰加剧水污染 治理黑臭水体何处发力？
【中国环保在线 污水处理】水体黑臭是国内外大部分国家工业化、城市化发展阶段产生的环境产物。国外整治经验表明，完善的污水截流与收集系统、城市污水处理厂尾水生态化处理、初期雨水处理、隐性污染源治理、生态堤岸、水体生态净化、生态补水是城市水体消除黑臭和整治的工程技术选择。　　　　工业化飞驰加剧水污染 治理黑臭水体何处发力？　　　　当前，我国污水处理率不断提高，但城市水体黑臭现象依然存在，成为政府和公众普遍关注的环境问题之一。日出台的《水污染防治行动计划》(简称&水十条&)明确提出：到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内；到2030年城市黑臭水体得到消除。各省、市也均出台黑臭水体治理相关文件。公众关注和政策加码双重施压下，向黑臭水体宣战已刻不容缓。　　　　国内城市水体黑臭的现状及原因？　　　　环保部科技标准司司长熊跃辉：城市水体大面积受污染，引起水体富营养化，形成黑臭水体。　　　　在我国城市化和工业化进程加快的过程中，由于水污染控制与治理措施滞后，或者能力有限与水平低下，一些城市水体尤其是中小城市水体，直接成为工业、农业及生活废水的主要排放通道和场所，导致城市水体大面积受污染，引起水体富营养化，形成黑臭水体。河流黑臭现象最早出现在上海苏州河，随后南京的秦淮河、苏州的外城河、武汉的黄孝河和宁波的内河等，均出现不同程度的黑臭现象。　　　　环保部环境规划院副院长吴舜泽：大江大河的水质和小河小沟的水质呈现分异化，国家的监测数据和老百姓的感受呈现分异化，已经成为一个最大的水情。　　　　中国的流域水污染防治规划从九五开始启动，经过近20年的治理，当前国内水环境的总体状况呈现好转趋势，大江大河水质得到明显改善。但是，由于受规划不合理、排污集中、截污不够、流量不足、环境管理差等因素影响，小河小沟黑臭水体比较多。在&水十条&的编制和研究过程中，我有这样的体会，大江大河的水质和小河小沟的水质呈现分异化，国家的监测数据和老百姓的感受呈现分异化，已经成为一个最大的水情。　　　　中国环境科学研究院工程设计中心研究员王之晖：在微生物产生的种种异味中，现在最有代表性也对水质影响最大的是一些放线菌代谢产生的一类具有特殊结构的物质。它们是引起水体臭味的主因。　　　　当河水遭受严重有机污染时，微生物好氧分解使水体中耗氧速率大于复氧速率，溶解氧逐渐被消耗殆尽，造成水体缺氧。在缺氧水体中，有机污染物被厌氧分解，产生不同类型的黑臭类物质。铁锰无机离子被还原并与有机污染物络合，形成&黑&色的复合物。在微生物产生的种种异味中，现在最有代表性也对水质影响最大的是一些放线菌代谢产生的一类具有特殊结构的物质。这些微量有机物实际上是引起水体臭味的主因，因为它们的阈值很低，只要每升水中有0.002-0.02&g，就会让人闻到强烈的臭味，而且用传统的方法很难被去除。　　　　城市黑臭水体治理上存在哪些问题和困难？　　　　环保部环境规划院副院长吴舜泽：城镇水体排污量相对较大，污染比较集中，水质改善见效慢，而且工作涉及多个部门，所以治理起来相对较难。　　　　近些年，国内一些地方，如上海、山东、江苏、广东等省市已陆续开展了城市水体环境综合整治工作。但总体而言，成功案例不多，教训却很多。主要存在以下问题：首先是系统性不足，各地往往把综合整治理解为各类工程措施或者项目的&打包&、&一锅烩&。治理措施与水环境质量改善关联不密切，忽视了水体治理的系统性。其次是治理手段比较单一，有些地方将水体治理视为政绩工程，爱用护岸、筑坝、搞人造景观等&三板斧&，项目建设不是以改善水质为目标。还有不少项目采取河道加盖、建设闸坝、&三面光&等过多的强干预的非生态化措施。很多地方的黑臭水体治好后一段时间又反弹，说明这些形象工程其实是打着生态文明的旗号，干的则是非自然、非生态，甚至是破坏生态系统的事。另外，项目没有建设标准、定额规范和配套管理的制度，也是地方在黑臭水体治理时存在的问题。　　　　从客观规律来讲城镇水体排污量相对较大，污染比较集中，很多城镇水体缺少径流量，没有生态流量，水质改善见效慢，而且治理城镇黑臭水体涉及规划、建设、市政等部门，工作内容涉及方方面面，所以治理起来相对较难。　　　　中国环境科学研究院工程设计中心研究员王之晖：黑臭水体的治理难点是，如何构建黑臭水体修复的技术体系和技术路线，以及如何建立吸引社会资金投入的市场化模式。　　　　水体黑臭是国内外大部分国家工业化、城市化发展阶段产生的环境产物。国外整治经验表明，完善的污水截流与收集系统、城市污水处理厂尾水生态化处理、初期雨水处理、隐性污染源治理、生态堤岸、水体生态净化、生态补水是城市水体消除黑臭和整治的工程技术选择。　　　　目前，黑臭水体的治理难点是，如何根据黑臭产生原因，构建黑臭水体修复的技术体系和工程治理技术路线，解决工程实施的技术问题，制定&截污、清淤、活源、治堤&的工程治理技术路线。同时，我国水体修复的市场化模式尚未形成，还不能通过市场推动黑臭水体的修复，也不能形成市场推动科技创新，更不能吸引大量资金投入治污市场。这也是目前黑臭水体修复中障碍之一。
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人工湿地污水处理问题讨论　　采访、文 / 王滢芝　赵旭雯　　苏州日前通过的《苏州市湿地保护条例》将水稻田纳入人工湿地范畴，与自然湿地一起加以严格保护和规范管理，防止面积减少和水土污染；山东省济宁市面积约3800亩、投资6700万元的老运河人工湿地净化工程已运行,每天可以承接7.5万吨中水,经处理后的中水,COD含量可以由50毫克/升大幅下降到20毫克/升以下,可以达到国家地表水Ⅲ类水质标准；海南省万宁市目前已建成5个人工湿地，日处理污水量达到7500吨，另有2个人工湿地正在建设。　　我国废水排放量日益增加，水污染问题日趋严重，同时城市污水处理厂工程投资高、耗能大、运行管理要求高，而资金有限、技术力量薄弱的中小城市和村镇采用人工湿地处理生活污水及工业废水，可以达到良好的内部循环并实现污水处理与资源化。此外由环保部批准的HJ《人工湿地污水处理工程技术规范》已于今年3月1日实施，该规范的实施也对人工湿地用于污水处理工程起到积极的推动作用。因此《水工业市场》杂志本期专题针对人工湿地用于污水处理的一系列问题，对相关专家及企业进行了深入访谈。　　水工业市场：近年来，人工湿地技术广泛应用推广并逐渐受到重视，民间有“挺湿派”和“损湿派”之分。您如何看待人工湿地用于污水处理的工艺技术？该工艺主要特点是什么？　　何池全：我当然是“挺湿派”，人工湿地是人对自然湿地系统的模拟，利用生态的方法来去除污染物，以达到净化污水的目的。人工湿地系统通常包括一些停水植物和沉水植物以及处于水饱和状态的基质和微生物等，系统运行时通过一系列生物、物理、化学过程实现对污水的净化。它利用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益，适合于水量不大、水质变化不很大、管理水平不很高的城镇污水处理。　　最近十年，作为一种成熟的水处理技术，人工湿地被全球各个不同发展状况的国家采用，其中欧美国家由于起步早，处于领先水平。1990年，我国第一个人工湿地污水处理系统即白泥坑人工湿地处理系统建成，目前运行状况良好。人工湿地建设在我国正处于加速期，其发展是和经济社会发展相关联的。国家统计局于4月28日公布的第六次全国人口普查数据显示我国城镇化率接近50%，高速的城镇化所引发的环境问题也更加尖锐，其中就包括小城镇的污水处理问题，而人工湿地能很好地满足小城镇污水处理的特定要求。