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[摘 要]近些年来，城市洪水问题成为了制约城市发展的一个重要痼疾。在解决和应对这一问题的过程中，许多政府部门都提出了相关的要求和以及政策，提出了必须建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。目前，伴随着中国城市化建设进程的不断加快，许多的城市湿地已经面临着严重的缺水、面积缩小以及调节功能的不断退化和污染加剧的问题，因此，对于湿地的保护越来越被重视。
[关键词]人工湿地技术；海绵城市建设；应用
中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0093-01
1 人工湿地简析
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。实际上就是对天然湿地结构的一种人为模拟，将雨水沉淀、过滤、净化、调蓄和生态景观功能作为基础而建造的由挺水和沉水植被、饱和基质、动物和水体等共同组成的一个复合体。而组合人工湿地则是指两个或两个以上的同种类型的人工湿地的组合，与单独的人工湿地相比较而言，组合人工湿地的出水更为稳定，对污水的处理效果更加显著，但是由于地域之间存在的较大的差异性，组合人工湿地在工艺构造上面也是不尽相同的；以污水在湿地床中的流动方式为划分依据，则主要包括了垂直流人工湿地、水平潜流人工湿地和表面流人工湿地。除此之外，人工湿地还与生化工艺、自然处理工艺等形成了组合系统，在城市建设的应用中取得了较好的经济效益、社会效益和环境效益。
2 人工湿地技术原理
人工基质、水生植物和微生物是人工湿地的主要组成部分。人工基质为微生物的生长提供稳定的依附表面，为水生植物提供载体和营养物质，并通过一些物理和化学途径净化污水；水生植物除直接吸收利用污水中的营养物质及吸附、富集一些有毒有害物质外，还有输送氧气到根区和维持水力传输的作用；微生物的代谢作用是污水中有机污染物降解的主要机制。同时它们相互联系、互为因果，形成一个系统。废水可以在人工基质缝隙中流动或在床体的表面流动，并在床的表面种植具有污水处理机能好、成活率高、抗水性能强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物。当废水流经时，固体物被人工基质及植物根系阻拦截留，有机质通过生物膜的吸附、同化及异化作用而得以去除。因湿地植物根系对氧的传递释放，湿地床层及其周围对微环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态，有利于硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用，达到去除氮和磷的效果，最后通过湿地基质的定期更换或植物收割使污染物质最终从系统中去除。一般的污水中不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留而被微生物利用；污水中可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程被分解去除。
3 组合人工湿地在海绵城市中的应用
3.1 水质设计
初期雨水径流进水水质是不可控的，为了有效地减轻后续处理工作的压力，在雨水进入湿地处理单元之前要对其进行必要的预处理和截污处理，例如在雨水进入湿地处理单元之前设置植草沟或湿塘，对其中存在的颗粒较大的有机物予以去除，其水质要根据城市当地多年的实测资料为参照物，并满足相关的规定要求。出水水质的控制主要包括以下三个方面：当湿地雨水处理系统的出水直接排入水体的时候，系统中的水力停留时间应不小于30min，且SS去除率要不小于60%；当蓄后雨水经过净化处理之后，出水中的CODcr、SS等污染物指标的含量要满足于相关的文件要求；当出水是用来进行回收利用的时候，其中的CODcr、SS等污染物指标的含量要符合《建筑与小区雨水利用工程技术规范》中的规定。
3.2 工艺流程
组合人工湿地雨水处理系统的工艺流程的制定要以进水水质和出水水质为根据，对组合人工湿地的特点和工程用地等环境条件进行全面地考量，其中主要包括了预处理单元、调蓄单元和处理单元。其中的预处理单元，是利用沉砂池和湿塘等对径流雨水进行一定的预处理；对于调蓄单元而言，一般采用的是调节塘和储水模块，这是湿地雨水处理系统中必須要具有的调蓄容积，以实现削减洪峰流量和径流总量；处理单元则是对径流雨水的污染物进行有效处理的一个重要环节，要根据实际的需要来选择植物和基质的组合。
3.3 注意事项
