污水灌溉与人工湿地处理技术——评《污水资源化与污水灌溉技术研究》

袁华斌

污水灌溉与人工湿地处理技术——评《污水资源化与污水灌溉技术研究》

袁华斌

（长沙师范学院 初等教育学院，长沙 410100）

污水灌溉是将经过处理满足灌溉水质标准要求的污水作为灌溉水源。污水富含养分及有机质悬浮物，污水灌溉可节省肥料，降低成本，提升农田土壤肥力。污水灌溉可一定程度上解决农灌用水不足问题，但现阶段我国不少污灌区存在有害物质超标情况，这会引发食品安全、生态污染等一系列问题，必须对污水进行严格处理，保证灌溉水质。人工湿地处理技术在污水处理上具有操作便捷、成本低、能耗少等优点，适用于中小城市及乡镇污水处理，是实现污水灌溉的理想选择。兹将对污水灌溉与人工湿地处理技术的相关理论与实践进行研究。

1 《污水资源化与污水灌溉技术研究》的主要内容

《污水资源化与污水灌溉技术研究》一书围绕区域污水资源化展开研究，全书共分为9章。第1章，引言，介绍了水资源概况、水资源污染状况分析、污水资源化现状及开展污水资源的可行性分析等内容。第2章，开封市区域况分析，介绍了自然地理概况、水文气象条件、社会经济概况等内容。第3章，开封市城市污水资源量计算与水质特性分析，介绍了开封市城市污水来源分析、污水资源量计算。其他几章论述了开封市污水资源监测技术与污水资源分布情况调查研究、开封市污水资源化与污水处理技术研究、开封市污水灌溉技术研究等内容。本书图文并茂，内容翔实，有丰富的理论知识介绍，以开封市为例，针对性进行案例分析，通过学习，可帮助读者很好地掌握污水资源化与污水灌溉技术相关知识。

2 污水灌溉及其影响

污水灌溉水源是否达标很大程度上影响着农产品的产量及品质。氰化物超标的污水灌溉会致使农业产量降低，牲畜死亡。酚类超标的污水灌溉会在农作物中不断累积，造成农业产量降低。微量砷可促进农作物生长，而高含砷量则会阻碍农作物生长，造成农业产量降低。另外，污水灌溉会使得土壤重金属含量升高，造成土壤肥力减弱，进而影响到农产品的品质。人体若摄入过量重金属引发各种各样的慢性病。有机氯化物在人体中积累会致癌。过量铬含会使得人体出现鼻穿孔、皮肤溃疡等病症，甚至会致癌。

3 人工湿地及其处理技术的应用

3.1 人工湿地与污水处理技术

近年来，人工湿地技术迅猛发展，有效发挥了生态治污作用。人工湿地主要是指在特定面积及地面有坡度的洼地中，由土壤、填料混合建成填料床，同时在床体表面栽种具备处理性能佳、抗水性能优、成活率高等优点的植物，以此建立起一个特有的生态系统，对污水进行处理。污水在植物根系的吸收、吸附等作用下，可逐渐被分解去除，同时湿地中的微生物也可实现不断繁殖。另外，对于人工湿地中的填料应进行适时更换，并且要及时割除湿地植物，对湿地系统中新生有机物有效清除。在人工湿地系统中，以吸附、分解、沉积等方式实现净化效果。研究表明，3~5 h内污水流经200 hm2的人工湿地系统，含磷量、含硝酸盐量可分别减少约57%和63%。近年来，发达国家建造了规模庞大的人工湿地用以污水治理。人工湿地主要是借助湿地的水流动力学特征及植物、微生物与气候的协调原理达成污水处理目的，其受到诸多因素的影响。主观因素主要包括湿地植物选择、湿地系统供氧情况以及湿地填料床结构等；客观因素包括温度、污水污染情况等。由于植物种类不同，使得人工湿地可实现的污水净化效果也不尽相同。现阶段，世界范围内湿地植物大约有6 000余种，而人工湿地应用的植物仅为数10种，大多数植物尚未进行种植试验，因而，选择污水处理效果佳、适应性强的植物至关重要。芦苇属、香蒲属在人工湿地中应用较为广泛。另外，为尽可能保障人工湿地的污水净化能力，还应科学调配填料，科学开展水动力学设计，促进对污水中污染物的有效清除。