结合实际情况和发展趋势，人工湿地在生活污水处理方面将有广阔的发展前景。此外，最近发达国家已经将重点转移到利用人工湿地处理特殊工业废水方面。我国也有一些专家学者在利用人工湿地控制农业面源污染和城区区域雨水管理等方面做了相应研究，目前我国人工湿地工艺的作用及发展趋势主要集中在以下几个：①城市人工湿地生态公园；②小型人工湿地分散式污水处理；③非点源污染处理，其中又细分为农业面源污染、城区湖泊径流、城市内河治理和工矿废水处理等。在未来的污水处理事业中，人工湿地将逐渐承担起重要的角色。　　海热提：人工湿地是诞生于20世纪50年代德国的一种人工建造和监督控制与天然湿地相类似的新型废水处理技术。与传统的废水二级生化处理工艺相比较，人工湿地废水处理技术具有净化效果好、去除氮磷能力强、工艺设备简单、运行维护管理方便、能耗低、系统配置可塑性强、工程基建和运行费用低。该技术比较适用于远离城市废水管网的居民小区、别墅区、旅游景区、中小城镇和农村生活污水和生产废水，以及微污染水源水等的处理。同时，借助其具有的显着生态环境效益和观赏性，可以将废水处理集观赏、娱乐、科教和水质净化于一体。　　我国是农业大国，现在农村污水的处理是首要的难题，在农村运行一些较复杂及高造价的污水处理工艺的确不太可行，而人工湿地运行简单，造价低，能耗低，很适合农村污水的处理，同时也比较适合我国被污染河道的治理。　　杨永兴：人工湿地污水生态处理工艺与技术能有效地处理多种多样的污（废）水，如生活污水、工业废水、垃圾填埋场的渗滤液、地面径流雨水、合流制下水道暴雨溢流水等，且能高效地去除有机污染物，氮、磷等营养物，重金属、盐类和病原微生物等多种污染物，具有出水水质好，氮、磷处理效率高，耐负荷冲击能力强，运行维护管理方便，投资、建设及运行费用低廉等独到的特点，适合城市污水收集管网不能控制的区域污水处理，非常适合中、小城镇、城市与农村的接合地区的污水处理，还可以作为城市污水处理厂二级处理出水的深度处理，值得大力推广应用。　　如果民间有“挺湿派”和“损湿派”之分，说明民众对人工湿地污水生态处理技术认识还没有达到统一。这主要有两方面原因，其一是我国对人工湿地污水处理技术的特点、作用、功能以及效益等知识宣传力度远远不够，民众对人工湿地处理技术工艺的特点还缺乏深入的认识，需要政府、研究机构、污水处理公司、新闻媒体等相关单位加大力度宣传与普及人工湿地污水处理技术的科学知识。其二是我国现有投入运行的很多小型人工湿地多为非专业人工湿地工程设计人员设计与建设的。在没有掌握人工湿地很多关键技术的情况下，运用最基本的人工湿地知识就盲目地建设人工湿地，采用的工艺与技术的含金量还不够高，很多人工湿地组成、结构等关键地方设计上存在问题，工程的污水处理效果自然不尽人意，所以民间一发现人工湿地处理效果不好，就以为是人工湿地技术本身的缺陷，因此存在“损湿派”。实际上某些正在运行的人工湿地污水处理效果不好，或发生堵塞等问题原因是，我国很多人工湿地污水处理工程设计与施工单位并非是专业的人工湿地污水处理设计院与工程公司，参与的人员专业也并不是人工湿地污水处理专业技术人员。现在最迫切的任务是国家加强进行先进人工湿地污水处理技术普及与应用推广工作，颁布一系列人工湿地污水处理技术规范、标准等文件，对从事人工湿地污水处理的技术设计单位、施工单位进行资质考核与认证，开展全国人工湿地污水处理技术与工艺高级培训班，在有关大学设置人工湿地技术课程，对专业人工湿地设计与建设技术人员进行专业进修与培训，获得人工湿地污水处理设计与建设资质的设计院与环境工程公司才有权设计与建造人工湿地污水处理工程，获得国家高级人工湿地污水处理技术培训等级证书的人员才有资格参与不同规模的人工湿地污水处理工程设计、建设、运营与管理，强化人工湿地污水处理工程设计与建设科技队伍建设。　　该工艺的主要特点为：建设成本低、耗能少、出水水质好、运行维护简单、对负荷变化适应性强、处理污水的种类多、去除污染物种类多、去除氮、磷污染物能力强、美化环境效果显着，并具有很强的生态环境效益。　　廖日红：人工湿地技术是一种新型生态工程技术，近年来在我国各地的生活污水处理和水体生态修复领域中得到了广泛的推广应用。人工湿地技术的构成要素包括基质、植物、动物、微生物和水，通过强化生物对污染物的降解作用，来达到净化污水的目的。与传统的污水处理工艺相比，其建设费用低，维护管理相对简单，运行管理费用较低，对氮、磷等污染物的处理效果显着，景观美化作用明显。但是作为一种生态工程，人工湿地技术也有其与生俱来的弱点，单位面积处理能力不高，占地面积较大；难以处理高浓度污水或特殊行业废水处理；微生物及植物的降解作用易受气温影响，北方冬季无法正常运行；这些因素在一定程度上限制了人工湿地技术的应用。因此，人工湿地技术的应用应具体情况具体分析，不能一概而论。　　刘超翔：人工湿地是模拟自然湿地的一种生态系统，通过人为设计与构造，利用系统中填充介质－水生植物－微生物的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化。人工湿地的主要特点是：人工湿地的基建费低，运行管理和维护简单方便，基本不用消耗能源，运行费用仅为常规二级污水处理厂的1/10；处理效果良好，对COD、SS、BOD、TN、TP均有较好的去除效果；对污水的负荷波动有一定的自适应能力，抗冲击能力较强；可为野生动植物提供良好的栖息地，具有生态功能。　　吴振斌：人工湿地不同于一般的污水处理厂，它主要利用湿地植物的吸收、基质的吸附、微生物的生物降解等综合因素实现对污水的净化，其中微生物是最重要的降解者。由于湿地植物和微生物对污染物的浓度和理化性质耐受性有限，因此湿地对处理对象的水质有一定的要求。根据处理对象的不同，人工湿地可选择性地与常规处理技术组合使用。　　董强：坊间确有以崇尚生态治理的“挺湿派”和诟病其占地面积大的“损湿派”两个派系。事实上，工业化和城市化之前，自然湿地对污水净化起到重要的作用。在近十年来，随着人工湿地技术的应用推广，成为重要的水处理技术之一，这也得益于人工湿地污水处理技术的几大特点，如处理效果好、氮磷去除能力强，运转维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等，是传统污水处理技术的有力补充。每种技术都有它自己的优劣势，针对污水处理，我们考虑的是从源头开始，使用多种方法措施进行层层削减，但每一种技术只能起到一方面作用，所以还需要各种技术的融合，而湿地能做这个融合者。　　水工业市场：人工湿地污水处理工程工艺的主要类型有哪些？各自有怎样的适用性？运行中应注意哪些问题？　　海热提：单从工程设计的角度出发，按照系统布水方式的不同或污水在系统中的流动方式不同，人工湿地一般可分为自由表面流人工湿地和潜流人工湿地，后者又包括水平流和垂直流两种类型。　　自由表面流湿地系统类似于沼泽，废水从基质表面流过，水位一般较浅，多在0.1-0.6m之间。其具有投资少、操作简便、运行费用低等优点，但占地面积大，水负荷较低，去污能力有限。氧主要来源于湿地中水体表面的扩散和植物根部的传输。然而湿地系统运行受气候影响较大，夏季有孳生蚊蝇的现象、产生不良气味、冬季容易结冰。因此，这种类型的湿地在气候温和或者土地条件优越的大型城市污水处理系统中较为适用。　　水平潜流人工湿地系统是指污水从进口经由砂石等系统基质，以近水平流方式在系统表面以下渗流向出口，不直接暴露于空气。在这个废水流经湿地的过程中，污染物得到降解或去除。由于基质中的水呈饱和状态，所以整个湿地系统一般处于缺氧状态，然而由于湿地植物的存在，通过植物的传输作用，使得根部呈现出好氧状态，这种连续的缺氧、好氧和厌氧的状态对于污染物的去除有很重要的意义。