人工湿地技术在农村生活污水治理中的应用研究——以湖南省衡阳市为例

曾春霞

（衡阳师范学院资源环境与旅游管理系，湖南衡阳 421008)

人工湿地技术在农村生活污水治理中的应用研究
——以湖南省衡阳市为例

曾春霞

（衡阳师范学院资源环境与旅游管理系，湖南衡阳 421008)

随着社会主义新农村建设的开展，农村生活污水的治理成为社会主义新农村建设的重要课题，选择和推广具有投资少、简便易行、运行稳定、维护管理方便的人工湿地技术是目前农村污水处理的首选方式。文章总结了人工湿地技术的国内外开发利用现状，介绍了常见的几种人工湿地技术并对其除污效率进行评价，结合衡阳农村的实际情况，提出了人工湿地工艺在衡阳农村实施的对策。

人工湿地技术；农村生活污水；生态治理；衡阳市

党的十六届五中全会和“十一五”规划提出了建设社会主义新农村的宏伟目标，其中村庄规划整治和人居环境治理是社会主义新农村建设的核心内容之一。占全国土地总面积近90%的广大农村由于基础设施建设落后、人居环境差，96%的村庄至今都没有排水渠道和污水处理系统，以至于每年全国农村都有超过2 500万吨的生活污水未经任何处理就直接排放，对农村水源和环境造成了严重污染，导致出现了包括水华现象在内的水质恶化等诸多生态环境问题。[1]因此，进行农村污水处理已迫在眉睫。针对农村财力状况薄弱、农民实际承受能力低的情况，选择一种具有投资少、简便易行、运行稳定、维护管理方便的污水处理技术是目前农村污水处理面临的重要课题。

一、人工湿地技术在国内外开发利用的现状

（一）人工湿地技术在国外开发利用的现状

在欧洲，人工湿地技术在污水治理方面的研究早在19世纪就已经开始，20世纪人工湿地技术广泛应用于水污染治理，到20世纪80年代人工湿地技术在水污染治理方面日趋成熟，欧洲已有许多的污水人工湿地处理系统建成使用，该技术在北美通常用来为较大城市的二级处理出水提供三级处理，欧洲一般用于小城镇和村庄的废水二级处理，而澳大利亚与非洲则用于处理各类废水。[2]Tanner利用SFS湿地系统处理农场废水，[3]Vrhovsek教授把人工湿地用于食品加工废水的处理，并且达到了较好的效果。[4]人工湿地工艺在纺织、造纸和石油化工工业等领域也有应用。20世纪90年代，一些国家和地区对生活污水人工湿地处理技术的研究日益重视，并在农村生活污水人工湿地处理技术的研究和应用方面积累了许多经验，如德国、美国、新西兰、丹麦、英国、韩国、澳大利亚等国家。人工湿地工艺污水净化效果好，运行费用低，目前世界上许多国家建立了人工湿地污水处理系统，如英国、美国、新西兰等国已有几百处人工湿地系统投入使用。[5]美国是发展人工湿地最多的国家，有600多处人工湿地用于市政、工业和农业废水。在欧洲一些国家，如丹麦、德国、英国等至少有200多人工湿地在运行，多用于对人口规模近千人的乡村级社区进行处理。[6]

（二）人工湿地技术在国内开发利用的现状

我国对人工湿地技术的研究始于“七五”期间。目前，我国对人工湿地技术的研究取得了一定程度的进展，已经在北京、深圳、云南建立了几个示范工程。但利用生态处理技术解决农村生活污水问题的应用研究不多，生活污水的人工湿地技术未在广大的农村得到应用推广，而针对农村环境安全隐患与问题突出的现状，亟待加强这方面的研究，以便解决农村生活污水治理问题，提高农村人居环境质量，促进农村社会经济与资源环境协调发展，以助推新农村建设。

