淺談人工濕地在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

殷 愷，徐夏杰

（浙江仁欣環(huán)科院有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315000）

現(xiàn)階段我國農(nóng)村地區(qū)生活污水排放量很大而且處理技術(shù)比較薄弱，給農(nóng)村生態(tài)環(huán)境造成了污染。在當(dāng)前我國加速推進(jìn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)步伐的背景下，如何利用污水處理技術(shù)對農(nóng)村生活污水進(jìn)行處理是我國相關(guān)部門和農(nóng)村人口共同關(guān)注的問題。人工濕地是一種區(qū)別于傳統(tǒng)污水處理技術(shù)的新型污水處理技術(shù)，在提升農(nóng)村生活污水處理能力和改善農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生方面具有廣闊的應(yīng)用空間。

1 農(nóng)村生活污水概況

1.1 主要來源

農(nóng)村生活污水主要來由農(nóng)村居民家庭日常生活產(chǎn)生，主要包括：清洗衣物污水、做飯污水和廁所污水，清洗衣服污水和做飯污水中含有大量的洗衣粉、洗潔精等清洗劑，這些清潔劑屬于化學(xué)制品，在污水中會形成大量的化學(xué)殘留，當(dāng)這些物質(zhì)進(jìn)入河流湖泊等地表水或者經(jīng)地下井進(jìn)入到地下水中后會給當(dāng)?shù)氐乃w造成污染。同時，清洗劑中含有大量的氮磷成分也會對地表水系中的水生生物造成危害，廁所污水含有大量的氮磷物質(zhì)進(jìn)入地表水系中會造成水體富營養(yǎng)化給水體生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。

1.2 主要特征

農(nóng)村生活污水相比城市生活污水而言主要具有以下特征，第一，較小的排放量，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)城市生活污水大約是農(nóng)村生活污水排放量的三倍。第二，較強(qiáng)的間歇性，農(nóng)村生活污水在一天中不同時段的排放量差異很大，污水排放主要集中在白天，夜晚排放量很小。第三，較好的生化性，有機(jī)生化物是農(nóng)村生活污水中主要的一類污染物質(zhì)，例如廁所污水生化處理后可用作土地肥料。第四，較單純的污染物，農(nóng)村生活污水相比城市生活污水污染物的種類較單純，污染物濃度也較低，便于進(jìn)行處理和再利用。

1.3 處理難點(diǎn)

農(nóng)村生活污水處理中面臨的難點(diǎn)主要有三方面，第一，農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)相對落后，對生活污水處理造成了制約。第二，農(nóng)村人口整體污水處理觀念薄弱，在污水收集管網(wǎng)及相關(guān)設(shè)施建設(shè)時較為隨意，導(dǎo)致污水管網(wǎng)和相關(guān)設(shè)施建設(shè)落后，污水得不到有效收集和處理。第三，農(nóng)村居民大多為獨(dú)門獨(dú)院的居住形式，生活污水種類較多且比較分散，收集起來難度較大。

1.4 處理現(xiàn)狀

我國污水處理系統(tǒng)建設(shè)始于城市，隨著城市污水管網(wǎng)和處理設(shè)施的建設(shè)目前我國城市中已經(jīng)建設(shè)有較為完善的污水收集和處理系統(tǒng)，而農(nóng)村地區(qū)受到多種因素的制約污水收集和處理系統(tǒng)建設(shè)比較滯后，當(dāng)前農(nóng)村生活污水收集和處理相關(guān)的技術(shù)、理念和設(shè)施還處在不斷探索的階段中，這也導(dǎo)致了農(nóng)村公共環(huán)境衛(wèi)生矛盾加劇。

2 人工濕地的內(nèi)涵

濕地被人們譽(yù)為“地球之腎”，可見濕地在改善地球生態(tài)環(huán)境中的重要性。濕地分為自然濕地和人工濕地兩種，人工濕地是指在低洼地上利用砂石等構(gòu)造基礎(chǔ)填料床并匯集地表水，在填料床上種植水生植物構(gòu)建起類似自然濕地的地表水生態(tài)系統(tǒng)，利用水生態(tài)系統(tǒng)的吸附和生物降解作用對生活污水中氮磷等污染物質(zhì)的處理，相比其它污水處理方式，人工濕地具有維護(hù)簡單、便于管理、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，可以顯著提升污水的處理效率。農(nóng)村地區(qū)土地資源比較豐富，為構(gòu)建人工濕地提供了有力條件，人工濕地在實(shí)現(xiàn)對農(nóng)村污水處理的同時也能與農(nóng)村生態(tài)環(huán)境相互融合成為農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的一部分。此外，在利用人工濕地進(jìn)行農(nóng)村生活污水處理時，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇人工濕地的建設(shè)規(guī)模，必要時候還可以承擔(dān)起部分農(nóng)村企業(yè)污水的處理。