一般地，基质通常选用水利传导性良好的材料，与自由表面流人工湿地相比较，水平潜流人工湿地的水力负荷大，对BOD、COD和重金属等污染物的去除效果好，而且该系统中很少恶臭和孳生蚊蝇的现象，然而其脱氮除磷的能力却不如垂直潜流人工湿地。　　垂直潜流人工湿地其污水从湿地表面纵向流过床体的底部，氧是经大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。垂直潜流人工湿地能充分利用湿地的空间，积极发挥着系统间的协同作用，使湿地对污染物的去除能力大幅度提升，且由于其占地面积相对较小，故在污水处理工艺中己经得到了广泛地应用。垂直潜流人工湿地能够很好地去除废水中有机污染物，其对BOD和COD的去除率能够分别达到85%-95%和80%以上。另外，垂直潜流人工湿地的硝化能力优于水平潜流人工湿地，它可以用于含高氨氮废水的处理，然而由于构造较为复杂，且对SS的去除率不高，因此在实际的应用中需要将垂直潜流人工湿地与水平潜流人工湿地相结合。　　杨永兴：(1) 表面流人工湿地。污水从进口以一定深度缓慢流过人工湿地表面，部分污水蒸发或渗入湿地，出水经溢流堰流出。表面流人工湿地接近水面的部分为好氧层，较深部分及底部通常为厌氧层。绝大部分有机污染物的去除是由湿地植物和基质中的微生物群落来完成的。　　优点：①投资、建设及运行费用低；②建造、运行和维护相对简单；③操作简单；④适合污水污染物含量不高的区域污水处理。　　缺点：①占地面积大，处理相同的污水，面积大于水平流潜流型人工湿地与垂直流潜流人工湿地。②处理不当的情况下夏季可能繁殖蚊子；③因污水直接暴露地表会有一些臭味，只能在远离居民点或居民点下风向区域建造；④污染物负荷小；⑤受气候影响大，在寒冷季节表面会结冰，不适合我国东北、西北气候寒冷等地区。　　该类型人工湿地适用于土地资源相对丰富、气候比较温暖地区使用，适合对污染物浓度不高的污水进行处理。运行中应注意进水与排水水沟堵塞、注意根据污水种类与污染物种类选择适合的湿地植物等问题。　　(2) 水平流潜流人工湿地。在水平流潜流人工湿地中，由植物根系对氧的传递释放，使其周围环境呈现出好氧、缺氧及厌氧状态，这是它去除污染物尤其是除氮的重要机理之一。填料和植物根系的存在为各种微生物提供了附着的载体，形成了去除有机污染物的“微环境”。同时，它们也提供了污水渗流的良好水力条件。湿地中好氧生化反应所需要的氧气主要来自大气的复氧，但是其数量往往不足，这也阻碍了脱氮效率的提高。对湿地污水进行硝化处理后，可以大幅度地提高其除氮效率。该类型人工湿地适用区域很广，对气候寒冷地区也适用，对污染负荷较高的污水处理也适用，为国内外应用最广泛的人工湿地类型。运行中应注意防止堵塞，消除短流现象，注意控制水位等问题。　　优点：①充分利用了湿地的空间，发挥了系统（植物、微生物和基质）间的协同作用，因此在相同面积情况下其处理能力比表面流湿地系统得到大幅度提高；②耐负荷较大，耐高负荷冲击；③占地面积较小，处理污水效率高；④污水在地面下流动，保温效果好，处理效果受气温影响小。适合寒冷地区；⑤卫生条件较好，没有臭味，被大量应用。　　缺点：投资、建造与运行费用比表面流人工湿地建造费用高；控制相对复杂。　　(3) 垂直流潜流人工湿地。主要作用是提高氧向污水及基质中的转移效率。其表层通常为渗透性能良好的砂层，间歇进水。污水被投配到砂石床上后，淹没整个表面，然后逐步垂直渗流到底部，由底部的排水管网予以收集。在下一次进水间隙，允许空气填充到床体的填料间，这样下一次投配的污水能够和空气有良好的接触条件，提高氧转移效率，由此来提高BOD去除和氨氮硝化的效果。植物也会通过根向根区转移一部分氧。该类人工湿地适用温暖地区，适合污染含量较高的污水，适合土地资源紧张的区域，不适合我国东北与西北寒冷地区，最适合长江流域以南、最冷月平均气温零度以上的区域。运行中应注意污水管道压力调整、空间配置合适，注意调整间隙性进水的时间等问题。　　优点：①污染物处理效率高；②去除污染物能力强；③占用土地资源少。　　缺点：①建设与投资费用高于表面流与潜流湿地；②管理相对难于表面流人工湿地；③一般适合温暖地区使用，不适合寒冷地区应用。　　廖日红：表面流湿地由于污水主要在基质以上流动，基质堵塞的可能性较低，但其对污染物处理效率略低，因此该类型人工湿地主要适用于SS较高、污染物浓度相对略低的污水。潜流型湿地由于污水在基质内部流动，因此进水的SS容易造成基质堵塞，但其对污染物去除效果较好，适用于SS低而污染物浓度偏高的污水。　　运行中应注意的主要问题有：(1) 随着人工湿地运行时间的延长，基质中的污染物逐渐积累，基质中微生物大量增殖，容易产生淤积、堵塞现象，湿地处理效果下降，出水水质得不到保障。(2) 如果运行管理不当，表面流湿地基质以上的污水会发生厌氧反应，产生臭气，同时孳生蚊蝇。(3) 对于潜流型湿地，应注意水力负荷的分配均匀性，防止产生水流短跑，影响出水效果。(4) 人工湿地中的植物兼具景观美化和降解污染物的双重效果，但植物自身生长周期、病虫害等因素易对其产生影响，运行管理过程中应加强管理，避免湿地植物出现大的异动。　　何池全：表流湿地系统受人工设计和监督管理的影响，其去污效果又要优于自然湿地系统。具有投资少，操作简单，运行费用低等优点，但占地面积大，负荷小，处理效果较差，易受气候影响大，卫生条件差。处理效果易受到植物覆盖度的影响，与潜流湿地相比，需要较长时间的适应期才能达到稳定运行。　　潜流湿地系统。污水在湿地床的内部流动，水位较深。由于水流在地表以下流动，具有保温性能好，处理效果受气候影响小，卫生条件较好的特点。与水面流湿地相比，潜流湿地的水力负荷大和污染负荷大，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，出水水质稳定，不需适应期，占地小，但投资要比水面湿地高，控制相对复杂，脱氮除磷的效果不如垂直流湿地。　　垂直流湿地系统的水流情况综合了地表流湿地和潜流湿地的特性，水流在填料床中基本上呈由上向下的垂直流，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。垂直流湿地的硝化能力高于水平潜流湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水，但对有机物的去除能力不如潜流湿地，落干/淹水时间较长，控制相对复杂，基建要求较高，夏季有孳生蚊蝇的现象。　　湿地系统从开始设计建设到运行管理都有一定的标准值得注意。系统水力停留时间、水传导、表面负荷率、系统深度、处理单元长宽及其比例、进出水系统布置、防渗材料等七点是人工湿地污水处理系统设计的技术关键；而温度、pH、DO和CO2浓度是运行时要特别注意的指标。水力停留时间对磷、氮的去除有很大的影响，通常处理初级和二级出水时，6~7d的停留时间较好。停留时间太短，会使污染物降解不够充分；停留时间过长，造成水流停滞和大面积的厌氧区，影响处理效果。植物与微生物的生长与繁殖能力受温度的变化影响较大，造成湿地系统在不同的季节有不同的生长量，人工湿地对污染物和氮磷的去除作用夏季明显强于冬季。微生物受pH值的影响较大，如在低pH值条件下，湿地中真菌类微生物的活性较强，而高pH值条件下会影响湿地系统对氮磷的去除。湿地系统中的氧气和CO2浓度的变化会影响植物的光合作用的速率，从而影响植物对有机污染物的去除。　　董强：表面流人工湿地适用于小城镇的污水处理，水平潜流人工湿地的水力负荷和污染负荷较大，适合对BOD、COD、SS、重金属等污染明显的污水处理，而垂直流系统的硝化能力是高于水平潜流湿地的，所以可用于处理氨氮含量较高的污水。