人工濕地在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用綜述

張怡影，常建芳，尹 莎，吳 斌

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

人工濕地技術(shù)在20世紀(jì)70年代就得到了發(fā)展與應(yīng)用，且在經(jīng)過一段時間發(fā)展后，該技術(shù)更加成熟，目前，已被廣泛運(yùn)用。經(jīng)研究與實(shí)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(zhì)表面、微生物等吸附去除。同時，污水中的不溶性有機(jī)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(jī)物則會被生物膜有效去除。

1 人工濕地技術(shù)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(nèi)得到凈化處理，而生態(tài)環(huán)境也得不到相應(yīng)改善。因此，人們提出了建設(shè)人工濕地，利用人工濕地分解天然濕地的負(fù)荷，以此豐富污水處理途徑，改善生態(tài)環(huán)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(tài)系統(tǒng)比較復(fù)雜，且生物多樣性豐富，并具有較強(qiáng)的凈化、降解與修復(fù)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(xì)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(nèi)。表面流人工濕地的去污機(jī)理為：是利用植物根系對污水中的污染物進(jìn)行攔截，并將污染物質(zhì)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(shí)現(xiàn)處理污水的目的。表面流人工濕地的特點(diǎn)是，受季節(jié)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(diǎn)是：需要處理的污水不在濕地表面，而是在填料層內(nèi)，且由進(jìn)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(jìn)行硬化處理，或是設(shè)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(jī)理為：濕地中有多種植物、動物、微生物，在污水流經(jīng)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(zhuǎn)換，從而有效降低污水的污染性[2]。

2 農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀

農(nóng)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(nóng)村生活污水表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：污水中的人畜糞便，磷、氮等元素的含量高；污水產(chǎn)量的變化受農(nóng)村居民生活習(xí)慣的影響，且具有規(guī)律性，如中午、晚間村民做飯、洗菜洗碗，污水產(chǎn)量會增加。近些年，隨著人們生活水平的提高，農(nóng)村生活污水的產(chǎn)量不斷上升，而污水內(nèi)的污染物含量也更加復(fù)雜，但整體上重金屬與有毒有害物質(zhì)的含量較低[3]。

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，在農(nóng)村地區(qū)，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(chǎn)量不斷增加，而農(nóng)民的環(huán)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(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。另外，受經(jīng)濟(jì)、交通、地理環(huán)境以及思想觀念等諸多因素影響，農(nóng)村地區(qū)的污水排放系統(tǒng)、處理設(shè)施等都不完善，再加上農(nóng)村污水多沿邊溝與地面徑流排入附近水體，雜亂的排水現(xiàn)狀給污水處理帶來了一定難度。

3 人工濕地在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用

在運(yùn)用人工濕地技術(shù)處理農(nóng)村生活污水時，最重要的是要做好人工濕地的選址。相關(guān)部門在選址時，要對各地的地形地勢、水文地質(zhì)等詳細(xì)考察，盡可能地將建設(shè)地址選在有一定自然坡度的洼地或經(jīng)濟(jì)價值不高的荒地；在做好選址工作后，就需根據(jù)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(tǒng)進(jìn)行串聯(lián)組合，由此使農(nóng)村生活污水得到更有效的處理。同時，在人工濕地系統(tǒng)中，植物也是非常關(guān)鍵的一個組成部分，因此，也需要相應(yīng)做好植物的選擇與配置。一般來說，人工濕地中運(yùn)用的植物要有較強(qiáng)的生長適應(yīng)能力、耐污性等。所以，在建設(shè)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(shè)計

在人工濕地的工藝流程設(shè)計階段，主要是解決人工濕地的長、寬、深、日處理量等關(guān)鍵參數(shù)，所以，要根據(jù)農(nóng)村的實(shí)際情況確定人工濕地類型，以及污水進(jìn)入人工濕地的路徑等，以此保障污水的處理效果。考慮到農(nóng)村生活污水的水質(zhì)特點(diǎn)，應(yīng)設(shè)計、選用技術(shù)可靠、操作簡單、管理維護(hù)方便的人工濕地系統(tǒng)。在實(shí)際的農(nóng)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(dá)標(biāo)后排放。

此外，農(nóng)村生活污水經(jīng)污水收集管網(wǎng)收集后，要集中運(yùn)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(jīng)厭氧池處理后，排放到潛流式人工濕地與氧化塘中進(jìn)行進(jìn)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(zhì)徹底去除，經(jīng)檢測確定水質(zhì)達(dá)標(biāo)后，排放到附近排水渠[4]。

