人工濕地在農村生活污水處理中的應用研究現狀

王秀林 刁新星

摘要：隨著新農村建設的不斷推進，農民的生活方式發生了巨大變化，自來水的普及使得農村人均生活用水量和污水排放量增加，然而農村生活污水的無序排放，未經處理、利用的糞便和各種污水嚴重污染了土壤、地表水和地下水，成為農村環境的重要污染源。本論文通過對人工濕地在農村生活污水處理中的應用研究分析，為改善農村環境，解決農村生活污水處理問題提供有效的建議。

關鍵詞：農村生活污水;人工濕地

1、研究意義

隨著我國社會經濟的快速發展，新農村建設不斷發展，農村生活環境發生巨大變化，生活環境的提升改變了整體農村面貌，然而，農村的生活污水處理方式卻沒有因為經濟的快速發展得到共同發展，在生活污水處理過程中，未經處理直接排放現象非常普遍，成為了農村環境的重要污染源，長此以往，將嚴重威脅農村生活環境，因此，對農村生活污水進行有效處理，已迫在眉睫。

就我國農村污水處理的現狀來看，存在的問題仍然較多，最突出的一個問題就是農村污水處理設施（如排水管網等）的建設不足、總體覆蓋面較小。在農村的街道面上、明水溝中、低洼處以及水庫流域內，經常能夠看到一些較嚴重的污染現象。據相關數據調查統計顯示，目前在我國260左右個農村中，污水處理設施建設覆蓋率<20%，除個別經濟發展水平較高的省份以外，其余大部分省份的農村污水處理設施建設數量表現出明顯的不足。

農村污水的特點：①污水分散范圍廣，往往分布于農村的各個地方，并不集中;②污水來源廣，包括廚房用水、生活垃圾腐敗滲透、清潔用水、人和牲畜家禽的糞尿等，均是農村污水的主要來源;③污水量逐年增多，因為人們的生產生活用水量正在逐年增多。由于這些特點，導致了農村污水的收集和處理非常困難。而在本身就收集和處理困難的情況下，農村的污水處理設施建設又遠遠不足，自然導致了農村污水處理形勢嚴峻的現狀。

污水處理問題一直都是農村的一項重難點問題。污水分散范圍廣、污水來源廣、污水量逐年增多是農村污水的主要特點，這導致了農村污水的處理難度非常大，僅采用傳統的集中處理模式往往不足以滿足實際污水處理需求。而人工濕地處理技術的建設成本底、運行管理簡單、處理效果好的特點非常適合農村生活污水處理。因此，研究和開發能實現全年處理效果穩定，尤其是冬季處理效果穩定的人工濕地技術，對解決農村生活污水處理難題有非常重大意義。

2、國內外研究現狀和發展趨勢

（1）國內研究現狀

目前國內主要應用 人工濕地 處理生活污水，特別是偏遠地區、分散式農村以及小城鎮的生活污水，不僅處理效果優良且具有顯著的環境以及經濟效益。姜廷亮等采用人工快滲與 人工濕地 相結合的生態系統，處理南水北調中線庫區農村生活污水，結果表明，該工藝對 COD、TN 及 TP的平均去除率分別為 79%、78% 和92%。韓雯雯等采用預處理與 人工濕地結合處理城鎮生活污水，穩定運行 8年的檢測結果為出水 COD 在 27～68mg/L，可達到城鎮污水處理廠污染物排放標準中的一級 A 標準，運行費用在 0.2～0.4 元 /t，經濟效益顯著。人工濕地 在基金缺乏的農村生活污水的處理上有卓越的環境友好和經濟效益，對我國生態文明建設意義重要。

人工濕地主要利用濕地的土壤、植物、微生物三者的物理、化學、生物三種協同作用達到處理污水的效果。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、和養分吸的作用，是一個綜合的生態系統。人工濕地污水處理系統主要由基質、濕地植物和微生物三部分組成。基質的主要作用是為一種載體，起到將污染物吸附和攔截的作用;濕地植物可以利用污水中的N、P等營養物質為自身的生長提供營養;微生物主要是降解污染物的作用。

目前人工濕地在應用中還存在許多問題，例如占地面積大、基質易堵塞、管理不合理等，針對這些方面的問題，國內外的研究已經取得了不錯的成果。但氣候變化尤其對溫度變化的影響依舊沒有得到很好的解決。溫度的變化可以直接影響人工濕地的處理效果，所以溫度變化對人工濕地影響的研究至關重要。

