人工濕地技術(shù)在農(nóng)村生活污水治理中的應(yīng)用研究
——以湖南省衡陽市為例

曾春霞

（衡陽師范學(xué)院資源環(huán)境與旅游管理系，湖南衡陽 421008)

人工濕地技術(shù)在農(nóng)村生活污水治理中的應(yīng)用研究
——以湖南省衡陽市為例

曾春霞

（衡陽師范學(xué)院資源環(huán)境與旅游管理系，湖南衡陽 421008)

隨著社會主義新農(nóng)村建設(shè)的開展，農(nóng)村生活污水的治理成為社會主義新農(nóng)村建設(shè)的重要課題，選擇和推廣具有投資少、簡便易行、運行穩(wěn)定、維護管理方便的人工濕地技術(shù)是目前農(nóng)村污水處理的首選方式。文章總結(jié)了人工濕地技術(shù)的國內(nèi)外開發(fā)利用現(xiàn)狀，介紹了常見的幾種人工濕地技術(shù)并對其除污效率進行評價，結(jié)合衡陽農(nóng)村的實際情況，提出了人工濕地工藝在衡陽農(nóng)村實施的對策。

人工濕地技術(shù)；農(nóng)村生活污水；生態(tài)治理；衡陽市

黨的十六屆五中全會和“十一五”規(guī)劃提出了建設(shè)社會主義新農(nóng)村的宏偉目標，其中村莊規(guī)劃整治和人居環(huán)境治理是社會主義新農(nóng)村建設(shè)的核心內(nèi)容之一。占全國土地總面積近90%的廣大農(nóng)村由于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后、人居環(huán)境差，96%的村莊至今都沒有排水渠道和污水處理系統(tǒng)，以至于每年全國農(nóng)村都有超過2 500萬噸的生活污水未經(jīng)任何處理就直接排放，對農(nóng)村水源和環(huán)境造成了嚴重污染，導(dǎo)致出現(xiàn)了包括水華現(xiàn)象在內(nèi)的水質(zhì)惡化等諸多生態(tài)環(huán)境問題。[1]因此，進行農(nóng)村污水處理已迫在眉睫。針對農(nóng)村財力狀況薄弱、農(nóng)民實際承受能力低的情況，選擇一種具有投資少、簡便易行、運行穩(wěn)定、維護管理方便的污水處理技術(shù)是目前農(nóng)村污水處理面臨的重要課題。

一、人工濕地技術(shù)在國內(nèi)外開發(fā)利用的現(xiàn)狀

（一）人工濕地技術(shù)在國外開發(fā)利用的現(xiàn)狀

在歐洲，人工濕地技術(shù)在污水治理方面的研究早在19世紀就已經(jīng)開始，20世紀人工濕地技術(shù)廣泛應(yīng)用于水污染治理，到20世紀80年代人工濕地技術(shù)在水污染治理方面日趨成熟，歐洲已有許多的污水人工濕地處理系統(tǒng)建成使用，該技術(shù)在北美通常用來為較大城市的二級處理出水提供三級處理，歐洲一般用于小城鎮(zhèn)和村莊的廢水二級處理，而澳大利亞與非洲則用于處理各類廢水。[2]Tanner利用SFS濕地系統(tǒng)處理農(nóng)場廢水，[3]Vrhovsek教授把人工濕地用于食品加工廢水的處理，并且達到了較好的效果。[4]人工濕地工藝在紡織、造紙和石油化工工業(yè)等領(lǐng)域也有應(yīng)用。20世紀90年代，一些國家和地區(qū)對生活污水人工濕地處理技術(shù)的研究日益重視，并在農(nóng)村生活污水人工濕地處理技術(shù)的研究和應(yīng)用方面積累了許多經(jīng)驗，如德國、美國、新西蘭、丹麥、英國、韓國、澳大利亞等國家。人工濕地工藝污水凈化效果好，運行費用低，目前世界上許多國家建立了人工濕地污水處理系統(tǒng)，如英國、美國、新西蘭等國已有幾百處人工濕地系統(tǒng)投入使用。[5]美國是發(fā)展人工濕地最多的國家，有600多處人工濕地用于市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)廢水。在歐洲一些國家，如丹麥、德國、英國等至少有200多人工濕地在運行，多用于對人口規(guī)模近千人的鄉(xiāng)村級社區(qū)進行處理。[6]

