人工濕地處理農村生活污水的應用研究

于高峰 劉明慧

（臨沂市環境保護局，山東 臨沂 276000）

0 引言

隨著農村經濟的發展，我國農村地區生活水平不斷提高，污水排放量也不斷增加，據統計。2007年，我國農村污水排放總量已超過90億t，而實際處理率上不及1%。預計到2015年，中國村鎮污水排放量約為270億t。但是長期以來，農村生活污水的處理設施相對滯后，絕大部分生活污水沒有經過處理就直接排放，已成為我國江河湖泊水體水質下降的主要原因[1]。

人工濕地污水處理技術是通過人工建造類似沼澤地的地面，將污水有控制地投配到濕地上，使污水在濕地土壤沿一定方向流動的過程中，利用土壤、植物和微生物間的理化、生物三重作用實現對污水的凈化。

1 國內外研究進展

人工濕地是通過人工設計和建造的一種新型污水處理工藝。第一個完整的人工濕地系統是1974年在西德建成的，我國首例采用人工濕地處理污水的研究工作始于1988年[1]。

目前各國利用人工濕地處理農村生活污水在技術上已基本成熟。據統計，至2010年歐洲有超過9000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[2]。美國肯塔基州，有1800多座小型人工濕地用于分散污水治理；英國蘆葦濕地2010年的統計數據為530余座[3-4]。而在我國，人工濕地系統更是被視為控制面源污染的有效措施，近年來針對農村生活污水的小型濕地不斷增加。僅安徽績溪縣2010-2012年就新增900余個小型人工濕地[1]。

2 人工濕地處理農村生活污水的優勢

人工濕地處理系統由于緩沖容量大、處理效果好、工藝簡單、投資少、運行費用低，非常適合中、小型村莊生活污水的集中處理，因而有廣泛的市場。人工濕地在處理農村生活污水方面有如下優勢。

2.1 工藝簡單，投入成本低

農村的生活污水過于分散、難以治理；同時，污水處理缺乏專業技術管理人員、運行費用低廉，人工濕地系統最大的優勢就在于其簡單性。

人工濕地處理污水的工程建設費用較低,采用復合垂直流人工濕地技術的單位投資成本約1100元/噸，大約為一般二級污水處理廠的1/3。處理污水的運行成本也非常低，一般為每噸污水0.15元，它是傳統二級處理的1/10-1/5。此外，人工濕地系統的日常運行管理維護較為簡單，而且濕地處理所用的植物還可以作為工業原料和生活資源[2]。

2.2 污染物去除效率高，處理方式多樣化

人工濕地系統去除污染物的范圍廣泛，包括N、P、SS、有機物和病原體等。在進水濃度較低的條件下，人工濕地對BOD5的去除率可達85%-95%，COD的去除率可達80%以上。廢水中大部分有機物作為異樣微生物的養分，最終被轉化為微生物有機體、CO2和H2O。于慧卿等[5]采用人工濕地對皂河生活污水進行處理，結果表明，在進水COD、BOD5、氨氮、總磷(TP)分別為 334-488mg/L、92-201mg/L、37.02-49.97mg/L、4.55-5.47mg/L情況下，人工濕地出水COD為40-50mg/L、BOD5為15-20mg/L、氨氮為20-25mg/L、TP在1mg/L以下，均能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中二級排放標準。

眾多研究者[1,5]發現人工濕地技術不僅可對污水進行集中處理，而且可因地制宜進行分散處理；不僅可用于生活污水、城市綜合污水處理，還可用于部分行業廢水的處理，如農業、養殖、礦山等。與此同時，這一系統常年運行比較穩定，即使在冬季也有較好的凈化效果。

2.3 具有良好的環境治理效應

人工濕地技術的突出優點是系統凈化功能強，劣Ⅴ類的地表水經過處理后出水指標可達到Ⅱ-Ⅲ類，原生活污水經過處理可達《污水綜合排放標準》(8978-1996)一級排放標準。深圳與歐盟合作研究的人工濕地技術，經多年實踐已取得明顯的生態和經濟效益；該工程就是將蘆葦等熱帶、亞熱帶植物按比例配置，再栽種到由沙子、細石等填料構成的水池里，達到凈化水質的目的。

