貴州喀斯特地區(qū)人工濕地應用存在的問題與解決對策

張建民　朱四喜

摘要人工濕地是近幾十年來發(fā)展起來的一種新型的污水生態(tài)處理技術(shù)，近年來在有條件的地方得到了推廣應用。為改善貴州省居民飲用水水質(zhì)，貴州省政府實施了鄉(xiāng)村清潔工程——利用人工濕地技術(shù)處理農(nóng)村生活污水。結(jié)合農(nóng)村生活污水及貴州省喀斯特地質(zhì)的特點，介紹了人工濕地在貴州省農(nóng)村污水處理系統(tǒng)中的應用，并分析了人工濕地在貴州省處理農(nóng)村生活污水中存在的問題，針對這些問題提出了相應的解決措施。

關(guān)鍵詞人工濕地；貴州；存在問題；對策建議；應用

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）04-01134-02

基金項目貴州省科學技術(shù)基金項目（黔科合J字[2011]2363）；貴州省優(yōu)秀科技教育人才省長資金項目（黔省專合字[2012]71號）。

作者簡介張建民（1971- ），男，山西交城人，高級工程師，博士，從事環(huán)境影響評價、環(huán)境保護設計工作。

貴州省位于我國西南部，具有典型的喀斯特地貌，可溶性碳酸鹽巖出露面積占全省國土面積的73%[1]，全省95%的城鎮(zhèn)及95.3%的耕地分布在喀斯特地區(qū)，98%的城鎮(zhèn)、工礦人口及95%的農(nóng)村人口居住在喀斯特地區(qū)[2]。大部分地區(qū)冬季溫暖而夏季炎熱，年降水量豐沛但季節(jié)性分配極不均，雨熱同季但時常會發(fā)生伏旱。地帶性植被為常綠闊葉林和季節(jié)性雨林，但在土層較薄的石灰?guī)r和白云巖基質(zhì)上發(fā)育的主要是常綠與落葉闊葉混交林和含有較多落葉成分的季節(jié)性雨林，受人為干擾的影響，大部分地區(qū)目前為次生的矮林和灌草叢，其中有相當部分（約1/5）已退化為石漠化的山地?？λ固厣降赝翆訙\薄，土被不連續(xù)，巖石裸露率高，土壤富鈣而偏堿性，土壤肥沃但總量少[3]。

1貴州喀斯特地區(qū)水資源現(xiàn)狀

貴州地區(qū)雖然年降水量豐沛，但季節(jié)性分配極不均，而同時，隨著社會、經(jīng)濟的發(fā)展以及人口的增長，城市和農(nóng)村污水的排放量也在不斷增加。而今，貴州境內(nèi)絕大部分農(nóng)村生活污水未經(jīng)處理直接排入附近的河流、湖泊、水庫，對周邊水生生態(tài)環(huán)境造成的破壞越來越嚴重，導致氮磷等多項水質(zhì)指標高于國內(nèi)地表水的平均指標。

另外，由于喀斯特地區(qū)基巖孔隙多，形成地上地下雙重空間結(jié)構(gòu)， 在地表污染水經(jīng)孔隙、漏斗轉(zhuǎn)入地下的過程中，由于缺乏過濾、吸附及離子交換等作用，污染物直接轉(zhuǎn)入地下水中；又因缺乏溶解氧、陽光，導致微生物繁殖慢， 水體自凈能力差，造成點、線、面、體的全面污染，致使水的使用功能降低，可供給量減少[2]。

而針對農(nóng)村地區(qū)財政收入不充裕，人均收入不高，技術(shù)水平相對落后的現(xiàn)狀，研究探索適合處理農(nóng)村生活污水，具有投資少、運行成本低、管理操作簡單的污水處理技術(shù)就成為了解決農(nóng)村水資源問題的當務之急。而人工濕地污水處理工藝正是順應時代發(fā)展要求的一種簡單有效的生態(tài)污水處理技術(shù)。