3.3.1 雨水处理
前置预处理的主要目的是沉淀雨水径流中颗粒较大的污染物，组合人工湿地对雨水处理的目标是不同的，要求湿地处理单元的进水SS值控制在100mg/L以内；且人工湿地进水口的流速要小于0.5m/s，一方面有利于去除沉淀物，另一方面还避免对沉积物的扰动，而且还对处理单元中的植物起到了一定的保护作用。
3.3.2 植物选择
组合人工湿地的处理单元中对于植物的选择要尽量选用一些耐污能力强、去污效果好、根系发达、抗病虫害能力强、容易管理的本土植物，并且要根据植物的实际生长特点来对水位进行控制；当湿地的出水直接排入河流和湖泊的时候要尽量选择挺水植物，将超高距离控制在0.3～0.6m之间。组合人工湿地还可以选择多种植物来实现搭配栽种，以提高植物的多样性和景观效果。
3.3.3 基质选择
水质稳定是人工湿地的关键之所在，基质的选择会受到基质机械强度、孔隙率、稳定性和表面粗糙程度等因素的影响，潜流人工湿地基质层的初始孔隙率要控制在35%～40%的范围当中，且其基质层的厚度应该大于植物根系所能达到的最深处；基质的选择要以就近取材为原则，对出水的氮、磷浓度有要求时应使用功能性的基质。例如，在对组合人工湿地的设计时可以采用工程和生态措施相结合的方式，在主水面上设计生态过滤池来对污水实现高效的净化。
3.3.4 生物保护
在对水土和植物进行规划保护的同时，也应要重视对动物和微生物的保护，从其生长的实际需求为出发点来进行设计。例如，对于鱼类的保护中要充分地考虑到冬季温度较低条件下的水禽类捕食问题，将原有的部分水域进行加深处理或者是投入体积较大的石块，使鱼类在深水区和石缝中过冬；另外，还可以在组合人工湿地中设计人工小岛来为禽类的繁衍提供场地。
4 结语
湿地与城市的生态平衡、城市的可持续发展以及城市经济效益的取得都是息息相关的，而城市中的人工湿地，大多位于城市的腹地或周边地带，其对城市的发展尤为重要。
人工湿地技术的运用，可以在节约大量的资金并且实现高效率的净化污水作用之下，进一步创建出城市全新的生态环境。对于处在日新月异、不断发展的城市来说，人工湿地技术的运用，可以为城市社会、经济、生态建设发展起到关键性的作用。因此，要积极重视城市湿地的建设，大力创新人工湿地技术，充分发挥人工湿地技术在城市发展建设中的作用，这是当前可持续发展和循环经济形势下城市发展的必然要求，也是具有广阔的应用前景的。
参考文献
[1] 王国荣，李正兆，张文中.海绵城市理论及其在城市规划中的实践构想[J].山西建筑，2014，40（36）：1-2.
[2] 姜婷.人工湿地污水处理技术与节约型城市的建设[A].污染防治技术，2007，20（3）：22-24.
[关键词]人工湿地技术；海绵城市建设；应用
中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0093-01
1 人工湿地简析
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。实际上就是对天然湿地结构的一种人为模拟，将雨水沉淀、过滤、净化、调蓄和生态景观功能作为基础而建造的由挺水和沉水植被、饱和基质、动物和水体等共同组成的一个复合体。而组合人工湿地则是指两个或两个以上的同种类型的人工湿地的组合，与单独的人工湿地相比较而言，组合人工湿地的出水更为稳定，对污水的处理效果更加显著，但是由于地域之间存在的较大的差异性，组合人工湿地在工艺构造上面也是不尽相同的；以污水在湿地床中的流动方式为划分依据，则主要包括了垂直流人工湿地、水平潜流人工湿地和表面流人工湿地。除此之外，人工湿地还与生化工艺、自然处理工艺等形成了组合系统，在城市建设的应用中取得了较好的经济效益、社会效益和环境效益。
2 人工湿地技术原理
人工基质、水生植物和微生物是人工湿地的主要组成部分。人工基质为微生物的生长提供稳定的依附表面，为水生植物提供载体和营养物质，并通过一些物理和化学途径净化污水；水生植物除直接吸收利用污水中的营养物质及吸附、富集一些有毒有害物质外，还有输送氧气到根区和维持水力传输的作用；微生物的代谢作用是污水中有机污染物降解的主要机制。同时它们相互联系、互为因果，形成一个系统。废水可以在人工基质缝隙中流动或在床体的表面流动，并在床的表面种植具有污水处理机能好、成活率高、抗水性能强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物。当废水流经时，固体物被人工基质及植物根系阻拦截留，有机质通过生物膜的吸附、同化及异化作用而得以去除。因湿地植物根系对氧的传递释放，湿地床层及其周围对微环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态，有利于硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用，达到去除氮和磷的效果，最后通过湿地基质的定期更换或植物收割使污染物质最终从系统中去除。一般的污水中不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留而被微生物利用；污水中可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程被分解去除。
