人工濕地在農村生活污水處理中的研究及應用現狀

孫秋慧 席力蒙

摘 要：生活污水處理與農村居民生活質量和農村環境衛生密切相關，近年來我國農村環境污染問題在不斷加劇，其中生活污水污染是農村主要的污染源之一，如何對農村生活污水進行有效處理成為了一個不容忽視的問題。本文總結了人工濕地在農村生活污水處理中的應用形式與要點，并對今后的應用進行了展望。

關鍵詞：人工濕地;農村生活污水;處理效果;應用與研究

農村生活污水治理工程是控制農村環境污染、改善農村人居環境的重要部分。生活污水包括糞便及其沖洗水、廚房炊事用水、洗浴廢水等所有的廢水。農村由于其地理條件和經濟因素的限制，生活污水處理率遠遠低于城鎮生活污水處理率，農村生活污水問題成為農村污水處理的重要內容之一。

人工濕地技術是近年來隨著污水處理技術和理念發展出現的一種新型的污水處理技術，其形式多種，應用靈活，符合農村生活污水需要因地制宜采用污染治理與資源利用相結合、工程措施與生態措施相結合、集中與分散相結合的建設模式和處理工藝。因此，在我國加速美麗新農村建設步伐的背景下，非常有必要對人工濕地在農村生活污水處理方面的應用進行研究。

1 人工濕地在農村生活污水處理中的常見應用形式

1.1 表面流人工濕地

此類濕地水位較淺，通常不超過0.5m，污水主要流動于地表，形態接近自然濕地。表面濕地對污水的處理機理綜合了物理、化學和生物三重協同作用[1]。當濕地系統運行成熟后，植物根系可以阻擋截留污水中的懸浮物并且根系上會附著形成大量微生物聚集的生物膜，有機質主要通過生物膜中微生物的同化吸收及異化分解而得以去除。最后通過濕地植物收割使污染物質最終從系統中去除。該類濕地具有操作難度小、投入成本低、形態近自然生態、景觀效果好等優點。但由于植物、土壤表面滯留大量的污染物，會形成一定厚度的淤泥層，容易導致細菌、蚊蠅等滋生，甚至產生異味。

1.2 水平潛流人工濕地

水平潛流人工濕地，是由一個或多個填料床組成，床體填充基質， 床底設防水層，縱向有坡度。污水從一端水平流過填料床，在出水端礫石層底部設置多孔集水管，可與能調節床內水位的出水管連接，以控制、調節床內水位。在布水管的支持下，中農村生活污水進入濕地系統，流動于填料下層，通過填料過濾、吸附污水中的雜質，并且通過植物根系吸收污水中的無機鹽，細菌分解污水中的有機物，促使污水凈化目的得到實現。與表面流人工濕地相比，水平潛流人工濕地的水力負荷和污染負荷較大， 對BOD5、COD、SS、重金屬等污染指標的去除效果較好，且很少有惡臭和滋生蚊蠅現象。由于有防滲層存在于床體底部，可有效分開系統與地表， 避免地下水遭受到污染。但它的缺點是控制相對復雜，需要周期性更換填料，容易出現堵塞現象，脫氮、除磷的效果不如垂直流人工濕地。

1.3 垂直潛流人工濕地

垂直流人工濕地的進水方式是污水以垂直縱向的方式從人工濕地處理系統的表面流至填料床的末端，污水在垂直流過填料床時各個填料層的土壤和砂石會對污水中的污染物質進行過濾和凈化。其出水裝置一般設在濕地底部。和水平流潛流式濕地相比，這種床體形式的主要作用在于提高氧向污水及基質中的轉移效率。其表層為滲透性良好的砂層，間歇式進水， 通過提高氧轉移效率來提高對BOD和氨氮的去除率。垂直潛流人工濕地水力負荷與污染負荷高，對BOD、COD、SS及重金屬等處理效果好，尤其硝化能力高于水平潛流濕地，可用于處理氨氮含量較高的污水。并且該類濕地處理效率高、占地不大、建設和管理維護的成本較低以及無二次污染物產生等，既能實現對農村生活污水的有效處理又能有效緩解當地政府部門財政壓力，必要時可將該污水處理系統建設地點選擇在地下。