3.2 人工湿地污水处理技术的优势

相较于传统污水处理技术，人工湿地处理技术具备处理效果佳、运行成本低以及结构合理、处理效率高等优势，主要表现在以下几个方面。

首先，处理效果理想。人工湿地能够快速降解消除污水中的有机物。经过二级处理的污水中不溶性有机物经过过滤、沉淀等处理后，能够快速被拦截，且被微生物处理。而污水中的可溶性有机物则会被植物的根系吸收，经过一系列流程后被分解。我国大多数二级污水处理厂的出水中普遍存在含氮、磷元素量偏高的情况，人工湿地通过植物直接吸收氮、磷元素，对氮、磷元素有良好的去除效果，去除率分别超过80%和90%；而以往的污水处理技术对氮元素、磷元素的去除率仅在20%~40%之间。

其次，运行成本低。人工湿地处理技术应用所需投入的成本远低于传统二级污水处理厂的投入成本。在污水处理过程中，因为人工湿地处理技术不需要曝气、施加药剂以及回流污泥，也不会残留污泥，所以很大程度上降低运行成本的投入，一般只需消耗少量的电能。另外，在维护管理方面，因为人工湿地处理无须投入使用机电设备，所以维护管理以清理渠道及管理农作物等为主。

最后，人工湿地结构合理、污水处理效率高要好。人工湿地包括基质、植物等组成成分，同时不同基质组合所能实现的除污性能要超过单一基质。在污水处理过程中，工作人员可依照污水的实际情况采用针对的基质或者组合基质。除此之外，各种植物对于同种污染物也可实现不同的处理性能，工作人员可结合实际情况合理地对人工湿地系统予以组合搭配。

3.3 人工湿地污水处理技术的实践应用

人工湿地作为一种通过类似于沼泽地的地面，发挥自然生态系统中的生物过程、化学过程及物理过程的协同作用，以达成净化污水的目的的技术。其处理效果佳，运行成本低，管理控制便捷，出水水质稳定，可满足农田灌溉水标准，所以可以广泛推广人工湿地处理技术，对高效净化污水补充手段的作用，将处理水用于农田灌溉，推动农业的有序健康发展。现阶段，可从以下几方面推广人工湿地处理技术的应用。

第一，应用植被开展污水处理。随着人工湿地处理技术的不断发展，如今应用植被对污水进行处理的方式已变得越来越完善。大量植被均可实现可靠的根系吸收性能，并可适用于吸收污水中的重金属或有毒害性物质。与此同时，对于微生物的生存生长而言，同样离不开植被所提供养料的有力支持。植被区域属于是人工湿地的核心区域，可发挥消除污染物、调节营养循环及净化污水等一系列作用，使人工湿地处理技术可实现污水灌溉的目标。通常而言，植被根茎中的糖类物质、醇类物质可实现对有机污染物的有效分解，从而形成腐蚀作用，进一步达成分解污染物的目的。在整体湿地环境中，植物可发挥供氧作用，进而推动微生物的有序生长。因而，应用植被开展污水处理是实现污水灌溉必不可少的一环。

第二，应用填料床设施开展污水处理。填料床设施可作为植物、微生物的有力载体，以此构建起可靠的污水处理场所。对于填料床设施的运行机理而言，主要是转运至填料床的污水可发生离子交换、吸附、沉淀等作用，同时填料床还可作用于拦截污水中存在的各式各样营养成分。通过上述填料床的一系列处理工序后，污水即可消除氮元素、磷元素等各类营养物质。除此之外，填料床设施还适用于过滤有机物，可促进实现对污水中有机物的全面清除。值得一提的是，在对填料床设施进行设立时，应确保对渗透系数的合理调节，防止填料床发生堵塞现象。

第三，应用微生物开展污水处理。作为人工湿地系统中必不可少的物质，微生物的含量重要影响着人工湿地系统所能实现的污水处理性能。比如，通过微生物的作用，可实现对污水中氮素物质及其他相关有机物的有效降解，进一步达成净化污水、保持系统稳定的目的。基于此，在对微生物进行实际应用时，应合理调节微生物的总数及种群比例，同时应采用合理的技术手段以确保人工湿地系统的有序运行，进一步保证微生物在处理污水时的作用可得到充分发挥。对于各式各样需要处理的污水来说，应选取不同针对的微生物。换言之，在微生物处理运行一段时间后，工作人员就应针对微生物成本、种群类型、微生物总量等开展合理地调整，以此确保微生物始终可实现可靠的处理性能。现如今，微生物处理与人工湿地系统的结合得以不断发展完善，因而可适用于处理相对大规模的污水处理，为污水灌溉工作开展奠定了坚实的基础。

总而言之，人工湿地处理技术作为一项新型生态治污技术，其可实现对污水的有效治理，并且出水可满足我国农田灌溉水质标准。为此，相关人员应围绕如何实现对该项技术的有效应用进行探索研究，为我国农业实现可持续发展贡献一份力量。

袁华斌（1969-）男，湖南洪江人。副教授，硕士，主要从事自然地理研究与教学。