（二）人工濕地技術(shù)在國內(nèi)開發(fā)利用的現(xiàn)狀

我國對人工濕地技術(shù)的研究始于“七五”期間。目前，我國對人工濕地技術(shù)的研究取得了一定程度的進展，已經(jīng)在北京、深圳、云南建立了幾個示范工程。但利用生態(tài)處理技術(shù)解決農(nóng)村生活污水問題的應(yīng)用研究不多，生活污水的人工濕地技術(shù)未在廣大的農(nóng)村得到應(yīng)用推廣，而針對農(nóng)村環(huán)境安全隱患與問題突出的現(xiàn)狀，亟待加強這方面的研究，以便解決農(nóng)村生活污水治理問題，提高農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量，促進農(nóng)村社會經(jīng)濟與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，以助推新農(nóng)村建設(shè)。

二、人工濕地技術(shù)類型及效率評價

（一）常見的幾種人工濕地處理技術(shù)

我國的污水處理工藝正處于研究發(fā)展階段，常見的有AB法、氧化溝工藝、A/O工藝、A2/O工藝、SBR法、生物轉(zhuǎn)盤、活性污泥法、BAF與 MBBR工藝、CASS工藝、UASB-BCO工藝、EM技術(shù)、FBR工藝等。這些工藝具有投資大、運行管理復(fù)雜、費用高等特點，難以在農(nóng)村地區(qū)實施。而人工濕地是具有投資少、能耗低、出水水質(zhì)穩(wěn)定、耐沖擊力強和美化環(huán)境等優(yōu)點，是農(nóng)村生活污水處理中應(yīng)用較普遍的方式。

人工濕地處理技術(shù)是經(jīng)過人工設(shè)計和人為強化，通過模擬天然濕地，由植物、微生物、原生動物和基質(zhì)構(gòu)成的人造水生態(tài)系統(tǒng)。[7]人工濕地可以分為表面流、水平潛流和垂直流濕地，[8]主要是在一些經(jīng)濟條件較好的農(nóng)村地區(qū)進行試點，有許多學(xué)者分別在太湖流域和云南滇池流域農(nóng)村進行了人工濕地處理生活污水的試驗和生態(tài)處系統(tǒng)設(shè)計，[9]并取得較好的除污效果，主要的生態(tài)工藝有：濕地漫流滲濾工藝、[10]酸模人工濕地、[11]塔式復(fù)合人工濕地、[12]植物—土壤滲濾法、[13]自流式復(fù)合濾床、[14]毛細管潤濕式，其中濕地漫流滲濾工藝、酸模人工濕地屬于表面流濕地；塔式復(fù)合人工濕地、植物—土壤滲濾法屬于垂直流濕地；自流式復(fù)合濾床、毛細管潤濕式則屬于水平潛流濕地。

（二）除污效率評價

濕地漫流滲濾工藝、酸模人工濕地、塔式復(fù)合人工濕地、植物—土壤滲濾法、自流式復(fù)合濾床、毛細管潤濕式六種生態(tài)處理方法各有優(yōu)勢和不足。

1.濕地漫流滲濾工藝操作非常簡單，接近零成本的費用，很容易為農(nóng)戶所接受，較容易推廣，但污水的處理在地面進行，占地面積大，污水在地表滯留易導(dǎo)致蚊蠅滋生。

2.酸模人工濕地對N、P和有機物的吸引效果較好，濕地植物的生長狀態(tài)良好，并能帶來一定的經(jīng)濟效益，缺點是隨著濕地植物的生長階段變化和污水中PH值的變化，除污效率出現(xiàn)波動。

3.塔式復(fù)合人工濕地是立體式的處理方式，可以節(jié)約用地，多層次除污處理，除污持續(xù)性好，除污植物高低層次分明，增加了觀賞性，因受除污工藝結(jié)構(gòu)的限制，對COD的去除效果較差。

4.植物—土壤滲濾法不破壞地表植被，出水水質(zhì)好，技術(shù)含量低，除污率變化小，但受季節(jié)和土質(zhì)的影響較大，較適用于南方的廣大農(nóng)村地區(qū)。

5.自流式復(fù)合濾床規(guī)模可大可小，適合聚居和分散型的農(nóng)村地區(qū)，成本低，可實現(xiàn)循環(huán)利用，除污效果較好，但自流式復(fù)合濾床分兩個系統(tǒng)：預(yù)處理系統(tǒng)和除污系統(tǒng)，工藝相對較復(fù)雜，污水潛流不暢通易滯溜。

6.毛細管潤濕式工藝簡單，除污效果穩(wěn)定，但相對其它工藝而言，除污效率不高，適合于分散型用水量少的農(nóng)村地區(qū)。

（三）生態(tài)效益評價

生態(tài)效益評價內(nèi)容主要包括三個方面：經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。經(jīng)濟效益包括基地投資費用、運行成本費用、占地面積、經(jīng)濟收入、占地面積等方面；社會效益包括清除污染、農(nóng)村環(huán)境改善、衛(wèi)生狀況的改變等，環(huán)境效益主要有生態(tài)環(huán)境的改善、生物的多樣性、水資源的循環(huán)利用、地面植被的覆蓋率等。

