人工濕地技術(shù)在農(nóng)村生活污水治理中的應(yīng)用探討

摘 要：農(nóng)村生活污水治理是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要任務(wù)，關(guān)乎廣大農(nóng)民群眾的人居環(huán)境質(zhì)量。人工濕地是一種通過(guò)模擬自然濕地，依靠基質(zhì)、微生物及植物協(xié)同作用來(lái)對(duì)污水進(jìn)行治理的技術(shù)。人工濕地可按水流形式分為表面流人工濕地、潛流人工濕地及垂直流人工濕地，由于其投資成本低、操作簡(jiǎn)單、后期運(yùn)維費(fèi)用較低，還具有生態(tài)觀賞功能，因此在農(nóng)村生活污水治理中得到了廣泛的應(yīng)用?；诖?，就人工濕地在農(nóng)村生活污水中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為農(nóng)村生活污水治理提供一定的參考，助力鄉(xiāng)村振興。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村；生活污水；人工濕地；治理

中圖分類(lèi)號(hào)：F323.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-7909（2025）6-140-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2025.06.027

0 引言

民族要復(fù)興，鄉(xiāng)村必振興。農(nóng)村環(huán)境整治是鄉(xiāng)村振興的重要一環(huán)，而農(nóng)村生活污水治理則是農(nóng)村環(huán)境整治的重點(diǎn)工作之一。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，村莊眾多且分散，存在農(nóng)村生活污水排放范圍廣且隨意的問(wèn)題，因此對(duì)農(nóng)村生活污水進(jìn)行治理存在較大困難。截至2019年，我國(guó)有超過(guò)2/3的農(nóng)村生活污水未得到有效治理［1］。農(nóng)村生活污水具有來(lái)源多、收集難度大、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高、可生化性較好等特點(diǎn)，選取適宜的技術(shù)是其治理關(guān)鍵。人工濕地是一種通過(guò)模擬自然濕地對(duì)污水進(jìn)行治理的技術(shù)，由于投資成本低、運(yùn)維簡(jiǎn)單，在農(nóng)村生活污水治理中得到了廣泛應(yīng)用。筆者就人工濕地在農(nóng)村生活污水治理中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 人工濕地的工作原理及類(lèi)型

人工濕地通過(guò)模擬自然濕地，依靠基質(zhì)、微生物及植物的協(xié)同作用來(lái)達(dá)到凈化污水的目的?；|(zhì)通過(guò)攔截和沉降作用去除污水中的懸浮物，同時(shí)還可促進(jìn)微生物附著，為植物根系提供生長(zhǎng)介質(zhì)。微生物群落通常由多種好氧和厭氧微生物組成，通過(guò)代謝分解作用去除污水中的有機(jī)質(zhì)等污染物。人工濕地中的植物不僅可以吸收污水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，還可通過(guò)光合作用產(chǎn)生氧氣，從而改善微生物的生長(zhǎng)環(huán)境［2］。

根據(jù)水流形式的不同，可將人工濕地分為表面流人工濕地、潛流人工濕地及垂直流人工濕地，其各自特點(diǎn)如表1所示。

2 人工濕地在農(nóng)村生活污水治理中的應(yīng)用

農(nóng)村生活污水含有較多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可生化性較好，但農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平較低，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善，無(wú)法沿用城市生活污水的處理方式。因此，建設(shè)成本較低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單的人工濕地技術(shù)在農(nóng)村生活污水治理中具有廣闊的應(yīng)用前景，其兼具污水處理和生態(tài)觀賞的作用［3］。

2.1 人工濕地對(duì)農(nóng)村生活污水的處理效果

人工濕地對(duì)農(nóng)村生活污水具有良好的治理效果。巫小云等［4］將人工濕地用于川西北散戶的農(nóng)村生活污水治理，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在夏季對(duì)化學(xué)需氧量（COD）、氨氮、總磷和總氮的去除率較高，但在冬天有所降低，但出水水質(zhì)均可達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002》Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。吳跳［5］在華北平原農(nóng)村采用了表面流人工濕地、水平潛流人工濕地及垂直流人工濕地模式，發(fā)現(xiàn)不同類(lèi)型的人工濕地對(duì)農(nóng)村生活污水均具有良好的處理效果，其中垂直流人工濕地在氨氮和總氮的去除上效果突出，水平流人工濕地和水平潛流人工濕地在懸浮物和有機(jī)物去除方面具有良好的效果。蔡長(zhǎng)君等［6］采用兩級(jí)垂直潛流人工濕地串聯(lián)的方式對(duì)西北農(nóng)村的生活污水進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)處理后出水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，可用于綠化養(yǎng)護(hù)用水，且建設(shè)費(fèi)用和后期運(yùn)維費(fèi)用較低，不僅解決了農(nóng)村生活污水治理問(wèn)題，還緩解了生態(tài)用水短缺的情況，值得推廣使用。

