农村生活污水净化景观潜流池设计

徐洁晴， 宋建军， 吴 彦， 郭 梓， 张邦宇， 周 璇

(湖南农业大学园艺园林学院， 湖南 长沙 410128)

农村生活污水净化景观潜流池设计

徐洁晴， 宋建军*， 吴 彦， 郭 梓， 张邦宇， 周 璇

(湖南农业大学园艺园林学院， 湖南 长沙 410128)

根据农村每户每日污水产生量以及农村生活污水污染的成因和主要组成成分，提出了农村生活污水的治理思路；叙述了污水净化景观潜流池及其净水流程的设计方法，指出了适宜于潜流池生长的水生植物。

农村生活污水； 治理； 潜流池； 水生植物； 净化

水是生命之源。对人类而言，健康的水是生存的必要资源。由于农村生活污水的直接排放，水生态系统遭到不同程度的破坏。因此，改善水环境是当前最主要、最迫切的任务之一。据调查，我国的入湖污染物中，农村生活污水中排入TN115.5万t、TP10.9万t[1]。水环境污染已经成为我国可持续发展面临的严峻挑战之一。长期以来，我国污水治理的重点主要集中在城市生活污水和工业点源污染，而广大农村地区的水污染问题并没有受到充分的重视。由于对生活污水处理重视程度不够，导致近些年水污染问题日益加剧、富营养化问题严重，人们已意识到处理生活污水的重要性。随着社会发展，生活污水处理压力也越来越大，针对不同类型的生活污水选择不同的处理方法，以及探索新型高效的生活污水处理方法显得特别重要。

1 农村生活污水污染的成因及主要组成成分

根据国家统计局发布的数据，截至2013年末，中国大陆总人口136072万人，城镇常住人口73111万人，占53.73%；农村常住人口62961万人，占46.27%。农村居民人均的污水排放量接近一个相对固定值，约为150 L /(人·天)[2]。农村生活污水作为农业面源污染的一个重要组成部分，因其量大、分散、不便于管理等特点，一直没有得到有效的控制和治理。随着农村经济和乡村休闲旅游业的发展，农村生产生活方式日趋城镇化，生活污水排放源和排放量都在不断增加。而早些年由于农村建房缺乏规划管理，没有完整的污水收集管网和污水处理设施，绝大部分生活污水未经处理就直接排入江河湖泊等水体中，或排出室外空地后任意渗入地下，成为农村环境的重要污染源，造成农村河道水体变黑发臭、鱼虾绝迹、蚊蝇孽生，且生活污水中病菌虫卵引起疾病传播，致使人民群众的身体健康受到极大的影响[3]。农村生活污水是指农村居民在日常生活中产生的各种污水混合物，主要包括卫生间污水、厨房污水和洗涤污水3大类[3-5]。

2 农村生活污水治理思路

处理好农村生活污水，有利于促进社会主义新农村的建设, 能够有效地缓解目前农村缺水的现状。然而，由于农村生活污水的量大、分散、不便于处理的特殊性，农村生活污水的处理不能照搬大中型规模城市生活污水的处理技术和工艺。因此，在考虑农村生活污水处理方法时，应尽可能地考虑以下3个方面： ①利用当地的优势和资源，降低投资及运行费用；②操作方法易于被农民掌握, 处理设施易于管理维护；③形成可持续的循环装置。考虑到农村住宅布局的分散性，农村生活污水最好的处理方式是采用分散处理的方法，将每家每户的生活污水有效地收集起来，必须经过单独处理之后，达到对外排放的标准，满足环境要求，才能进行排放。根据农村生活污水处理的这些特点，通过对庭院景观潜流池模型和净水流程的合理设计与安装，来完成对农村生活污水的分散收集，并进行小型化处理工作。

3 庭院潜流池模型设计

图1 庭院潜流池模型的净水流程图Fig.1 The purification flow chart of landscape subsurface flow pool model

