城郊農村生活污水濕地凈化治理的運行與維護

陳升威 李偉楠 唐芝琳

（沈陽理工大學，遼寧 沈陽 110159）

1 引言

城郊農村生活污水具有明顯的隨機性、分散性特點，部分農民的環保節水意識淡薄，導致農村生活污水隨意排放的現象存在，污染當地居住環境的現象時有發生。城郊農村生活污水的合理處置不僅能改善當地居民生活條件，對鄉村振興也有重要意義。

針對散發性的生活污水，應選取合適的處置模式，使污水的危害性降到最低。為因地制宜治理城郊農村生活污水，根據當地具體氣候情況及可建設條件合理選擇人工濕地類型，采取“因地施策、一地一策”的方針，對城郊農村生活污水進行凈化治理。人工濕地對生活污水治理凈化的能力較好，環境友好性良好，無需過多開挖埋設地下集水管線。盡可能將生活污水就地治理，在減少給水管網建設的同時，還能利用濕地的景觀作用帶來一定的經濟效益和社會效益。

2 城郊農村生活污水治理現狀

2.1 城郊農村生活污水來源

城郊農村生活污水的來源廣泛、組成復雜、污染物濃度低。以安徽省為例，當地大量農村地區的生活污水僅通過簡易溝渠或經化糞池簡單處理之后直接排放到周邊，對自然環境造成了污染［1］。

農村生活污水大致可以分為廚余污水、洗滌污水、沖刷污水3 類，而生活污水在農村區域的排放往往是較為隨意的［2］。其中大量污水的排放主要經由地表滲透和表面溪流匯入河道，沒有采用集中有效的處理方式，對自然生態環境具有潛在的污染和影響。

目前城郊農村生活污水處理方式相較于以往有了更多的選擇。生活污水的處理方式由原來的簡單排放逐步擴展為集中處理、人工濕地、地下滲濾等新型處理方式，逐步向現代化、可持續化發展。

2.2 城郊農村生活污水排放與治理

城郊農村生活污水的可生化性較好，其中的重金屬含量一般不會超標，主要的污染物為COD、BOD5、SS、氨氮和總磷，針對上述污染物已經有完整的體系進行凈化處置，然而由于城郊農村地區的地域特殊性，大規模建設集中污水處理廠消耗巨大且效果一般，網格化、片區化、小規模化處理污水勢在必行。目前國內已有較多地方建設小規模低日處理量污水廠，且運行效果良好，對于城市郊區城鎮化率相對較高的區域，建設此類污水廠效益較好，但對于偏遠的農村地區的污水處理仍需因地制宜，采取針對性的舉措。

為分析不同地域的城市郊區及農村地區的生活污水治理，在南昌市、阜新市、商丘市對城郊農村居民的污水處理問題進行調查，結果顯示，簡易排放主要是通過就地傾倒和潑灑的方式排放污水，就地網格處理為已建設的化糞池、人工濕地、氧化塘、地下滲濾等處理方式，其中人工濕地凈化治理生活污水在部分地區已經開始施行。上述三地污水排放調查情況見表1。

由表1 可見，不同地區的農村生活污水處理仍存在不少簡易排放的現象，此現象在城市化程度較高的城鎮占比小。生活污水的主要排放途徑為兩個，一是通過已經建設完畢的集水管網統一處理，二是簡單排放至地表徑流與河道，并未通過系統處理。通過集水管網統一處理的生活污水對環境不會造成影響，而簡單排放對地下水、河流的影響不可忽視，即便生活污水的污染物濃度較低，但是其生化性良好，容易造成局部水體的富營養化。調查顯示，在部分農村地區仍然采用較為原始的排放方式，洗碗洗菜水、澡堂廢水、高生化性污泥等排放情況較不理想。在農村生活環境大為改善的條件下，生活污水的處理也應該得到重視并加以改觀。

在污水處理過程中，就地網格化處理已逐步成為鄉鎮農村地區未來的發展趨勢，并且已經有良好的示范。但是由于亂潑亂倒現象依舊存在，洗衣排水、淋浴排水一起排入坑塘，如何收集分散住戶的生活污水是推進就地網格化處理的重中之重。