3 農(nóng)村生活污水處理中常見的人工濕地技術(shù)方式

3.1 表面流處理方式

表面流人工濕地處理方式是利用填料表面漫流來處理生活污水的一種技術(shù)，該技術(shù)屬于被動性的處理方式。在表面流人工濕地方式實(shí)際應(yīng)用時需要將水層控制在相當(dāng)?shù)暮穸龋ǔＰ枰谔幚硐到y(tǒng)周圍建設(shè)具有相當(dāng)高度的圍墻，水生植物主要選擇挺水型水生植物，水體中的氧氣主要由水生植物光合作用和根系呼吸產(chǎn)生。當(dāng)農(nóng)村生活污水流入到表面流人工濕地處理系統(tǒng)中時，后面的污水會推動前面的污水緩慢地往前流動，在此過程中人工濕地中的水生植物和基料床形成的生物膜會對污水中的污染物質(zhì)進(jìn)行物理吸附和生化降解達(dá)到對生活污水處理的目的，處理后的污水會在系統(tǒng)末端流出。表面流人工濕地方式具有技術(shù)簡單、便于操作和成本較低的優(yōu)點(diǎn)，為該技術(shù)的應(yīng)用和推廣提供了有利條件。同時該技術(shù)在處理農(nóng)村生活污水時需要較好的天氣條件并且需要占據(jù)較大面積的土地，否則污水處理效果會受到明顯影響，這些缺陷在一定程度上制約了該技術(shù)的應(yīng)用范圍。

3.2 水平潛流處理方式

水平潛流人工濕地處理方式是在數(shù)個水平填料床當(dāng)中鋪設(shè)防滲層和基質(zhì)層，讓農(nóng)村生活污水以水平的方式從一端流向末端，在此過程中利用基質(zhì)層土壤砂石和水生植物構(gòu)成的生物膜實(shí)現(xiàn)對污水的處理。該技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)村生活污水處理中可以防止生活污水對農(nóng)村水源的污染和改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中水體中的豎向氧氣補(bǔ)償主要是依靠水生植物體的生物運(yùn)輸作用來實(shí)現(xiàn)，然而利用水生植物體的生物運(yùn)輸作用進(jìn)行豎向氧氣補(bǔ)償能力有限會對污水處理效果造成影響，因此，在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)處理農(nóng)村生活污水時通常會利用砂石在填料床的兩邊鋪設(shè)相當(dāng)面積的砂石區(qū)來提高對污水的處理能力。

3.3 垂直流處理方式

垂直流人工濕地處理方式是農(nóng)村生活污水以垂直縱向的方式從人工濕地處理系統(tǒng)的表面流至填料床的末端，污水在垂直流過填料床時各個填料層的土壤和砂石會對污水中的污染物質(zhì)進(jìn)行過濾和凈化。垂直流人工濕地處理方式在實(shí)際應(yīng)用中需要建設(shè)完善的污水收集和污水布水系統(tǒng)，該人工濕地處理方式中污水中氧氣主要來自于大氣擴(kuò)散和水生植物體運(yùn)輸。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是處理效率高、占地不大、建設(shè)和管理維護(hù)的成本較低以及無二次污染物產(chǎn)生等，既能實(shí)現(xiàn)對農(nóng)村生活污水的有效處理又能有效緩解當(dāng)?shù)卣块T財政壓力，必要時可將該污水處理系統(tǒng)建設(shè)地點(diǎn)選擇在地下。該技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)在于技術(shù)和操作難度較高，而且天氣條件和溫濕度會對該技術(shù)的處理效果形成干擾，因此在農(nóng)村生活污水處理中應(yīng)用面受到限制。

4 人工濕地在農(nóng)村生活污水中的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 建設(shè)方面