运行中需要注意的问题有：加强湿地植物的管理和病虫害防治，水渠管护和水质监测等工作。收割作业中要注意坡面维护，避免损害处理效果等。　　水工业市场：请从技术和管理两个方面谈谈当前国内已运行的人工湿地污水处理工程项目现状。当前面临哪些问题？应如何解决？　　杨永兴：近年来，我国人工湿地污水处理工程项目也越来越多，但是在工程项目技术与管理等方面均存在一些问题，主要表现在：　　(1) 人工湿地技术运用比较单一，大多数已经运行的人工湿地污水处理工程项目为单一类型的人工湿地，如水平流潜流人工湿地或垂直流潜流人工湿地，我国北部与中部多为水平流潜流人工湿地，南部多垂直流潜流人工湿地。复合人工湿地或多种人工湿地组合应用相对还比较少。单一类型的人工湿地不容易解决复杂的污水处理与多种污染物去除问题。　　(2) 人工湿地污水处理工艺设计缺少多样化。已经运行的人工湿地大多特色不够明显，很多人工湿地污水处理工程不考虑该工程处理污水的特点，盲目地套用某些固定模式进行建设，不利于人工湿地技术的发展。应该针对具体处理污水的特点进行专门工艺与技术设计，通过针对性的设计更好地解决污水处理问题，这也有利于推动人工湿地新技术发明与新工艺改进。　　(3) 新研究的人工湿地技术成果没有及时应用到工程实践中去，已有的人工湿地污水工程多为应用最基本人工湿地污水处理技术，最新的人工湿地科研成果应用到工程实践的周期过长，人工湿地污水处理技术的产学研联系不够紧密。　　(4) 已经运行的人工湿地大多规模相对比较小，技术也比较简单，工艺比较落后，处理效果和示范效果较差。大型人工湿地工程项目相对技术和工艺比较领先，处理效果和示范作用效果相对较好。　　(5) 国内已经运行的人工湿地大多属于小型人工湿地，它们很多都是非专业湿地污水处理人员设计与建造的，所以缺少人工湿地污水处理理论基础与技术应用能力还存在一定问题，处理效果不尽人意，很多出水还没有满足设计要求与国家污水处理排放标准的要求。　　(6) 人工湿地污水处理技术理论研究与工程应用主要还是集中在生活污水处理，涉及到专门工业废水处理的理论研究极少，工程应用更少，处理效果也较差。在专门处理某种特殊工业废水处理工程的人工湿地工程还鲜见报道，其他用于垃圾填埋场渗滤液、医疗废水处理等高难度处理污水的人工湿地仅偶尔在科研报道中出现，工程上应用还未见报道。　　(7) 人工湿地管理缺乏科学性，已经投入运行的人工湿地很多都缺乏科学有效地管理，导致人工湿地处理效果下降。如：人工湿地植物收割时间管理还缺乏科学性，实际上在一年周期内污染物在湿地植物地上部分积累有个最大值时期，在最大值时期收割，可以更有效地去除污染物，可惜现行的人工湿地管理都缺乏这些管理技术与方法。提前收割，累积在植物地上部分污染物没有达到年内最大值，没有充分地发挥人工湿地净化污染物的功能；延迟收割，超过污染物在湿地植物中最大积累时期收割，人工湿地植物已经将吸收的某些污染物又转移到地下部分，无法彻底地脱离开水体，仍然对水环境构成威胁。　　海热提：随着对人工湿地研究和应用的不断深入，其处理机理和应用范围也在不断扩展和加深，越来越多的人工湿地污水处理项目正在运行和准备之中。总的来说，这些已经运行的人工湿地污水处理项目投资少，运行费用低，仅为一般二级污水处理厂的1/6，日常运行管理维护只需一名兼职管理人员。劣Ⅴ类的地表水经过人工湿地处理后可达标排放，对控制生活污水污染，净化城镇环境基本起到积极作用。推广该技术对改善农村生态环境意义重大。　　当然，人工湿地的运行及管理过程中也存在一些问题：　　(1) 人工湿地曾经被作为对湿地因各种原因退化的一种补偿手段而提出来的，但人工湿地的研究现状是植物的单一性及对自然调控机制方面的缺乏与保护湿地的生物多样性初衷相去甚远。因此，人工湿地的研究方向之一是在努力提高去污能力的同时要尽可能地模仿自然湿地。可以加强湿地植物的筛选工作，选择一些耐污能力强，去污效果好的湿地植物，同时加强多种植物合理搭配的研究。重点研究在提高人工湿地氧化硝化能力的同时如何提高其反硝化能力，解决硝态氮的高效去除问题。填料的类型直接影响湿地系统的净化能力，尤其是对磷的去除。　　(2) 现已有数据表明随进水浓度升高处理效率也升高；同时由于蒸发作用，测得处理效率比实际结果偏低。因而，应该加强人工湿地处理效率模型的研究。　　(3) 在湿地运行的考察指标中，仅仅利用人工湿地现有水平作为污水唯一处理系统时，特别是对高负荷生活污水，可能是不够。还应该增加其对大肠杆菌等细菌、病毒的处理效果做为衡量运行效果的评价指标，进一步提高出水水质。　　(4) 人工湿地中的堵塞问题。因为总悬浮颗粒物负荷过高时会造成基质淤积，管道堵塞，使得水流通不畅，对潜流而言则会形成表面流致使水停留时间缩短； 相反，对复合垂直流来讲，堵塞后由于填料渗透系数减少，水渗透速度下降，会延长水停留时间，造成在下行流池表面形成积水层阻碍了空气中的氧气进入基质层，使得复合垂直流中的好氧微生物活性下降，并且由于积水层的存在，使得蚊蝇更容易滋生，卫生条件恶化，因此在今后的湿地研究及运行中应该首先解决湿地阻塞的问题，　　(5) 另外，人工湿地还有一个问题就是温度，在低温的冬季，由于植物及微生物在低温下的低活性，处理效果会下降，应该大力研究开发适应低温的植物及微生物。　　何池全：人工湿地在使用过程中会暴露出一些问题，这制约了人工湿地正常功能的发挥，若处理措施不当还会对环境造成二次污染，所以应引起充分的重视。　　首先是温度，研究发现冬季人工湿地对总磷的去除率比夏季低15%左右，在采用潜流式人工湿地净化景观水体水质的示范工程中，发现冬季湿地对总磷和总氮的平均去除率比夏季分别降低34%和27%。云南省抚仙湖窑泥沟人工湿地随着季节的变化水温呈现一定幅度（11.7~23.6℃）的波动，氮去除率也呈现相应波动，如4～9月份气温较高（19.7～23.6℃）时，氮去除率相对较好，磷的去除率效果在夏季能达60%以上，而在冬季仅为40%左右。温度过低不仅会影响人工湿地对污染物的处理效果，还可能造成填料层冻结、床体缺氧、管道破裂等多种不利后果，这些都限制了人工湿地在寒冷地区冬季的应用。解决措施就是根据气候特点选择相适应的人工湿地类型，冬季气温低时采取植物覆盖、冰层覆盖等技术保持湿地系统的温度。　　其次是植物种类，人工湿地植物过度单一或不合理的搭配均不利于人工湿地发挥正常作用，甚至会产生一些副作用。湿地植物种植种类单一，那么其污水净化作用则得不到全面的发挥，受季节的影响更为明显。湿地植物不合理搭配也会影响其处理污水的效果，因为植物之间存在着相互影响的作用，包括两个方面：一是对光、水、营养等环境因素的竞争；二是植物之间通过释放化学物质，影响周围植物的生长，包括促进和抑制作用。所以在植物选择时考虑到其相互作用，合理搭配，充分发挥不同植物各自的优势，在达到更好地净化污水同时，保证湿地能带来一定经济效益，以及生态美学价值等。　　还有就是湿地中填料的选择对磷的去除有很大的影响，尤其是在运行初期。这主要是填料中的钙、镁和磷作用形成沉淀。但随着时间的推移，填料中磷会达到饱和，湿地除磷能力便有明显下降。因为初期湿地中植物还没有形成较稳定的生物群，所以为了加强湿地初期的除磷能力，在湿地建造中可选择含钙、镁丰富的介质作为填料。　　另外pH、DO水力负荷和污染负荷等因素的影响颇为重要，在上一问题中已谈到，在这里不再赘述。在管理方面有几点要注意，主要是重新种植、杂草的去除和沉积物的挖掘。当水生植物不适应生活环境时，需调整植物的种类，并重新种植。植物的调整需要变换水位。如果水位低于理想高度，可调整出水装置。杂草的过度生长带来了许多问题。在春天，杂草比湿地植物生长的早，遮住了阳光，阻碍了植株幼苗的生长。