2.4 生態修復功能強大

人工濕地系統水質凈化技術的基本原理是：在一定的填料上種美人蕉、蘆葦等特定的植物，將污水投放到濕地上即可得到凈化。可見，人工濕地不僅在提供水資源、調節氣候、涵養水源、降解污染物、保護生物多樣性方面發揮了重要作用；它還能吸收二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等，增加氧氣、凈化空氣、消除城市熱島效應、吸收噪聲等，具有強大環境調節功能和生態效益。

3 人工濕地農村污水處理方面存在的問題

由于其特殊的自然生態系統特征，人工濕地在實際的推廣運行方面仍然存在許多問題。其中最主要的就是氣候影響、各地經濟狀況以及植物選擇問題。

3.1 人工濕地污水處理效率易受氣候、植物生長等因素的影響

總體上來講，植物生長狀況越好處理效果越好。對于北方來講，冬夏溫差大，冬季溫度較低，難以維持生態系統的正常運行或保證污水處理效果；夏季人工濕地處理效率明顯好于冬季。CHEN等[6]比較了中國北方地區人工濕地一年四季的運行情況，發現低溫環境下植物吸收作用下降，濕地的去除作用明顯下降。因此在選用該技術時，要選取合適的植物，并且要充分考慮植物的過冬問題，兼顧觀賞性和經濟性。

3.2 人工濕地處理易受各地土地、居住方式及經濟狀況等的影響

人工濕地處理技術適用于農村集中式和分散式的污水處理。對于居住較為分散、土地寬裕的村莊，可選用分散式處理系統，建設小規模處理系統，同時滿足凈化污水和美化環境的效果。而集中式人工濕地處理系統，更適宜于居住集中、土地有限的農村，尤其是新建的農村社區，各戶將污水通過管網或溝渠排入處理系統集中處理。

3.3 人工濕地易發生堵塞

人工濕地處理系統目前還普遍存在對氮、磷等污染物的去除效果相對較低，長期運行易發生堵塞等問題。必須通過擴大濕地面積、減小負荷等手段來達到一定的出水水質要求。因此，可聯合其他處理工藝，提高人工濕地污染物的去除效率，解決系統的易堵塞問題；對污水進行預處理后進入人工濕地系統是促進其推廣應用的關鍵。如李先寧等[7]在蚯蚓人工濕地對農村生活污水凈化效果的研究中發現，該工藝在一定的水力負荷下穩定運行，處理農村生活污水的COD、TN和TP平均出水濃度分別為41.02mg/L、12.58mg/L和0.44mg/L，出水水質均低于國家城鎮污水處理廠排放標準一級排放A標準。

我國農村污染治理近兩年才剛剛起步。據國土資源部污染控制處相關負責人說，農村生活污水是我國水污染的重點排放來源，其排放量占全國排放總量的三成多。但由于廣大農村的生活污水至今還沒有采取污染治理措施，村鎮居民排放的生活污水基本以漫流、滲透方式排向農田和水體，形成廣泛的面源污染。因此從水污染治理行業的發展動態來看，農村水環境污染治理已經呈現了巨大商機。

［1］ZHAO H.Policy and practice for rural wastewater treatment in China[M].Beijing:Department of Rural Development Ministry of Coustruction,China,2007.

［2］董貝,劉楊,楊平.人工濕地處理農村生活污水研究與應用進展[J].水資源保護,2011,1,27,2:80-87.

［3］YE F X,LI Y.Enhancement of nitrogen removal in towery hybrid constructed wetland to treat domeatic wastewater for small rural communition[J].Ecological Engineering,2009,35:1043-1050.

［4］HABERL R,PERFLER R,MAYER H.Constructed wetlands in Europe[J].Water Science Technology,1995,32(3):305-315.

［5］于慧卿,何延新,黃宇廣,李澍,牛濤濤,張豪,尹鵬.人工濕地處理生活污水的研究[J].湖南農業科學,2011,5(12):75-78.

［6］CHEN Z M,CHEN B,ZHOU J B,et al.A ventical subsurface flow conatructed wetland in Beijing[J].Communication in Nonlinear Science and Numerical Simulation,2008,13:1986-1997.

［7］李先寧,金秋,姜偉,謝祥峰,連小瑩.蚯蚓人工濕地對農村生活污水凈化效果試驗研究[J].環境科學與技術,2010,3(1):146-149.