庭院景观潜流池模型的净水流程如图1所示。潜流池模型是整个污水处理装置的重要组成部分，是一种景观化的室外处理设施，处理的污染物以厨房污水和洗涤污水2大类为主。为便于场地安排，按照农村家庭污水量100L/天进行设计。小型潜流池模型的水槽设计为1.0m×1.0m×1.0m，总容量为1000L。考虑到水生植物在生长过程中对阳光的需要，将装置设计为以下形式:三面皆为有机玻璃板，底部和背面用混凝土进行防水处理。并将水槽分为3个处理单元格，包括2个浅水区和1个深水区。3个单元格用钻有小孔的有机玻璃板隔开，使单元格相互连通，从而达到污水的循环处理。对水槽作防水和加固处理后，在水槽内部由下至上竖向布置土壤层、细沙层和卵石层，模拟小型的潜流湿地环境，从而保证水生植物的正常生长。在浅水区种植挺水植物，深水区种植沉水植物和浮叶植物，从而达到良好的景观美化效果。并在潜流池模型背面的水泥立面上设有常用排水口、应急排水口和进水口，此进水口连通太阳能提升水泵。潜流池模型的具体设计如图2所示。

图2 潜流池模型线性图Fig.2 The linear graph of subsurface flow pool model

4 潜流池水生植物的选择

我国利用水生植物净化水质的研究始于20世纪70年代中期，包括静态条件下单一物种及多种植物配置对污染较严重的污水的净化，以及动态方法研究水生植物对污水的处理效果。湖南省作为水生植物资源大省，其种类丰富、分布范围广泛、应用价值高，仅洞庭湖就有沉水、浮水、浮叶和挺水植物40科75属，共131种。常见的沉水植物有苔草(Carextristachya)、黑藻；浮叶植物有莲科草本植物(Nelumbonucifera)，浮水植物有芡(Euryaleferox)、浮萍(Lemnaminor)等；挺水植物有水烛(Typhaangustifolia)、芦苇(Phragmitesaustralis)等。氮、磷是导致水体富营养化的主要原因，水生植物在生长过程中，需要吸收大量氮、磷作为营养物质合成自身物质，利用植物的这一生理生化特性，在富营养化水体中有选择地种植耐污染、净化能力强的水生植物，能够有效地吸收水体中的氮、磷，改善水体水质[6-8]。可选用的水生植物包括挺水植物、浮叶植物、沉水植物等3种类型，具体见下表[9-10]。

表1 潜流池模型水生植物种类表Tab.1 Thespecieslistofhydrophyteofsubsurfaceflowpoolmodel序号类型植物名称学名所属科名1沉水植物黑藻Hydrillaverticillata水鳖科2沉水植物金鱼藻Ceratophyllumdemersum金鱼藻科3浮叶植物睡莲Nymphaeatetragona睡莲科4挺水植物水葱Scirpusvalidus莎草科5挺水植物水菖蒲Acoruscalamus天南星科6挺水植物花叶芦苇Arundodonax‘Versicolor’禾本科7挺水植物千屈菜Lythrumsalicaria千屈菜科8挺水植物野芋头Colocasiaesculenta天南星科9挺水植物泽泻Alismaplantago-aquatica泽泻科

选用的植物均为湖南地区的乡土植物，具有耐污染、适应性强、易繁殖、水中种植成活率高等特点。这些水生植物对污水胁迫有一定的生理响应，在受到农村生活污水胁迫后，游离脯氨酸、可溶性糖含量迅速上升，能够有效地抑制质膜过氧化。尤其对含氮污水胁迫有一定的生理响应，吸氮能力极强，且能增加水中的溶氧，净化水质。同时能促进底质中磷向可利用态转化，对土壤中生物可利用磷的利用率比沉积物低。对总氮、总磷有较高的去除率，能存储氮、磷等营养元素。选用的水生植物可以很好地适应受污染的水体环境，能形成循环的小型生态系统，在净化农村生活污水中有较好的应用前景[11-12]。

另外，根据植物的特性以及景观的需要，对水生植物进行合理的种植。这种潜流池与水生植物搭配种植的水生植物生态修复技术，既能美化环境又能实现对水体的原位修复，是一种无污染的、安全的、可持续发展的生态处理模式[13-15]。

5 结语

农村生活污水在经过庭院潜流池、由水生植物循环处理后，水质有了较明显改善，污水中的悬浮物显著下降，水体变清澈，并且潜流池中的水生植物生长良好，有开花现象，达到了较好的景观效果。对庭院潜流池的进一步优化研究提供了科学依据。