2人工濕地簡介

人工濕地是20世紀50年代由德國開始發(fā)展的污水處理工藝，它是模擬天然濕地的結(jié)構(gòu)與功能，選擇一定的地理位置與地形，根據(jù)人們的需要人為設計與建造的濕地，人工濕地充分利用濕地系統(tǒng)凈化污水能力的特點，利用基質(zhì)-微生物-植物這個復合生態(tài)系統(tǒng)的物理，化學和生物的三重協(xié)同作用，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換，植物吸收的微生物分解來實現(xiàn)對污水的高效凈化。

人工濕地處理污水具有高效率、低投資、低運轉(zhuǎn)費、低維持技術(shù)、占地少、低能耗等優(yōu)點，比較適合于維護水平不很高，水處理量及水質(zhì)變化不很大的城郊或鄉(xiāng)村。

3人工濕地在貴州喀斯特地區(qū)的應用現(xiàn)狀

在喀斯特地區(qū)，由于地下溶巖裂隙發(fā)育較嚴重，不經(jīng)處理的農(nóng)村生活污水會經(jīng)裂隙滲入地下水或滲流進入地表河流中，造成河流或地下水污染，對當?shù)鼐用衲酥料掠尉用竦娘嬘盟|(zhì)造成惡化。因此，喀斯特地區(qū)分散型居民生活污水的處理一直是個難題。

針對貴州省村組分散，地形復雜，集中式污水收集管網(wǎng)布置困難等特點，貴州省在全省建設多達100多座人工濕地對農(nóng)村污水進行處理。為提高居民生活飲用水質(zhì)量，減少污染物排放提供切實可行的解決方案。

根據(jù)人工濕地在貴州省分布的范圍，主要調(diào)查人工濕地分布集中的兩湖一庫（百花湖、紅楓湖、阿哈水庫）周邊村寨、草海、遵義、黔南等地。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，已建人工濕地大部分人工濕地運行狀況良好，在一定程度上緩解了周邊水環(huán)境壓力；但有些人工濕地運行狀況較差，存在不同問題。

4貴州喀斯特地區(qū)人工濕地應用中存在的問題

（1）植物耐污水脅迫能力的強弱與其生長狀況緊密相連，植株生長越茂盛，根系越發(fā)達，污水的凈化能力就強，植物表現(xiàn)出的抗性也就越強，但大多數(shù)植物生長都遵循著春夏季萌發(fā)、秋冬季死亡的客觀規(guī)律。這種現(xiàn)象的存在，使人工濕地的污水處理系統(tǒng)冬季凈化效果下降，相應抗性也下降。

（2）衰退是濕地植物污水處理方面的又一問題。除污染水質(zhì)和基質(zhì)的不同組成外，直接的擦傷、損傷、富營養(yǎng)狀態(tài)及水位的高低都能引起濕地植物的衰退。

（3）外來物種的入侵。因為人工濕地生境類型多樣，濕地位置、分布廣泛與植物擴散路線等原因，脅迫作用下的人工濕地植物更易遭受外來物種入侵。

（4）基質(zhì)堵塞。人工濕地在運行一段時間后，往往會因基質(zhì)堵塞而無法繼續(xù)運行。有機負荷過高是產(chǎn)生堵塞的主要原因；由于污水中連續(xù)的營養(yǎng)供應，系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的生物量不斷增加也是造成堵塞的一個因素；厭氧條件也加速了系統(tǒng)的堵塞；另外，過多地種植植物和維護不及時也是造成堵塞的原因。

