濕地土壤滲濾系統在南方農村生活污水治理中的應用研究
——以衡陽農村為例

曾春霞 ，曹晨書

(1.湖南農業大學，湖南 長沙 410128;2.衡陽師范學院，湖南 衡陽 421008)

濕地土壤滲濾系統在南方農村生活污水治理中的應用研究
——以衡陽農村為例

曾春霞1，2，曹晨書1

(1.湖南農業大學，湖南 長沙 410128;2.衡陽師范學院，湖南 衡陽 421008)

分析了衡陽地區農村自然條件和農村生活污水排水的特點，介紹了衡陽本土的除污植物的選用，探討適用于衡陽農村生活污水處理的濕地土壤滲濾系統模型以及除污工藝流程。

濕地土壤;滲濾系統;農村;生活污水;治理

人工濕地是常見的一種分散式污水處理方法，人工濕地作為一種低投資、低能耗、低處理成本和較好凈化效果的廢水生態處理技術已逐漸被世界許多國家所接受，土壤生態系統是利用土壤－植物根系—微生物系統的生態作用凈化污水的人工濕地處理方式之一。農村生活污水主要由廚廁用水、洗滌用水組成，生活污水中的有害物質主要以氮、磷化合物和含碳有機物為主，CODCr、BOD5、TN、TP等物質的質量濃度分別可達到250 mg·L－1，130 mg·L－1，18 mg·L－1和 4 mg·L－1左右。［1］

一 衡陽農村生活污水處理工藝的選用

衡陽農村地區地形主要以丘陵為主，自然村農戶以分散居住和小聚居為主，生活污水大多分散隨意排放，成為農村面源污染的主要來源，受地形影響，生活污水收集成本高、技術要求高，集中處理難度較大，在現階段還難以實現，生活污水排放現狀對周邊環境造成的污染將越來越嚴重。生活污水的治理問題一直是影響農村環境改善和新農村建設的重要因素，對農村分散型生活污水的處理迫在眉睫。目前衡陽大部分農村經濟收入較低，受經濟和知識水平的限制，對農村分散型生活污水的處理只能采取成本低，技術含量低，簡單易行的工藝。農村生活污水處理常見的有兩種方式:集中處理和分散處理，衡陽農村丘陵地區可以利用當地的天然坡降，適宜建造無動力濕地土壤生態系統處理分散型生活污水。

二 濕地土壤滲濾系統

濕地土壤生態系統是通過模擬天然濕地土壤結構和功能，設計和建造的人工濕地土壤系統，它主要由顆料大小不等的具有垂直結構的土壤基質、地表濕地、微生物以及除污植物構成，通過濕地土壤－微生物－植物系統的物理、化學、生物的綜合凈化功能，逐級凈化，去除污水中氮、磷等有害物質，使出水水質得到明顯改善。濕地土壤生態系統具有工藝簡便、投資少、運行成本低、生態環境效益顯著、除污效果顯著等優點，適合于村鎮生活污水的處理，它在農村生活污水處理中應用較廣，深圳、成都、武漢等地先后建立一批示范工程。［2］生活污水處理的實例表明，人工濕地對COD、BOD5及SS的去除率均達到了85%以上，達到了國家生活雜用水水質標準。［3－4］

1.除污植物的篩用。

除污植物要選用耐污能力強，去污效果好，環境適應性強，生長期長，根系發達，有一定經濟價值的濕地植物。衡陽農村屬于亞熱帶季風濕潤氣候區，濕地植物種類豐富。具有除污功能的濕地植物如席草、石菖蒲、竹葉菜、美人蕉、水蔥、茭白、水葫蘆、浮萍、水藻、睡蓮、水芹菜等，［5］在衡陽的廣大農村都有分布。其中水葫蘆生長迅速，生長量大;衡陽地區的農戶有把水葫蘆作為豬飼料的傳統;菖蒲適應性強，耐旱耐濕，在水邊栽培生長好;燈心草除污能力強，對COD去除率較高;席草在衡南縣和衡山許多農村種植比較普遍，這些地區的農戶種植席草，生產涼蓆已形成固定的產業;美人蕉生長快，即可做家畜的青飼料又可作觀賞植物;慈菇和茭白可以食用，且綜合凈化率高，這些是衡陽農村地區的常見植物。利用席草、水葫蘆、竹葉菜、美人蕉、慈菇和茭白作為主要的氮、磷吸收植物，可以就地取材，既能治理環境又能增加農戶的經濟收入，利于提高農戶治理污染的積極性，值得在衡陽廣大農村推廣。這些植物都可以作為衡陽農村地區除污植物的首選，有著良好的應用前景。

