由于工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，我國水資源緊缺和水污染問題十分嚴重。一方面大量的淡水資源被浪費，另一方面水體污染日益加劇。盡管城市工業(yè)廢水的產(chǎn)生得到了一定的控制，但以生活污水、養(yǎng)殖廢水和農(nóng)村化學品流失為主要污染物的非點源污染又呈現(xiàn)迅速上升的趨勢，而且更加難以控制。
傳統(tǒng)的集中式污水處理工藝不適用于非點源污染的防治。從世界范圍來看，非點源污染已成為水環(huán)境的一大污染源或首要污染源。在美國，非點源污染占污染總量的2/3；在奧地利北部地區(qū)，據(jù)計算進入水環(huán)境的非點源氮量遠比點源大。丹麥270條河流94％的氮負荷、52％的磷負荷是由非點源污染引起的。荷蘭農(nóng)業(yè)非點源提供的總氮、總磷分別占水環(huán)境污染總量的60％和40％。在我國，非點源污染問題也日益嚴重，在太湖和滇池等重要湖泊，非點源污染已經(jīng)成為水質惡化的主要原因之一。這就要求不斷尋找新的污水處理方法，以期能解決這些問題。人工生態(tài)綠地處理技術以其與環(huán)境的良好協(xié)調(diào)性而得到了廣泛地應用。
城鎮(zhèn)污水處理中存在的問題
目前，我國城鎮(zhèn)污水處理主要依賴于傳統(tǒng)污水處理廠，普遍存在處理水平低、投資和運行費用高、易產(chǎn)生二次污染等問題，而且由于資金短缺，一些小規(guī)模村鎮(zhèn)的生活污水直接排入地表水或海域，嚴重污染了周圍的環(huán)境�，F(xiàn)階段我國城鎮(zhèn)污水處理存在以下主要問題：
●污水排放量大，處理率低；
●非點源污染日益嚴重，集中式污水處理不能夠滿足水體污染防治要求；
●傳統(tǒng)污水處理工藝對氮、磷的去除率較低，容易引起水體富營養(yǎng)化和赤潮現(xiàn)象；
●再生水回用效率低，絕大部分處理后排放，有的甚至與污水合流或排入海洋，浪費了大量寶貴的淡水資源。
污水資源化是解決我國水資源短缺的必由之路。目前，我國的污水治理大部分僅停留在單純的水污染控制上，而未達到全方位的水環(huán)境治理。所謂全方位水環(huán)境治理就是做到從單純的水污染控制處理上升到水循環(huán)過程治理，即做到人為的處理、利用與自然界的循環(huán)相融合。我國污水資源化利用率很低，其中工業(yè)廢水資源化利用率僅60%，城市污水資源化利用率更低。僅靠污水二級處理仍不能完全實現(xiàn)污水處理無害化和資源化。人工生態(tài)綠地系統(tǒng)作為一種污水處理的新工藝，可以實現(xiàn)污水就地處理，再生水就地回用的目的，為城鎮(zhèn)污水處理和節(jié)約淡水資源提供了一個可靠的出路。
人工生態(tài)綠地系統(tǒng)介紹
1、原理
人工生態(tài)綠地系統(tǒng)是20世紀90年代發(fā)展起來的，該處理技術從源頭控制出發(fā)，運用生態(tài)學原理，通過對土地處理法中的地下滲濾系統(tǒng)的優(yōu)化，提出了該污水處理生態(tài)化技術。該技術適用于處理城鎮(zhèn)、旅游風景區(qū)、養(yǎng)殖場和公園等生活污水以及給水工程中微污染水的處理。
人工生態(tài)綠地是具有一定長寬比且底部具有坡度的生態(tài)模塊。該工藝把傳統(tǒng)的污水處理工藝與生態(tài)綠化相結合，由土壤、填料和濾料混合組成填料床，并在土壤層種植根系發(fā)達、耐污性能好及適應性強的景觀或經(jīng)濟作物，能夠與周圍景觀相協(xié)調(diào)。污水經(jīng)植物的吸收、填料過濾、好氧、兼氧和厭氧微生物降解等一系列物理化學生物過程，出水水質可達《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準。該系統(tǒng)好氧氧源主要來自于植物的光合作用，根系輸氧；土壤的呼吸作用和水自流負壓吸氧。污水在填料床孔隙中流動一方面起到了過濾、充氧作用同時進行了微生物的好氧處理，另一方面可充分利用填料表面生長的生物膜、發(fā)達的植物提供氧根系及表層土壤的截留作用，進一步提高處理能力和處理效果。氧源的能耗以太陽能、生物能為主，因此可最終實現(xiàn)污水的零排放，零費用運行。該系統(tǒng)應用簡單，小到一家一戶，大到上萬人的社區(qū)。江浙一帶已對人工綠地處理系統(tǒng)有所研究，同時建立了多個人工綠地處理系統(tǒng)，從運行情況來看，處理效果良好，真正做到“污染一片，治理一片”，可以作為分散式污水處理技術的主要推廣工藝。
該工藝的主體由兩部分組成：預處理和生態(tài)綠地處理。根據(jù)來水的水質、水量和出水水質要求，預處理方法可以選擇好氧處理和厭氧處理.
