人工湿地在农村生活污水处理中的研究及应用现状

孙秋慧 席力蒙

摘 要：生活污水处理与农村居民生活质量和农村环境卫生密切相关，近年来我国农村环境污染问题在不断加剧，其中生活污水污染是农村主要的污染源之一，如何对农村生活污水进行有效处理成为了一个不容忽视的问题。本文总结了人工湿地在农村生活污水处理中的应用形式与要点，并对今后的应用进行了展望。

关键词：人工湿地;农村生活污水;处理效果;应用与研究

农村生活污水治理工程是控制农村环境污染、改善农村人居环境的重要部分。生活污水包括粪便及其冲洗水、厨房炊事用水、洗浴废水等所有的废水。农村由于其地理条件和经济因素的限制，生活污水处理率远远低于城镇生活污水处理率，农村生活污水问题成为农村污水处理的重要内容之一。

人工湿地技术是近年来随着污水处理技术和理念发展出现的一种新型的污水处理技术，其形式多种，应用灵活，符合农村生活污水需要因地制宜采用污染治理与资源利用相结合、工程措施与生态措施相结合、集中与分散相结合的建设模式和处理工艺。因此，在我国加速美丽新农村建设步伐的背景下，非常有必要对人工湿地在农村生活污水处理方面的应用进行研究。

1 人工湿地在农村生活污水处理中的常见应用形式

1.1 表面流人工湿地

此类湿地水位较浅，通常不超过0.5m，污水主要流动于地表，形态接近自然湿地。表面湿地对污水的处理机理综合了物理、化学和生物三重协同作用[1]。当湿地系统运行成熟后，植物根系可以阻挡截留污水中的悬浮物并且根系上会附着形成大量微生物聚集的生物膜，有机质主要通过生物膜中微生物的同化吸收及异化分解而得以去除。最后通过湿地植物收割使污染物质最终从系统中去除。该类湿地具有操作难度小、投入成本低、形态近自然生态、景观效果好等优点。但由于植物、土壤表面滞留大量的污染物，会形成一定厚度的淤泥层，容易导致细菌、蚊蝇等滋生，甚至产生异味。

1.2 水平潜流人工湿地

水平潜流人工湿地，是由一个或多个填料床组成，床体填充基质， 床底设防水层，纵向有坡度。污水从一端水平流过填料床，在出水端砾石层底部设置多孔集水管，可与能调节床内水位的出水管连接，以控制、调节床内水位。在布水管的支持下，中农村生活污水进入湿地系统，流动于填料下层，通过填料过滤、吸附污水中的杂质，并且通过植物根系吸收污水中的无机盐，细菌分解污水中的有机物，促使污水净化目的得到实现。与表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷和污染负荷较大， 对BOD5、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果较好，且很少有恶臭和滋生蚊蝇现象。由于有防渗层存在于床体底部，可有效分开系统与地表， 避免地下水遭受到污染。但它的缺点是控制相对复杂，需要周期性更换填料，容易出现堵塞现象，脱氮、除磷的效果不如垂直流人工湿地。

1.3 垂直潜流人工湿地

垂直流人工湿地的进水方式是污水以垂直纵向的方式从人工湿地处理系统的表面流至填料床的末端，污水在垂直流过填料床时各个填料层的土壤和砂石会对污水中的污染物质进行过滤和净化。其出水装置一般设在湿地底部。和水平流潜流式湿地相比，这种床体形式的主要作用在于提高氧向污水及基质中的转移效率。其表层为渗透性良好的砂层，间歇式进水， 通过提高氧转移效率来提高对BOD和氨氮的去除率。垂直潜流人工湿地水力负荷与污染负荷高，对BOD、COD、SS及重金属等处理效果好，尤其硝化能力高于水平潜流湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水。并且该类湿地处理效率高、占地不大、建设和管理维护的成本较低以及无二次污染物产生等，既能实现对农村生活污水的有效处理又能有效缓解当地政府部门财政压力，必要时可将该污水处理系统建设地点选择在地下。