3.2 人工濕地結(jié)構(gòu)

在人工濕地處理生活污水的過程中，基質(zhì)起著至關(guān)重要的作用，也就是基質(zhì)決定了最后的處理效果。在人工濕地中，基質(zhì)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(zhì)起到攔截、吸附等作用。因此，基質(zhì)的選擇必須要科學(xué)合理。根據(jù)農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)以及處理要求，農(nóng)村人工濕地的基質(zhì)應(yīng)滿足以下要求：孔隙率高、比表面積大；結(jié)構(gòu)松散，質(zhì)量小，機(jī)械強(qiáng)度高；無毒無害，綠色環(huán)保；吸附性強(qiáng)，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(jié)構(gòu)松散且質(zhì)量小，能有效避免填料層的板結(jié)問題，并保證了出水水質(zhì)穩(wěn)定；基地材料清潔環(huán)保、無毒無害，可保障周邊環(huán)境、人體以及動物健康，并確保在污水處理過程中不會產(chǎn)生二次污染問題。根據(jù)以上要求，可選擇砂石、砂作為基質(zhì)填料。通常，砂石、砂在農(nóng)村比較易得，且結(jié)構(gòu)松散，孔隙率高，有效滿足了農(nóng)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(xiàn)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(shè)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(jìn)行處理。在實(shí)際應(yīng)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(tǒng)中，為了保證進(jìn)水區(qū)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(shí)際應(yīng)用中，人工濕地對農(nóng)村生活污水中的CODcr、TP和NH4+-N 等的去除率很高。經(jīng)過調(diào)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(zhì)穩(wěn)定，CODCr、TP和NH4+-N、TP可達(dá)到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084-2021）以及《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（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(tǒng)運(yùn)維管理

在農(nóng)村人工濕地系統(tǒng)的運(yùn)維管理中，健全完善的管理機(jī)制是保障其長久穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。在當(dāng)前的背景下，有關(guān)部門需嚴(yán)格按照國家要求以及當(dāng)?shù)鼐唧w情況，建立起科學(xué)完善的人工濕地系統(tǒng)管理機(jī)制，以此對人工濕地進(jìn)行管理維護(hù)。具體來說，在農(nóng)村地區(qū)可采用階梯式的管理模式，可建立起由政府、企業(yè)以及個人共同構(gòu)成的分級管理機(jī)制，并按照有關(guān)要求與標(biāo)準(zhǔn)對各方的管理權(quán)限、管理內(nèi)容等進(jìn)行劃分，以此使人工濕地系統(tǒng)得到有效管護(hù)。此外，也要按照“誰受益誰負(fù)責(zé)”的原則組建農(nóng)民管理協(xié)會，讓農(nóng)民參與到人工濕地系統(tǒng)的管理中來。同時，在建設(shè)農(nóng)民管理協(xié)會時，可通過宣傳教育的方式增強(qiáng)農(nóng)民的管理意識、責(zé)任意識，使其意識到生活污水處理以及人工濕地建設(shè)問題是與自身利益密切相關(guān)的。所以，通過這種方式可有效增大人工濕地工程管護(hù)的隊伍，提高工程管理水平。

除此之外，還要充分運(yùn)用計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)手段構(gòu)建信息化的管理系統(tǒng)，以此對農(nóng)村人工濕地系統(tǒng)的運(yùn)行情況，以及生活污水的產(chǎn)出與排放情況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測與動態(tài)管理。這樣既便于及時發(fā)現(xiàn)問題并作出相應(yīng)處理，又避免了產(chǎn)生嚴(yán)重的污染問題。同時，相關(guān)部門還可以引進(jìn)地理信息系統(tǒng)，建立人工濕地系統(tǒng)的基本信息數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫以及監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫。通過以上數(shù)據(jù)信息，可綜合分析水人工濕地系統(tǒng)的運(yùn)行情況，還可以進(jìn)一步實(shí)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(jié)果，促使監(jiān)測結(jié)果更加真實(shí)可靠。

4 農(nóng)村生活污水處理的其他建議

4.1 開展雨污分流工程

當(dāng)前，由于農(nóng)村未實(shí)施雨污分流，所以污水的處理負(fù)擔(dān)較大，導(dǎo)致污水處理成本較高。對此，可根據(jù)農(nóng)村的實(shí)際情況，嘗試在農(nóng)村地區(qū)開展雨污分流工程，

