試論人工濕地在校園污水資源化中的作用

楊 濤

近年來隨著高校擴(kuò)招，辦學(xué)規(guī)模的發(fā)展和改善，高校用水逐年增加，已成為城市公共用水大戶之一。但同時(shí)高校對(duì)水資源的有效利用卻不平衡，因此如何充分利用水資源，達(dá)到綠色、可持續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)，這既是高校自身發(fā)展的需要，也是高校必須承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任。本文就是基于此角度，探討如何利用校園濕地提高校園水資源的有效利用。

1 污水資源化的必要性

1)建立校園的循環(huán)用水模式。綠色用水就意味著水資源的合理、高效地使用。目前，我國(guó)校園水系統(tǒng)從物質(zhì)流動(dòng)和表現(xiàn)形態(tài)的角度看，是一種大量取水、大量用水、大量排放廢水的單向流動(dòng)的線性模式。這種模式由于是一些相互不發(fā)生關(guān)系的線性所疊加，出入系統(tǒng)的物質(zhì)流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)部相互交流的物質(zhì)流。即作為一個(gè)系統(tǒng)其水資源供給量和消耗量大于水系統(tǒng)中各組成部分相互交換的水量，因此該水系統(tǒng)表現(xiàn)出“高開采、低利用、高排放”的特征，從而必然造成投入高、消耗大、低效能的用水特點(diǎn)。

表1 傳統(tǒng)用水模式和循環(huán)用水模式的比較

循環(huán)的水資源使用模式因?yàn)榧訌?qiáng)了水系統(tǒng)內(nèi)部的互聯(lián)的方式從而可以在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行水資源的交換，以達(dá)到最大限度利用進(jìn)入該系統(tǒng)的水資源，從而能夠形成“低開采、高利用、低排放”的結(jié)果。兩種不同的用水模式的比較見表1。

鑒于建立校園用水的循環(huán)用水模式，一方面可以減少校園水資源浪費(fèi)，提高其利用率，同時(shí)對(duì)降低辦學(xué)成本有著重要的經(jīng)濟(jì)意義;另一方面學(xué)校用水和排污在城市水系統(tǒng)中日益占有重要比重的情況下，建立校園循環(huán)水系統(tǒng)還可以減少污水排放對(duì)城市污水處理的壓力，具有一定社會(huì)意義。

2)污水資源化是建立循環(huán)用水模式的重要環(huán)節(jié)。不同的用水設(shè)備和項(xiàng)目對(duì)水質(zhì)有不同的要求，如圖1所示。對(duì)于甲用水項(xiàng)目而言，乙項(xiàng)目使用過后不能滿足自身水質(zhì)要求的廢水仍能滿足甲項(xiàng)目用水水質(zhì)的要求。這樣如果將乙項(xiàng)目使用過的廢水引到甲項(xiàng)目進(jìn)行使用，使得同一水資源被連續(xù)使用兩次，就極大地提高水的使用效率。

而傳統(tǒng)的線性用水模式，由于一個(gè)用水系統(tǒng)中的各部分缺少交流和互換，因此無法建立起將乙項(xiàng)目的廢水引到甲項(xiàng)目的有效途徑，無可避免地造成水資源的低效率。而循環(huán)用水模式強(qiáng)調(diào)各部分的交流和物質(zhì)交換，就能建立起將乙項(xiàng)目的廢水引導(dǎo)作為甲項(xiàng)目用水的有效途徑，從而實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)使用。

2 校園污水資源化的現(xiàn)狀

2.1 校園污水資源化的可行性

校園污水資源化具有得天獨(dú)厚的條件。首先，高校人口數(shù)量大、生活用水量大，經(jīng)處理后有相應(yīng)的水量能滿足校園的綠化澆灌、道路和衛(wèi)生潔具的清洗的水量要求;其次，由于校園人員相對(duì)單一，不存在工業(yè)用途等復(fù)雜用途的用水，而學(xué)生生活用水、洗浴用水等屬于雜排水，水質(zhì)較好，處理起來的技術(shù)難度和要求不高;第三，由于高校中功能分區(qū)的原因，教學(xué)用房的教學(xué)區(qū)和學(xué)生住宿區(qū)都各自分離又相對(duì)集中，水源回收點(diǎn)相對(duì)集中，便于收集后進(jìn)行處理?；谶@三方面的原因，將校園污水進(jìn)行處理有著先天的優(yōu)勢(shì)和條件，也具有很強(qiáng)的可操作性。

2.2 傳統(tǒng)中水系統(tǒng)的局限

傳統(tǒng)中水處理系統(tǒng)首先就是在土建上有較大的投入，這對(duì)于非盈利性質(zhì)的高校是一筆不小的投入。其次由于污水處理是長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)，而傳統(tǒng)中水系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜，需要大量的人員操作和運(yùn)營(yíng)，這一方面會(huì)增加校園內(nèi)與教學(xué)、科研等非相關(guān)人員的進(jìn)出，增加校園后勤的管理負(fù)擔(dān)和帶來校園的安全隱患，另外是長(zhǎng)期的持續(xù)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用和技術(shù)操作，對(duì)于高校的日常運(yùn)行而言都是一筆不小的費(fèi)用。在目前的情況下，高校還是應(yīng)當(dāng)選擇一種投入少、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本低、技術(shù)要求相對(duì)較低的污水處理方式，而傳統(tǒng)的中水處理方式對(duì)于高校而言就存在著上述的種種局限，這也是中水系統(tǒng)遲遲未在高校中推廣的重要原因。

