簡析人工濕地在農(nóng)村生活污水治理中的運用

丁永強 羅寧

摘要：近年來隨著農(nóng)村生活污水治理工作著力推進，區(qū)域水質(zhì)惡化趨勢得到了初步遏制，“鎮(zhèn)區(qū)雨污分流”“建設(shè)美麗鄉(xiāng)村”“農(nóng)村改廁”納污坑塘整治以及排污口封堵等工作的先后開展，對于改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，提升農(nóng)民生活品質(zhì)，建設(shè)美麗中國具有里程碑式的意義。利用人工濕地植物的凈化功能，開展農(nóng)村污水生態(tài)治理，既解決當前農(nóng)村污水達標排放問題，又能充分考慮今后污水治理回用的需要，節(jié)約水資源、保護水環(huán)境，促進農(nóng)村地區(qū)的社會經(jīng)濟與資源、環(huán)境和諧發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工濕地;農(nóng)村生活污水;污水治理

一、農(nóng)村生活污水的特點及治理中存在問題

農(nóng)村生活污水主要來源于日常生活中的衛(wèi)生間污水、廚房洗刷污水及洗浴洗衣污水。村莊分布非常分散、排放面源污染較大，并且各鎮(zhèn)村莊給水及排水設(shè)施不同，農(nóng)村生活污水在水質(zhì)、水量和排水方式有其自身的特點。

（1）水質(zhì)特點

1）農(nóng)村生活污水污染物濃度低，變化幅度較大;

2）農(nóng)村生活污水污染物含一定量的氮和磷，基本上不含重金屬和有毒有害物質(zhì)，水質(zhì)波動較大，可生化性好。

（2）水量特性

1）污水水量小。農(nóng)村人口居住分散，人口數(shù)量相對少，產(chǎn)生污水量也小。

2）變化系數(shù)大。農(nóng)村生活污水排放量比較小且不均勻，水量變化比較明顯。日變化系數(shù)一般在3.0～5.0之間，在某些變化較大的情形下甚至可能達到10.0以上。農(nóng)村污水排放量和居民生活規(guī)律相近，早晚比白天大，夜間排水量小，農(nóng)村污水的排放一般在上午、中午、下午各有一個高峰時段，夜間排水量小，甚至可能斷流，即污水排放呈不連續(xù)狀態(tài)。

（3）排水形式

以某流域農(nóng)村排水設(shè)施建設(shè)情況為例，2013年-2017年中心村已建設(shè)污水系統(tǒng)，2018年中心村污水系統(tǒng)污水正在建設(shè)中，2019年- 2010年中心村及其余自然村污水均散排，具體排放形式如下三類：

1）排入市政污水管道

2013年-2017年中心村中靠近市政管網(wǎng)的中心村，污水接入市政管網(wǎng)，但存在雨污合流問題。

2）排入中心村污水處理站

2013年-2017年中心村中的其余中心村均敷設(shè)污水管道，污水通過管網(wǎng)收集至已建污水處理站，由于缺乏定期的維護管理，污水處理站及管網(wǎng)均存在不同程度的問題。

3）排入村內(nèi)排水渠、坑塘或田地

其余中心村及村莊道路旁有排水暗渠或明渠，村莊周邊有坑塘，村民通過自行修建排水管將住戶家里的廚房、衛(wèi)生間及洗浴室的污水直接排入排水渠、灌溉渠、坑塘或田地，對村內(nèi)環(huán)境造成嚴重影響，同時影響了村莊整體的環(huán)境和衛(wèi)生狀況，不能滿足村莊污水排放要求。

農(nóng)村生活污水收集處理系統(tǒng)存在以下問題：

（1）系統(tǒng)不完善，污水收集、處理率低。部分村莊尚未建設(shè)污水收集系統(tǒng)和污水處理站，生活污水未經(jīng)處理，直接排放，對村莊周邊環(huán)境造成污染，影響地下水水質(zhì);

（2）雨污合流，不利于后期污水處理?，F(xiàn)狀已建污水收集系統(tǒng)為雨污合流制，影響污水的進一步處理，使污水處理站的無法正常運行;

（3）現(xiàn)狀污水排水管（渠）道存在不同程度的損壞、堵塞現(xiàn)象，造成污水排放不暢。無法收集處理，污染地下水，不能滿足環(huán)境保護要求;