二、人工湿地技术类型及效率评价

（一）常见的几种人工湿地处理技术

我国的污水处理工艺正处于研究发展阶段，常见的有AB法、氧化沟工艺、A/O工艺、A2/O工艺、SBR法、生物转盘、活性污泥法、BAF与 MBBR工艺、CASS工艺、UASB-BCO工艺、EM技术、FBR工艺等。这些工艺具有投资大、运行管理复杂、费用高等特点，难以在农村地区实施。而人工湿地是具有投资少、能耗低、出水水质稳定、耐冲击力强和美化环境等优点，是农村生活污水处理中应用较普遍的方式。

人工湿地处理技术是经过人工设计和人为强化，通过模拟天然湿地，由植物、微生物、原生动物和基质构成的人造水生态系统。[7]人工湿地可以分为表面流、水平潜流和垂直流湿地，[8]主要是在一些经济条件较好的农村地区进行试点，有许多学者分别在太湖流域和云南滇池流域农村进行了人工湿地处理生活污水的试验和生态处系统设计，[9]并取得较好的除污效果，主要的生态工艺有：湿地漫流渗滤工艺、[10]酸模人工湿地、[11]塔式复合人工湿地、[12]植物—土壤渗滤法、[13]自流式复合滤床、[14]毛细管润湿式，其中湿地漫流渗滤工艺、酸模人工湿地属于表面流湿地；塔式复合人工湿地、植物—土壤渗滤法属于垂直流湿地；自流式复合滤床、毛细管润湿式则属于水平潜流湿地。

（二）除污效率评价

湿地漫流渗滤工艺、酸模人工湿地、塔式复合人工湿地、植物—土壤渗滤法、自流式复合滤床、毛细管润湿式六种生态处理方法各有优势和不足。

1.湿地漫流渗滤工艺操作非常简单，接近零成本的费用，很容易为农户所接受，较容易推广，但污水的处理在地面进行，占地面积大，污水在地表滞留易导致蚊蝇滋生。

2.酸模人工湿地对N、P和有机物的吸引效果较好，湿地植物的生长状态良好，并能带来一定的经济效益，缺点是随着湿地植物的生长阶段变化和污水中PH值的变化，除污效率出现波动。

3.塔式复合人工湿地是立体式的处理方式，可以节约用地，多层次除污处理，除污持续性好，除污植物高低层次分明，增加了观赏性，因受除污工艺结构的限制，对COD的去除效果较差。

4.植物—土壤渗滤法不破坏地表植被，出水水质好，技术含量低，除污率变化小，但受季节和土质的影响较大，较适用于南方的广大农村地区。

5.自流式复合滤床规模可大可小，适合聚居和分散型的农村地区，成本低，可实现循环利用，除污效果较好，但自流式复合滤床分两个系统：预处理系统和除污系统，工艺相对较复杂，污水潜流不畅通易滞溜。

6.毛细管润湿式工艺简单，除污效果稳定，但相对其它工艺而言，除污效率不高，适合于分散型用水量少的农村地区。

（三）生态效益评价

生态效益评价内容主要包括三个方面：经济效益、社会效益和环境效益。经济效益包括基地投资费用、运行成本费用、占地面积、经济收入、占地面积等方面；社会效益包括清除污染、农村环境改善、卫生状况的改变等，环境效益主要有生态环境的改善、生物的多样性、水资源的循环利用、地面植被的覆盖率等。

三、衡阳市农村生活污水治理的现状

衡阳市位于湖南中南部，湘江中下游，总面积15 310.2km2，辖5区（南岳、珠晖、雁峰、石鼓、蒸湘）2市（常宁、耒阳）5县（衡南、衡阳、衡山、衡东、祁东）。全市共有112个镇、74个乡，5 417个行政村。2009年末，全市乡村人口420.58万人，占全市总人口的56.85%。

近年来，随着衡阳市新农村建设的深入开展，通过实施旧村改造和村庄整治，农村基础设施和环境面貌有了很大改变。与此同时，农村生活污水随意排放、生态环境恶化的问题越来越受到政府的重视。仅2009年，衡阳市政府在农村环境保护工作方面就取得了较大进展。

