人工濕地在農村生活污水處理中的應用綜述

張怡影，常建芳，尹 莎，吳 斌

（1.易門縣六街街道規劃建設和環境保護中心，云南 玉溪 651100；2.云南綠誠環境科技有限公司，云南 玉溪 653100）

人工濕地技術在20世紀70年代就得到了發展與應用，且在經過一段時間發展后，該技術更加成熟，目前，已被廣泛運用。經研究與實踐證明，人工濕地處理污水有顯著的效果，如可有效去除污水中的懸浮物。通常，在將污水排入人工濕地后，污水中的可沉降污染物會通過過濾與沉淀有效去除，而懸浮固體會通過濕地介質表面、微生物等吸附去除。同時，污水中的不溶性有機物也會通過濕地沉淀、過濾作用被攔截下來，并被濕地中的微小生物吸收與降解；而可溶性有機物則會被生物膜有效去除。

1 人工濕地技術簡述

1.1 人工濕地的定義

由于天然濕地資源有限，所以僅靠天然濕地資源，很難使大量污水在較短時間內得到凈化處理，而生態環境也得不到相應改善。因此，人們提出了建設人工濕地，利用人工濕地分解天然濕地的負荷，以此豐富污水處理途徑，改善生態環境。在《濕地公約》中對人工濕地的定義是：天然或人工、長久或暫時的沼澤地、濕原液、泥炭或水域地帶，帶有或靜止或流動的水深小于6 m的淡水、半咸水或咸水水域。所以，濕地是陸地與水域的過渡地段，其生態系統比較復雜，且生物多樣性豐富，并具有較強的凈化、降解與修復功能。

1.2 人工濕地分類

按照污水流動方式劃分，可將人工濕地分為潛流式與表面流動式的人工濕地。如果再細分，潛流式人工濕地又可以劃分為垂直潛流與水平潛流這兩種類型。

表面流人工濕地是指污水在濕地表面流動，水位在（0.1～0.6）m這一范圍內。表面流人工濕地的去污機理為：是利用植物根系對污水中的污染物進行攔截，并將污染物質沉淀下來，然后再通過植物根莖上的生物膜降解、凈化污染物，最終實現處理污水的目的。表面流人工濕地的特點是，受季節因素影響較大、占地面積較大，但其污水處理能力相對較 低[1]。

水平潛流人工濕地的特點是：需要處理的污水不在濕地表面，而是在填料層內，且由進水端流向出水端。水平潛流人工濕地的用材包括沙土、粗礫、卵石等，材料一般都是就近選取。通常，水平潛流人工濕地由多個填料層組成，而填料層床底會使用水泥進行硬化處理，或是設置防滲膜，其主要目的是在于防止污水下滲對地下水造成污染。水平潛流人工濕地污水處理機理為：濕地中有多種植物、動物、微生物，在污水流經濕地時，污水中的污染物會被植物根系攔截、吸附、吸收以及降解、轉換，從而有效降低污水的污染性[2]。

2 農村生活污水現狀

農村生活污水的主要來源為洗菜、淘米、洗衣、洗浴和沖廁廢水。因此，農村生活污水表現出以下特點：污水中的人畜糞便，磷、氮等元素的含量高；污水產量的變化受農村居民生活習慣的影響，且具有規律性，如中午、晚間村民做飯、洗菜洗碗，污水產量會增加。近些年，隨著人們生活水平的提高，農村生活污水的產量不斷上升，而污水內的污染物含量也更加復雜，但整體上重金屬與有毒有害物質的含量較低[3]。

根據調查統計，在農村地區，生活污水是最主要的污染源。其中，廚房洗滌污水、洗衣廢水的產量不斷增加，而農民的環保意識又比較有限，所以，很多污水都被隨地潑灑、傾倒，然后流入溝渠，最終對生態環境造成嚴重污染。另外，受經濟、交通、地理環境以及思想觀念等諸多因素影響，農村地區的污水排放系統、處理設施等都不完善，再加上農村污水多沿邊溝與地面徑流排入附近水體，雜亂的排水現狀給污水處理帶來了一定難度。