目前常見的三種人工濕地處理方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，垂直流方式節(jié)約土地但處理效率低，表面流方式處理效率高但占地面積大和建設(shè)成本高，水平潛流方式處理效率高但容易受到天氣和溫度的影響。在應(yīng)用人工濕地技術(shù)方式進(jìn)行農(nóng)村生活污水處理時，要結(jié)合三種處理方式的優(yōu)缺點(diǎn)以及當(dāng)?shù)氐奈鬯攸c(diǎn)和地理特點(diǎn)進(jìn)行選擇和靈活運(yùn)用，最終建設(shè)起多級綜合的人工濕地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對當(dāng)?shù)剞r(nóng)村生活污水的有效處理。當(dāng)?shù)卣铜h(huán)境管理部門在建設(shè)人工濕地系統(tǒng)時應(yīng)當(dāng)把握好以下幾點(diǎn)：第一，充分做好對人工濕地技術(shù)的應(yīng)用研究。第二，對農(nóng)村當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩憝h(huán)境和污水排放情況進(jìn)行調(diào)查和現(xiàn)場踏勘。第三，在對人工濕地技術(shù)應(yīng)用研究和當(dāng)?shù)卣{(diào)查踏勘的基礎(chǔ)上制定出多級綜合的一體化人工濕地建設(shè)方案。例如：在設(shè)計區(qū)域面積大的人工濕地系統(tǒng)時，可根據(jù)功能不同將人工濕地系統(tǒng)劃分為若干區(qū)域，每個區(qū)域的作用互不相同，比如污水處理區(qū)、禽類棲息區(qū)等。第四，在選擇人工濕地建設(shè)地址時，應(yīng)充分利用農(nóng)村當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的類天然濕地資源和天然濕地資源，設(shè)計和建設(shè)人員可在現(xiàn)有天然條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計和規(guī)劃作為人工濕地來利用，如此既能最大化保護(hù)自然資源又能節(jié)約建設(shè)成本和建設(shè)周期。第五，水生植物的選取，在水生植物時應(yīng)當(dāng)選取耐污染性能好、抗蟲抗病、生長茂盛和觀賞性強(qiáng)的水生植物，比如：香蒲、柳樹、蘆葦、荷花等常用的濕地水生植物。第六，還應(yīng)建設(shè)配套的水體循環(huán)系統(tǒng)和供氧系統(tǒng)，為水生植物和水生動物生長提供幫助，改善人工濕地生態(tài)系統(tǒng)功能從而提升人工濕地對農(nóng)村生活污水的處理效果。

4.2 管理和維護(hù)方面

人工濕地管理和維護(hù)工作是確保人工濕地系統(tǒng)有效運(yùn)行并正常發(fā)揮農(nóng)村生活污水處理作用的保障，具體的日常管理和維護(hù)工作可以從以下三點(diǎn)開展：第一，制定科學(xué)的總體管理方針，由農(nóng)村當(dāng)?shù)卣块T牽頭，根據(jù)農(nóng)村當(dāng)?shù)厣钗鬯幚硇枨蠛腿斯竦亟ㄔO(shè)規(guī)模制定出科學(xué)的人工濕地管理總方針，從大局上明確人工濕地管理工作內(nèi)容和管理工作方式。第二，健全日常管理機(jī)制，人工濕地系統(tǒng)直接的受益者是農(nóng)村當(dāng)?shù)鼐用瘢虼巳斯竦卦谌粘９芾砗途S護(hù)時可以采取農(nóng)村當(dāng)?shù)刈灾文Ｊ?，將農(nóng)村當(dāng)?shù)鼐用褡鳛槿粘９芾砗途S護(hù)工作的主體，具體可以從農(nóng)村當(dāng)?shù)鼐用裰刑暨x出具有一定文化程度和責(zé)任心強(qiáng)的人員擔(dān)任專門的管理維護(hù)人員，并由專人對人工濕地日常管理維護(hù)工作開展情況進(jìn)行監(jiān)督，定期對管理維護(hù)人員進(jìn)行知識培訓(xùn)以確保管理維護(hù)工作有效落實(shí)。第三，重點(diǎn)做好人工濕地的日常檢查和維護(hù)，檢查水生植物的成活率和生長情況，控制好人工濕地的日常水位確保水生植物正常生長，加強(qiáng)水生植物的培育工作，及時將雜草和枯死植株清理掉并及時進(jìn)行補(bǔ)種，如果人工濕地系統(tǒng)中水生植物生長量超出人工濕地生態(tài)系統(tǒng)負(fù)荷或者植物生長結(jié)構(gòu)失衡時還應(yīng)采取必要措施進(jìn)行人為干預(yù)。

5 結(jié)語

人工濕地在農(nóng)村地區(qū)生活污水處理中具有其獨(dú)特優(yōu)勢，農(nóng)村生活污水排放分散、污染物成分簡單和可生化性好，比較適宜于人工濕地技術(shù)的應(yīng)用，加之農(nóng)村地區(qū)土地資源比較充裕并且分布有一定規(guī)模的天然濕地資源，為人工濕地的應(yīng)用提供了有利條件，因此，各農(nóng)村當(dāng)?shù)卣块T要加強(qiáng)對人工濕地在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用研究，結(jié)合農(nóng)村當(dāng)?shù)厣钗鬯奶幚硇枨箪`活運(yùn)用多種人工濕地技術(shù)建設(shè)出多級綜合型人工濕地系統(tǒng)，充分發(fā)揮人工濕地在農(nóng)村生活污水處理中的優(yōu)勢，穩(wěn)步改善我國農(nóng)村地區(qū)生態(tài)環(huán)境進(jìn)而推進(jìn)美麗新農(nóng)村戰(zhàn)略部署實(shí)施。