第一，建立了常宁大渔村等9个生态示范村，组织编制2009—2015年村庄整治规划，进行县域经济环保指标考核。

第二，加强了农村生产、生活污水的净化处理，在农村鼓励建立生态养殖场和养殖小区，重点进行畜禽养殖污染治理工作，实施生活污水净化沼气工程，尽量做到养殖废弃物的减量化、资源化、无害化，减轻了生活污水对地表、地下水质的污染，也有利于控制传染病的流行。

第三，加强农村清洁工程的实施，农村环境质量得到了改善，解决30.15万人的饮水困难及饮水不安全问题。有效地改善了示范村的家居环境卫生和周边生态环境，促进了新农村建设的发展。[15]

但是，由于受到资金、技术、人才等因素的制约，村庄生活污水未经处理或仅经简单处理后就地排入地表水体的情况在衡阳农村地区仍然十分普遍。据统计，衡阳市农村地区每年排放的生活污水量达1.675亿立方米，而生活污水处理率仅3.6%，大量的生活污水无序排放，造成了村庄环境污染、江河水体的富营养化和水环境恶化，严重影响了村民的身心健康。由此见，农村生活污水的处理任务不但十分严峻而且亟需解决。

四、人工湿地在衡阳农村生活污水处理中的选用

传统的污水治理方式主要以集中治理为主，其治理成本高、管线长、运行费用高、治理效益差。这对于农村地区地形较复杂（山地、丘陵面积占农村总面积的 48%）、农户大多分散居住的衡阳市来讲非常困难。同时，衡阳农村生活污水主要由厨房用水、洗涤用水、人畜粪便排水及其它污水组成，生活污水中以杂质、悬浮物、有机物、氮、磷等物质为主，在排放上具有不连续性、排放面广、排放分散、浓度变化大、水量不稳定等特点。这些说明了，在农村村落集镇的污水处理中，必需采用小型化、就地化、分散式处理的处理方式。

衡阳地处亚热带季风气候区，全年平均气温18.2℃～18.6℃左右，无霜期长，水热条件组合好，雨量充沛，动植物资源极其丰富，对复合人工湿地的组建提供了有利的条件，适宜具有除污功能的动植物和微生物的的生长发育，具有除污功能的湿地植物如灯心草、石菖蒲、竹叶菜、美人蕉、水葱、茭白、水葫芦、浮萍、水藻、睡莲、水芹菜、春芋、纸沙草、芦苇、再力花、获、风车草、水柳等在衡阳农村地区都有分布，复合人工湿地的构建能够就地取材，易于实现。在进行人工湿地和生态处理系统设计时，要综合考虑衡阳农村各地的实际情况，如地形、经济、技术、操作和维护等多方面因素，因地制宜选择恰当的处理模式和处理工艺。

五、湿地生态系统在衡阳农村生活污水治理中的实施对策

要使农村生活污水排放得到有效的控制，水污染得到有效的治理，人工湿地处理工艺在衡阳农村推广应用，要做到以下几点：

第一，首先要通过各种渠道和方式加大环境保护的宣传教育，使农户认识到环境保护和农民的利益密切相关，认识到保护农村生态环境重要性，认识到农户自己才是环境治理的受益者，农户广泛参与污水的治理。

第二，要在具有代表性的行政村建立生活污水的人工湿地处理工艺示范村，通过示范工艺，改善农户的居住环境，减少生活污水对农村水资源的污染，扩大示范村的影响力，为生活污水治理工艺的推广打下基础。

第三，政府要设立专项基金，用于生活污水治理项目的补助基金，鼓励农户加入到生活污水治理的队伍中来，对取得较好效果的农户，进行适当的资金补偿，提高农户的积极性。

第四，建立农村污水处理目标考核责任制度，把农村生活污水的治理纳入乡镇干部的政绩考核，加强农村生活污水治理的监督和管理，保证农村生活污水治理循序渐进、科学合理地进行。

