簡析人工濕地在農村生活污水治理中的運用

丁永強 羅寧

摘要：近年來隨著農村生活污水治理工作著力推進，區(qū)域水質惡化趨勢得到了初步遏制，“鎮(zhèn)區(qū)雨污分流”“建設美麗鄉(xiāng)村”“農村改廁”納污坑塘整治以及排污口封堵等工作的先后開展，對于改善農村生態(tài)環(huán)境，提升農民生活品質，建設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，開展農村污水生態(tài)治理，既解決當前農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，促進農村地區(qū)的社會經濟與資源、環(huán)境和諧發(fā)展。

關鍵詞：人工濕地;農村生活污水;污水治理

一、農村生活污水的特點及治理中存在問題

農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)村莊給水及排水設施不同，農村生活污水在水質、水量和排水方式有其自身的特點。

（1）水質特點

1）農村生活污水污染物濃度低，變化幅度較大;

2）農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，水質波動較大，可生化性好。

（2）水量特性

1）污水水量小。農村人口居住分散，人口數量相對少，產生污水量也小。

2）變化系數大。農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

以某流域農村排水設施建設情況為例，2013年-2017年中心村已建設污水系統(tǒng)，2018年中心村污水系統(tǒng)污水正在建設中，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的中心村，污水接入市政管網，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污水管道，污水通過管網收集至已建污水處理站，由于缺乏定期的維護管理，污水處理站及管網均存在不同程度的問題。

3）排入村內排水渠、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。部分村莊尚未建設污水收集系統(tǒng)和污水處理站，生活污水未經處理，直接排放，對村莊周邊環(huán)境造成污染，影響地下水水質;

（2）雨污合流，不利于后期污水處理。現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）現狀污水排水管（渠）道存在不同程度的損壞、堵塞現象，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）我國的經濟、自然等條件限制國內農村的發(fā)展，在建設農村生活污水設施上具有匱乏的經驗，因此污水治理設施的覆蓋率并不高。一些農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時代的發(fā)展需求建設農村污水處理設施，這些情況的存在都對處理農村生活污水造成一定的影響，導致一些生活污水沒有經過科學有效的處理就直接向地下水層沉降，對農村居民生活健康造成嚴重的影響。

二、人工濕地治理農村生活污水的原理

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，構造主要由水生植物、基質、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、生化反應的聯合作用，包括沉降、吸附、絡合、分解、固定、硝化反硝化反應。植物根系能明顯提高基質內微生物的附著，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。基質是微生物的載體，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進行反應，以此來達到良好的凈化水源和過濾的效果。而經過多年的調查和實驗，目前人工濕地往往都以人工的基質作為主要填料，然后通過人工基質與濕地之中的其他植物來構成一個小型的生態(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、農村污水治理模式的選擇

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

（1）城鎮(zhèn)管網延伸

村莊周邊具有較為完善的現狀或規(guī)劃市政污水管網，村莊一般距離污水管網較近且具備施工條件，將村莊產生的生活污水接入市政管網統(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)主要將農戶的污水經村鎮(zhèn)排水管網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，服務人口50～5000人，服務家庭數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，服務人口5000～10000人，服務家庭數1000～5000戶。此類收集系統(tǒng)適用于經濟發(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。

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

四、農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，因地制宜的結合當地自然、土地條件等，優(yōu)化組合處理工藝，同時考慮廠站運行管理方便，運轉方式靈活，可根據不同的進水水質，調整運行參數和工況，目前國內農村常用的污水處理設施基本為多種工藝模塊組合，結合現場調查情況，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）農村污水分散處理工藝

農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。化糞池處理效果有限，不能直接排放水體，需經后續(xù)好氧生物處理單元或生態(tài)技術單元進一步處理。

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筑的濕地上，利用土壤、植物和微生物的聯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，可作為農村生活污水處理后的深度處理技術。

五、人工濕地治理農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

為讓人工濕地技術發(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，對人工濕地的結構進行優(yōu)化，有效提升農村生活污水的治理效率。

（三）運用多種類型的人工濕地

為提升農村生活污水的治理效果，可以在農村地區(qū)構建多個人工濕地，使每個人工濕地都能發(fā)揮獨特的優(yōu)勢，起到綜合治理農村生活污水的效果。如農村地區(qū)生活污水的氮磷含量比較高，這時可以構建雙向垂直的人工濕地，通過調整人工濕地的基質，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，進行相關改造工作，把管道引入其中，向該區(qū)域內引入經過處理的污水，對土壤進行灌溉，實現環(huán)境的改善和綠化面積的增加。通過污水的處理，還可以對農田進行灌溉，實現循環(huán)利用污水，對國內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過處理的污水，這樣可以實現地質的優(yōu)化。不僅如此，還實現地下水資源的節(jié)約，提高經濟效益，有效的調控水資源短缺的區(qū)域，實現真正意義上的可持續(xù)發(fā)展。

結語

綜上所述，在農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，改善農村環(huán)境質量、提高居民生活水平，促進經濟效益、社會效益、環(huán)境效益的同步發(fā)展，對當地的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。

參考文獻：

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