2.濕地土壤滲濾系統模型。

在土壤生態系統的實際組建中，要考慮植物的根系密度、根系表面積、地下莖密度。［6］此外，還要盡量選擇本地的耐污能力強，并具有一定經濟價值的土著植物，根據當地的環境條件按一定比例在空間分布和時間分布方面進行合理安排，使整個土壤生態系統高效運轉，形成穩定可持續利用的生態系統。［7］濕地土壤生態系統的構建方式主要有:第一，由單一種類植物構建的土壤生態系統;第二，由兩種不同種類的植物混合構建的土壤生態系統;第三，由3種以上不同種類的植物構建的土壤生態系統。［8］單一種類植物構建的土壤生態系統在治理生活污水中的功能較單一，只能吸收和轉化一兩種有害物質，這種生態系統抗病害的能力較弱，不易長期穩定地運行。根據衡陽農村的實際情況，在分散居住的自然村，每戶農戶產生的生活污水量少，適宜采用單一種類植物構建的土壤生態系統，可選擇觀賞性的濕地植物如美人蕉、巴蕉、竹葉草等植物來構建土壤濕地生態系統，達到除污的目的。人口較集中的自然村適宜選擇由多種類型的植物構建的土壤生態系統。

3.處理工藝流程。

衡陽農村農戶家庭大部分的廚房廢水和洗衣用水隨意潑撒在屋前房后的排水溝中，沒有專門的排水設施，排水不暢，很容易形成臭水溝，直接排入水塘和河流，造成水質富營養化，影響飲水水質。衡陽農村地區人均收入較低，經濟實力不強，科技水平相對落后，專業技術人員缺乏。對針上述情況，可因地制宜地采用以下人工濕地處理工藝。

(1)明溝生態排水槽。

相對距離較遠的單個農戶家庭因排水量不大，可就地利用房屋前的排水溝，在排水溝的兩側種值美人蕉、巴蕉、竹葉草，這些除污濕地植物，植株較大，生長速度快，分蘗快，在衡陽農村很常見，價廉易得，熊纓等研究表明美人蕉對氮磷的積累量都較高，對生活污水綜合凈化能力強，對 CODcr、TN、TP的去除率大，可分別達到70.2%、65.8% 、89.6% 。［9］挺水植物通過吸收后收割去除氮的能力可達200－2500 kg/(hm2·年)，特別是高產的水葫蘆有較高的除氮能力，大約為2000 kg/(hm2·年);［8］地面植物初步凈化后的污水，通過溝渠兩側土壤自然滲透，利用土壤系統的生物化學作用，對污水進行過濾凈化，可達到除污的目的。

(2)人工濕地土壤生態系統。

人工濕地土壤生態系統適合小聚居的十戶以下的農戶聯合構建的污水處理系統，處理系統分為四部分:污水排放格柵，引流槽可利用地形，自上而下，設為暗溝，沉淀濾池，土壤生態濾床。

工藝流程圖

農戶排放的生活污水分兩部分，一部分直接排放在房屋前明溝的污水和排入化糞池的廁所用水，通過每戶的污水排放暗溝口，排放口設置格柵，大小為13－16mm，去除固體廢棄物和粒徑較大的顆粒物和懸浮物質;引流槽可利用地形，自上而下，設為暗溝，污水通過引流槽流至厭氧沉淀池，可通過微生物降解有機物質，調節水質和水量;沉淀池初次凈化的水利用坡降流入人工濕地生態床，人工濕地生態床分為生態池和漫流床兩部分，從沉淀池出來的污水先經過生態池，生態池模擬天然池塘，池底土層分為三層，上部為粒徑30－80 mm的粗礫石層，中部為細砂層，下部以粘土層為主，池中配以沉水植物、浮水植物和挺水植物，沉水植物以水草、水藻為主，浮水植物采用睡蓮、水葫蘆、浮萍、竹葉菜等，挺水植物采用席草、茭白、菖蒲、慈菇等，通過生態池凈化后的水進入土壤生態濾床，生態濾床為模擬濕地生態土壤系統，通過土壤－微生物－植物的物理、化學和生態作用來達到深度處理生活污水的目的。較常見的土壤層分為三層，表層土壤主要是由適合植物生長的耕作土構成，下層由細砂礫石組成，地上部分種植美人蕉、茭白、芭蕉等除污植物。通過濕地生態系統凈化后的水可用來灌溉農田，實現生活污水的資源化和無害化處理。