杂草的去除将会增强湿地的净化功能和经济价值。实践证明，当植物经过三个生长季节，就可以与杂草竞争。然而，一开始就建立良好的植物覆盖，并进行杂草控制是最理想的。在春季或夏季，建立植物床的前三个月，用高于床表面5cm的水深淹没可控制杂草的生长。人工湿地在管理上是相对比较容易的，所以一定要发挥这一优势，用有效的管理，充分发挥其使用价值。　　吴振斌：我国在人工湿地污水处理工程方面重建设，轻管理。对湿地的长效运行管理方面存在措施不完善、经费不足、管理不力等问题。　　在技术应用上，应当因地制宜选择合适的工艺类型和与传统污水处理单元的组合形式。重点针对进水水质、投资额度和当地环境等因素，按照处理要求和规范开展设计工程。除了周密系统的勘察设计工作外，人工湿污水处理生态工程技术的应用核心在于重视运行管理阶段的长期效果。　　存在的问题：　　(1) 人工湿地运行堵塞问题：应综合考虑污水的悬浮物浓度、有机负荷、投配方式、基质粒径、植物、微生物、运行周期等因素。启动清淤系统，定期清淤；间歇运行。人工湿地间歇运行和适当的湿地干化期，保证基质一定的好氧状态，避免胞外聚合物的过度积累，防止基质堵塞；对污水进行曝气；更换人工湿地局部的基质，这种方法可以有效地恢复人工湿地的功能。　　(2) 工程消毒：人工湿地污水处理工程作为城镇污水处理厂时，应设置消毒设施，并应符合GB50013中的有关规定；在特殊情况，如传染病暴发或对病菌有较高出水要求时，应对出水进行消毒处理。消毒要求应符合GB50014中的有关规定。　　(3) 工程突发情况和措施：人工湿地污水处理工程进水水质超标时，应减少进水水量，将总污染负荷控制在设计范围内；预处理设施和人工湿地都应设置溢流系统。水量超过处理能力时，预处理设施和人工湿地的溢流系统可单独使用，也可同时使用；突发暴雨时，暴雨的水量如在工程处理能力与溢流系统的水量控制范围内，则可以正常运行；暴雨的水量如在工程处理能力和溢流系统的水量控制范围之外，则工程正常处理和溢流系统的水量之外的过量雨水应通过分流措施排走；人工湿地污水处理工程宜备用发电机，在突然停电时使用。如没有备用发电机，须手动关闭总进水阀门，开启分流阀门。人工湿地单元发生故障时，应关闭故障人工湿地单元，增加非故障人工湿地单元的进水量。如遇到整个人工湿地不能运行时，应通过人工湿地的分流措施将污水排出。　　(4) 北方低温环境运行措施：应适时收割人工湿地植物的地上部分，改善冬季人工湿地的出水水质；人工湿地植物的收割时间宜选择在秋末初冬植物枯萎后；应先降低人工湿地内的水位，待表土干燥后再进行收割，避免工人操作时破坏湿地土壤；冬季应做好人工湿地的保温措施；定期做人工湿地冻土深度测试，掌握人工湿地的运行状况；冬季可考虑强化预处理以减轻人工湿地污染负荷。　　刘超翔：国内在人工湿地污水处理方面经过二、三十年的发展，目前在处理分散生活污水、富营养化水体、畜禽养殖废水、垃圾渗滤液、城市公路径流以及食品加工废水等方面都有广泛应用。但是随着人工湿地处理工程的长期运行，传统人工湿地存在的各种问题也开始出现，如长时间投入使用后容易发生堵塞、水流分布不均、除磷脱氮效果低下。此外，一些湿地工程设计过于简单，或者照搬一些设计参数，这样没能根据所处理的污水设计合理的人工湿地形式，充分发挥湿地的净化功能，导致人工湿地处理效率低下，占地面积过大等。因此，解决人工湿地中存在的这些问题，提高湿地的处理能力和应用范围，保持湿地长期高效运行，合理设计人工湿地是研究和设计者需要解决的重要课题。另外，一些建成的人工湿地由于没有得到地方管理部门或职能部门重视，缺乏应有的运行维护，造成湿地无法正常运行，处理效果变差，原本处理污水的湿地被荒弃掉，甚至挪用成为其他用地。　　廖日红：当前国内人工湿地污水处理工程面临的问题主要有：(1) 人工湿地工程工艺杂乱、设计不规范。人工湿地在我国从研究到应用只有短短的不到三十年，但其理论研究基础仍较薄弱，所形成的工艺类型却很多，加之各地地理位置和自然环境的不同，因而长期未形成一个既定的规范和标准，给工艺甄选带来了很大困扰。(2) 综观国内已建并运行的人工湿地污水处理工程，其共同的症结是维护和管理。人工湿地的管理、维护简单，但并非零管理和零运行费用，要保证已建人工湿地的可持续运行，必须保证后期良好的维护管理，包括植物收割、植物病虫防治、电气设施运行管理。否则，短期内对出水水质产生影响，长期影响则表现为湿地寿命大大缩短。　　水工业市场：《人工湿地污水处理工程技术规范》的实施将会对人工湿地用于污水处理产生怎样的作用？　　杨永兴：《人工湿地污水处理工程技术规范》的实施，规范了人工湿地污水处理工程设计、施工与管理，在规范的指导下人工湿地技术应用将走向科学化、技术化。在规范指导下的人工湿地污水处理工程设计有充分的理论依据，技术应用规范，将进一步提高人工湿地污水处理的效果，将延长人工湿地使用寿命，将有助于人工湿地污水处理技术理论研究的深入，推进人工湿地污水处理技术进一步提高。首次实施的《人工湿地污水处理工程技术规范》是历史阶段的产物，不可否认，该规范还有许多不够完善的地方，它需要随着人工湿地污水处理理论研究的深入与工程实践应用的扩大过程不断给予补充与改进，使规范的科学性更强，更为具体，可操作性更强。目前，我国已经由住建部标准定额研究所编制RISN-TG006-;人工湿地污水处理技术导则”（2009年出版），今年又颁布了HJ《人工湿地污水处理工程技术规范》，这些都有助于人工湿地技术的推广应用。　　廖日红：由于缺乏人工湿地污水处理工程技术的应用规范，湿地类型的选择、基质级配、植物配置、水力负荷等关键参数无规范可依，许多地方的人工湿地工程在设计过程中往往出现许多问题，各工程的设计参数千差万别，出水水质难以保障。湿地工程也因为没有相应的验收标准，无法验收。建成后的人工湿地工程多数都没有具体的管理、维护条例，使得建成后的人工湿地工程在运行过程中得不到有效的管理，难以达到设计效果，湿地寿命大大缩短。《人工湿地污水处理工程技术规范》的实施，对于目前国内的人工湿地技术应用将起到很好的规范指导作用，将促使我国的人工湿地污水处理工程在设计、运行、管理等各方面实现规范化。　　刘超翔：目前我国尚没有人工湿地污水处理技术领域的技术规范，对此类技术的具体工程应用还缺乏相应的技术指导和管理规范。由于人工湿地工艺的去污效果受到气候、水生植被、基质、进水水质、水力负荷、水力停留时间和微生物种类等多种因素的影响，制定切实可行的技术规范用于指导此类污水处理工程的技术应用和运行管理非常有必要。《人工湿地污水处理工程技术规范》的实施将有利于改善目前我国人工湿地建设过程中参差不齐的标准，规范人工湿地从选址、建设、运行到维护管理的各个环节，推动我国人工湿地污水处理工程的标准化。　　海热提：针对目前我国的水环境污染，虽然颁布的《中华人民共和国水污染环境防治法》等法律法规对于水环境质量标准、污染物排放标准、水污染防治的监督管理、防止地表水和地下水污染作了相应的规定，但目前我国尚没有人工湿地污水处理技术领域的技术规范，对此类技术的具体工程应用还缺乏相应的技术指导和管理规范。《人工湿地污水处理工程技术规范》的颁布及实施规范了人工湿地污水处理工程的建设、运行、维护和管理，为污水土地处理系统的建设标准、工程设计、运行管理以及环境管理提供切实可行的技术手段和方法。　　吴振斌：该标准的实施对于人工湿地污水处理生态工程技术在中国的推广、工程设计施工管理等方面的规范化和标准化有推动作用，同时有利于促进人工湿地污水处理生态工程技术市场化和产业化。　　水工业市场：国外的人工湿地污水处理现状是怎样的？其中适合中国借鉴的有哪些模式？