2 人工湿地在农村生活污水中的应用要点

各类型人工湿地具有差异化的适用范围与优缺点。如表面流方式具有较高的处理效率，但存在着较大占地面积。该湿地适合在具有较大场地面积条件的地方应用。在具体应用过程中，需对水生植物进行合理选择，且对微生物、小动物等进行搭配，促使小生态群落得到形成。植物首选具有较强耐污与耐水性的。同时，在湿地中搭配蛙类等动物，起到消灭蚊虫的作用。此外，在选址过程中，需将农村现有的天然湿地资源、类天然湿地资源等充分利用起来，制定科学的设计与规划方案，这样不仅自然资源可以得到良好保护，人工湿地的建设成本也可以得到节约。

水平潜流人工湿地在应用时，需依据土壤深度差异科学选择填料类型，做好填料床的防渗处理工作，同时对填料顺序进行科学管控。并且尽量于地下构建生物群落，利用好氧菌分解有机物。可将蚯蚓作为搭配的小动物。利用蚯蚓的松土作用可促使土壤中的氧通量维持良好状态。此外， 蚯蚓也能够对菜叶、淘米水中的有机物进行分解，蚯蚓粪便则能够为植物生长提供养分支持。楚昊与王倩[2]采用预处理+水平潜流人工湿地工艺对贵州省某农村生活污水进行处理，运行结果表明：当进水CODcr≤200mg/L， BOD5≤120mg/L，SS≤220mg/L，氨氮≤30mg/L，TP≤3mg/L时，出水可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，运行成本为约0.08元/t。

垂直流人工湿地处理方式在實际应用中需要建设完善的污水收集和污水布水系统，其缺点是布水较为复杂，落干/淹水时间较长，控制相对复杂，需要周期性更换填料，容易出现堵塞现象。而且天气条件和温湿度会对该技术的处理效果形成干扰。李芳[3]在江西地区采用复合垂直流人工湿地对农村生活污水中的CODcr、NH3-N、TN、TP进行处理，结果表明取得较好的去除效果，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》一级A标准。

因此，在应用人工湿地处理技术时，工作人员需充分考虑当地的地理条件与污水特征，全面调查农村自然地理环境与污水排放规律，结合各类人工湿地技术的适用范围，坚持灵活性、适宜性的原则，将多级综合的人工湿地系统建设起来，高效处理地区农村生活污水。

另外，人工湿地管理和维护工作，如制定科学的总体管理方针、健全日常管理机制、重点做好人工湿地的日常检查和维护，是确保人工湿地系统有效运行并正常发挥处理作用的保障。

3 研究展望

开展人工湿地机理研究。通过植物根系微生物群落结构、基因测序、根系研究等更深层次去研究揭示人工湿地污染物去除机理，通过机理研究进一步明确如何采取相应措施优化提高性能。

通过植物选择、补充曝气、污水回流等措施优化工艺或操作条件，提高人工湿地在寒冷环境中污染物去除率，扩大在广大寒冷农村地区的应用范围。

强化设计和运行管理。严格按照人工湿地相关技术规范进行工程设计和运行维护，提高系统运行稳定性和适用寿命。

结语

综上所述，由于农村生活污水排放分散性以及污染物成分组成等特点，适宜应用人工湿地技术对农村生活污水进行处理。然而，农村生活污水处理是一个系统工程，因此，在实际工程应用中应该因地制宜的结合其他处理措施。此外，相关部门在具体实施过程中，需充分考虑地区情况进行科学规划。并且，为保证人工湿地能够正常运行，要将日常管理机制构建起来，设置专门的管护人员，及时清理掉各类杂草与枯死植株，人为干预生态系统。

参考文献：

[1] 孙红杰，杨少华，崔玉波，等.人工湿地在农村生活污水处理中的研究与应用[J].吉林农业大学学报，2013，（03）：328-333.

[2] 楚昊，王倩.水平潜流人工湿地在农村生活污水处理中的应用[J].资源节约与环保，2015，000（009）：78-79.

[3] 李芳.垂直流人工湿地处理农村生活污水的试验研究[D].华东交通大学，2011.