3 人工濕地在農村生活污水處理中的應用

在運用人工濕地技術處理農村生活污水時，最重要的是要做好人工濕地的選址。相關部門在選址時，要對各地的地形地勢、水文地質等詳細考察，盡可能地將建設地址選在有一定自然坡度的洼地或經濟價值不高的荒地；在做好選址工作后，就需根據具體的污水處理需求選擇組合方式，或是將人工濕地與氧化塘等系統進行串聯組合，由此使農村生活污水得到更有效的處理。同時，在人工濕地系統中，植物也是非常關鍵的一個組成部分，因此，也需要相應做好植物的選擇與配置。一般來說，人工濕地中運用的植物要有較強的生長適應能力、耐污性等。所以，在建設人工濕地時，可選用蘆葦、水生花、大米草以及香蒲等植物，以最終保證其污水凈化效果。

3.1 人工濕地的工藝流程設計

在人工濕地的工藝流程設計階段，主要是解決人工濕地的長、寬、深、日處理量等關鍵參數，所以，要根據農村的實際情況確定人工濕地類型，以及污水進入人工濕地的路徑等，以此保障污水的處理效果。考慮到農村生活污水的水質特點，應設計、選用技術可靠、操作簡單、管理維護方便的人工濕地系統。在實際的農村生活污水處理中，確定人工濕地中的處理流程為：廢水、格柵井、厭氧池、潛流式人工濕地、氧化塘，最后是達標后排放。

此外，農村生活污水經污水收集管網收集后，要集中運送到污水處理站，再利用格柵將污水中大的懸浮物過濾去除，然后排放到厭氧池，經厭氧池處理后，排放到潛流式人工濕地與氧化塘中進行進一步的吸附、凈化以及降解處理，然后將污水中的有毒有害物質徹底去除，經檢測確定水質達標后，排放到附近排水渠[4]。

3.2 人工濕地結構

在人工濕地處理生活污水的過程中，基質起著至關重要的作用，也就是基質決定了最后的處理效果。在人工濕地中，基質主要為植物、微生物提供生長所需要的條件，同時，也對污水中的污染物質起到攔截、吸附等作用。因此，基質的選擇必須要科學合理。根據農村生活污水的特點以及處理要求，農村人工濕地的基質應滿足以下要求：孔隙率高、比表面積大；結構松散，質量小，機械強度高；無毒無害，綠色環保；吸附性強，水損小。其中，比表面積大、孔隙率高，其可供微生物附著的位置就越多；而填料結構松散且質量小，能有效避免填料層的板結問題，并保證了出水水質穩定；基地材料清潔環保、無毒無害，可保障周邊環境、人體以及動物健康，并確保在污水處理過程中不會產生二次污染問題。根據以上要求，可選擇砂石、砂作為基質填料。通常，砂石、砂在農村比較易得，且結構松散，孔隙率高，有效滿足了農村人工濕地的建造要求。

人工濕地潛流濕地床由架空層、布水濾板、下層卵石以及表層沙土層組成，濾板用鋼筋混凝土現場澆筑。而人工濕地中的支撐板起到污水輸送的作用，在架設起支撐板后，可通過支撐板孔洞將下部架空層污水輸送到上部濕地進行處理。在實際應用過程中，可通過出水孔高度控制人工濕地的水位，而出水孔一般位于卵石層中上部。

在人工濕地系統中，為了保證進水區配水均勻，一般工程會使用布水溝布水至各個潛流式的人工濕地單元，并通過若干個間距為150 mm的100 mm×100 mm的方孔向各個潛流式人工濕地單元布水[5]。

3.3 人工濕地污水處理效果

在實際應用中，人工濕地對農村生活污水中的CODcr、TP和NH4+-N 等的去除率很高。經過調查計算，通過人工濕地處理后的生活污水的污染性與毒性大大降低，其出水水質穩定，CODCr、TP和NH4+-N、TP可達到《農田灌溉水質標準》（GB 5084-2021）以及《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996），因此，可有效提高生活污水的安全性。

3.4 人工濕地系統運維管理

在農村人工濕地系統的運維管理中，健全完善的管理機制是保障其長久穩定運行的關鍵。在當前的背景下，有關部門需嚴格按照國家要求以及當地具體情況，建立起科學完善的人工濕地系統管理機制，以此對人工濕地進行管理維護。具體來說，在農村地區可采用階梯式的管理模式，可建立起由政府、企業以及個人共同構成的分級管理機制，并按照有關要求與標準對各方的管理權限、管理內容等進行劃分，以此使人工濕地系統得到有效管護。此外，也要按照“誰受益誰負責”的原則組建農民管理協會，讓農民參與到人工濕地系統的管理中來。同時，在建設農民管理協會時，可通過宣傳教育的方式增強農民的管理意識、責任意識，使其意識到生活污水處理以及人工濕地建設問題是與自身利益密切相關的。所以，通過這種方式可有效增大人工濕地工程管護的隊伍，提高工程管理水平。