国内是否能够实现景观、绿化、资源与污水深度处理相结合？　　何池全：人工湿地在国外起步较早，技术也比较成熟，美国国家环境保护局目前正大力开发北美的人工湿地数据库和地方数据库，以减少重复劳动和改良传统的设计方法，并出版发行了一些有关湿地的设计导则和指南。有关资料指出，湿地污水处理系统的设计应遵循生态设计的指导思想：进水区域应种植密集的挺水植物为进水提供絮凝沉降的条件，接下来的自由水面区域提供大量溶解氧以降解C和N类BOD，最后是挺水植物区去除湿地本身产生的悬浮物以及进行反硝化等厌氧反应。经过长时间的发展，国外学者现在对不同构造的湿地处理系统中污水的流体力学特性进行了充分的研究，探讨了水力负荷、污水停留时间、出水速率、湿地孔隙率等与污水净化效果之间的偶合关系，揭示了水力学特点对污水净化效果的影响规律，为新湿地的规划和设计提供普遍的理论基础。　　我国可以借鉴的模式首先是根据具体的行业污水特点而进行特定湿地的设计。　　其次深入研究湿地生境条件下水生植物的生理生态，研究不同类型植物的输氧能力对湿地系统中CO2供应的影响，筛选输氧能力较强的湿地植物以最大化好氧区的范围，筛选适宜不同条件的植物种类以及创建适于特定植物的人工生境，进一步发挥湿地植物处理污水的潜能。　　将人工湿地与城市的风景园林建设相结合，建设成集污水处理与观光、休闲娱乐为一体的旅游场所，形成湿地系统处理工艺与生态堤岸相结合的流域综合整治方法，是近年来人工湿地发展的一个重要趋势。进入21世纪，国内的大型人工生态湿地不断建成，如宁波慈溪湿地、郑州郑东湿地、上海世博后滩湿地，人工湿地兼顾生态与美学以公园景观形式的设计不断涌现，是可持续发展的，实现绿色生态和循环经济模式的发展，把环境保护、生态修复、资源合理利用与适合湿地条件的产业建设项目有机结合起来。与园林景观建设有机地结合人工湿地是一个全新的生态景观园林类型，目前正在进行的上海浦东金海湿地利用人工湿地对景观水体的修复研究是一个探索。　　杨永兴：在人工湿地污水处理过程与机理等理论研究不断取得突破的背景下，国外人工湿地污水处理技术取得长足的进展，在德国、美国、澳大利亚、加拿大、英国等国家人工湿地理论研究与工程实践应用都取得很显着的进展。国外人工湿地污水处理理论研究比较深入，致力于探明人工湿地污水处理的过程与机理，在此基础上指导人工湿地污水处理技术创新、新型人工湿地设计与工程建设。国外人工湿地处理技术在工程应用的领域远比我国广泛，人工湿地污水处理技术不仅应用于生活污水处理、而且应用于不同种类的工业废水、垃圾填埋场渗滤液、污染河水、湖水等处理，尤其是在人工湿地处理工业废水方面明显领先于我国。　　国外现代人工湿地建设将净化污水与景观建设、环境美化、城市绿化、水资源利用与污水深度处理结合起来。笔者在美国博士后工作期间曾考察佛罗里达州居民住宅区的人工湿地既可以处理住宅区的生活污水，还可以作为该住宅区的公园，供居民休闲娱乐，使人工湿地技术发挥了巨大的生态效益、环境效益、经济效益与社会效益。　　在国外，人口密度小，居民分布零散，生活污水难以集中处理，这些区域不适合建立大型城市污水处理厂，适合采用人工湿地技术对分散式污水进行有效处理，根据污水排放量设计人工湿地，工程规模可大可小。这种模式值得我国西部、中部地区以及山区借鉴，我国西部、中部某些地区以及山区、丘陵区人口密度小，土地资源丰富、居民点分布比较零散，不适合建造生物膜法与活性污泥法工艺的城镇污水处理厂处理生活污水，十分适合建设人工湿地污水处理系统。因此国外分散式居民区生活污水处理模式值得我国借鉴。　　随着国内对人工湿地研究的深入，人们对现代生态城市概念的理解、现代生态城市建设的认识提高与人工湿地功能认识的更新，人工湿地有望实现景观、绿化、资源与污水深度处理相结合。现在已经有些精心设计的人工湿地不仅实现污水的有效处理、污水资源化，还努力发挥美化环境的作用，如有些城市湿地将人工湿地设计为一个公园，既可以处理污水，又可以美化环境，还为城市居民提供休闲娱乐的场所，最为典型的是成都活水公园。人工湿地实现景观、绿化、资源与污水深度处理相结合的模式已经成为人工湿地污水处理学术界发展趋势，应该有望在不远的将来取得重大进展。　　海热提：自西德1974年建成第一座人工湿地以来，人工湿地在20世纪80年代得到了迅速的发展。北美至20世纪70年代已有174座人工湿地，并对其进行了广泛的试验。20世纪80年代末和90年代初，美国相继召开了多次人工湿地研讨会，国际上也曾就人工湿地这一新型污水处理工艺召开过四次研讨会，总结各国人工湿地污水处理的经验，提出了相关的理论和参考设计参数。这标志着人工湿地作为一种独具特色的新型污水处理技术正式进入水污染控制领域。目前，北美 2/3的湿地是表面流人工湿地，其中一半是自然湿地，其余为表面流人工湿地，系统水深范围一般为30cm～40cm。在欧洲应用较多的则是潜流人工湿地，特别在一些东欧国家应用较广。在系统中种植有芦苇、菖蒲、香蒲等湿地植物，为了保证潜流，绝大多数系统采用砾石作为填料。欧洲采用此类系统趋向于对近1000 人口当量的乡村级社区进行二级处理，北美则趋向于对人口较多的地区进行深度处理，在澳大利亚和南非，则用于处理各类污水。　　在我国单一的表面流人工湿地实际工程应用较少，大多是与水平潜流或垂直潜流混合应用。如滇池流域农村污水生态系统采用表面流和水平潜流复合人工湿地污水处理技术，该系统还具有景观及生态效果，这对于滇池流域环境的恢复及保护具有特殊的意义。2006沈阳世园会污水生态处理工程，采用浮动生物床预处理+水平潜流人工湿地的组合工艺，在园区内产生的生活污水不仅得到了净化处理，同时还做到了中水回用，出水用于喷泉、浇花及景观水系等。该污水处理系统目前稳定运行，出水水质良好。所以采用复合工艺，国内能够实现景观、绿化、资源与污水深度处理相结合。　　吴振斌：截止2006年，欧洲已建10000多座人工湿地，北美已建约20000座人工湿地，大洋洲、拉丁美洲和亚洲等国家均有广泛应用。其中，表面流人工湿地由于不需要砂砾等物质作填料，造价较低，目前在美国、加拿大、新西兰、瑞典等国有较多分布；潜流人工湿地的保湿性较好，对BOD、COD等有机物和重金属等去除效果好，受季节影响小，目前在欧洲、日本应用较多。　　刘超翔：近年来，湿地技术在欧洲、美国及世界各国迅速发展。丹麦1997年有芦苇床湿地134个，至2002年，英国有人工湿地628个，其中用做三级处理的水平潜流人工湿地为463个。法国现有芦苇床湿地200多个。此技术还在广为应用，特别是在一些东欧国家。在德国，大多数系统种植有芦苇，湿地系统填料是土壤，因为他们认为根的生长和芦苇根区会增加和稳定导水性，但几乎所有土壤系统都遇到表面短流问题。为保证潜流，英国等国家绝大多数采用砾石床。在欧洲，此系统趋向于对近100PE的乡村级社区生活污水进行二级处理，北美则趋向更多人口的生活污染深度处理，并且多采用接近自然湿地表面流人工湿地。　　根据人工湿地系统在国外的处理现状，我国可以借鉴的方面有：　　人工湿地系统占地面积较大，鉴于我国土地资源稀少，人工湿地应多采用更为高效的潜流人工湿地形式；为了进一步脱氮除磷，可在传统污水处理厂后面设置人工湿地系统深度净化污水，以保护水体并形成自然生态景观系统。　　人工湿地在国内是能够实现景观、绿化、资源与污水深度处理相结合的。人工湿地景观在城市生态景观建设中的作用越发的明显，营建人工湿地景观正在成为城市环境规划和建设、城市污水处理系统的重要组成部分。　　廖日红：从20世纪80年代开始，人工湿地技术由试验阶段进入应用阶段，德国、丹麦、奥地利、比利时、荷兰等欧洲国家逐渐兴建了大量的芦苇床系统，用于小城镇的污水处理；美国则更多地采用表面流湿地。