三、衡陽市農(nóng)村生活污水治理的現(xiàn)狀

衡陽市位于湖南中南部，湘江中下游，總面積15 310.2km2，轄5區(qū)（南岳、珠暉、雁峰、石鼓、蒸湘）2市（常寧、耒陽）5縣（衡南、衡陽、衡山、衡東、祁東）。全市共有112個鎮(zhèn)、74個鄉(xiāng)，5 417個行政村。2009年末，全市鄉(xiāng)村人口420.58萬人，占全市總?cè)丝诘?6.85%。

近年來，隨著衡陽市新農(nóng)村建設(shè)的深入開展，通過實施舊村改造和村莊整治，農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境面貌有了很大改變。與此同時，農(nóng)村生活污水隨意排放、生態(tài)環(huán)境惡化的問題越來越受到政府的重視。僅2009年，衡陽市政府在農(nóng)村環(huán)境保護工作方面就取得了較大進展。

第一，建立了常寧大漁村等9個生態(tài)示范村，組織編制2009—2015年村莊整治規(guī)劃，進行縣域經(jīng)濟環(huán)保指標考核。

第二，加強了農(nóng)村生產(chǎn)、生活污水的凈化處理，在農(nóng)村鼓勵建立生態(tài)養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)，重點進行畜禽養(yǎng)殖污染治理工作，實施生活污水凈化沼氣工程，盡量做到養(yǎng)殖廢棄物的減量化、資源化、無害化，減輕了生活污水對地表、地下水質(zhì)的污染，也有利于控制傳染病的流行。

第三，加強農(nóng)村清潔工程的實施，農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量得到了改善，解決30.15萬人的飲水困難及飲水不安全問題。有效地改善了示范村的家居環(huán)境衛(wèi)生和周邊生態(tài)環(huán)境，促進了新農(nóng)村建設(shè)的發(fā)展。[15]

但是，由于受到資金、技術(shù)、人才等因素的制約，村莊生活污水未經(jīng)處理或僅經(jīng)簡單處理后就地排入地表水體的情況在衡陽農(nóng)村地區(qū)仍然十分普遍。據(jù)統(tǒng)計，衡陽市農(nóng)村地區(qū)每年排放的生活污水量達1.675億立方米，而生活污水處理率僅3.6%，大量的生活污水無序排放，造成了村莊環(huán)境污染、江河水體的富營養(yǎng)化和水環(huán)境惡化，嚴重影響了村民的身心健康。由此見，農(nóng)村生活污水的處理任務(wù)不但十分嚴峻而且亟需解決。

四、人工濕地在衡陽農(nóng)村生活污水處理中的選用

傳統(tǒng)的污水治理方式主要以集中治理為主，其治理成本高、管線長、運行費用高、治理效益差。這對于農(nóng)村地區(qū)地形較復(fù)雜（山地、丘陵面積占農(nóng)村總面積的 48%）、農(nóng)戶大多分散居住的衡陽市來講非常困難。同時，衡陽農(nóng)村生活污水主要由廚房用水、洗滌用水、人畜糞便排水及其它污水組成，生活污水中以雜質(zhì)、懸浮物、有機物、氮、磷等物質(zhì)為主，在排放上具有不連續(xù)性、排放面廣、排放分散、濃度變化大、水量不穩(wěn)定等特點。這些說明了，在農(nóng)村村落集鎮(zhèn)的污水處理中，必需采用小型化、就地化、分散式處理的處理方式。

衡陽地處亞熱帶季風氣候區(qū)，全年平均氣溫18.2℃～18.6℃左右，無霜期長，水熱條件組合好，雨量充沛，動植物資源極其豐富，對復(fù)合人工濕地的組建提供了有利的條件，適宜具有除污功能的動植物和微生物的的生長發(fā)育，具有除污功能的濕地植物如燈心草、石菖蒲、竹葉菜、美人蕉、水蔥、茭白、水葫蘆、浮萍、水藻、睡蓮、水芹菜、春芋、紙沙草、蘆葦、再力花、獲、風車草、水柳等在衡陽農(nóng)村地區(qū)都有分布，復(fù)合人工濕地的構(gòu)建能夠就地取材，易于實現(xiàn)。在進行人工濕地和生態(tài)處理系統(tǒng)設(shè)計時，要綜合考慮衡陽農(nóng)村各地的實際情況，如地形、經(jīng)濟、技術(shù)、操作和維護等多方面因素，因地制宜選擇恰當?shù)奶幚砟Ｊ胶吞幚砉に嚒?/p>