（5）冬季運行濕地。冬季氣溫的降低，植物的死亡，水中溶解氧的降低以及微生物活力的減弱，會影響人工濕地的正常運行，使污染物的去除率降低。

（6）植物配置不盡合理。植物配置不適當，導致人工濕地處理污水的能力降低，甚至引起人工濕地的退化。

（7）運行過程中，在人工濕地底部或周邊出現(xiàn)污水滲漏現(xiàn)象，導致污水不經(jīng)處理直接滲出，進入地表河流或地下水，造成污染。

5相關(guān)問題的解決對策與建議

（1）對濕地植物進行適當?shù)娜藶楦蓴_，維護人工濕地群落物種生態(tài)功能和多樣性。

（2）結(jié)合植物去污能力和景觀效果以及生態(tài)適應性等多方面的內(nèi)容進行人工濕地植物的選擇。

（3）水生植物在人工濕地植物污水處理方面起到不可代替的作用，同時重視水生植物和陸生植物、濕生植物之間的搭配，最大限度地發(fā)揮生態(tài)景觀效益。

（4）人工濕地內(nèi)的植物進行植物配置時，必須采取“科學規(guī)劃、科學種植，先土建，后綠化，先改良、后種植，先地下、后地上”的方法，來達到預期效果[4]。同時，針對人工濕地植物配置對污水處理效果的影響進行對比研究。

（5）加強預處理。進水中的懸浮物如果含量過高， 將會增加系統(tǒng)的懸浮物負荷。不可生物降解的懸浮物在連續(xù)運行的人工濕地中長期積累， 這是影響基質(zhì)堵塞的重要因素之一。

（6）選擇合適的基質(zhì)粒徑及級配?；|(zhì)粒徑分布對空隙大小和水容量有決定性的影響， 它是影響基質(zhì)堵塞的主要因素。粒徑較大的基質(zhì)可以有效地防止堵塞的發(fā)生， 但過大的粒徑會縮短水力停留時間， 進而影響凈化效果， 因此， 基質(zhì)粒徑的選擇需要在保證凈化效果（小粒徑）和防止堵塞（大粒徑）之間尋求平衡點[5]。

（7）采用間歇運行方式。一方面可以使大氣中的氧進入濕地內(nèi)部， 激發(fā)好氧微生物的活性，加快降解基質(zhì)中沉積的有機物；另一方面由于系統(tǒng)停止進水，微生物新陳代謝需要的各種營養(yǎng)物得不到持續(xù)的補充，基質(zhì)中的微生物會逐漸進入內(nèi)源呼吸期，消耗本身資源并逐漸老化死亡。

（8）目前，濕地中溫度帶來的問題還沒有完全解決，但可以采取一些措施適當?shù)亟档蜏囟葞淼挠绊憽Ｈ绮捎檬軠囟扔绊懴鄬^小的潛流型人工濕地系統(tǒng)[6]。在該工藝中覆蓋表面的表層土以及植物的落葉可以起到一定的保溫效果，而且沒有表面結(jié)冰問題，因此受溫度的影響較?。黄浯危梢赃m當增加人工濕地構(gòu)筑物的深度，增加保溫效果[7]；最后，可以加強前處理單元，以減輕濕地的處理負荷，這種方法可以適當降低溫度對處理效果的影響。

（9）在人工濕地運行中，進行日常巡檢，對發(fā)現(xiàn)的滲漏部位及時采取補救措施，使得污水得到充分地處理。

參考文獻

[1] 蘇維詞.中國西南巖溶山區(qū)石漠化治理的優(yōu)化模式及對策[J].水土保持學報，2002，16（2）：29-32.

[2] 范榮亮，蘇維詞，張志娟.貴州喀斯特地區(qū)水資源存在問題及解決對策[J].中國農(nóng)林水利水電，2007（4）：12-15.

[3] 郭柯，劉成長，董鳴.我國西南喀斯特植物生態(tài)適應性與石漠化治理[J].植物生態(tài)學報，2011，35（10）：991-999.

[4] 寧靜，魯敏，裴翡翡，等.人工濕地植物受污水脅迫存在的問題與解決對策[J].山東建筑大學學報，2011，26（2）：149-152.

[5] 堯平凡，陳靜靜.人工濕地基質(zhì)堵塞預防措施及恢復對策研究進展[J].凈水技術(shù)， 2007，26（5）：45-48.

[6] 項學敏，宋晨，周集體，等.人工濕地水處理技術(shù)研究進展存在問題與改進[J].環(huán)境科學與技術(shù)， 2006，29（10）：101-114.

[7] 尹煒，李培軍，尹澄清，等.潛流人工濕地的局限性與運行問題[J].中國給水排水，2004，20（11）：36-38.