污水灌溉與人工濕地處理技術(shù)——評《污水資源化與污水灌溉技術(shù)研究》

袁華斌

污水灌溉與人工濕地處理技術(shù)——評《污水資源化與污水灌溉技術(shù)研究》

袁華斌

（長沙師范學(xué)院 初等教育學(xué)院，長沙 410100）

污水灌溉是將經(jīng)過處理滿足灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求的污水作為灌溉水源。污水富含養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)懸浮物，污水灌溉可節(jié)省肥料，降低成本，提升農(nóng)田土壤肥力。污水灌溉可一定程度上解決農(nóng)灌用水不足問題，但現(xiàn)階段我國不少污灌區(qū)存在有害物質(zhì)超標(biāo)情況，這會引發(fā)食品安全、生態(tài)污染等一系列問題，必須對污水進(jìn)行嚴(yán)格處理，保證灌溉水質(zhì)。人工濕地處理技術(shù)在污水處理上具有操作便捷、成本低、能耗少等優(yōu)點(diǎn)，適用于中小城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理，是實(shí)現(xiàn)污水灌溉的理想選擇。茲將對污水灌溉與人工濕地處理技術(shù)的相關(guān)理論與實(shí)踐進(jìn)行研究。

1 《污水資源化與污水灌溉技術(shù)研究》的主要內(nèi)容

《污水資源化與污水灌溉技術(shù)研究》一書圍繞區(qū)域污水資源化展開研究，全書共分為9章。第1章，引言，介紹了水資源概況、水資源污染狀況分析、污水資源化現(xiàn)狀及開展污水資源的可行性分析等內(nèi)容。第2章，開封市區(qū)域況分析，介紹了自然地理概況、水文氣象條件、社會經(jīng)濟(jì)概況等內(nèi)容。第3章，開封市城市污水資源量計(jì)算與水質(zhì)特性分析，介紹了開封市城市污水來源分析、污水資源量計(jì)算。其他幾章論述了開封市污水資源監(jiān)測技術(shù)與污水資源分布情況調(diào)查研究、開封市污水資源化與污水處理技術(shù)研究、開封市污水灌溉技術(shù)研究等內(nèi)容。本書圖文并茂，內(nèi)容翔實(shí)，有豐富的理論知識介紹，以開封市為例，針對性進(jìn)行案例分析，通過學(xué)習(xí)，可幫助讀者很好地掌握污水資源化與污水灌溉技術(shù)相關(guān)知識。

2 污水灌溉及其影響

污水灌溉水源是否達(dá)標(biāo)很大程度上影響著農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量及品質(zhì)。氰化物超標(biāo)的污水灌溉會致使農(nóng)業(yè)產(chǎn)量降低，牲畜死亡。酚類超標(biāo)的污水灌溉會在農(nóng)作物中不斷累積，造成農(nóng)業(yè)產(chǎn)量降低。微量砷可促進(jìn)農(nóng)作物生長，而高含砷量則會阻礙農(nóng)作物生長，造成農(nóng)業(yè)產(chǎn)量降低。另外，污水灌溉會使得土壤重金屬含量升高，造成土壤肥力減弱，進(jìn)而影響到農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。人體若攝入過量重金屬引發(fā)各種各樣的慢性病。有機(jī)氯化物在人體中積累會致癌。過量鉻含會使得人體出現(xiàn)鼻穿孔、皮膚潰瘍等病癥，甚至?xí)掳?/p>

3 人工濕地及其處理技術(shù)的應(yīng)用

3.1 人工濕地與污水處理技術(shù)