第五，加强生活污水治理技术的培训，加大人才（如技术骨干）的培养，使农户在污水治理中遇到问题能及时有效地得到解决。

通过上述措施，有助于人工湿地技术在衡阳市农村地区广泛开展，使衡阳广大农村的环境卫生发生根本性的改变，实现农村干净整洁、农民生活富裕、乡村文明健康的新面貌，加快推进新农村建设。

附 表：

表1 常见五种生态系统对农村生活污水主要成分的处理效果

图1 表面流、垂直流和水平潜流湿地工艺对总氮和总磷的去除率

[1]关亮炯.我国水污染现状及治理对策[J].科技情报开发与经济，2004（6）.

[2]Julie Stauffer.水危机——寻找解决淡水污染的方案[M].北京：科学出版社，2000.

[3]Chris C Tanner. Organic matter accumulation during matura-tion of gravel-bed constructed wetland treating farm dairywastewater[J].Water Resource, 1998(10).

[4]Dnai Vrhovsek. Constructed wetland(CW) for industrial wastewatertreatment[J]. Water Resource,1996(10).

[5]王福田，顾宝群，董瑞海.人工湿地技术在污水处理中的应用[J].南水北调与水利科技，2008（4）.

[6]李羚.人工湿地处理污水技术及其在我国的应用现状及对策[J].现代城市研究，2004（12）.

[7]邓欢欢，葛利云，等.水平潜流和组合人工湿地水处理研究进展[J].工业用水与废水，2007（2）.

[8]张增胜，杨耀芳，徐功娣，等.农村生活污水分散处理技术研究进展[J].污染防治技术，2008（6）.

[9]成先雄，尹艳芬，张涛，等.人工湿地处理赣南新农村生活污水探讨[J].农业环境与发展，2009（1）.

[10]李怀正，叶建锋，等.垂直流人工湿地系统在城市生活小区污水处理和回用中的应用[J].环境污染与防治，2008（8）.

[11]张海莉，胡小兵，戴波.酸模人工湿地处理生活污水的效果研究[J].环境科学与管理，2008（10）.

[12]叶芬霞，李颖，朱瑞芬.塔式复合人工湿地处理农村生活污水的试验研究[J].中国给水排水，2008（21）.

[13]杨佘维，谢可军，赵婷，李冀.植物—土壤渗滤法对农村生活污水的处理工艺研究[J].安全与环境工程，2009（1）.

[14]张亮，洪松，等，自流式复合滤床处理农村生活污水实验研究[J].华中科技大学学报，2008（9）.

[15]衡阳市环境保护局.2009年衡阳市环境保护工作报告[EB/OL].http：//www.hengyang.gov.cn/hbj/xwzx/ldjh/69de333f-4fa2-4f21-a6ac-9072df667bf9.shtml.

（责任编辑：于开红）

On the Application of Artificial Wetlands to the Treatment of Domestic Sewage in the Countryside: taking Hengyang of Hunan province for example

ZENG Chun-xia
(Resources Environment and Tourism Management Department, Hengyang Normal University, Hengyang 421008, Hunan)

With the further construction of new socialist countryside, the ecological treatment of domestic sewage in the countryside has become an important project. Artificial wetland, an approach of low investment,simple application, stable operation and easy management, has become the prior choice for the treatment of domestic sewage in the countryside. This article first summarizes both the domestic and foreign research situation of artificial wetlands, and then introduces and evaluates several techniques of artificial wetlands for the treatment of domestic sewage. In the end, considering the conditions of Hengyang, this article tries to propose some countermeasures for the application of artificial wetlands to the treatment of domestic sewage in the countryside of Hengyang.

artificial wetlands; countryside domestic sewage; ecological treatment; Hengyang

F323.22

A

1009-8135（2011）01-0066-04

2010-10-09

曾春霞（1975-），女，湖南株洲人，衡阳师范学院高级实验师，主要研究区域生态环境。

本文系衡阳市科技局科技发展计划项目（2009ks04）阶段性成果