浅谈湿地生态工程

浅谈湿地生态工程

摘要：人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。

关键词：湿地生态工程；人工湿地；因地制宜

1.湿地生态工程的产生

中国是一个水资源严重缺乏的国家,人均水资源量仅为世界人均占有量的1/4 。日趋严重的水污染问题更是加剧了水资源短缺的矛盾。中国环境监测总站的数据表明,中国七大流域的水质以Ⅲ、Ⅳ标准水体为主,解决水危机问题的主要方法之一是采用活性泥法工艺。这种工艺工程相对成熟,但是投资高,耗能大,运行管理要求高,且主要以去除碳源污染物为目的,去除氮、磷等营养物质的能力差,经处理后的出水排入天然水体后仍有可能引起水体富营养化等环境问题。三级处理可以解决上述问题但因投资和运行费用昂贵而难以大面积推广, 由于中国经济发展水平不很高,能源短缺,许多地方,尤其是中小城市和乡村由于资金有限, 一般不适合采用传统的活性污泥处理工艺。20世纪70年代末发展起来的湿地生态工程污水处理技术为处理城市生活污水、农村灌溉污水等提供了新的思路和选择。

2.湿地生态工程的特点

湿地生态工程具有独特的优点：一高三低一不，即高效率、低投资、低运转费用、低维持技术和基本不耗电。其中最显著特点就是对有机污染物有较强的降解能力。这类污水处理系统通过自然生态系统的生态水文过程, 把物理、化学和生物作用结合在一起, 增强了处理污水的能力,废水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用, 可以很快地被微生物利用；废水中可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被去除。

人工湿地的工艺原理是在不同材质、不同粒径配比的基质填料上种植特定的净水植物，从而成为人工建造的、可控制的、工程化的湿地生态系统。当污水通过湿地系统时，其中的污染物质通过沉积、过滤、吸附和分解等作用得到净化。同时，人工湿地中的植物除了增加湿地基质的透水性，还能与周围环境的原生动物、微生物等形成各种小环境，通过氧的传递，形成特殊的根际微生态环境，这一微生态环境具有很强的净化废水的能力。

复合垂直流人工湿地技术的突出优点是系统净化功能强，劣Ⅴ类的地表水经过处理后出水指标可达到Ⅱ~Ⅲ类，原生活污水经过处理可达《污水综合排放标准》(8978－1996)一级排放标准。这一技术不仅可对污水进行集中处理，而且可因地制宜进行分散处理；不仅可用于生活污水、城市综合污水处理，还可用于部分行业废水的处理，如农业、养殖、矿山等。与此同时，这一系统常年运行比较稳定，即使在冬季也有较好的净化效果。工程建设运行费用较低也是人工湿地技术的重要特点。采用复合垂直流人工湿地技术的单位投资成本约1100元/吨，大约为一般二级污水处理厂的1/3；运行成本低于0.1元/吨，仅为一般二级污水处理厂的1/6。同时，这一系统日常运行管理维护只需一名兼职管理人员。

3.湿地生态工程的分类（模式）

3.1一般的模式

湿地生态工程按污水的流动方式可分为三种类型:表面流人工湿地；水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。表面流人工湿地的废水在湿地的土壤表层流动,水深较浅(在0.1m~

0.6 m),净化废水效果较差。潜流人工湿地处理的污水在湿地床的表面下流动,一方面可以充分利用填料表面生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料截留等作用,提高处理效果和处理能力；另一方面由于水流在地表下流动,保温性好,处理效果受气候影响较小,且卫生条件较好,目前人工湿地污水处理系统大多数是潜流人工湿地。

3.2因地制宜

根据各个地方的具体情况，模式不一而足，如湖南长沙市把本市湿地生态系统面临的问题结合湿地生态系统的特点与功能以及生态文明城市建设的目标，将湿地生态工程分为如下九大生态工程模式。

（1）自然湿地恢复生态工程：在对区域水文地理地貌土壤条件生物因素及自然湿地退化状况，进行整体调查和评价的基础上结合采用生物生态及工程技术。

（2）南方湿地生物资源库工程：依据湿地演替规律和生物特性，以乡土动植物及微生物资源为主，以自然湿地生物群落为基本单元，以生活养殖污水作为养分资源，模拟自然湿地中各种生物生态特点、分布状态、生物生产量及群落的演替特点，建立水底－水中－水面－沼泽－陆地的近自然生物资源基因库。

（3）湿地景观生态工程：通过城市湿地景观的建设，最大限度地保存城市湿地发挥湿地泻洪防洪、净化水质补充水源、美化环境以及生态旅游的综合生态服务功能，为生物提供更多生存空间，有效解决城市化进程中湿地保护与利用的矛盾。

（4）城镇生活污水处理湿地生态工程：由于占地面积稍大人工湿地技术更适合远离中心污水处理厂的新开发区、工业园区旅游景区、乡镇或由于人口增长或因实施新的排污标准而迫切需要增容城区。

（5）养殖废水（深度）处理湿地生态工程：从全市养殖现状出发，按照减量化、无害化、资源化、生态化原则，在畜禽粪便作肥料沼气资源化的基础上，充分体现低碳生态养殖发展环循经济的可持续发展的理念，建立一批投资省效能高、管理便捷和运行成本低的湿地生态工程处理设施，控制养殖污染，促进养殖废弃物综合利用。

（6）农田面源污水控制湿地生态工程：遵循系统稳定性资源节约性和生态安全性原则，对农田面源污水控制湿地工程在长沙市的推广应用进行论证和统筹规划的基础上，通过示范工程提出农田面源污染湿地工程控制技术模式，可有效削减农田面源污染物向水体的排放，协调农业生产发展与水环境保护的关系，实现农村经济发展与环境保护的双赢提升农村生态文明的整体水平。

（7）风景旅游区污水治理湿地生态工程：采用人工湿地与人工浮床相结合技术处理景观水体污染，利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等综合作用，不仅可实现污水的高效净化，同时还兼具生态旅游与科教价值。

（8）工业污染（深度）处理湿地生态工程：在污染源与污染区之间建立生态隔离系统，对企业处理后固液废物进行生态拦截，防止污染区受到新的污染；在治理区建立土壤渗滤液与暴雨径流收集与处理系统，充分利用自然降水的淋溶作用降低土壤重金属元素含量与控制污染扩散，防止地表径流对周边环境产生的影响；以优势微生物与植物为主构建季节性生物群落恢复植被与景观，提高土壤综合利用价值。

（9）建立湿地综合样板示范生态工程：在先导区、老城区和城乡结合部建立湿地资源保护与湿地技术应用的综合示范区，进一步结合湿地生态系统的功能和特点在市各地区选择和建立有代表性的示范工程，通过示范工程的集成与组合从不同层面来体现长沙市生态文明建设的主题，实现改善生态环境、提高资源利用效率、提升区域发展品质。

4.常用湿地生态工程植物种类及筛选

湿地植物资源十分丰富，种类繁多。根据其生态型可分为挺水植物、浮叶和漂浮植物、