人工湿地在农村生活污水处理中的应用探讨

苗 欢，钱 程，李 波

（徐州市工程咨询中心，江苏 徐州 221005）

1 引言

人工湿地是利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化。其独特的净化效果不断为人们所认识，目前已发展成为一种较完备和独立的污水处理技术，并在世界范围内被广泛应用。

随着我国经济的快速增长、城市化进程的加快、农村生活水平的不断提高以及农村畜禽养殖、水产养殖和农副产品加工等产业的发展，村镇等农村生活污水、废水产生量与日俱增，这些污水未经任何处理就直接排放到江河、湖泊，使得水体污染越来越严重，因此，处理农村生活污水已迫在眉睫［1］。

2 农村生活污水排放概况

2.1 基本特征

农村生活污水的构成：农村居民排放的生活污水包括人粪尿及洗涤、洗浴和厨用废水等。相对城镇生活污水，具有分布散、污染物浓度相对较高、水量差异大的特点。

2.2 水质特征

农村生活污水含有机物、氮磷营养物质、悬浮物及病菌等污染成分，各污染物排放浓度一般COD为250～400mg／L；NH3－N 为 40～60mg／L，TP 为 2.5～5mg／L。

2.3 水量状况

农村居民生活用水量受生活条件状况、生活习惯、节气等因素影响（表1）。据有关资料统计，居住比较集中、卫生设施和排水管网比较完善的村庄，生活污水排放量为总用水量的70%～90%。

表1 农村居民生活用水量参考取值

3 农村生活污水处理

农村生活污水处理就是通过物理的、化学的、生物的或生态技术将污水中对农村生活或环境中有害的污染物质进行清除、降解和无害化处理，使处理过的污水能够被人们所利用。

3.1 处理原则

根据村庄所处区位、人口规模、集聚程度、地形地貎、排水特点和排放要求、经济承受能力等具体情况，采用适宜的污水处理模式和处理工艺。

（1）因地制宜，对集聚程度较高、经济条件较好、人口规模较大、有非农产业基础，处于水源保护区附近的村庄，宜通过安装污水管道收集生活污水，采用生态处理或常规生物处理等无动力或微动力生活污水处理技术集中处理后排放。对于人口规模较小、居住比较分散、地形地貌复杂和尾水主要用于施肥灌溉等用途的村庄，宜分散收集单户或多户生活污水采用简单的生态处理后排放。

（2）资源利用，充分利用村庄地形地势，可利用水塘和废弃的洼地，提倡采用生物生态组合技术实现污染物的生物降解和氮、磷的生态去除，以降低处理能耗和节约成本，结合当地的农业生产，加强污水的源头消减和尾水的回收利用。

（3）针对农村生活污水的特点，优先选用工程造价低、运行成本少、低能耗或无能耗、操作简单方便的处理工艺，且出水水质稳定可靠。

3.2 处理流程

农村生活污水首先采用物理方法去除呈悬浮状态的固体污染物，然后使用化学的、生物的或生态的方法去除少部分固体物质、胶体物及溶解性物质。农村生活污水处理按照流程可分为3个阶段。

第一阶段预处理主要是去除呈悬浮状态的固体物质（SS），常用拦截、沉淀、过滤等物理方法，经过该阶段处理的污水，BOD能去除30%，但对其他物质处理效果不好，必须进行后续处理，三格式化粪池可作为第一阶段的处理单元。

第二阶段主要是去除以COD和BOD为主的呈胶体和溶解状态的有机污染物，常用接触氧化、生物滤池、氧化沟等生物处理方法作为第二阶段的处理单元。通过这一过程，有机污染物可以达到《污水综合排放标准》（GB8978－1996）一级或二级标准。

第三阶段主要是去除第二阶段未能有效去除的污染物质，包括未能降解的有机物和氮、磷能导致水体富营养化的可溶性有机物。常用方法有生物脱氮除磷、化学除磷、砂滤、活性炭吸附，人工湿地、氧化塘也可用于第三阶段，起到进一步去除氮、磷的作用。

4 人工湿地处理工艺处理农村生活污水的优势

4.1 人工湿地的概念及特点

人工湿地是近年来迅速发展的生物－生态治污技术，可处理多种工业废水，包括化工、石油化工、纸浆、纺织印染、重金属冶炼等各类废水，这种技术已经成为提高大型水体水质的有效方法。人工湿地的显著特点之一是其对有机污染物有较强的降解能力。废水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留，进而被微生物利用；废水中可溶性有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。

4.2 人工湿地处理生活污水的优势

（1）“物理－生物－人工湿地”组合的生活污水处理技术工艺流程为：污水→格栅井→隔油池→调节沉淀池→厌氧消化池→生物滤池→填料池→人工湿地→排灌沟渠。这项工艺不需建设居住区外的排水管道，投资省。

