0簡介
中國是壹個嚴重缺水的國家，人均水資源只有2238.6m3，世界排名109，僅相當於世界人均水資源的1/4。屬於水資源脆弱國家，是世界上人均水資源非常少的13貧水國家之壹。全國669個城市中，110嚴重缺水，日缺水量16萬m3，每年因缺水造成的工業產值損失2300多億元。生活用水人均消耗量為50-300L/d，其中直接滿足生理需求的飲用或食用的消耗量僅為5L/d左右，其余大部分水主要用於洗漱、沖廁所等衛生用途，使用後會攜帶多種汙染物。
要解決我國日益突出的水資源供需矛盾，主要應從兩個方面著手解決:壹方面要節約和利用有限的水資源，另壹方面要積極推廣汙水循環利用技術，走水資源利用的可持續發展之路。中水回用技術正是符合這壹目標的技術，具有投資省、見效快、運行費用低等特點。
中水及中水回用1
1.1中水的定義
再生水主要是指城市汙水或生活汙水經過處理後，在壹定範圍內可以再利用的非飲用雜排水。其水質介於上層水和下層水之間，是水資源有效利用的壹種形式。
在現實生活中，中水回用具有很強的經濟優勢。美國曾將城市汙水與海水相提並論。前者含0.1%汙染物，後者含3.5%溶解鹽和大量有機物。因此，海水淡化獲取水源的基建成本和單位成本超過了汙水回用的成本。因為再生水壹般就近使用，成本比淡水長距離管道運輸低。同時，城市汙水經過二級處理後回用，相應減少了向水域的排放，帶來可觀的環境效益。這些環境效益和經濟效益是統壹的。
實踐表明，中水回用在技術上和經濟上是可行的，已成為壹些缺水國家和地區解決水危機的有效途徑，具有巨大的經濟、社會和環境效益。美國有357個城市實現了汙水處理和回用；自20世紀60年代以來，日本壹直在大力研究和推廣城市循環利用和再生水技術，並廣泛供應給工廠、企業和居民區用於沖洗廁所和雜項用途。1986年，南非建成了世界上第壹座城市汙水“再生水”廠，作為城市自來水的補充水源。
1.2中水回用水源
再生水的水源較廣，但對於建築中的用水，其水源壹般包括洗滌排水、洗浴排水、洗衣排水、廚房排水、衛生間排水。考慮到費用和處理難度，選擇的順序壹般為:浴池排水、衛生間排水、洗衣排水、廚房排水、衛生間排水。在建築中水系統設計中，應根據實際情況收集壹種或多種排水作為中水水源。常見的組合有:①空調系統排水、洗滌排水、洗浴排水等。，被稱為高質量的輕汙染雜排水，在設計中應優先考慮作為再生水源；(2)除沖水馬桶外的生活排水組合，汙染程度中等，稱為雜排水；(3)所有生活排水的總稱，其汙染程度最重，稱為生活汙水。由於其處理成本高，處理難度大，在設計中應盡量避免。就目前情況來看，我國現有建築中水回用系統所用的水源幾乎都是優質雜排水或雜排水。
1.3中水回用處理模式
目前，我國城市汙水深度處理或三級處理已應用於混凝沈澱過濾、微絮凝過濾、生物接觸氧化後纖維球過濾、生物炭過濾等常規工藝。中國傳統的汙水回用方法可以總結如下:
(1)二級處理後，出水可直接回用。
(2)汙水經二級處理後，過濾供用水戶回用。
(3)二級處理後，汙水經混凝沈澱過濾後循環使用。
(4)汙水經二級處理後，經混合、沈澱、過濾、活性炭吸附後回用。
(5)汙水經二級處理後，采用改良A/O法混凝沈澱過濾後回用。
然而，傳統的汙水回用方法存在處理設施差、運行費用高、處理效果和處理能力有限等缺點。因此，我們需要找到壹種更經濟節能的處理方法。
2人工濕地
2.1人工濕地的定義
Constructedwetland最早由澳大利亞的Mackney於1904年提出，是指壹種人工建造、監督和控制的工程濕地[1]。然而，真正用於汙水處理的濕地直到20世紀70年代才被開發。“人工濕地”或類似的術語，此時開始陸續出現。1989年，美國著名濕地研究、設計和管理專家哈默等人將人工濕地定義為:壹個為了人類的使用和利益，通過模擬自然濕地，人為設計和建造的復合體)。由飽和基質、挺水和沈水植物、動物和水組成。而我國的夏漢平[4]認為這個定義是不必要的，也是不完整的。他認為人工濕地是指通過模擬自然濕地的結構和功能，選擇壹定的地理位置和地形，根據人。
我們需要人工設計和建造的濕地。