目前，美国约有600多处表面流人工湿地工程用于处理市政、工业和农业废水；欧洲、澳大利亚则较多采用潜流人工湿地工艺，丹麦、德国、英国等国家至少有200个系统在运行。国外人工湿地运行管理较好，其使用寿命也较长，如美国密歇根州的湿地运行达25年，法国某垂直流人工湿地运行达20年。近年来，国外开始研究人工湿地技术在工业废水处理和其他污水处理中的应用，如美国加利福尼亚州使用人工湿地对炼油厂的废水进行处理；德国通过厌氧消化+人工湿地处理养猪废水；挪威Esval处理厂采用厌氧塘、曝气塘、水平潜流人工湿地、自由表面流人工湿地逐级处理垃圾渗滤液；英国、澳大利亚等国家采用人工湿地取代传统的雨水调蓄池净化合流制溢流污水。欧洲的垂直流人工湿地模式较适合于我国小城镇或农村的生活污水处理，美国的表面流人工湿地模式适合于我国河流、河口、湖泊等水体的补水水质净化。　　我国目前的人工湿地工程难以做到多目标结合，往往侧重于污水处理功能，没有兼顾湿地系统的其他生态作用，若能与景观设计、园林绿化相结合，则能更为充分地发挥人工湿地系统的综合功能，使污水处理工程成为景观的一部分，使水资源得到更为充分的利用。　　水工业市场：人工湿地生态产业前景如何？未来是否有望发展成为支柱产业？　　何池全：据国外研究资料表明，在进水浓度较低的情况下，人工湿地COD的去除率达80%以上，氮的去除率可达60%，磷的去除率可达90%以上，而城市污水处理厂对氮、磷的去除率往往仅能达到20%~40%，但其投资和运行费一般仅为传统的二级污水厂的1/10~1/2，且适用面广，目前它被广泛应用于处理生活污水、工业废水、矿山及石油开采废水、农业点源污染和非点源污染以及水体富营养化问题的治理。　　人工湿地比天然湿地污水处理提供了更好的机会，因为它们可以被优化设计去除BOD、COD和营养物质及细菌性污染物的系统性能，它不仅可以为昆虫和其他动物提供生境，而且可以最大限度地进行水力条件的控制和湿地植物的管理。　　随着人们认识水平的逐渐提高和对湿地研究的不断深入，尤其是在退化湿地恢复与重建、构建湿地和湿地生态工程等方面取得的进展，湿地在水质净化的效率和适用性上也得到极大提高，已不仅仅局限在自然状态下的污水末端处理和深度净化，而且在一些以生活污水为主的小城镇，湿地因为其高效的降解、转化污染物的能力，以及低廉的建造、运行费用，而成为污水处理厂的首选。　　对于湖泊周边的农田径流和村镇污水等面源污染，因其面广、量大，一般治理技术都很难见效，湿地则由于其特有的生态功能和存在形式，在面源污染控制方面更具有明显的优势。　　另外，我们看到，在2010年上海世博会成都案例馆的“活水公园”利用人工湿地来处理世博园区内的生活污水，引起了非常好的反响，这说明人工湿地的应用已经受到越来越多的重视。　　廖日红：我国目前正处于小城镇快速发展时期，小城镇污水处理的市场需求很大，人工湿地污水处理技术建设费用低、运行管理简便等特点，将使之成为小城镇污水处理的主要工艺之一。此外，我国的许多城市面临越来越严重的水资源短缺问题，污水处理厂的出水再处理回用成为大势所趋，人工湿地处理技术在出水再处理方面具有独特优势，将成为污水处理厂出水修饰的重要技术手段。　　人工湿地生态产业的发展，可能带动相关的环境工程设计、景观设计等咨询产业的发展，促进湿地生态工程建设所需的填料、植物等市场的成熟，催生湿地运行管理、湿地植物处理等新行业，可能形成以人工湿地技术为核心的系列产业链，逐渐成为环保领域的支柱产业之一。　　杨永兴：我国人口多，产生的污（废）水也多，而目前经济发展现状又不允许采用世界上最先进的污水处理技术，因此人工湿地污水处理技术适合我国一些地区国情的污水处理技术。随着我国经济发展，对水环境质量要求提高，污水处理必将要求深度处理，人工湿地是深度处理的最好技术之一，其社会需求将进一步加大。人工湿地污水生态处理技术未来有望在经济欠发达地区、人口密度相对较低，土地资源不太紧张地区发展成为一个重要污染水环境生态修复的环境产业。随着人工湿地技术的进一步发展，逐渐克服现有技术缺陷，必将满足社会发展需要。　　海热提：人工湿地生态产业面临污水处理厂的变清；天然湿地保护、恢复；人工湿地改良滩涂、荒地等问题。但水质改善是基础。水质改善后，生态渔业、生态林业、湿地植物、生态旅游业等形成的生态产业实现了生态效益、社会效益、经济效益的统一，仅经济价值就是原有产业的3～5倍。但要形成生态产业，有两个关键问题，必须做好生态规划，用多种技术手段做支撑，并整合各种资源实现综合利用。例如荒芜的土地资源能否与污水深度处理结合，景观、绿化、资源能否与污水深度处理相结合等。　　董强：人工湿地污水处理是一项不断被深化、应用的污水处理技术，具有着传统技术不可比拟的综合效益。国家“十二五”规划关于环境保护也提出更高的要求，国家和地方相关部门及科研机构也是积极倡导和鼓励采用人工湿地配合传统的手段来处理污水，实现生态效益、社会效益、经济效益的统一，所以人工湿地产业的发展前景应该是值得期待的，当然也有望发展成为支柱产业。　　水工业市场：作为经济与生态共同发展的契合点，人工湿地产业将会有怎样的投融资模式？　　刘超翔：人工湿地有可能跳出环保行业内BOT、BT等传统运营模式，与多行业结合，创建出新的投融资模式的。大量的土建项目可以转化为生态项目，具有增值能力，能成为新的资金渠道，通过自身滚动发展，破解后续融资难题。这对整个环保产业发展具有积极的作用。　　廖日红：目前，我国的人工湿地污水处理工程绝对大多数属于经营收益小或没有收益的基础设施项目，但其有受益对象，即具有收费条件，因此该产业可采用建设－经营－转让BOT（Build-Operate-Transfer）、使用者付费URM（User Reimbursement Model）、影子收费（shadow tolling）等投融资模式。　　海热提：人工湿地作为经济于生态共同发展的契合点，其产业也会有两种投融资模式：政府投融资模式和市场化投融资模式。　　政府投融资主体以政府提供的信用为基础，以政策性融资方式为主，辅之以其他手段进行融资。即人工湿地项目的投资、建设、运营“三位一体”，全部由政府或政府组建的国有独资公司包揽。其优点是能依托政府财政和良好的信用，快速筹措到资金，操作简便，融资速度快，可靠性大。　　市场化投融资主体的融资又分为企业信用融资和项目融资。企业信用融资是以企业信用为基础进行的各种融资活动；项目融资是以合资成立的股份制项目公司为主体，在政府的支持下，以项目本身收益为基础进行的商业融资活动。即人工湿地项目的投资、建设、运营三分开，即存在多元化投融资主体，多方参与建设，多方参与运营，谁出资谁收益，是多元市场化的所有制经济在城市基础设施建设中的具体体现。 市场化投融资最大的优点是可以吸引更多的投资者参与项目建设，减轻对政府财政的依赖，实现投融资主体多元化。　　吴振斌：在目前的发展阶段下，人工湿地产业仍旧主要依靠于环保行业内BOT、BT等传统运营模式。随着经济与生态共同发展，人工湿地广泛与多行业结合后，大量的土建项目可以转化为生态项目，具有增值能力，能成为新的资金渠道，通过自身滚动发展，破解后续融资难题。这对整个环保产业发展具有积极的作用。　　水工业市场：目前国内有哪些从事人工湿地污水处理的企业工程运行良好，项目案例值得推广？　　海热提：人工湿地污水处理系统以其独有的优越性越来越为人们所熟悉和重视——投资成本少、运行费用低、运行技术低、能够结合景观进行建设，具有良好的美观效果。因此越来越多的企业采用了此方法来解决一系列的环境问题。比较好的案例有以下几个：　　(1) 澄江县马料河人工湿地污水处理工程。建设时间：2003年7月；工程工艺：氧化塘+垂直潜流+表流湿地；污水类型：城镇生活污水；处理能力：3000m3/d；占地面积：20000m2；达标要求：GB一级B标准；目前状况：正常运行。