除此之外，還要充分運用計算機、互聯網、多媒體、大數據等先進技術手段構建信息化的管理系統，以此對農村人工濕地系統的運行情況，以及生活污水的產出與排放情況進行實時的監測與動態管理。這樣既便于及時發現問題并作出相應處理，又避免了產生嚴重的污染問題。同時，相關部門還可以引進地理信息系統，建立人工濕地系統的基本信息數據庫、多媒體數據庫以及監測信息數據庫。通過以上數據信息，可綜合分析水人工濕地系統的運行情況，還可以進一步實施信息處理，且可采用多媒體、表格以及圖庫等多種方式顯示處理結果，促使監測結果更加真實可靠。

4 農村生活污水處理的其他建議

4.1 開展雨污分流工程

當前，由于農村未實施雨污分流，所以污水的處理負擔較大，導致污水處理成本較高。對此，可根據農村的實際情況，嘗試在農村地區開展雨污分流工程，

可建設雨污分流的網絡管道，并通過渠道、排水管網改造、棚戶區改造等，逐步將雨水、污水的管道設置分開，最終實現雨污分流的目標。在信息化時代，農村地區還可以靈活運用信息化、自動化技術對雨污分流及其污水的處理過程進行監測調控。而有關部門可依據污水處理需求構建污水管網水質在線監測系統，并運用智能設備、信息技術等采集處理各項數據，從而動態掌握污水的處理情況，有效提高污水的處理效率。

4.2 實施污水分類采集與管理

近些年，農村經濟水平顯著提高，農民生活得到改善，因此，各種機具、潔具已在農村普及，從而也導致農村的生活污水產量持續增加。通過調查分析得知，農村生活污水主要有含油廢水、糞便廢水以及清潔、洗滌污水等。由于其來源不同，所以污水的污染物成分、污染物含量也有所不同，如果采用同一種處理方法，就很難獲得十分理想的處理效果。因此，建議對農村生活污水進行集中收集，且收集后分類輸送，并分類處理。對于生活中產生的清洗污水、車輛洗刷污水等，可將這類含有懸浮雜質、清洗劑以及油的污水按照處理標準收集后，進行沉淀、隔油、氣浮以及過濾處理，待污廢水清潔度與安全度達到一定標準后再進行排放；而對于尿水、糞水則直接運輸到田間，作為肥料使用。

4.3 做好對農村群眾的宣傳教育

目前，農村群眾的環保意識還有待提升，尤其是在生活污水處理上，許多群眾意識不到含有洗衣粉、洗潔精等的廢水會對環境以及生物造成一定傷害，所以，采用的處理方式比較直接簡單。根據觀察，許多村民都有隨手傾倒生活污水的習慣，對此，有關部門應通過一定的宣傳、引導、教育與限制措施，來降低農村生活污水對自然環境的影響，以此使農村環境得到有效保護。

在農村地區具體的宣傳教育工作中，可利用網絡宣傳、線下教育等多種方式進行宣傳，以此提高村民對生活污水危害的認識。而宣傳人員還可以采用實際案例進行宣傳教育，引導群眾轉變錯誤觀念。同時，有關部門還要對農民群眾加強法制教育，加大對各項規章制度與條例的宣傳，讓群眾了解污水的處理要求、水環境保護內容等，使其能積極主動地參與到環境保護工作中來，進而實現對自然環境的管理與保護。除此之外，還要學習借鑒其他國家的先進處理模式，如在城鎮、鄉村等各地區都建立污水集中收集與存蓄點，對污水進行集中收集與處理，以此從根本上解決農村地區的亂倒污水、亂排放污水等問題。

5 結語

綜上所述，人工濕地系統具有綠色環保，清潔無污染且污水凈化效果理想的優勢，其維護操作簡單便捷，非常適合于我國農村的生活污水處理。當前，在農村生活污水產量不斷提高、自然環境持續惡化的背景下，應進一步加大對人工濕地技術的研究與推廣，并進一步科學創新，以此將人工濕地全面引進農村地區，有效緩解農村自然環境的承污與凈化壓力，改善農村自然環境狀態。同時，在應用人工濕地處理精神可嘉生活污水的過程中，要根據農村的地形地勢、自然條件以及生活污水處理需求等，科學選擇人工濕地類型、合理選用濕地基質、植物等，并做好人工濕地的管理維護，將人工濕地的功能作用充分發揮出來，以此為農村地區創建綠色的人居環境奠定良好基礎。