2.2人工濕地的分類
根據植物的存在狀態，人工濕地主要分為三種類型:漂浮植物系統和沈水植物系統。
挺水植物系統[28]。
其中，漂浮植物系統具有壹些潛在的缺點。壹方面，這個系統中有壹個或幾個植物，很容易在短時間內部分或全部植物死亡，造成災難性事件；另壹方面，為了收獲以除去營養物質並保持植物的最佳生長速度，然而，這些植物的含水量壹般高於95%，並且它們需要在收獲後幹燥，並且幹燥的植物仍然需要處理。因此，該系統不能被廣泛使用。目前沈水植物系統主要處於試驗階段。這個系統中的水生植物是完全淹沒在水中的，系統中的水的濁度不能太高，否則會影響植物的光合作用。因此，該系統適用於二級出水的深度處理。
挺水植物系統以挺水植物為主，植物根系發達。氧氣可以通過根系送到基質中，使基質中形成多個好氧、兼性厭氧和厭氧群落，有利於各種微生物的繁殖和汙染物的多渠道降解。目前，人工濕地主要指挺水植物系統。根據汙水在濕地中流動方式的不同，濕地可分為表面流濕地、潛流濕地和垂直流濕地
(1)表面流人工濕地(簡稱SFW):汙水溢流在表面流濕地上，形成壹層地表水流，從地表流出。它最接近自然濕地，大部分有機物被水下植物莖桿上生長的生物膜去除。這種人工濕地具有投資少、操作簡單、運行費用低等優點。
這種濕地不能充分利用填料和豐富的植物根系，夏天容易滋生蚊蠅，產生異味。冬季寒冷地區表面結冰容易影響處理效果，衛生條件不好，設計中壹般不采用。
⑵ SubsurfaceFlowWetlands(簡稱SSFW):汙水通過配水系統均勻進入濕地壹端的填料床植物根區，在濕地床內部流動。凈化後的出水由濕地末端的集水管收集後排放。當水在濕地內流動時，可以充分利用填料表面的生物膜和植物根系等功能來處理汙水。與表面流人工濕地相比，水平潛流人工濕地水力負荷大，對BOD、COD、SS、重金屬等汙染指標有較好的去除效果，幾乎沒有異味和蚊蠅滋生。目前，水平潛流人工濕地已在美國、日本、澳大利亞、德國、瑞典、英國、荷蘭和挪威得到廣泛應用。這種人工濕地的缺點是控制相對復雜，除磷脫氮效果不如垂直流人工濕地。
(3)垂直流人工濕地(簡稱VFW)綜合了人工濕地和SSFW的特點。水在填充床中自上而下垂直流動，流出液由底部集水器收集後排放。垂直流人工濕地的硝化能力高於上述兩種人工濕地，可用於處理高氨氮汙水。它的缺點是對有機物的處理能力不如潛流人工濕地，幹或淹時間長，控制相對復雜。
3人工濕地在中水回用中的實例與分析
3.1單壹用途人工濕地
人工濕地可以作為單壹處理工藝，作為中水回用的主要處理工藝，對汙水進行處理並回用。高校校園用水具有用水量大、用水集中、排水質量優於居民用戶等特點。隨著高校的發展，高效區呈現區域集中化，很多高校都是挨著建的。因此，從排水收集、回用處理和中水回用等方面來看，建立適合大學校園的中水回用系統，具有現實意義和緊迫性。
以四川大學望江校區為例，學生宿舍用水量約占校園總用水量的37%，其中洗滌用水量約為22.2%。將洗滌廢水作為中水的原水，根據水平衡，可以滿足中水的需求。根據校園的區域面積和景觀建設，采用人工濕地處理系統作為中水處理工藝，使廢水達到回用標準。
住宅中水處理系統是我國廣泛采用的中水處理方案。壹方面利用小區及其鄰近區域的優質雜排水作為再生水源。經過集中處理，水質達到可回用標準，返回小區使用。其優點是方便靈活，施工方案可根據自身條件實施。另壹方面，壹般屋面雨水指標大多超過生活雜用水水質標準，必須經過處理才能使用。屋頂雨水經人工濕地處理後作為小區綠化用水。
高效垂直流人工濕地技術在深圳梅園小區生活汙水處理中的應用。整個汙水處理系統景觀效果好，與小區其他環境相協調；出水水質良好，達到《城市汙水再生利用和城市雜用水》(GB/T18920-2020)中綠化用水水質標準，可作為小區綠化用水，節約自來水用量；運行費用低，約為0.35元/m2，而自來水綠化費用為2.7元/m2，創造了良好的經濟效益。而且人工濕地可以小規模處理附近的生活汙水，節省汙水運輸成本，減輕汙水處理廠的壓力。不僅如此，濕地植物選擇景觀效果好的挺水植物和多種植物混種，形成園林氛圍。