2、人工生態(tài)綠地的特點
人工生態(tài)綠地污水處理技術具有很多優(yōu)勢：
（1）建設成本及運行管理費用低廉。人工生態(tài)綠地的工程建設投資大約是城市污水處理廠的2／3，運行管理費則是1/8至1/10。
（2）具有強大的生態(tài)修復功能。它不僅具有涵養(yǎng)水源、降解污染物、保護生物多樣性的特點，還具有吸收S02、C02、氮氧化物、增加氧氣、凈化空氣、消除城市熱島效應、光污染和吸收噪聲等環(huán)境調(diào)節(jié)功能。
（3）保護動物和提高景觀美學價值。生態(tài)綠地能夠控制土壤侵蝕、防風，是眾多野生動植物棲息、繁殖、遷徙和集聚之地，對保護動物和提高局部地區(qū)景觀的美學價值有很大的益處。
3、人工生態(tài)綠地與傳統(tǒng)工藝的區(qū)別
常規(guī)的工藝是指混凝土結構的構筑物，利用生物膜法/活性污泥法等生物降解技術處理污水的工藝，與人工生態(tài)綠地的對比如下所示：
（1）占地面積，土地的使用
常規(guī)工藝由于采用的是混凝土的結構，處理設施部分的占地很難被再次利用，即使是做成地埋式的結構，由于表面是混凝土地面，只能作為一些停車用地，不能用做綠地。而人工生態(tài)綠地則采用綠地凈化的形式，占用的土地可以完全還與綠地，其污水處理的實質就是不僅處理污水，還建設部分的綠地，減輕了小區(qū)綠地建設的負擔。
（2）動力消耗，運行費用
常規(guī)工藝由于采用的是鼓風機充氧的技術，這就要消耗很大的動能（電力消耗），一個上萬噸的污水處理廠光動能消耗要在0.3元/噸污水，加上另外的藥劑、人工費用，每噸水的處理費用在0.4元左右。而人工綠地，由于采用植物能以及植物生態(tài)群落的生物能，只是在預處理池部分消耗極少的動能（曝氣機、水泵），因此整個系統(tǒng)的運行費用是相當?shù)牡�，每噸水的處理費用在0.1元左右，若出水標準低一些，預處理采用厭氧處理技術，則幾乎可以達到零運行費用。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。
（3）管理操作，運行維護
常規(guī)工藝是經(jīng)過幾十年發(fā)展起來的比較機械化的處理工藝，整個處理系統(tǒng)不僅包括微生物系統(tǒng)，還有許多的儀表、電器控制、測量儀器的控制，因此對于整個系統(tǒng)管理人員，需要經(jīng)過比較專業(yè)的培訓才能有效地管理整個系統(tǒng)。這個情況與小區(qū)的實際情況不很相符。人工綠地處理系統(tǒng)只有一個電控箱，水泵、曝氣機通過自動控制來實現(xiàn)，不必配備專業(yè)的管理人員，只要不定期檢查即可以完成所有的維護和管理工作。
4、人工生態(tài)綠地的綜合效益
人工生態(tài)綠地具有重要的綜合效益，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）節(jié)省市政的城鎮(zhèn)污水處理設施投資。美國水處理專家溫博格首先提出二級處理不能從根本上解決水污染問題的觀點。當時他認為至20世紀末，美國的水污染仍可能維持在60年代后期水平，于是，美國在70年代后提出了所謂“零排放”政策，發(fā)展污水深度處理技術。開始興建三級污水處理廠。實踐結果表明，即使美國這樣經(jīng)濟發(fā)達的國家也難于承受其經(jīng)濟負擔。僅以
（2）實現(xiàn)城鎮(zhèn)污水的分散處理、就地回用。一方面可以緩解日益嚴重的地表水污染狀況，另一方面可以節(jié)約淡水資源，緩解供水緊張的局面。隨著點源污染控制的深入，地表水水質并沒有得到很大的改善，這主要是由于日益嚴重的非點源污染引起的。依賴傳統(tǒng)的污水處理廠是難于解決這一問題的，而利用人工生態(tài)綠地系統(tǒng)進行分散處理可以從源頭上緩解這一問題。
（3）與周邊景觀和諧，實現(xiàn)無噪音和臭味，為建設生態(tài)城鎮(zhèn)打下良好的基礎。
人工生態(tài)綠地在廈門的應用前景
隨著水資源緊缺和水環(huán)境污染的加重，城鎮(zhèn)污水資源化越來越受到各國的重視。為了提高城鎮(zhèn)污水的處理率，實現(xiàn)再生水的回用，人工生態(tài)綠地技術得到了廣泛應用。早在2002年德安公司就在寧波大學建立了1000m2、日處理水量為
廈門是一個水資源十分匱乏的海濱城市，多年人均水資源占有量僅為800m3左右，約為世界人均水資源量的10%。由于城市的工業(yè)化和人口的增長，一部分工業(yè)廢水和生活污水得不到處理，直接排入附近的海域，引起近海赤潮，嚴重破壞了城市的環(huán)境。水資源的緊缺和水污染問題之間的矛盾在這里顯得尤為突出，進行城市再生水回用是很必要的。
廈門綠地率達到30%以上，人均占有綠地面積達到
人工生態(tài)綠地系統(tǒng)建設前后比較表
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項目 |
建設前 |
建設后 |
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處理方式 |
未處理 |
人工生態(tài)綠地系統(tǒng) |
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水質 |
一般未達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》GB18918－2002一級B標準 |
達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》GB18918－2002一級B標準 |
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排放去向 |
直接排入地表水體，降低地表水水質 |
可以直接排入地表水體，不影響水質 |
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再生水回用 |
不能回用 |
可以回用 |
發(fā)展趨勢
由于水環(huán)境的不斷惡化和城鎮(zhèn)污水量的不斷增加，采用經(jīng)濟、高效的生態(tài)處理技術已成為現(xiàn)實所需。人工生態(tài)綠地以其投資低、運行和維護費用低等特點適合在中小城鎮(zhèn)污水處理中推廣。人工生態(tài)綠地中濾料的選配、植物的選擇、運行過程中防堵技術以及如何提高系統(tǒng)的反消化能力，提高有機物與氨氮去除率的研究將成為今后的主要研究方向。
