生态湿地在农村水污染控制中的应用

朱欢迎，周 明，刘 霄，刘 剑

(昆明理工大学土木工程学院，云南昆明 650500)

由于广大农村没有污水收集管网或管网不完善，以至于大部分的未经收集和处理的农村污水直接排入水体，对农村河流及周边环境造成了污染。因此，加强对农村水污染问题的研究，及时采取有效控制、治理的措施，对加快我国农村环境综合整治及生态文明建设具有重要的现实意义。

1 我国农村水污染源

1.1 来源及特点

农村污水主要来源于当地居民的生产、生活污水、生活垃圾、人畜粪便、农田产生的面源污染(农田径流和农田固废物)以及旅游污染。排放的污水主要以村民生活污水为主，其特点为分布分散、有机物含量高、可生化性好、有毒有害物质含量低、水质水量波动性大等［1］。

1.2 现行的收集方式

由于农村排水设施不完善，距离城市排水系统又较远，且排水管网系统的投资费用高，加上污水收集与集中处理困难，所以污水收集模式应充分考虑当地可利用的有利条件，因地制宜，采用集中处理与分散处理相结合的方法。目前，农村污水收集模式主要有集中收集模式、分散收集模式以及管网截污收集模式［2］。

2 湿地净化污水机理

人工湿地是一种由人工模拟自然湿地建造和监督控制［3］的生态系统，它利用与自然生态系统相似的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对氮、磷［4］等有机污染物的去除。污水流过湿地，经沉淀、过滤、吸附、离子交换、微生物分解以及植物吸收等过程，实现对污水的处理［5］以及对水环境的修复［6］，同时还可提高生物多样性及美化生态环境，具有一定的经济效益和生态环境效益［7］。其系统由以下五个部分组成:有透水性的基质、好氧和厌氧微生物、能在饱和状态的基质中生长的植物、无脊椎或脊椎动物以及在基质表面或表面下流动的水体［8］。通常按污水在系统中的流动方式将其分为表面流人工湿地和潜流人工湿地。其中潜流人工湿地有水平和垂直人工湿地两种类型，前者的脱氮除磷效果不及后者，但后者在处理含氨氮浓度高的污水中优势更加突出［2，9］。目前，常见的湿地净化污水技术主要有生物氧化塘湿地技术、表面流湿地技术以及组合景观湿地技术。

3 人工湿地生态技术净化污水工程应用实例

3.1 窑泥沟湿地介绍

窑泥沟人工湿地为抚仙湖第一个入湖河水人工湿地治理技术试验工程，占地面积32.98 亩，主要收集窑泥沟和相邻农灌中沟集水域内的入湖河水。一期工程日处理水量为3 520 t，经二期扩建后提高到日处理量10 000 t，种植的植物有芦苇、睡莲、马蹄莲、浮萍等，设计出水水质及去除率见表1 所示:

表1 窑泥沟人工湿地设计进出水水质表Tab.1 Design Parameters of Yaonigou Artificial Wetland

工艺流程图如图1 和图2 所示。

图1 一期工艺流程图Fig.1 Flow Chart of First Phase Process

图2 二期工艺流程图Fig.2 Flow Chart of Second Phase Process

3.2 湿地系统主要设计参数

湿地系统污水的水力停留时间一般为48 h，在枯水期可达到6 d。沉淀池面积为900 m2，水深1.0 ～1.5 m，种植美人蕉和香蒲，通过打捞和沉降对其进行净化;生物氧化塘面积为4 660 m2，水深1.5 ～2.0 m，种植菱、水芹和睡莲，采用三塘并联方式进行净化;潜流人工湿地面积为900 m2，分成四个15 m×15 m 单元，每个单元内填充0.6 m 厚的砾石或煤渣，水深为0.4 ～0.6 m，采用四组并联进行净化;表面流人工湿地，分成两级(一级面积为2 300 m2，二级面积为1 300 m2)，水深为0. 2 ～0.3 m，种植慈菇和莲，采用两级串联进行净化处理。