近年來，人工濕地技術(shù)迅猛發(fā)展，有效發(fā)揮了生態(tài)治污作用。人工濕地主要是指在特定面積及地面有坡度的洼地中，由土壤、填料混合建成填料床，同時(shí)在床體表面栽種具備處理性能佳、抗水性能優(yōu)、成活率高等優(yōu)點(diǎn)的植物，以此建立起一個(gè)特有的生態(tài)系統(tǒng)，對污水進(jìn)行處理。污水在植物根系的吸收、吸附等作用下，可逐漸被分解去除，同時(shí)濕地中的微生物也可實(shí)現(xiàn)不斷繁殖。另外，對于人工濕地中的填料應(yīng)進(jìn)行適時(shí)更換，并且要及時(shí)割除濕地植物，對濕地系統(tǒng)中新生有機(jī)物有效清除。在人工濕地系統(tǒng)中，以吸附、分解、沉積等方式實(shí)現(xiàn)凈化效果。研究表明，3~5 h內(nèi)污水流經(jīng)200 hm2的人工濕地系統(tǒng)，含磷量、含硝酸鹽量可分別減少約57%和63%。近年來，發(fā)達(dá)國家建造了規(guī)模龐大的人工濕地用以污水治理。人工濕地主要是借助濕地的水流動(dòng)力學(xué)特征及植物、微生物與氣候的協(xié)調(diào)原理達(dá)成污水處理目的，其受到諸多因素的影響。主觀因素主要包括濕地植物選擇、濕地系統(tǒng)供氧情況以及濕地填料床結(jié)構(gòu)等；客觀因素包括溫度、污水污染情況等。由于植物種類不同，使得人工濕地可實(shí)現(xiàn)的污水凈化效果也不盡相同。現(xiàn)階段，世界范圍內(nèi)濕地植物大約有6 000余種，而人工濕地應(yīng)用的植物僅為數(shù)10種，大多數(shù)植物尚未進(jìn)行種植試驗(yàn)，因而，選擇污水處理效果佳、適應(yīng)性強(qiáng)的植物至關(guān)重要。蘆葦屬、香蒲屬在人工濕地中應(yīng)用較為廣泛。另外，為盡可能保障人工濕地的污水凈化能力，還應(yīng)科學(xué)調(diào)配填料，科學(xué)開展水動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)對污水中污染物的有效清除。

3.2 人工濕地污水處理技術(shù)的優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)污水處理技術(shù)，人工濕地處理技術(shù)具備處理效果佳、運(yùn)行成本低以及結(jié)構(gòu)合理、處理效率高等優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

首先，處理效果理想。人工濕地能夠快速降解消除污水中的有機(jī)物。經(jīng)過二級處理的污水中不溶性有機(jī)物經(jīng)過過濾、沉淀等處理后，能夠快速被攔截，且被微生物處理。而污水中的可溶性有機(jī)物則會被植物的根系吸收，經(jīng)過一系列流程后被分解。我國大多數(shù)二級污水處理廠的出水中普遍存在含氮、磷元素量偏高的情況，人工濕地通過植物直接吸收氮、磷元素，對氮、磷元素有良好的去除效果，去除率分別超過80%和90%；而以往的污水處理技術(shù)對氮元素、磷元素的去除率僅在20%~40%之間。

其次，運(yùn)行成本低。人工濕地處理技術(shù)應(yīng)用所需投入的成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)二級污水處理廠的投入成本。在污水處理過程中，因?yàn)槿斯竦靥幚砑夹g(shù)不需要曝氣、施加藥劑以及回流污泥，也不會殘留污泥，所以很大程度上降低運(yùn)行成本的投入，一般只需消耗少量的電能。另外，在維護(hù)管理方面，因?yàn)槿斯竦靥幚頍o須投入使用機(jī)電設(shè)備，所以維護(hù)管理以清理渠道及管理農(nóng)作物等為主。

最后，人工濕地結(jié)構(gòu)合理、污水處理效率高要好。人工濕地包括基質(zhì)、植物等組成成分，同時(shí)不同基質(zhì)組合所能實(shí)現(xiàn)的除污性能要超過單一基質(zhì)。在污水處理過程中，工作人員可依照污水的實(shí)際情況采用針對的基質(zhì)或者組合基質(zhì)。除此之外，各種植物對于同種污染物也可實(shí)現(xiàn)不同的處理性能，工作人員可結(jié)合實(shí)際情況合理地對人工濕地系統(tǒng)予以組合搭配。

3.3 人工濕地污水處理技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

人工濕地作為一種通過類似于沼澤地的地面，發(fā)揮自然生態(tài)系統(tǒng)中的生物過程、化學(xué)過程及物理過程的協(xié)同作用，以達(dá)成凈化污水的目的的技術(shù)。其處理效果佳，運(yùn)行成本低，管理控制便捷，出水水質(zhì)穩(wěn)定，可滿足農(nóng)田灌溉水標(biāo)準(zhǔn)，所以可以廣泛推廣人工濕地處理技術(shù)，對高效凈化污水補(bǔ)充手段的作用，將處理水用于農(nóng)田灌溉，推動(dòng)農(nóng)業(yè)的有序健康發(fā)展。現(xiàn)階段，可從以下幾方面推廣人工濕地處理技術(shù)的應(yīng)用。