马料河人工湿地是云南省乃至国内填料型人工湿地污水处理系统工程化应用的典范之一。　　(2) 江川县渔村大河人工湿地污水处理工程。建设时间：2004年11月；工程工艺：氧化塘+水平潜流；污水类型：农村生活污水+农业面源污染；处理能力：10000m3/d；占地面积：13000m2；达标要求：地表水Ⅳ类水要求，部分满足Ⅲ类要求；目前状况：正常运行，部分指标达标。该污水处理厂是高负荷潜流湿地处理富营养化污水的力作，此项工程也开启了人工湿地高效处理污水的先河。　　(3)玉溪市九溪人工湿地污水处理工程。建设时间：2008年5月；工程工艺：氧化塘+水平潜流+垂直潜流；污水类型：富营养化污水；处理能力：/d；占地面积：；达标要求：地表Ⅳ类水要求，部分满足Ⅲ类要求；目前状况：正常运行，出水达标。此工程是迄今为止，国内外面积最大的填料型人工湿地，工程出水除磷和氨氮外，均达到了地表3类标准，其蓝藻的去除率达到99%以上。　　(4) 萍乡市芦溪县南坑人工湿地污水处理工程。建设时间：2009年7月；工程工艺：氧化塘+水平潜流+垂直潜流；污水类型：城市生活污水+农业面源污水；处理能力：5000m3/d；占地面积：9000m2；达标要求：GB一级B标准；目前状况：正常运行，出水部分满足地表Ⅲ类要求。工程配置了多个湿地植物品种，这些植物根系发达，生长发育期长，具有良好的景观效果。　　(5) 昆明市体育城人工湿地污水处理景观工程。建设时间：2008年10月；工程工艺：氧化塘+表面流+水平潜流；污水类型：污水处理厂废水；处理能力：2000m3/d；占地面积：4000m2；达标要求：CJ/T95-2000景观回用水标准；目前状况：正常运行，出水达标。本工程将原本用于景观绿化的水系结合人工湿地进行改造，并取得了较好的效果。　　(6) 江川人工湿地实验工程。建设时间：2003年12月；工程工艺：氧化塘+水平潜流；污水类型：富营养化污水；处理能力：1000m3/d；占地面积：1000m2；达标要求：GBⅡ类水标准；目前状况：课题验收结束，试剂达到Ⅲ类水要求，部分符合Ⅱ类水要求。作为九溪人工湿地规模化应用在云南的试验工程，该人工湿地取得了相当好的效果。　　(7) 云南城投福保塘湿地公园。建设时间：2008年10月；工程工艺：湿地公园+表流湿地；污水类型：富营养化污水；处理能力：3000m3/d；占地面积：80000m2；目前状况：正常运行。湿地公园的建设可以在进行生态修复、景观改造的同时，满足湿地“自然之肾”的功能要求，该工程建设取得了良好的效果。　　何池全：1997年山东省胶南市建成了占地面积为44.33万m2、处理规模为m3/d的表面流人工湿地污水处理厂，目前该厂的运行情况良好。　　2001年深圳市龙岗区环境保护局建成了沙田人工湿地污水处理厂，处理规模为5000m3/d，占地面积2万m2，经预处理以及一级、二级人工湿地处理，出水达到了GB《地表水环境质量标准》中V类标准。　　2002年云南省在芜湖北岸建成了窑泥沟人工湿地和杞麓湖北岸建造红旗河口生物减污试验示范工程。　　日沈阳满堂河生态污水处理示范厂进入冬季调试阶段，这是东北第一座人工湿地污水生态处理厂。　　2006年上海首个以“人工湿地”技术处理生活污水项目在洋山投入运行，生活污水通过收集管道流入潜水泵井，四道滤网将固体废弃物“拦截”后，只需一台1.1千瓦的潜水泵每天运转42分钟，将污水送进这片生长着水生植物的“人工湿地”，经过砂石等五六层介质层流到底层。在此过程中，植物根部吸附过滤含氨磷化合物，污染物被逐步分解，最后由底层集水管导出的水就能达到排放标准，用来浇灌绿地以及洗车、冲厕所。据测算，一年可节水12000吨。　　目前各工程项目运行良好，为人工湿地污水处理技术奠定了坚实的基础，是以后人工湿地发展的借鉴和参照的范例。　　成都活水园，占地24000多平方米，坐落于成都市中心府南河畔，是一个具国际知名度的环境治理的成功案例。园中庞大的水处理工程，大大改善了府南河的水质，也让市民亲眼目睹水由污变清的自然进程并为之骄傲。每天有200立方水从河中抽出除去细菌、重金属后再回到河中。活水公园是占地24000多平方米。取自府河水，依次流经厌氧池、流水雕塑、兼氧池、植物塘、植物床、养鱼塘等水净化系统，向人们演示了水与自然界由“浊”变“清”、由“死”变“活”的生命过程。　　上海梦清园位于上海市苏州河畔，占地面积8.6公顷，是2004年完成的苏州河综合整治工程一期重点项目，园内引入苏州河水，通过人工湿地生态系统对其完成净化，再向外排出。上海梦清园也是一个比较好的人工湿地处理污水的实例。　　目前正在进行的上海浦东金海湿地利用人工湿地对景观水体的修复研究，利用上海大学设计的复合流人工湿地装置进行组合（已申请相关专利），实现对景观水体的治理。　　吴振斌：北京市奥林匹克森林公园人工湿地水质改善工程于2006年在北京市朝阳区建成并运行至今，由中国科学院水生生物研究所联合北京市水利规划设计研究院等单位，承担该工程中的设计、施工、调试和运行管理等方面工作。工程内的人工湿地系统作为奥林匹克森林公园水质改善、生态自然净化系统的重要组成部分，主要功能是深度处理再生水，保障奥林匹克森林公园主湖循环湖水水质，并与其他水质改善措施协同作用，保持整个水系水质，同时创造独特的湿地生态景观，成为一个向世界展示北京生态城市内涵的窗口。工程建成后，出水达到《奥林匹克森林公园水系水质模拟和维护系统设计》的模拟分析水质目标，即大部分水质指标在《地表水环境质量标准》（GB）Ⅲ-Ⅳ类。从景观上来看，人工湿地系统在奥运公园中形成独特的湿地景观，丰富公园的景观多样性，为运动员和游客提供良好的休闲空间。　　杨永兴：相对而言，在我国深圳、云南建造的一些人工湿地污水处理工程运行相对比较好，一些大型人工湿地项目案例值得推广。原因在于这些大型人工湿地污水处理工程多为中国科学院、着名大学的专家参与研究、具有环境工程甲级资质的设计院参与设计、具有丰富的污水处理工程建设经验的环境工程公司参与建设，这些人工湿地污水处理工程的科技含量相对较高，采用的处理技术多拥有国家专利，多为专家多年科研成果的实践应用。另外，有些人工湿地工程项目是配合国家滇池、太湖等重大治理项目建设的，这些项目案例值得推广。但是也都存在一些技术与管理的不足，应该在吸取经验教训的基础上进行推广。　　目前我国很多地方建设的小型人工湿地污水处理工程实际设计单位与施工单位并不真正具备专业的人工湿地工程设计资质、人工湿地施工资质以及人工湿地专业技术人员，采用的技术多为比较落后的人工湿地技术，工程设计缺少现代高科技含量，因而工程设计与建造均有重大技术缺陷，运行效果并不理想，最终出水效果与工程设计标准相差甚远。甚至有些存在严重的工程设计缺陷或施工过程缺陷，人工湿地运行时间不长就失去了运行能力，还有些疏于人工湿地运行管理，其应有的效益根本发挥不出来。　　我国人工湿地污水处理工程技术应用历史短，具有独立的自主知识产权、拥有人工湿地污水处理专利技术相对比较少，虽然很多环境工程公司与企业在应用人工湿地技术处理污水，但是大多是采用很简单的人工湿地污水处理技术，缺少科学研究最先进处理技术应用，有些工程所采用工艺与技术实际上并不拥有技术专利与知识产权。对人工湿地污水处理工程最终处理效果缺乏国家级专业技术评估与检测单位的权威评估与检测，正在运行的人工湿地污水处理工程也很少能提供可靠的长期的进水与出水水质科学数据，所以现在还难以准确地列出工程运行良好的企业顺序。
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