（4）我國的經(jīng)濟、自然等條件限制國內(nèi)農(nóng)村的發(fā)展，在建設(shè)農(nóng)村生活污水設(shè)施上具有匱乏的經(jīng)驗，因此污水治理設(shè)施的覆蓋率并不高。一些農(nóng)村污水處理廠資金有限，無法承擔大量的運行費用，有的污水處理廠不能根據(jù)時代的發(fā)展需求建設(shè)農(nóng)村污水處理設(shè)施，這些情況的存在都對處理農(nóng)村生活污水造成一定的影響，導致一些生活污水沒有經(jīng)過科學有效的處理就直接向地下水層沉降，對農(nóng)村居民生活健康造成嚴重的影響。

二、人工濕地治理農(nóng)村生活污水的原理

人工濕地是仿照自然濕地，它主要是借助擇選適宜的地理位置、地形，構(gòu)造主要由水生植物、基質(zhì)、微生物組成的處理系統(tǒng)。其對污染物的凈化主要是通過系統(tǒng)中物化反應、生化反應的聯(lián)合作用，包括沉降、吸附、絡(luò)合、分解、固定、硝化反硝化反應。植物根系能明顯提高基質(zhì)內(nèi)微生物的附著，同時消除短流，并促進污染物沉淀。對較高濃度進水而言，植物本身對氮磷的吸附作用可忽略;對深度處理情況，植物本身對氮磷的吸附起到一些作用?；|(zhì)是微生物的載體，可緩釋供氧，且能夠固定濕地植物生長。在人工濕地生態(tài)系統(tǒng)中，蘆葦是十分常見的一種植物，這是因為蘆葦與濕地之中的各種物質(zhì)進行反應，以此來達到良好的凈化水源和過濾的效果。而經(jīng)過多年的調(diào)查和實驗，目前人工濕地往往都以人工的基質(zhì)作為主要填料，然后通過人工基質(zhì)與濕地之中的其他植物來構(gòu)成一個小型的生態(tài)系統(tǒng)，從而在其相互作用之中達到良好的污水處理和凈化水源的效果。

三、農(nóng)村污水治理模式的選擇

根據(jù)農(nóng)村地區(qū)的土地、植物、地形地勢、道路交通條件以及居民住宅建設(shè)布局等具體情況，探索因地制宜的農(nóng)村生活污水收集、治理方式。

（1）城鎮(zhèn)管網(wǎng)延伸

村莊周邊具有較為完善的現(xiàn)狀或規(guī)劃市政污水管網(wǎng)，村莊一般距離污水管網(wǎng)較近且具備施工條件，將村莊產(chǎn)生的生活污水接入市政管網(wǎng)統(tǒng)一進行治理。該模式具有投資省、施工周期短、見效快、統(tǒng)一管理方便等特點。交由城鎮(zhèn)污水處理廠統(tǒng)一處理，具有良好的污水治理效果以及運行管理保障。

（2）集中收集處理系統(tǒng)

集中收集系統(tǒng)主要將農(nóng)戶的污水經(jīng)村鎮(zhèn)排水管網(wǎng)收集至污水集中處理系統(tǒng)。

集中式污水收集系統(tǒng)示意圖

依據(jù)村鎮(zhèn)規(guī)模，考慮集中收集系統(tǒng)的規(guī)模，可分為小型集中收集系統(tǒng)和中型集中收集系統(tǒng)兩類：

小型污水集中收集系統(tǒng)，一般污水量在5m3/d～500m3/d之間，服務(wù)人口50～5000人，服務(wù)家庭數(shù)10～1000戶。此類收集系統(tǒng)適用于人口分布集中的行政村、自然村、小型村落。

中型污水集中收集系統(tǒng)，一般污水量在500m3/d～1000m3/d之間，服務(wù)人口5000～10000人，服務(wù)家庭數(shù)1000～5000戶。此類收集系統(tǒng)適用于經(jīng)濟發(fā)達、人口集中的村落。

分散處理系統(tǒng)

對于居住比較分散的偏遠自然村，由于受到地理條件和經(jīng)濟因素制約，不適宜進行生活污水的集中處理，此時應因地制宜地選擇和發(fā)展生活污水分散式和就地處理技術(shù)。

分散收集系統(tǒng)一般污水量不大于5m3/d，服務(wù)人口50人以下，服務(wù)家庭數(shù)2～10戶，污水處理設(shè)施布置在村落中;在改廁的基礎(chǔ)上，將各戶的污水用管道或溝渠引入污水處理設(shè)施。此類收集系統(tǒng)適用于分散居住的村民。