庭院潜流池用水生植物处理废水的过程基本不使用化学品,也不会产生有害副产物，是一种非常生态、绿色的处理方法。将其小型化的植物处理废水的技术带到生活中，通过对农村生活污水分散收集—净化—排放的过程，可以从根源阻止农村生活污水进入自然环境，达到保护环境的目的，产生较为理想的生态效应。由于项目实施时间较短，选取的农村污水不具有代表性，存在一定的不足；设备不够完善，处理的污水量不能满足农村日常生活的需要。在污染水体和水生植物的选择方面，都有待进一步完善。

[1] 侯京卫，范彬，曲波，等. 农村生活污水排放特征研究述评[J]. 安徽农业科学，2012(2)：964-967.

[2] 廖日红，顾华，申颖洁，等. 北京市农村生活污水排放现状调研与分析[J]. 中国给水排水，2011，27(2)：30-33.

[3] 俞建军，沈燕. 植物滤器降解杭嘉湖区域农村生活污水效应研究[J]. 农机化研究，2010 (5)：230-232.

[4] BUTLER D，FNEDIER E，GATT K．Characterising the quantity and quality of domestic wastewater inflows[J].Water Science and Technology，1995，31( 7) :13-24.

[5] ALMEIDA M C，BUTLER D，FRIEDLER E．At-source domestic wastewater quality[J]．Urban Water，1999，1(1) : 49-55.

[6] Sooknah R D，Wilkie A C．Nutrient removal by floating aquatic macrophytes cultured in anaerobically digested flushed dairy manure wastewater[J]．Ecol Eng，2004，22(1)：27-42.

[7] 陈丽丽，李秋华，高廷进，等．模拟生态浮床种植6种水生植物改善水质效果研究[J]．水生态学杂志，2012，33(4)：78-82.

[8] 章铭，于谨磊，何虎，等. 太湖五里湖生态修复示范区水质改善效果分析[J]. 生态科学，2012，31(3)：240-244.

[9] 曹炜锋. 水生观赏植物资源调查及其在园林绿化中的应用——以厦门植物园为例[J]. 安徽农学通报，2013(16)：123-124.

[10] 卢丽，杨柳青，张灿明. 水生植物在长沙园林配置中的应用调查[J]. 湖南林业科技，2013，40(4)：71-75.

[11] 马佳，林萍，覃晓艳，等. 三种水生植物对生活污水的生理响应[J]. 北方园艺，2013(16)：72-75.

[12] 白晓琴，赵颖，崔雪，等. 几种植物在治理富营养化水体中的作用分析[J]. 天津化工，2013(5)：13-16.

[13] 唐林森，陈进，黄茁. 人工生物浮岛在富营养化水体治理中的应用[J]. 长江科学院院报，2008，25(1)：21-24.

[14] 张丽萍，梅朋森，程加丽. 人工浮岛栽培蔬菜及花卉对水质的净化作用研究[J]. 三峡大学学报，2008，30(1)：93-96.

[15] 李英杰，金相灿，年跃刚，等．人工浮岛技术及其应用[J]．水处理技术，2007，33(10)：49-51.

Thedesignofruraldomesticsewagepurificationlandscapesubsurfaceflowpool

XU Jieqing, SONG Jianjun*, WU Yan, GUO Zi, ZHANG Bangyu, ZHOU Xuan

(College of Horticulture and Landscape，Hunan Agricultural University，Changsha 410128, China)

According to the rural household daily sewage discharge, rural domestic sewage pollution causes and main components, the ideas of governance of rural domestic sewage were put forward. The rural domestic sewage purification landscape subsurface flow pool and design method of subsurface flow pool landscape water purification process were described, and the hydrophyte which was suitable to grow at subsurface pool was point out.

rural domestic sewage; management; subsurface flow pool; hydrophyte; purification

2014-09-04

湖南农业大学大学生创新性实验计划项目(XCX13100)。

徐洁晴(1994-)，女，湖南农业大学园艺园林学院本科在读学生。

*为通讯作者。

X 703

A

1003 — 5710(2014)05 — 0069 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 05. 019

(文字编校：唐效蓉)