可建設(shè)雨污分流的網(wǎng)絡(luò)管道，并通過渠道、排水管網(wǎng)改造、棚戶區(qū)改造等，逐步將雨水、污水的管道設(shè)置分開，最終實(shí)現(xiàn)雨污分流的目標(biāo)。在信息化時代，農(nóng)村地區(qū)還可以靈活運(yùn)用信息化、自動化技術(shù)對雨污分流及其污水的處理過程進(jìn)行監(jiān)測調(diào)控。而有關(guān)部門可依據(jù)污水處理需求構(gòu)建污水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，并運(yùn)用智能設(shè)備、信息技術(shù)等采集處理各項數(shù)據(jù)，從而動態(tài)掌握污水的處理情況，有效提高污水的處理效率。

4.2 實(shí)施污水分類采集與管理

近些年，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平顯著提高，農(nóng)民生活得到改善，因此，各種機(jī)具、潔具已在農(nóng)村普及，從而也導(dǎo)致農(nóng)村的生活污水產(chǎn)量持續(xù)增加。通過調(diào)查分析得知，農(nóng)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(nóng)村生活污水進(jìn)行集中收集，且收集后分類輸送，并分類處理。對于生活中產(chǎn)生的清洗污水、車輛洗刷污水等，可將這類含有懸浮雜質(zhì)、清洗劑以及油的污水按照處理標(biāo)準(zhǔn)收集后，進(jìn)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(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行排放；而對于尿水、糞水則直接運(yùn)輸?shù)教镩g，作為肥料使用。

4.3 做好對農(nóng)村群眾的宣傳教育

目前，農(nóng)村群眾的環(huán)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(huán)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(jù)觀察，許多村民都有隨手傾倒生活污水的習(xí)慣，對此，有關(guān)部門應(yīng)通過一定的宣傳、引導(dǎo)、教育與限制措施，來降低農(nóng)村生活污水對自然環(huán)境的影響，以此使農(nóng)村環(huán)境得到有效保護(hù)。

在農(nóng)村地區(qū)具體的宣傳教育工作中，可利用網(wǎng)絡(luò)宣傳、線下教育等多種方式進(jìn)行宣傳，以此提高村民對生活污水危害的認(rèn)識。而宣傳人員還可以采用實(shí)際案例進(jìn)行宣傳教育，引導(dǎo)群眾轉(zhuǎn)變錯誤觀念。同時，有關(guān)部門還要對農(nóng)民群眾加強(qiáng)法制教育，加大對各項規(guī)章制度與條例的宣傳，讓群眾了解污水的處理要求、水環(huán)境保護(hù)內(nèi)容等，使其能積極主動地參與到環(huán)境保護(hù)工作中來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對自然環(huán)境的管理與保護(hù)。除此之外，還要學(xué)習(xí)借鑒其他國家的先進(jìn)處理模式，如在城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村等各地區(qū)都建立污水集中收集與存蓄點(diǎn)，對污水進(jìn)行集中收集與處理，以此從根本上解決農(nóng)村地區(qū)的亂倒污水、亂排放污水等問題。

5 結(jié)語

綜上所述，人工濕地系統(tǒng)具有綠色環(huán)保，清潔無污染且污水凈化效果理想的優(yōu)勢，其維護(hù)操作簡單便捷，非常適合于我國農(nóng)村的生活污水處理。當(dāng)前，在農(nóng)村生活污水產(chǎn)量不斷提高、自然環(huán)境持續(xù)惡化的背景下，應(yīng)進(jìn)一步加大對人工濕地技術(shù)的研究與推廣，并進(jìn)一步科學(xué)創(chuàng)新，以此將人工濕地全面引進(jìn)農(nóng)村地區(qū)，有效緩解農(nóng)村自然環(huán)境的承污與凈化壓力，改善農(nóng)村自然環(huán)境狀態(tài)。同時，在應(yīng)用人工濕地處理精神可嘉生活污水的過程中，要根據(jù)農(nóng)村的地形地勢、自然條件以及生活污水處理需求等，科學(xué)選擇人工濕地類型、合理選用濕地基質(zhì)、植物等，并做好人工濕地的管理維護(hù)，將人工濕地的功能作用充分發(fā)揮出來，以此為農(nóng)村地區(qū)創(chuàng)建綠色的人居環(huán)境奠定良好基礎(chǔ)。