（2）“物理＋生物＋人工湿地”可以分建或合建，利用河塘边坡、绿化地，不占或少占田地；人工湿地可与小区绿化有机结合，栽种观赏植物，成为小区的一个景观。

（3）人工湿地净化出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放控制标准》的Ⅱ级标准，可直接排入环境水体中，也可作小区景观水体的补充水，或用作农灌，在缺水地区是水资源循环利用的有效措施。

（4）人工湿地系统及其组合工艺不仅可以有效地去除氮、磷污染物，还可为各种生物提供良好的栖息地，同时湿地内的植物收获后还可获得一定的经济效益，适合我国农村应用，具有良好的应用前景。

5 人工湿地处理污水工艺简介

5.1 人工湿地污水处理工艺流程

人工湿地污水处理系统由预处理单元和湿地单元组成，通过合理设计可将COD、BOD、SS、原生动物、金属离子和其它物质处理达到二级甚至三级水平，预处理单元的主要目的是减少悬浮物、防止湿地填料堵塞，确保人工湿地系统的稳定性，增加湿地使用寿命［2］。处理能力设施包括格栅、沉砂池、沉淀池、稳定塘等。人工湿地系统工艺流程见图1［3］。

5.2 人工湿地污水处理技术原理

图1 人工湿地污水处理系统工艺流程

人工湿地污水处理的工艺原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化。这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可以在床体的填料缝隙中曲折流动，或在床体表面流动。在不同材质、不同粒径配比的基质填料上种植特定的处理性能好、成活率高的净水植物，形成一个独特的动植物生态环境，对污染水进行处理，从而成为人工建造的、可控制的、工程化的湿地生态系统。当污水通过湿地系统时，其中的污染物质通过沉积、过滤、吸附和分解等作用得到净化。同时，人工湿地中的植物除了增加湿地基质的透水性，还能与周围环境的原生动物、微生物等形成各种小环境，通过氧的传递，形成特殊的根际微生态环境，这一微生态环境具有很强的净化废水的能力。

5.3 人工湿地处理农村生活污水工艺简介

5.3.1 厌氧池－跌水充氧接触氧化－人工湿地

（1）适用范围：适用于居住相对集中且有闲置荒地、废弃河塘，尤其适合于有地势差和有乡村旅游产业基础、对氮磷去除要求较高的村庄，处理规模不超过150t／d。

（2）处理工艺：见图2。

图2 厌氧池－跌水充氧接触氧化池－人工湿地处理工艺

（3）技术简介：该组合工艺由厌氧池、跌水充氧接触氧化池和人工湿地三个处理单元串联组成，具有较强的抗冲击负荷能力。核心技术－跌水充氧接触氧化技术，利用微型污水提升泵剩余扬程，一次提升污水将势能转化为动能，分级跌落，形成水幕及跌水充氧，无需曝气装置，在降低有机物的同时，去除氮、磷等污染物。

5.3.2 厌氧池－滴滤池－人工湿地

（1）适用范围：适用于土地资源紧张或拥有自然池塘、居住聚集程度较高、经济条件相对较好和有乡村旅游产业基础的村庄，尤其适合于有地势差、对氮磷去除要求较高的村庄，处理规模不小于20t／d。

（2）处理工艺：见图3。

图3 厌氧池－滴滤池－人工湿地处理工艺

（3）技术简介：该组合工艺由厌氧池、滴滤池、潜流人工湿地三个处理单元串联组成。污水经过厌氧池降低有机物浓度后，由泵提升至滴滤池，与滤料上的微生物充分接触，进一步降解有机物，同时可自然充氧，滤后水引入人工湿地或生态净化塘，进一步深度处理，去除氮磷，人工湿地出水外排。

6 结语

人工湿地技术在农村的应用首先要结合农村自身的特点，坚持因地制宜的原则，同时要注重运用中的技术创新，在确保生态安全的同时，实现污水处理的最佳状态。另外，人工湿地技术是一项新兴技术，应用中还存在不少问题，如占地问题、处理效率受限问题、孽生蚊虫以及污染物的降解动力学研究问题，只有深入开展实验研究，才能让这一具有生态效益、经济效益和观赏性价值的新技术发挥更大的作用。

［1］聂会兰，顾宝群.新农村建设中生活污水处理对策［J］.河北工程技术高等专科学校学报，2010，6（2）：1～4.

［2］庄俊辉.利用人工湿地处理农村生活的研究［J］.安徽农业科学，2007，35（4）：1104～1105.

［3］顾传辉.人工湿地处理系统概述［J］.中山大学研究生学刊：自然科学版，2001，22（2）：34～40.