五、濕地生態(tài)系統(tǒng)在衡陽農(nóng)村生活污水治理中的實施對策

要使農(nóng)村生活污水排放得到有效的控制，水污染得到有效的治理，人工濕地處理工藝在衡陽農(nóng)村推廣應(yīng)用，要做到以下幾點：

第一，首先要通過各種渠道和方式加大環(huán)境保護的宣傳教育，使農(nóng)戶認識到環(huán)境保護和農(nóng)民的利益密切相關(guān)，認識到保護農(nóng)村生態(tài)環(huán)境重要性，認識到農(nóng)戶自己才是環(huán)境治理的受益者，農(nóng)戶廣泛參與污水的治理。

第二，要在具有代表性的行政村建立生活污水的人工濕地處理工藝示范村，通過示范工藝，改善農(nóng)戶的居住環(huán)境，減少生活污水對農(nóng)村水資源的污染，擴大示范村的影響力，為生活污水治理工藝的推廣打下基礎(chǔ)。

第三，政府要設(shè)立專項基金，用于生活污水治理項目的補助基金，鼓勵農(nóng)戶加入到生活污水治理的隊伍中來，對取得較好效果的農(nóng)戶，進行適當?shù)馁Y金補償，提高農(nóng)戶的積極性。

第四，建立農(nóng)村污水處理目標考核責任制度，把農(nóng)村生活污水的治理納入鄉(xiāng)鎮(zhèn)干部的政績考核，加強農(nóng)村生活污水治理的監(jiān)督和管理，保證農(nóng)村生活污水治理循序漸進、科學(xué)合理地進行。

第五，加強生活污水治理技術(shù)的培訓(xùn)，加大人才（如技術(shù)骨干）的培養(yǎng)，使農(nóng)戶在污水治理中遇到問題能及時有效地得到解決。

通過上述措施，有助于人工濕地技術(shù)在衡陽市農(nóng)村地區(qū)廣泛開展，使衡陽廣大農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生發(fā)生根本性的改變，實現(xiàn)農(nóng)村干凈整潔、農(nóng)民生活富裕、鄉(xiāng)村文明健康的新面貌，加快推進新農(nóng)村建設(shè)。

附 表：

表1 常見五種生態(tài)系統(tǒng)對農(nóng)村生活污水主要成分的處理效果

圖1 表面流、垂直流和水平潛流濕地工藝對總氮和總磷的去除率

[1]關(guān)亮炯.我國水污染現(xiàn)狀及治理對策[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2004（6）.

[2]Julie Stauffer.水危機——尋找解決淡水污染的方案[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[3]Chris C Tanner. Organic matter accumulation during matura-tion of gravel-bed constructed wetland treating farm dairywastewater[J].Water Resource, 1998(10).

[4]Dnai Vrhovsek. Constructed wetland(CW) for industrial wastewatertreatment[J]. Water Resource,1996(10).

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[6]李羚.人工濕地處理污水技術(shù)及其在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀及對策[J].現(xiàn)代城市研究，2004（12）.

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[14]張亮，洪松，等，自流式復(fù)合濾床處理農(nóng)村生活污水實驗研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報，2008（9）.

[15]衡陽市環(huán)境保護局.2009年衡陽市環(huán)境保護工作報告[EB/OL].http：//www.hengyang.gov.cn/hbj/xwzx/ldjh/69de333f-4fa2-4f21-a6ac-9072df667bf9.shtml.

（責任編輯：于開紅）

On the Application of Artificial Wetlands to the Treatment of Domestic Sewage in the Countryside: taking Hengyang of Hunan province for example

ZENG Chun-xia
(Resources Environment and Tourism Management Department, Hengyang Normal University, Hengyang 421008, Hunan)

With the further construction of new socialist countryside, the ecological treatment of domestic sewage in the countryside has become an important project. Artificial wetland, an approach of low investment,simple application, stable operation and easy management, has become the prior choice for the treatment of domestic sewage in the countryside. This article first summarizes both the domestic and foreign research situation of artificial wetlands, and then introduces and evaluates several techniques of artificial wetlands for the treatment of domestic sewage. In the end, considering the conditions of Hengyang, this article tries to propose some countermeasures for the application of artificial wetlands to the treatment of domestic sewage in the countryside of Hengyang.

artificial wetlands; countryside domestic sewage; ecological treatment; Hengyang

F323.22

A

1009-8135（2011）01-0066-04

2010-10-09

曾春霞（1975-），女，湖南株洲人，衡陽師范學(xué)院高級實驗師，主要研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境。

本文系衡陽市科技局科技發(fā)展計劃項目（2009ks04）階段性成果