所以，人工濕地易受氣溫影響，研究表明，當溫度高于20℃時，有利于微生物的增殖和生長，并且能夠提供高微生物活性，對污染物有強力的吸收和分解的作用。同時，季節的變化導致人工濕地去除效果的變化尤為明顯。聶志剛等研究了季節變化對人工濕地的影響，結果表明人工濕地的去除率為夏季>秋季>春季>冬季。主要是因為溫度的不同，在冬季低溫時，不僅伴隨著去除效率的下降，同時還有基質堵塞、床體缺氧等問題，這也是人工濕地在寒冷地區沒有推廣的重要原因。

（2）國外研究現狀

20世紀80年代，人工濕地在世界各國、尤其在歐美開始普及。為了交流和溝通關于人工濕地的設計和運行管理等方面的信息，英國和美國率先構建了相關數據庫。英國于1996年建立了人工濕地數據庫，共登錄了154所人工濕地的相關信息。2000年設立的人工濕地協會開始管理此數據庫，主要是處理農村地區生活污水的人工濕地，也包括處理礦產廢水、污泥、垃圾填埋場滲出水、工廠廢水、路面徑流等人工濕地。登錄內容主要包括設計與施工參數、運行狀況等。至2006年2月，已登錄有956所人工濕地。其中有800所人工濕地是處理農村地區生活污水，主要類型是HSSF，占數據庫登錄數的89%，VF濕地占9%，復合型人工濕地占2%。

人工濕地在歐洲、美洲和澳大利亞等地已有較多處理農村地區污水的實例。據統計，至2004年歐洲有超過5000座濕地系統在運行，主要用于處理農村或小規模的生活污水;美國環保署也推薦使用人工濕地技術處理包括農村生活污水在內的分散型污水;日本的人工濕地主要用于農村地區的河流和湖泊的凈化，具有濕地面積小、水力負荷大的特征;對于發展中國家農村地區污水的處理，人丁濕地則被視為最有前途的處理工藝。

Lutterbeck 等 使 用 組 合 人工濕地 處理巴西西南部農村生活污水，該集成系統由厭氧單元、4 個地下 人工濕地 和2 個光電反應器組成。結果顯示，原水受污染情況嚴重，COD、BOD5 和TP 分別為 1074.5 mg/L、903.7 mg/L 和 16.6 mg/L，經處理后上述表征參數大量降低，分別為 15.7 mg/L、4.7 mg/L 和 1.3 mg/L，完全符合巴西和國際的法律要求。Temel 等使用不同類型的組合人工濕地處理生活污水，其中系統 ? 為“厭氧反應器—垂直潛流 人工濕地—水平流 人工濕地”，系統 II 為“厭氧反應器—水平潛流 人工濕地—水平流人工濕地”。實驗結果也很樂觀：兩系統對 COD、BOD、TKN 和 SS 的去除率分 別 為 80 和 78%、81 和 82%、63和 69%、79 和 89%。此外，且可有效清除系統內細菌，去除率分別為94%、93%。國外學者研究 人工濕地 處理性能的同時通常會附加生態毒理學分析，對比系統處理后出水與原水的細胞毒性、基因毒性以及誘變性。體現了水質監測中毒性分析的重要性。這充分考慮處理污水對生態的破壞性，便于對系統的效率進行更廣泛的評價，而這是國內研究中欠缺考慮的地方。

（3）發展趨勢

目前，人工濕地的污水處理體系在全世界已經獲得了普遍的應用。人工濕地最早在國外得到運用并得到了發展，同時在應用過程中伴隨著占地面積大、基質堵塞、氣候變化等一系列的問題，導致處理的污水出水水質較差，去除污染物的效率顯著下降，處理效果變差。針對以上問題的研究在國外取得了不錯的進展。

在國際上對于人工濕地污水處理系統的研究，集中于對污染物去除效果的研究和工程技術的應用。雖然在寒冷地區應用人工濕地污水處理系統存在困難，但因為人工濕地有許多優點，如何解決溫度帶來的影響是一個研究方向。

因此，通過針對耐寒濕地植物的研究，開發一種能克服季節變化的人工濕地處理技術將具有廣闊的應用前景。

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江西省教育廳科技課題：耐寒植物組合人工濕地處理農村生活污水技術開發與研究;課題編號：204415