四、農(nóng)村污水處理工藝的選擇

為達到污水處置高效穩(wěn)定運行和基建投資省、運行費用低的目的，因地制宜的結(jié)合當?shù)刈匀弧⑼恋貤l件等，優(yōu)化組合處理工藝，同時考慮廠站運行管理方便，運轉(zhuǎn)方式靈活，可根據(jù)不同的進水水質(zhì)，調(diào)整運行參數(shù)和工況，目前國內(nèi)農(nóng)村常用的污水處理設(shè)施基本為多種工藝模塊組合，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查情況，對各種工藝進行比選。

一體化處理裝置+人工濕地生態(tài)濾池系統(tǒng)工藝示意圖

（1）農(nóng)村污水分散處理工藝

農(nóng)村污水分散處理可采用三格化糞池+潛流人工濕地+表流人工濕地系統(tǒng)。

化糞池是一種利用沉淀和厭氧微生物發(fā)酵的原理，以去除糞便污水或其他生活污水中懸浮物、有機物和病原微生物為主要目的的小型污水初級處理構(gòu)筑物。污水通過化糞池的沉淀作用可去除大部分懸浮物（SS），通過微生物的厭氧發(fā)酵作用可降解部分有機物（CODcr、BOD5），池底沉積的污泥可用作有機肥。通過化糞池的預處理可有效防止污水管道被堵塞，亦可有效降低后續(xù)處理單元的有機污染負荷?；S池處理效果有限，不能直接排放水體，需經(jīng)后續(xù)好氧生物處理單元或生態(tài)技術(shù)單元進一步處理。

人工濕地污水處理系統(tǒng)，是將污水有控制地投配到人工構(gòu)筑的濕地上，利用土壤、植物和微生物的聯(lián)合作用處理廢水的一種處理系統(tǒng)，按水流方式可分為水平潛流濕地、垂直潛流濕地、和表面流人工濕地，可作為農(nóng)村生活污水處理后的深度處理技術(shù)。

五、人工濕地治理農(nóng)村生活污水應對策略

（一）選擇人工濕地中綠植

對人工濕地植物的種類進行選擇時，不僅需要對其污水凈化的能力進行考慮，還應該對其耐污染性、生長能力進行思考。同時，還應該對綠色植被的經(jīng)濟性、美觀性等進行探索。比如西南地區(qū)可以廣泛使用蘆葦、美人蕉等綠色植物，將幾種綠植隔行進行種植，既能提升農(nóng)村生活污水的治理效果，也能避免人工濕地景色的單一化。

（二）優(yōu)化人工濕地建設(shè)

為讓人工濕地技術(shù)發(fā)揮最大的生活污水治理效果，因地制宜，重點選擇人工濕地的基質(zhì)，對人工濕地的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，有效提升農(nóng)村生活污水的治理效率。

（三）運用多種類型的人工濕地

為提升農(nóng)村生活污水的治理效果，可以在農(nóng)村地區(qū)構(gòu)建多個人工濕地，使每個人工濕地都能發(fā)揮獨特的優(yōu)勢，起到綜合治理農(nóng)村生活污水的效果。如農(nóng)村地區(qū)生活污水的氮磷含量比較高，這時可以構(gòu)建雙向垂直的人工濕地，通過調(diào)整人工濕地的基質(zhì)，改變生活污水的水流流向，提高污染物去除率。

（四）解決污水流向

在一些比較缺水的地方，通過相應的施工行為，進行相關(guān)改造工作，把管道引入其中，向該區(qū)域內(nèi)引入經(jīng)過處理的污水，對土壤進行灌溉，實現(xiàn)環(huán)境的改善和綠化面積的增加。通過污水的處理，還可以對農(nóng)田進行灌溉，實現(xiàn)循環(huán)利用污水，對國內(nèi)水資源短缺的問題有效的解決。不僅如此，還可以在低下儲存經(jīng)過處理的污水，這樣可以實現(xiàn)地質(zhì)的優(yōu)化。不僅如此，還實現(xiàn)地下水資源的節(jié)約，提高經(jīng)濟效益，有效的調(diào)控水資源短缺的區(qū)域，實現(xiàn)真正意義上的可持續(xù)發(fā)展。

結(jié)語

綜上所述，在農(nóng)村生活污水的治理過程中，應用人工濕地能有效提升生活污水的治理效果，改善農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量、提高居民生活水平，促進經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益的同步發(fā)展，對當?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展有著重要意義。

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