三 技術要求與注意事項

濕地土壤滲濾系統要取得預期的除污效果，在建造過程中需要解決幾個技術關鍵。第一，厭氧沉淀池和土壤生態濾床的大小，要根據實際的農戶排水量和停留時間，設計合理的進出水控制和水池的空間容積;第二，人工濕地土壤的配制，土壤的分層、土壤顆粒大小是土壤配制的關鍵，土壤配制是否合理，決定土壤滲濾系統能否正常運行;第三，日常的運行和維護，需要培訓一兩個參與項目的農民掌握維護技術;第四，合理利用系統清理的底泥和除污植物，清理的污泥可作為農作物的肥料返田，生態池中的濕地植物可作家畜的青飼料，建立“除污系統－種植業－養殖業”模式的生態立體農業;第五，加強濕地植物病蟲害的防治，保證濕地土壤生態系統的正常運行，濕地植物要定期收割，以徹底清除濕地植物吸收的氮、磷等污染物質;［6］第六，采取適當的激勵機制，對于積極參與治理項目并且取得較好效果的農戶進行獎勵，擴大宣傳和推廣，提高農戶的積極性。

［1］靖元孝，楊丹菁，等.兩棲榕在人工濕地的生長特性及其對污水的凈化效果［J］.生態學報，2003，23(3):614－619.

［2］劉春常，夏漢平，等.人工濕地處理生活污水研究——以深圳石巖河人工濕地為例［J］.生態環境，2005，14(4):536－539.

［3］吳振斌，成水平，賀鋒，等.垂直流人工濕地設計及凈化功能初探［J］.應用生態學報，2002，13(6):715－718.

［4］劉超翔，胡洪營，黃霞，等.滇池流域農村污水生態處理系統設計［J］.中國給水排水，2003，19(2):93－94.

［5］曾春霞.人工濕地技術在農村生活污水治理中的應用研究［J］.重慶三峽學院學報，2011，27(1):66 －69.

［6］吳建強，阮曉紅，王雪.人工濕地中水生植物的作用和選擇［J］.水資源保護，2005，21(1):1 －6.

［7］楊華.淺析人工濕地植物的選擇原則［J］.廣東水利水電，2010(11):101－102.

［8］何云曉，陳娟，艾明.農村污水治理中人工濕地植物系統的研究［J］.江蘇農業科學，2010(5):498－501.

［9］熊纓，蘇志剛，高舉明.不同挺水植物在生活污水中生長量及去污能力比較研究［J］.環境研究與監測，2009(23):10－13.

Infiltrating System of Wetland Soil in Rural Sewage Treatment in South China

Zeng Chunxia1，2，Cao Chenshu1

(1.Hunan Agricultural University，Changsha Hunan 410128;2.Hengyang Normal University，Hengyang Hunan 421008)

This article analyzed the characteristics of the rural living conditions and the emission of sewage in Hengyang.It introduces the pollution－removing plants in Hengyang and proposes a tentative infiltrating model of wetland soil as well as its pollution－removing process.The purpose of the paper is to probe into the Wetland Soil Filtration Model and the clarifying process in the disposal of rural sewage in Hengyang.

moist soil;infiltrating system;rural areas;sewage;treatment

X703

A

1672－6758( 2012) 07－0146－2

曾春霞，高級實驗師，衡陽師范學院。研究方向:生態環境。

曹晨書，講師，湖南農業大學。研究方向:濕地植物資源的利用。

衡陽市科技局計劃項目(2009KS04)

Class No.:X703Document Mark:A

(責任編輯:鄭英玲)