2.3 農村生活污水濕地凈化

人工濕地的優點是凈化效果好，工藝設備簡單，管理方便，工程基建和運行費用低，生態環境效益顯著，其短板是其占地面積較大。相較于傳統的污水處理方式，人工濕地的占地面積是污水廠占地面積的一倍以上，并且存在著物種管理的難度，容易受到外界環境變化的影響。如東北某地冬季可長達5 個月，人工濕地在高寒地區的處理能力將大打折扣，甚至沒有處理能力。故人工濕地的運行具有一定的地域性和季節性，在秦嶺淮河以南區域，冬季寒冷時間較短、結冰期短，對濕地的影響相對較小，且濕地可以采用潛流方式增強抗凍能力。

以寧波市鄞州西部山區山下村采用的厭氧—人工潛流型濕地為例，針對氨氮與COD 的處理，其去除率可達到73.8%和71.7%，對總磷和BOD5的去除率分別高達88.2%與88.7%［3］，可見該方法具有優良的處理能力和低廉的建設成本。在將污水通入人工濕地處理前亦可進行預處理，如排便污水可先通入化糞池或強化厭氧池中，經過預處理之后的污水再匯入人工濕地進行下一步處理，以保護人工濕地的植被生長并提高處理能力。

3 人工濕地的建設

3.1 人工濕地的選擇

國家相關設計手冊中根據濕地內水體流動方式將濕地分為表流式（FWS）、水平潛流式（HSSF）和垂直潛流式（VF），這三大類濕地構成濕地的基本形態，可針對不同氣候不同地理條件選擇相適應的人工濕地類型。

針對寒冷氣候條件下的區域，通常建設HSSF型人工濕地，在潛流部分亦可靈活布置填料種類和填充度定向去除某種特定污染物，在我國北方等冬季氣候寒冷的區域，可選擇此類濕地達到凈化目的。

除去氣候方面影響，濕地的選型亦受地質或空間限制的影響，如建設空間狹小、土質堅硬、大面積開發困難等，針對此類條件，常選取VF 型人工濕地以解決使用空間有限的問題，使水流自上而下垂直或斜向流入濕地，分層分級逐步凈化來水中的污染物，其凈化效果明顯、凈化能力突出，但其單位建造價格較為昂貴，在日本城市郊區的生活污水及畜牧業污水凈化多采用此種類型［4］，我國南方部分農村地區丘陵密布，可建設面積受限情況常有，可采取VF 型人工濕地。

FWS 型人工濕地最顯著的優點就是具有良好的濕地景觀且運行成本較低，基本不存在因運行過程中來水中懸浮物顆粒較大影響管路的情況，但是其單位凈化能力不如其他人工濕地，且易受到寒冷天氣影響。故在我國寒冷期較短的區域內，當建設條件良好，可建設面積充足，凈化來水主要為雨水、低濃度洗刷廢水時，可優先考慮FWS 型人工濕地。

除此3 種人工濕地類型以外，亦有復合型人工濕地系統，其主要為基本類型的有機串聯或與其他污水處理工藝系統整合。在實際建設時，復合型人工濕地往往能最大化利用資源處理污水。近年來，人工濕地在網格化建設中常運用到的是以VF 型人工濕地為主的復合型人工濕地系統，這是因為來水中主要污染物為氨氮和總磷［5-6］。除此之外，還有HSSF-VF型和倒置HSSF-VF（VF-HSSF）型人工濕地，由于HSSF 型人工濕地對硝態氮處理效果理想，此類組合可在進水硝態氮或總氮較高情況下采用。針對其他污染物，如總磷和重金屬等，在復合型濕地內選取特異性填料以達到沉積吸附處理的效果［5］。如利用海蠣殼—廢磚塊組合填料HSSF 型人工濕地對農村地區養豬廢水中總磷進行處理，其去除率可達到88.41%［7］。