第一，應(yīng)用植被開展污水處理。隨著人工濕地處理技術(shù)的不斷發(fā)展，如今應(yīng)用植被對污水進(jìn)行處理的方式已變得越來越完善。大量植被均可實(shí)現(xiàn)可靠的根系吸收性能，并可適用于吸收污水中的重金屬或有毒害性物質(zhì)。與此同時(shí)，對于微生物的生存生長而言，同樣離不開植被所提供養(yǎng)料的有力支持。植被區(qū)域?qū)儆谑侨斯竦氐暮诵膮^(qū)域，可發(fā)揮消除污染物、調(diào)節(jié)營養(yǎng)循環(huán)及凈化污水等一系列作用，使人工濕地處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)污水灌溉的目標(biāo)。通常而言，植被根莖中的糖類物質(zhì)、醇類物質(zhì)可實(shí)現(xiàn)對有機(jī)污染物的有效分解，從而形成腐蝕作用，進(jìn)一步達(dá)成分解污染物的目的。在整體濕地環(huán)境中，植物可發(fā)揮供氧作用，進(jìn)而推動(dòng)微生物的有序生長。因而，應(yīng)用植被開展污水處理是實(shí)現(xiàn)污水灌溉必不可少的一環(huán)。

第二，應(yīng)用填料床設(shè)施開展污水處理。填料床設(shè)施可作為植物、微生物的有力載體，以此構(gòu)建起可靠的污水處理場所。對于填料床設(shè)施的運(yùn)行機(jī)理而言，主要是轉(zhuǎn)運(yùn)至填料床的污水可發(fā)生離子交換、吸附、沉淀等作用，同時(shí)填料床還可作用于攔截污水中存在的各式各樣營養(yǎng)成分。通過上述填料床的一系列處理工序后，污水即可消除氮元素、磷元素等各類營養(yǎng)物質(zhì)。除此之外，填料床設(shè)施還適用于過濾有機(jī)物，可促進(jìn)實(shí)現(xiàn)對污水中有機(jī)物的全面清除。值得一提的是，在對填料床設(shè)施進(jìn)行設(shè)立時(shí)，應(yīng)確保對滲透系數(shù)的合理調(diào)節(jié)，防止填料床發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

第三，應(yīng)用微生物開展污水處理。作為人工濕地系統(tǒng)中必不可少的物質(zhì)，微生物的含量重要影響著人工濕地系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的污水處理性能。比如，通過微生物的作用，可實(shí)現(xiàn)對污水中氮素物質(zhì)及其他相關(guān)有機(jī)物的有效降解，進(jìn)一步達(dá)成凈化污水、保持系統(tǒng)穩(wěn)定的目的?；诖?，在對微生物進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)合理調(diào)節(jié)微生物的總數(shù)及種群比例，同時(shí)應(yīng)采用合理的技術(shù)手段以確保人工濕地系統(tǒng)的有序運(yùn)行，進(jìn)一步保證微生物在處理污水時(shí)的作用可得到充分發(fā)揮。對于各式各樣需要處理的污水來說，應(yīng)選取不同針對的微生物。換言之，在微生物處理運(yùn)行一段時(shí)間后，工作人員就應(yīng)針對微生物成本、種群類型、微生物總量等開展合理地調(diào)整，以此確保微生物始終可實(shí)現(xiàn)可靠的處理性能?，F(xiàn)如今，微生物處理與人工濕地系統(tǒng)的結(jié)合得以不斷發(fā)展完善，因而可適用于處理相對大規(guī)模的污水處理，為污水灌溉工作開展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

總而言之，人工濕地處理技術(shù)作為一項(xiàng)新型生態(tài)治污技術(shù)，其可實(shí)現(xiàn)對污水的有效治理，并且出水可滿足我國農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。為此，相關(guān)人員應(yīng)圍繞如何實(shí)現(xiàn)對該項(xiàng)技術(shù)的有效應(yīng)用進(jìn)行探索研究，為我國農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

袁華斌（1969-）男，湖南洪江人。副教授，碩士，主要從事自然地理研究與教學(xué)。