2 人工濕地在農村生活污水中的應用要點

各類型人工濕地具有差異化的適用范圍與優缺點。如表面流方式具有較高的處理效率，但存在著較大占地面積。該濕地適合在具有較大場地面積條件的地方應用。在具體應用過程中，需對水生植物進行合理選擇，且對微生物、小動物等進行搭配，促使小生態群落得到形成。植物首選具有較強耐污與耐水性的。同時，在濕地中搭配蛙類等動物，起到消滅蚊蟲的作用。此外，在選址過程中，需將農村現有的天然濕地資源、類天然濕地資源等充分利用起來，制定科學的設計與規劃方案，這樣不僅自然資源可以得到良好保護，人工濕地的建設成本也可以得到節約。

水平潛流人工濕地在應用時，需依據土壤深度差異科學選擇填料類型，做好填料床的防滲處理工作，同時對填料順序進行科學管控。并且盡量于地下構建生物群落，利用好氧菌分解有機物。可將蚯蚓作為搭配的小動物。利用蚯蚓的松土作用可促使土壤中的氧通量維持良好狀態。此外， 蚯蚓也能夠對菜葉、淘米水中的有機物進行分解，蚯蚓糞便則能夠為植物生長提供養分支持。楚昊與王倩[2]采用預處理+水平潛流人工濕地工藝對貴州省某農村生活污水進行處理，運行結果表明：當進水CODcr≤200mg/L， BOD5≤120mg/L，SS≤220mg/L，氨氮≤30mg/L，TP≤3mg/L時，出水可以滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，運行成本為約0.08元/t。

垂直流人工濕地處理方式在實際應用中需要建設完善的污水收集和污水布水系統，其缺點是布水較為復雜，落干/淹水時間較長，控制相對復雜，需要周期性更換填料，容易出現堵塞現象。而且天氣條件和溫濕度會對該技術的處理效果形成干擾。李芳[3]在江西地區采用復合垂直流人工濕地對農村生活污水中的CODcr、NH3-N、TN、TP進行處理，結果表明取得較好的去除效果，出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》一級A標準。

因此，在應用人工濕地處理技術時，工作人員需充分考慮當地的地理條件與污水特征，全面調查農村自然地理環境與污水排放規律，結合各類人工濕地技術的適用范圍，堅持靈活性、適宜性的原則，將多級綜合的人工濕地系統建設起來，高效處理地區農村生活污水。

另外，人工濕地管理和維護工作，如制定科學的總體管理方針、健全日常管理機制、重點做好人工濕地的日常檢查和維護，是確保人工濕地系統有效運行并正常發揮處理作用的保障。

3 研究展望

開展人工濕地機理研究。通過植物根系微生物群落結構、基因測序、根系研究等更深層次去研究揭示人工濕地污染物去除機理，通過機理研究進一步明確如何采取相應措施優化提高性能。

通過植物選擇、補充曝氣、污水回流等措施優化工藝或操作條件，提高人工濕地在寒冷環境中污染物去除率，擴大在廣大寒冷農村地區的應用范圍。

強化設計和運行管理。嚴格按照人工濕地相關技術規范進行工程設計和運行維護，提高系統運行穩定性和適用壽命。

結語

綜上所述，由于農村生活污水排放分散性以及污染物成分組成等特點，適宜應用人工濕地技術對農村生活污水進行處理。然而，農村生活污水處理是一個系統工程，因此，在實際工程應用中應該因地制宜的結合其他處理措施。此外，相關部門在具體實施過程中，需充分考慮地區情況進行科學規劃。并且，為保證人工濕地能夠正常運行，要將日常管理機制構建起來，設置專門的管護人員，及時清理掉各類雜草與枯死植株，人為干預生態系統。

參考文獻：

[1] 孫紅杰，楊少華，崔玉波，等.人工濕地在農村生活污水處理中的研究與應用[J].吉林農業大學學報，2013，（03）：328-333.

[2] 楚昊，王倩.水平潛流人工濕地在農村生活污水處理中的應用[J].資源節約與環保，2015，000（009）：78-79.

[3] 李芳.垂直流人工濕地處理農村生活污水的試驗研究[D].華東交通大學，2011.