3.2 濕地植物的選取

濕地植被可選取的類型眾多，以長治市濕地植物調查為例，在長治境內濕地植物有217 種［8］，在實際建設過程中并不需要嚴格選擇某種濕地植物，可根據特定氣候條件選擇適宜當地的濕地植物。例如，當某地降水量集中分布在夏季，秋冬降水量稀少時，可采取一年生植物廣泛種植，達到絕對優勢以維持濕地正常運行。

根據特定情況選取植物時，除了關注建設區域內氣候條件，亦需要注意控制運行成本，在布設濕地植物時，在盡可能采用適宜且低成本植物的同時保證運行質量。利用植物季節性演替的特性綜合當地季節變換一同考量，如第一季度尚處在冰凍期或寒冷期，濕地植物生長較不適宜；第二季度進入一年生植物的快速生長期；第三季度由于日照時間充分且溫度較為適宜，挺水類植物較為繁茂，蘆葦、香蒲生長旺盛；第四季度逐步進入寒冷期，多年類草本植物依舊可以發揮作用。

3.3 試運行期間數據采集

試運行期的長短取決于濕地植物生長演替進展情況，從人工濕地建設完畢，到濕地整體植物的生長和演替逐步穩定時，這期間即為試運行期。在試運行期間內，濕地植物的生長狀況、群落占比等數據尤為重要，當出現某一植物反常衰退或死亡時，應注意及時補充或更換植株，直到整體濕地能借助最少外力的情況下正常運行。

4 人工濕地的運行維護與管理

4.1 人工濕地的運行維護

成功通過試運行的人工濕地在進入正式運行之后，需要注意的是，同試運行期間一樣，需要按周期定時收集濕地植物的分布情況和生長情況，以保證濕地的正常運轉；對出水質量的監測不可間斷，以及時衡量濕地凈化水質的能力。

當濕地類型為FWS 時，由于其表流的特征，運行成本和管理難度較低，主要關注濕地植被的收割和電器設備的保養；濕地類型為HSSF，VF 及其復合型時，除了植被收割和電器保養外，還需要注意運行處理過程中其內部管路的暢通，當出現淤堵情況時及時找到淤堵點加以處理，同時其曝氣系統在實際使用時容易出現當進水水質波動較大而導致曝氣頭阻塞的情況。由于地勢原因，HSSF 和VF 型濕地常配有中途提升泵，中途提升泵的養護也是這兩類濕地正常運行的關鍵。

在運行維護日常設備過程中，除了監測實時運行數據以外，還需要針對來水質量波動及時調整各設備運行狀態，如突發強降雨或山洪等極端氣候條件時，水量波動劇烈，需要及時打開溢流堰或倒流渠，以防過量水量損壞濕地內的構造和設備，降低損害。

4.2 城郊農村濕地的運行維護管理方式

由于城郊農村地域的特殊性，其地理位置一般離主城區較遠，相關運行維護人員的配置有一定難度，針對管理濕地方面人手短缺的問題，可創新采用“濕地長”的管理方法，培訓城郊居民和農村村民對處理其廢水的濕地進行運行維護工作并給予相應報酬，在節省外派運維專門人員開銷的同時，培養當地居民的環保意識。

同時，濕地的建設需要資本投入，可通過招商引資吸引外來資本投入城郊農村污水處理市場，以濕地為主體改善當地居住環境，從而推動當地第三產業發展，雇用當地居民負責濕地日常運行維護，還可以此拓展相關產業，如旅游業和養殖業。目前針對FWS 型濕地已有稻花魚等靈活養殖產業的發展，提升了當地居民可支配收入，改善了當地的宜居性。

5 結語

城郊農村生活污水的凈化治理正逐步成為我國非城鎮化地區環境方面的重要課題，正確處理低流量散發性生活污水是當下改善城郊農村水環境的切入點。抓住不同地域不同條件的差異，采取因地制宜的方法，選取適合的人工濕地類型并加以組合為系統，搭配適宜當地的濕地植被以達到最適處理條件，采用創新“濕地長”的管理辦法擴展濕地實用價值，讓濕地不僅是處理生活污水的容器，更具有良好的經濟價值、社會價值，大幅度提升城郊農村居民的生活幸福感。