人工濕地通過(guò)基質(zhì)、微生物和植物協(xié)同作用對(duì)污水進(jìn)行處理，三者的作用效果均會(huì)影響人工濕地的處理效果［7］?；|(zhì)作為人工濕地的重要組成部分，不僅為微生物和植物的生長(zhǎng)提供了載體，同時(shí)還能通過(guò)截留、過(guò)濾及吸附等機(jī)制有效去除污水中的大顆粒物及磷酸鹽等污染物［8］?；|(zhì)種類(lèi)多樣，既包括傳統(tǒng)的礫石、砂石、金屬礦石、秸稈等，也涵蓋了新型的生物炭、改性材料等。不同的基質(zhì)對(duì)污水的去除效果不同。張海波［9］通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于COD和總磷的去除表現(xiàn)為火山巖gt;沸石gt;礫石，對(duì)氨氮的去除則表現(xiàn)為沸石gt;火山巖gt;礫石。佟德利等［10］發(fā)現(xiàn)在種植同種類(lèi)的水生植物時(shí)，對(duì)農(nóng)村生活污水中COD、氨氮和總磷的去除率均表現(xiàn)為活性炭gt;煤矸石gt;石英砂。畢玉翠等［11］發(fā)現(xiàn)，相較于石英砂，生物炭和鐵礦石的加入可明顯提高人工濕地對(duì)農(nóng)業(yè)徑流中氮的去除率，其中生物炭因其豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積而增加了對(duì)氨氮的吸附能力，而鐵礦石則是通過(guò)提升微生物菌群中的硝酸鹽依賴(lài)性鐵氧化細(xì)菌的相對(duì)豐度，從而增加了對(duì)污水中總氮的去除率。

人工濕地中的植物可分為沉水植物、浮水植物及挺水植物。沉水植物是指除開(kāi)花時(shí)花朵和花柄露出水面，其他時(shí)間整個(gè)植物體均位于水下的大型水生植物，其可以適應(yīng)溶解氧不足的水環(huán)境，如金魚(yú)藻類(lèi)、苦草類(lèi)和眼子菜類(lèi)等。浮水植物的根部生長(zhǎng)于底泥中，而葉片漂浮于水面，具有發(fā)達(dá)的根系，因此可有效去除水體中的懸浮物和氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素，常見(jiàn)的有王蓮、睡蓮等。挺水植物是指根莖生長(zhǎng)于底泥中，但莖和葉生長(zhǎng)出水面的植物，其根系具有強(qiáng)大吸附能力，不僅可對(duì)污水中的氮、磷及重金屬等污染物進(jìn)行吸附，還可將污染物積聚在體內(nèi)，當(dāng)收割后即可將污染物從水體中去除，常見(jiàn)的有蘆葦、菖蒲、美人蕉等。單一植物對(duì)污水的處理效果不同。劉鳳茹等［12］探討了6種不同沉水植物對(duì)高濃度污染物的去除情況，發(fā)現(xiàn)在金魚(yú)藻對(duì)氨氮的去除率最高，伊樂(lè)藻對(duì)總氮的去除率最高，而金魚(yú)藻對(duì)總磷的去除率最高。佟德利等［10］發(fā)現(xiàn)，在相同基質(zhì)下，菖蒲對(duì)COD和氨氮的去除效果高于蘆葦，但蘆葦對(duì)總磷的去除效果較好。由于單一植物對(duì)污染物的去除有限，在實(shí)際應(yīng)用中，多采用多種植物組合方式，可形成協(xié)同—互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)對(duì)污水的凈化能力。王宇陽(yáng)［13］探討了4種不同植物及其組合對(duì)污水的去除效果，發(fā)現(xiàn)物種豐富程度的增加對(duì)人工濕地去除污染物的效果有正向影響，4種物種混種對(duì)污染物的去除率均高于單個(gè)物種。

微生物聚集在基質(zhì)表面及植物根莖處，對(duì)污染物的降解起重要作用。人工濕地中的微生物主要包括細(xì)菌和真菌，以硝化細(xì)菌、好氧反硝化細(xì)菌等為主。微生物一方面利用植物根系產(chǎn)生的有機(jī)物進(jìn)行自身的生長(zhǎng)繁殖，另一方面不僅可以將污水中磷酸鹽等無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物供植物生長(zhǎng)利用，還可以通過(guò)反硝化作用分解硝酸鹽或亞硝酸鹽［14］。吳雪軍等［15］發(fā)現(xiàn)，接種微生物后的人工濕地對(duì)氨氮和總氮的去除率明顯高于未接種微生物的人工濕地。人工濕地對(duì)污水的處理效果受微生物種群活性影響，而微生物種群活性與基質(zhì)粒徑、植物密度及溫度等因素有關(guān)。有研究認(rèn)為，小粒徑的陶粒較大粒徑陶粒更有利于變形菌門(mén)和Dependentiae門(mén)的菌群生長(zhǎng)，且小粒徑基質(zhì)可為微生物提供更好的附著條件，縮短掛膜時(shí)間，因此對(duì)污染物的去除效果更好，但卻更易被堵塞［16］。微生物可在植物根系上聚積，且根系有較強(qiáng)的分泌氧的能力，因此植物種植密度高、根系發(fā)達(dá)更有利于微生物種群多樣性和活性的增加［17］。