3 组合人工湿地在海绵城市中的应用
3.1 水质设计
初期雨水径流进水水质是不可控的，为了有效地减轻后续处理工作的压力，在雨水进入湿地处理单元之前要对其进行必要的预处理和截污处理，例如在雨水进入湿地处理单元之前设置植草沟或湿塘，对其中存在的颗粒较大的有机物予以去除，其水质要根据城市当地多年的实测资料为参照物，并满足相关的规定要求。出水水质的控制主要包括以下三个方面：当湿地雨水处理系统的出水直接排入水体的时候，系统中的水力停留时间应不小于30min，且SS去除率要不小于60%；当蓄后雨水经过净化处理之后，出水中的CODcr、SS等污染物指标的含量要满足于相关的文件要求；当出水是用来进行回收利用的时候，其中的CODcr、SS等污染物指标的含量要符合《建筑与小区雨水利用工程技术规范》中的规定。
3.2 工艺流程
组合人工湿地雨水处理系统的工艺流程的制定要以进水水质和出水水质为根据，对组合人工湿地的特点和工程用地等环境条件进行全面地考量，其中主要包括了预处理单元、调蓄单元和处理单元。其中的预处理单元，是利用沉砂池和湿塘等对径流雨水进行一定的预处理；对于调蓄单元而言，一般采用的是调节塘和储水模块，这是湿地雨水处理系统中必須要具有的调蓄容积，以实现削减洪峰流量和径流总量；处理单元则是对径流雨水的污染物进行有效处理的一个重要环节，要根据实际的需要来选择植物和基质的组合。
3.3 注意事项
3.3.1 雨水处理
前置预处理的主要目的是沉淀雨水径流中颗粒较大的污染物，组合人工湿地对雨水处理的目标是不同的，要求湿地处理单元的进水SS值控制在100mg/L以内；且人工湿地进水口的流速要小于0.5m/s，一方面有利于去除沉淀物，另一方面还避免对沉积物的扰动，而且还对处理单元中的植物起到了一定的保护作用。
3.3.2 植物选择
组合人工湿地的处理单元中对于植物的选择要尽量选用一些耐污能力强、去污效果好、根系发达、抗病虫害能力强、容易管理的本土植物，并且要根据植物的实际生长特点来对水位进行控制；当湿地的出水直接排入河流和湖泊的时候要尽量选择挺水植物，将超高距离控制在0.3～0.6m之间。组合人工湿地还可以选择多种植物来实现搭配栽种，以提高植物的多样性和景观效果。
3.3.3 基质选择
水质稳定是人工湿地的关键之所在，基质的选择会受到基质机械强度、孔隙率、稳定性和表面粗糙程度等因素的影响，潜流人工湿地基质层的初始孔隙率要控制在35%～40%的范围当中，且其基质层的厚度应该大于植物根系所能达到的最深处；基质的选择要以就近取材为原则，对出水的氮、磷浓度有要求时应使用功能性的基质。例如，在对组合人工湿地的设计时可以采用工程和生态措施相结合的方式，在主水面上设计生态过滤池来对污水实现高效的净化。
3.3.4 生物保护
在对水土和植物进行规划保护的同时，也应要重视对动物和微生物的保护，从其生长的实际需求为出发点来进行设计。例如，对于鱼类的保护中要充分地考虑到冬季温度较低条件下的水禽类捕食问题，将原有的部分水域进行加深处理或者是投入体积较大的石块，使鱼类在深水区和石缝中过冬；另外，还可以在组合人工湿地中设计人工小岛来为禽类的繁衍提供场地。
4 结语
湿地与城市的生态平衡、城市的可持续发展以及城市经济效益的取得都是息息相关的，而城市中的人工湿地，大多位于城市的腹地或周边地带，其对城市的发展尤为重要。
人工湿地技术的运用，可以在节约大量的资金并且实现高效率的净化污水作用之下，进一步创建出城市全新的生态环境。对于处在日新月异、不断发展的城市来说，人工湿地技术的运用，可以为城市社会、经济、生态建设发展起到关键性的作用。因此，要积极重视城市湿地的建设，大力创新人工湿地技术，充分发挥人工湿地技术在城市发展建设中的作用，这是当前可持续发展和循环经济形势下城市发展的必然要求，也是具有广阔的应用前景的。
参考文献
[1] 王国荣，李正兆，张文中.海绵城市理论及其在城市规划中的实践构想[J].山西建筑，2014，40（36）：1-2.
[2] 姜婷.人工湿地污水处理技术与节约型城市的建设[A].污染防治技术，2007，20（3）：22-24.