但在小區內建立汙水回用有壹定的限制，小區的建設必須要求統壹規劃，集中建樓，單獨鋪設管道。因為居民區比較集中，當地人口比較密集，還要考慮景觀問題，處理汙水時不會產生惡臭的氣體，影響人們的正常生活。
3.2人工濕地的綜合利用
人工濕地不僅可以單獨作為中水回用的處理工藝，也可以作為中水回用組合處理工藝的壹部分。為保證處理效果，結合地形條件，設計了"接觸氧化+生物滴濾塔+潛流人工濕地+氧化塘"組合處理工藝處理南京某軍營低濃度生活汙水。該組合工藝在冬季和人工濕地不種植植物的情況下對低濃度汙水具有良好的凈化效果。出水水質符合《城市汙水再生利用景觀環境水質》(GB/T18921—2002)和《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB 18918—)
葉亞玲等人研究了DAF+和人工濕地聯合處理中小城鎮生活汙水。結果表明，出水水質達到《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002)壹級A標準。此外，在人工濕地中種植沼澤植物可以增加綠化面積，美化環境，為人們提供壹個親近自然、享受自然的休閑場所。而且汙水可以進壹步凈化，達到回用的要求，可以灌溉綠地或農作物，獲得汙水處理和資源利用的最佳效益。
在壹些農村地區，為了節約成本，利用當地地勢落差大的特點，可以優先考慮無能耗的人工濕地處理技術。重慶大學羅谷元將蚯蚓引入汙水土地處理系統，構建了壹種新的生態汙水處理技術。研究結果表明，蚯蚓的活動提高了土地處理系統的供氧速率，有利於好氧微生物對汙水的快速凈化。蚯蚓和微生物的配合可以提高原有汙水土地處理系統的運行效率，蚯蚓的挖掘和蚯蚓糞的堆積可以實現土壤的快速改良。據此，可以在人工濕地的土層中培養蚯蚓，這將大大提高人工濕地的處理效果。另外，根據當地地形差異采用合流汙水處理系統，池體采用磚混結構，可減少占地面積，節約成本。
3.3人工濕地用於深度處理。
對於大城市來說，汙水處理廠規模大。汙水廠二級處理汙水可根據水質要求進壹步處理回用，然後通過配水管網回用。該方法對技術設備要求高，建設規模大，便於統壹管理和運行，能滿足城市發展的需要，具有壹定的規模效益，是汙水資源再利用的發展趨勢。
人工濕地汙水處理系統可作為汙水二級處理後的深度處理，以保證汙水回用的質量。
廣州流溪河沿岸地區是集會議、旅遊、度假於壹體的多功能風景區。該區流溪河水系發達，水量豐富。流溪河是廣州市主要飲用水源，年流量1.2-3億m3，水質良好，沿河保護較好。根據該區域特點，考慮經汙水處理廠常規二級處理後，通過濕地系統自然凈化，最終收集到人工蓄水湖中循環利用，實現汙水零排放。
因為經過曝氣生物濾池處理的這部分汙水中的汙染物含量已經很低了，所以會經過人工濕地處理系統。
進壹步深度凈化後，出水可達到地表水環境標準。
4結論
目前，雖然中水回用技術已在壹些城市和地區得到重視和應用，但仍存在壹些問題有待解決。比如，我國城市汙水處理效率低下，直接影響了我國中水回用的全面啟動。此外，我國自來水水價過低，造成了水資源的嚴重浪費，使得再生水回用缺乏市場競爭力。缺乏對中水回用的宣傳也是影響我國中水回用蓬勃發展的主要原因之壹。
針對再生水中存在的上述問題，提出了壹些解決方法。
(1)我國城市汙水處理效率低下，尤其是中小城鎮，其中經濟問題是重要的制約因素之壹。然而，選擇合適的中水回用處理工藝尤為重要。例如，人工濕地適用於大的地理區域，並且處理的汙水濃度不高。而且人工濕地汙水處理技術具有壹定的經濟效益和環境效益，可以美化城市，擴大綠化面積，部分濕地植物具有壹定的觀賞功能。
⑵加強中水回用的宣傳，讓人們更多地了解我國水資源的現狀，認識到我國缺水的緊迫性，認識到中水回用的重要性。
⑶制定合理的水費制度。再生水的水費會比自來水低，還要收取壹定的排汙費用。合理的獎懲制度將在完善的監督體系下制定和監督。
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