2.2 人工濕地與其他工藝聯(lián)用在農(nóng)村生活污水治理中的應(yīng)用

人工濕地雖然在農(nóng)村生活污水治理中發(fā)揮了較好的效果，但其也受外界環(huán)境的影響，因此可采取與其他工藝聯(lián)用的方法來(lái)提升其對(duì)農(nóng)村生活污水的處理效果。

2.2.1 與生物技術(shù)聯(lián)用

生物技術(shù)聯(lián)用一般是指在前端采用生物方式，如厭氧好氧法（A/O法）、活性污泥法（SBR）等，對(duì)污水進(jìn)行初步處理，再經(jīng)人工濕地處理，以達(dá)到較好的出水效果。甘雁飛等［18］采用A/O聯(lián)合人工濕地的方法對(duì)農(nóng)村生活污水進(jìn)行治理，發(fā)現(xiàn)二者聯(lián)用可使污水中COD、氨氮、總氮和總磷的去除率更高，綜合成本較低且具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，適合應(yīng)用于農(nóng)村生活污水治理。馬凱［19］采用SBR工藝與人工濕地聯(lián)用的方式治理農(nóng)村生活污水，發(fā)現(xiàn)對(duì)COD、氨氮、總氮及總磷的去除率可達(dá)85.56%、97.76%、68.84%及85.15%，且解決了農(nóng)村間歇式排水的難點(diǎn)，可保持穩(wěn)定良好的去除效果。冀建平［20］發(fā)現(xiàn)，厭氧與人工濕地聯(lián)用的方式對(duì)農(nóng)村生活污水中COD、氨氮、總氮和總磷的去除率達(dá)到87.44%、78.75%、73.58及83.97%，解決了農(nóng)村生活污水水質(zhì)不穩(wěn)定、排放量較大導(dǎo)致的處理效果不穩(wěn)定的問(wèn)題。

2.2.2 與生態(tài)技術(shù)聯(lián)用

生態(tài)技術(shù)就是指以土壤、動(dòng)植物及微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)污水進(jìn)行處理的工藝，與其他生態(tài)技術(shù)聯(lián)用可通過(guò)互補(bǔ)機(jī)制解決人工濕地受外界環(huán)境影響的問(wèn)題。王學(xué)華等［21］發(fā)現(xiàn)，人工濕地和生態(tài)塘聯(lián)合處理農(nóng)村生活污水不僅對(duì)氨氮、總磷和總氮有較好的去除效果，還解決了三山島農(nóng)村生活污水排放分散且水質(zhì)不穩(wěn)定的問(wèn)題，同時(shí)還做到了與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)景觀和觀光農(nóng)業(yè)相結(jié)合。鄧玉等［22］發(fā)現(xiàn)，人工濕地與蚯蚓生態(tài)濾池聯(lián)用對(duì)畜禽廢水中氨氮和總磷的去除率較高，具有工藝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等特點(diǎn)。楊鳳飛等［23］發(fā)現(xiàn)，采用生物濾池+人工濕地+穩(wěn)定塘聯(lián)合系統(tǒng)處理農(nóng)村污水，可使其出水品質(zhì)良好，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，其中氮和磷主要在生物濾池和人工濕地中去除，而生物濾池在去除COD中貢獻(xiàn)較大。

3 結(jié)束語(yǔ)

農(nóng)村生活污水治理應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境和經(jīng)濟(jì)條件，選取適宜的技術(shù)，人工濕地以其投資較少、后期運(yùn)維簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，在農(nóng)村生活污水治理中具有較好的應(yīng)用前景，但也存在抗負(fù)荷能力較弱、易受溫度等外界因素影響等劣勢(shì)。因此，在人工濕地的應(yīng)用中，探索與其他工藝聯(lián)用，可以通過(guò)互補(bǔ)機(jī)制來(lái)彌補(bǔ)不同方式的不足之處，使其在農(nóng)村生活污水治理中得到更廣泛的應(yīng)用。

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Application of Constructed Wetland Technology in Rural Domestic Sewage Treatment

HOU Jinzhi

Yantai Zhifu District， Yantai Environmental Protection Engineering Consulting and Design Institute Ltd.，

Yantai 264000， China

Abstract： Rural domestic sewage treatment is a very important task of the implementation of the Rural Revitalization Strategy， which is related to the living environment of the broad masses of farmers. Constructed wetland is a kind of technology to treat wastewater by simulating natural wetland， which relies on the synergy of substrates， microorganisms and plants. The constructed wetland can be divided into surface flow constructed wetland， subsurface flow constructed wetland and vertical flow constructed wetland according to the water flow form. Because of the low investment cost， simple operation， low operation and maintenance cost in the later stage， especially its ability can also play an ecological and ornamental role， constructed wetlands has been widely used in rural domestic sewage treatment. This paper reviews the application of constructed wetlands in rural domestic sewage， in order to provide some reference for the treatment of rural domestic sewage and to help rural revitalization.

Key words： rural area; domestic sewage; constructeds wetland; treatment

（欄目編輯：李 菡）