人工濕地用于各種污水處理，具有效率高LYHLYHwefa、能耗低、投資低及運(yùn)行管理水平要求不高等優(yōu)點(diǎn)，是城鎮(zhèn)污水處理較經(jīng)濟(jì)合理的工程技術(shù)。同時(shí)，由于磷是各種水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素乃至限制因素，所以污水除磷對(duì)于控制水體富營(yíng)養(yǎng)化具有重要的意義。因而，研究人工濕地系統(tǒng)中污水磷的處理效果具有重要的理論應(yīng)用價(jià)值[1-4]。 
1 材料與方法 

1.1 人工濕地簡(jiǎn)介 

垂直流人工濕地位于中國(guó)東南部的浙江省舟山市朱家尖鎮(zhèn)(29?53 N，122?23 E)，主要用于處理朱家尖南沙風(fēng)景區(qū)的賓館、餐館與當(dāng)?shù)鼐用竦壬钗鬯?，人工濕地面積約3000 m2 (人工濕地的垂直結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1)。

生活污水通過(guò)布水管均勻流入下行池，向下滲透，經(jīng)下行池底部自行流入上行池底部，并向上經(jīng)過(guò)上行池的沙層，隨后通過(guò)集水管收集，再由出水管流入集水池，由水泵抽取排到出水儲(chǔ)存池中。因而，流入人工濕地的污水實(shí)際上經(jīng)過(guò)了2次(下行池和上行池)的處理。另外，該人工濕地系統(tǒng)采用全天自動(dòng)間歇式注水，正常運(yùn)行條件下，該系統(tǒng)處理污水的規(guī)模約為2000 m3/d。 

2007年4月，將選定的16種濕地植物繁殖體移植到人工濕地中，種植密度為10株/m2。在夏季生長(zhǎng)中，用手工去除入侵的植物物種，且在生長(zhǎng)季末(9～10月)人工收割所有植物的地上部分(地面10 cm以上)。所有小區(qū)中移植的物種數(shù)分別為1、2、4、8或16種，且大部分植物的成年植株高度在14 m。 

1.2 水樣采集及測(cè)定 

用于水質(zhì)無(wú)機(jī)磷測(cè)定的水樣均采自人工濕地的總進(jìn)水口和總出水口，每月測(cè)定1次，時(shí)間為2011年3月～12月，主要測(cè)定的水質(zhì)指標(biāo)為磷酸鹽，測(cè)定方法采用國(guó)標(biāo)方法[5]。 
在10個(gè)月的研究期間，人工濕地中入水與出水水質(zhì)與處理效率詳見(jiàn)圖2。其中，磷酸鹽的入水濃度平均值為6.16±1.26(平均值±SE，mg/L)，出水平均值為4.34±0.89(平均值±SE，mg/L)，磷酸鹽處理效率平均達(dá)到32.22 %±5.80 %(平均值±SE)。研究表明，復(fù)合垂直流人工濕地能有效去除風(fēng)景區(qū)生活污水中的磷酸鹽，而且出水水質(zhì)基本達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值(GB 18918-2002)。 