3 利用人工濕地污水資源化的可行性和優(yōu)勢(shì)

3.1 利用人工濕地校園污水資源化的可行性

人工濕地系統(tǒng)污水處理機(jī)制是利用人工基質(zhì)、水生植物和微生物三者共同作用。當(dāng)廢水流入時(shí)，固體物被人工基質(zhì)及水生植物的根系阻攔截留;污水中可溶性有機(jī)物則通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程被分解去除;一般的污水中不溶性有機(jī)物通過濕地的沉淀、過濾作用，可以很快地被截留而被微生物利用。

國(guó)內(nèi)外研究資料表明，通常在進(jìn)水濃度不高的情況下，人工濕地對(duì)COD，BOD的去除率可以達(dá)到70%～90%，對(duì)氮的去除率可達(dá)60%，對(duì)磷的去除率可達(dá)90%。而目前國(guó)內(nèi)城市污水處理廠只達(dá)到二級(jí)處理，對(duì)氮、磷的去除率一般只達(dá)到20%～40%。因此，利用人工濕地來進(jìn)行污水處理可以達(dá)到甚至超過一般污水處理廠的效果。而以美人蕉、風(fēng)車草、野芋作為濕地植物的復(fù)合人工濕地系統(tǒng)對(duì)NH3-N，TN，TP的去除率都在85%以上，對(duì)COD的去除率甚至達(dá)100%。因此，近10年來，人工濕地在國(guó)內(nèi)外被成功應(yīng)用于處理生活污水、工業(yè)廢水、礦山廢水、農(nóng)業(yè)污染、垃圾滲濾液、采油煉油廢水以及養(yǎng)殖廢水等，而且經(jīng)處理后的出水水質(zhì)可以達(dá)到污水二級(jí)排放的標(biāo)準(zhǔn)。

校園污水主要以生活污水為主。生活污水中含有碳水化合物、動(dòng)植物脂肪、蛋白質(zhì)、氮化合物等，另外還有細(xì)菌等大量的微生物，因此水中主要是有機(jī)物、氮、磷等超標(biāo)。處理校園生活污水的主要目標(biāo)是降低污水中的BOD5和磷等濃度，因此人工濕地能滿足對(duì)校園污水的凈化和處理需要，具備污水資源化的可行性。

3.2 利用人工濕地校園污水資源化的優(yōu)勢(shì)

1)運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低。人工濕地污水處理系統(tǒng)運(yùn)行管理很方便，只需要工人進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作和維護(hù)管理，不需要專職的、大量的技術(shù)人員和工作人員，因此與相同規(guī)模的傳統(tǒng)工藝相比，人員可減少80%以上，這樣就可以極大緩解高校自己進(jìn)行污水處理的人員壓力。另外就是人工濕地的操作和維護(hù)不是一個(gè)連續(xù)行為，只是定期進(jìn)行，基本是依靠其自身的自然作用進(jìn)行污水處理，這樣就可以大大減少污水處理的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)費(fèi)用，非常適合于高校的情況。

2)具有較高的景觀效果。大學(xué)校園作為高校學(xué)生生活學(xué)習(xí)以及研究的場(chǎng)所，必然對(duì)其環(huán)境質(zhì)量有著較高的要求，試圖創(chuàng)造一種優(yōu)美寧?kù)o舒適的校園環(huán)境。但是當(dāng)前許多新建成的大學(xué)校園雖然物質(zhì)條件日趨完美，但是在校園環(huán)境上則過分追求氣勢(shì)壯觀，很多精心設(shè)計(jì)的廣場(chǎng)、軸線、綠地等往往只是“看上去很美”，卻幾乎看不到人在其中駐留、活動(dòng)，從而使得校園環(huán)境缺乏了校園應(yīng)有的生機(jī)與活力和大學(xué)校園所獨(dú)有的寧?kù)o寬松的氛圍。

人工濕地采用往往要占有較大的用地面積，對(duì)于其他建筑、設(shè)施而言也許是一個(gè)缺陷，但對(duì)于高校校園而言由于其占地面積大，綠化比率高，采用人工濕地不僅不會(huì)使用地顯得局促緊張，而且還由于有水體和水生植物等柔性景觀的介入，柔化了周圍過去人工化、模式化的環(huán)境，形成一個(gè)令人賞心悅目的場(chǎng)所;而且利用人們的親水心理，促進(jìn)學(xué)生和環(huán)境發(fā)生良好的互動(dòng)關(guān)系，也為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和接近自然的休憩空間。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著生態(tài)和可持續(xù)觀念的日益深入，以及減排要求提上議事日程，對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)人均資源量少的國(guó)家，節(jié)約能源做到綠色環(huán)保已經(jīng)是不可回避的問題。而高校作為城市中一個(gè)重要的能源消耗單位，更有責(zé)任去解決自己的能耗問題。本文就是居于此立場(chǎng)，提出高校作為城市水資源消耗的大戶應(yīng)當(dāng)建立起循環(huán)的用水系統(tǒng)，從而提高水資源在高校中的利用率。而這必然就涉及到污水的資源化問題。針對(duì)高校的實(shí)際，筆者認(rèn)為應(yīng)將人工濕地引入作為高校污水資源化的一個(gè)重要手段，既能滿足高校污水資源化的需要，又有著自身的一些優(yōu)勢(shì)。

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