3.3 工程实际运行效果

据2002 年观测数据统计，湿地系统水力负荷年平均为437 mm/d，其中氮负荷年平均为3.315 g/m2·d;拦污池共清除各类悬浮垃圾962.4 t，月平均清除量为68.8 t，其中最高月清除量高达178.3 t;各项指标在3 月、7 月及12 月的去除率如图3 所示。

图3 去除率随季节变化趋势Fig.3 Removal Rate with Seasons Change Trend

由图3 可知各指标的去除率，随季节变化趋势较大。特别是在7 月份，各指标的去除率较高，这是因为7 月份，云南气温较高，通常为21 ～24 ℃，而且7 月份也属于云南的雨季，窑泥沟处于丰水期，虽然水力负荷较大，但TN 的浓度相对较低，所以会对去除率产生一定的影响;窑泥沟在3 月份处于枯水期，在12 月份处于平水期，水量的不充足会使进水的C/N 比值偏低，进而也会影响到N 的去除;由图可知3 月份、7 月份的去除率比12 月份的要高，这是因为春、夏季节，植物的生长比较快，对污染物的吸收量也相对多，而冬季，随着植物的枯萎、死亡，不仅会减少对污染物的吸收，而且还会释放部分的P，使得出水中P 的含量有所增加。

4 结语

现在农村正处于产业结构转型的新时期，在发展经济的同时，能保护好生态环境，已成为今后农村污水处理技术研究的方向。针对农村水污染特点及现状，作者认为从以下几个方面对农村水污染进行控制。

(1)增强村民的环境保护意识，加强村民的社会参与度。

(2)进行产业结构调整。因农村污水主要来源于农业面源污染，所以改善农村的产业结构中的比重，多发展生态农业，发展生态旅游，发挥生态湿地的景观效果。

(3)退耕还林，退田还湖。由于村落中的植被物种单一，原有的生态系统退化，生态机能基本丧失，所以亟须重建和修复村落生态系统，提高系统的物种多样性，以增强其纳污能力。

(4)完善村落污染治理设施。农村污水成分较简单，通过排水管网及排水沟集中收集、处理排放或用于灌溉;景区污水中含有餐饮废水、洗车废水等，成分较复杂，所以应建立相对独立的收集、处理设施;生活垃圾分类堆放，回收可再次利用的部分，提高资源利用率，降低其再次污染概率;人畜粪便集中堆放，可用作农田肥料、池塘鱼类饵料等。

［1］谭学军，张惠锋，张辰.农村生活污水收集与处理技术现状及进展［J］.净水技术，2011，30(2):5-9，13.

［2］魏群，陈如融，吴贤华，等.农村污水收集模式与常用处理技术［J］.广西城镇建设，2012，39(3):96-100.

［3］宋志文，毕学军，曹军.人工湿地及其在我国小城市污水处理中的应用［J］.生态学杂志，2003，22(3):74-78.

［4］陈德强，吴振斌，成水平，等. 人工湿地—氧化塘工艺组合对氮和磷去除效果研究［J］. 四川环境，2004，23(06):4-6，109.

［5］杨佩瑾.人工湿地技术的概述及应用实例［J］.科技创新导报，2009，6(31):112-113.

［6］何娟.人工湿地技术在我国南方中小城镇污水处理中的应用［J］.科技风，2010，23(19):161-162.

［7］张迎颖，丁为民，钱玮燕，等. 人工湿地污水处理技术的工艺与设计［J］.工业用水与废水，2009，40(01):5-10.

［8］陈新萍.人工湿地技术在污水处理中的应用分析［J］.资源节约与环保，2014，31(01):113.

［9］李旭东，周琪，张荣社，等.三种人工湿地脱氮除磷效果比较研究［J］.地学前缘，2005，12(S):73-76.