人工濕地系統(tǒng)的除磷機(jī)理主要是利用植物、微生物的生物作用以及本身基質(zhì)填料的過(guò)濾吸附沉降作用[1-4]。朱家尖復(fù)合垂直流人工濕地對(duì)風(fēng)景區(qū)生活污水中磷酸鹽的去除效率在2011年3月12月要比20072008年的顯著低得多[6]，主要是由于人工濕地中植物經(jīng)過(guò)4年的競(jìng)爭(zhēng)與演潛，許多試驗(yàn)區(qū)塊中的植物已被優(yōu)勢(shì)種(如蘆竹)或入侵種(如加拿大一枝黃花)取代，這樣人工濕地中植物多樣性也由此下降，因而人工濕地對(duì)污水中磷酸鹽的處理效果也因此降低[6]。 
植物生長(zhǎng)在9月底達(dá)到高峰，所以植物生長(zhǎng)對(duì)磷的需求大，且植物開(kāi)花結(jié)果也需要大量的磷，因而9月的磷酸鹽去除率較高[7-8]。然而，9月底植物收割以后，植物對(duì)磷的去除貢獻(xiàn)也隨之顯著下降，這樣10月12月污水磷的去除率也顯著下降。另外，7月份以后入水與出水中的磷酸鹽含量顯著增加，就可主要由于風(fēng)景區(qū)的游客人數(shù)隨著暑假的開(kāi)始不斷增加，生活污水中的磷酸鹽含量也隨之增加。因而文章的研究表明了人工濕地除磷的效果受到季節(jié)和溫度影響較大。 
針對(duì)我國(guó)城市景區(qū)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和垃圾污染嚴(yán)重，傳統(tǒng)景區(qū)水域清理存在各種不足等問(wèn)題，設(shè)計(jì)研發(fā)多功能水域清理船滅殺藍(lán)藻和清理垃圾，恢復(fù)景區(qū)湖泊生態(tài)環(huán)境。結(jié)合景區(qū)湖泊污染實(shí)際狀況，提出把臭氧滅殺藍(lán)藻應(yīng)用于景區(qū)湖泊清理的新概念，研發(fā)一艘可無(wú)線遙控、集打撈垃圾、過(guò)濾小型懸浮微粒和滅殺藍(lán)藻功能于一體的多功能水域清理船。通過(guò)無(wú)線遙控多功能水域清理船，能全面清理湖面垃圾，過(guò)濾小型懸浮微粒，臭氧滅殺率能達(dá)到90%以上。利用多功能水域清理船能維護(hù)景區(qū)小湖泊生態(tài)環(huán)境，在各類景觀水體和小型湖泊的污染治理中具有很好的應(yīng)用前景。 

節(jié)能環(huán)保是當(dāng)今社會(huì)主題之一，隨著生活水平的提高，人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，不但對(duì)居住小區(qū)的硬件設(shè)施要求智能化，而且對(duì)整個(gè)居住小區(qū)的外部人文景觀、綠化和自然環(huán)境也是越來(lái)越嚴(yán)格，水景作為現(xiàn)在住宅區(qū)重要的組成部分，其環(huán)境狀況自然成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。然而，由于居住小區(qū)內(nèi)的水體多為封閉水域，一般具有水域面積小、易污染、水環(huán)境容量小、水體自凈能力低等特點(diǎn)，水體容易污染和富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)景區(qū)生態(tài)環(huán)境和人們的生活質(zhì)量造成不利影響。 

我國(guó)自古就有傍水而居的習(xí)慣，古人認(rèn)為，水能養(yǎng)性和陶冶情操。但由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人口集中和城鎮(zhèn)化規(guī)模龐大，我國(guó)湖泊的水文狀況不容樂(lè)觀。2008年，據(jù)中國(guó)水網(wǎng)報(bào)告：“我國(guó)主要湖泊八成受到污染”，同時(shí)指出當(dāng)前我國(guó)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題十分突出，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致湖泊水體透明度降低，水生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生退化，沉水植物消失，而代之以浮游植物藍(lán)藻大肆繁殖使水質(zhì)惡化。 

中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院水資源所所長(zhǎng)、國(guó)際湖泊環(huán)境委員會(huì)常務(wù)理事金相燦教授說(shuō)：“我國(guó)一共有2400多個(gè)湖泊，跟我們?nèi)粘Ｉ畋容^接近的四五十個(gè)湖泊當(dāng)中，大約有80％以上湖泊問(wèn)題較多。從我國(guó)這幾十個(gè)人口密集區(qū)的湖泊看，五大湖以及城市湖泊，基本都處在中富營(yíng)養(yǎng)與富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，一些中型湖泊也處于富營(yíng)養(yǎng)的狀態(tài)。”同時(shí)，本項(xiàng)目調(diào)研廣州部分景區(qū)湖泊的情況中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)都處于中等富營(yíng)養(yǎng)化，少數(shù)處于輕度富營(yíng)養(yǎng)化。 

總的來(lái)說(shuō)，無(wú)論是自然的中小型湖泊或景區(qū)的湖泊，我國(guó)已成為富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的重災(zāi)區(qū)，解決小湖泊污染問(wèn)題刻不容緩。 

我國(guó)每年都會(huì)投入巨額資金治理水體污染，努力恢復(fù)湖泊生態(tài)環(huán)境和提高景觀質(zhì)量。目前景區(qū)水體凈化的方法有很多，比如機(jī)械過(guò)濾、疏浚底泥、水位調(diào)節(jié)、超聲波等方法，這些方法效果明顯，但不易普及，難以大規(guī)模實(shí)施。目前我國(guó)治理景區(qū)小湖泊污染主要有3種方法：傳統(tǒng)人工打撈、化學(xué)劑除藻和引入新水換臭水。 

（1）傳統(tǒng)人工打撈。人工打撈具有方便、簡(jiǎn)單和成本低等特點(diǎn)，目前我國(guó)對(duì)于小型湖泊的污染（特別是城市住宅區(qū)的小湖泊）主要采取人工打撈（包括采用打撈船打撈）。人工打撈清理可以迅速打撈大型垃圾，使湖面保持相對(duì)清潔。雖然如此，傳統(tǒng)人工打撈清理存在的一個(gè)主要缺點(diǎn)是對(duì)水中懸浮的垃圾微粒和活藍(lán)藻是作用不明顯。采用人工打撈以后，雖然湖面的大型垃圾被清理掉而變得干凈，但是由于藍(lán)藻和水中懸浮微粒繼續(xù)存在，水體的生態(tài)環(huán)境還會(huì)繼續(xù)惡化，水體也會(huì)發(fā)臭發(fā)黑。 

（2）化學(xué)劑除藻。殺藻劑在不同的PH值范圍內(nèi)均有很好的殺菌滅藻能力，能有效地抑制藻類繁殖和粘泥增長(zhǎng)，并有分散和滲透作用，能滲透并去除粘泥和剝離附著的藻類，傳統(tǒng)的殺藻劑有銅、明礬、石灰和漂白粉等。不過(guò)殺藻劑使用時(shí)一定要謹(jǐn)慎，因?yàn)槟承⒃鍎┤谌胨袝?huì)影響水體質(zhì)量，甚至殺死水中生物，甚至造成水體的二次污染。 

（3）引入新水換臭水。對(duì)于某些湖泊采用傳統(tǒng)的人工打撈或化學(xué)劑除藻效果不理想和水體已經(jīng)嚴(yán)重發(fā)黑發(fā)臭的情況下，為凈化環(huán)境，水文管理者往往會(huì)通過(guò)把湖泊中的臭水排走，然后引進(jìn)新水去改善湖泊的水文。這種做法的好處是即刻改善湖泊環(huán)境，但是由于被排走的臭水并沒(méi)有得到有效的解決，同時(shí)湖中原來(lái)存在的藍(lán)藻污染繼續(xù)存在，所以在當(dāng)今環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)的社會(huì)，這種換水的做法不值得提倡。 

雖然我國(guó)對(duì)于景區(qū)水體凈化方法眾多，并且從物理、化學(xué)和生物等多角度去處理污染水體。但是由于傳統(tǒng)的方法存在各種不足，要么處理效果不理想，要么難于推廣，同時(shí)對(duì)藍(lán)藻的處理作用也不盡人意。正因如此，本項(xiàng)目通過(guò)認(rèn)真調(diào)研，創(chuàng)新性把臭氧滅菌應(yīng)用于藍(lán)藻清理，設(shè)計(jì)研發(fā)出多功能水域清理船。