湿地土壤渗滤系统在南方农村生活污水治理中的应用研究
——以衡阳农村为例

曾春霞 ，曹晨书

(1.湖南农业大学，湖南 长沙 410128;2.衡阳师范学院，湖南 衡阳 421008)

湿地土壤渗滤系统在南方农村生活污水治理中的应用研究
——以衡阳农村为例

曾春霞1，2，曹晨书1

(1.湖南农业大学，湖南 长沙 410128;2.衡阳师范学院，湖南 衡阳 421008)

分析了衡阳地区农村自然条件和农村生活污水排水的特点，介绍了衡阳本土的除污植物的选用，探讨适用于衡阳农村生活污水处理的湿地土壤渗滤系统模型以及除污工艺流程。

湿地土壤;渗滤系统;农村;生活污水;治理

人工湿地是常见的一种分散式污水处理方法，人工湿地作为一种低投资、低能耗、低处理成本和较好净化效果的废水生态处理技术已逐渐被世界许多国家所接受，土壤生态系统是利用土壤－植物根系—微生物系统的生态作用净化污水的人工湿地处理方式之一。农村生活污水主要由厨厕用水、洗涤用水组成，生活污水中的有害物质主要以氮、磷化合物和含碳有机物为主，CODCr、BOD5、TN、TP等物质的质量浓度分别可达到250 mg·L－1，130 mg·L－1，18 mg·L－1和 4 mg·L－1左右。［1］

一 衡阳农村生活污水处理工艺的选用

衡阳农村地区地形主要以丘陵为主，自然村农户以分散居住和小聚居为主，生活污水大多分散随意排放，成为农村面源污染的主要来源，受地形影响，生活污水收集成本高、技术要求高，集中处理难度较大，在现阶段还难以实现，生活污水排放现状对周边环境造成的污染将越来越严重。生活污水的治理问题一直是影响农村环境改善和新农村建设的重要因素，对农村分散型生活污水的处理迫在眉睫。目前衡阳大部分农村经济收入较低，受经济和知识水平的限制，对农村分散型生活污水的处理只能采取成本低，技术含量低，简单易行的工艺。农村生活污水处理常见的有两种方式:集中处理和分散处理，衡阳农村丘陵地区可以利用当地的天然坡降，适宜建造无动力湿地土壤生态系统处理分散型生活污水。

二 湿地土壤渗滤系统

湿地土壤生态系统是通过模拟天然湿地土壤结构和功能，设计和建造的人工湿地土壤系统，它主要由颗料大小不等的具有垂直结构的土壤基质、地表湿地、微生物以及除污植物构成，通过湿地土壤－微生物－植物系统的物理、化学、生物的综合净化功能，逐级净化，去除污水中氮、磷等有害物质，使出水水质得到明显改善。湿地土壤生态系统具有工艺简便、投资少、运行成本低、生态环境效益显著、除污效果显著等优点，适合于村镇生活污水的处理，它在农村生活污水处理中应用较广，深圳、成都、武汉等地先后建立一批示范工程。［2］生活污水处理的实例表明，人工湿地对COD、BOD5及SS的去除率均达到了85%以上，达到了国家生活杂用水水质标准。［3－4］

1.除污植物的筛用。

除污植物要选用耐污能力强，去污效果好，环境适应性强，生长期长，根系发达，有一定经济价值的湿地植物。衡阳农村属于亚热带季风湿润气候区，湿地植物种类丰富。具有除污功能的湿地植物如席草、石菖蒲、竹叶菜、美人蕉、水葱、茭白、水葫芦、浮萍、水藻、睡莲、水芹菜等，［5］在衡阳的广大农村都有分布。其中水葫芦生长迅速，生长量大;衡阳地区的农户有把水葫芦作为猪饲料的传统;菖蒲适应性强，耐旱耐湿，在水边栽培生长好;灯心草除污能力强，对COD去除率较高;席草在衡南县和衡山许多农村种植比较普遍，这些地区的农户种植席草，生产凉蓆已形成固定的产业;美人蕉生长快，即可做家畜的青饲料又可作观赏植物;慈菇和茭白可以食用，且综合净化率高，这些是衡阳农村地区的常见植物。利用席草、水葫芦、竹叶菜、美人蕉、慈菇和茭白作为主要的氮、磷吸收植物，可以就地取材，既能治理环境又能增加农户的经济收入，利于提高农户治理污染的积极性，值得在衡阳广大农村推广。这些植物都可以作为衡阳农村地区除污植物的首选，有着良好的应用前景。

2.湿地土壤渗滤系统模型。

在土壤生态系统的实际组建中，要考虑植物的根系密度、根系表面积、地下茎密度。［6］此外，还要尽量选择本地的耐污能力强，并具有一定经济价值的土著植物，根据当地的环境条件按一定比例在空间分布和时间分布方面进行合理安排，使整个土壤生态系统高效运转，形成稳定可持续利用的生态系统。［7］湿地土壤生态系统的构建方式主要有:第一，由单一种类植物构建的土壤生态系统;第二，由两种不同种类的植物混合构建的土壤生态系统;第三，由3种以上不同种类的植物构建的土壤生态系统。［8］单一种类植物构建的土壤生态系统在治理生活污水中的功能较单一，只能吸收和转化一两种有害物质，这种生态系统抗病害的能力较弱，不易长期稳定地运行。根据衡阳农村的实际情况，在分散居住的自然村，每户农户产生的生活污水量少，适宜采用单一种类植物构建的土壤生态系统，可选择观赏性的湿地植物如美人蕉、巴蕉、竹叶草等植物来构建土壤湿地生态系统，达到除污的目的。人口较集中的自然村适宜选择由多种类型的植物构建的土壤生态系统。

3.处理工艺流程。

衡阳农村农户家庭大部分的厨房废水和洗衣用水随意泼撒在屋前房后的排水沟中，没有专门的排水设施，排水不畅，很容易形成臭水沟，直接排入水塘和河流，造成水质富营养化，影响饮水水质。衡阳农村地区人均收入较低，经济实力不强，科技水平相对落后，专业技术人员缺乏。对针上述情况，可因地制宜地采用以下人工湿地处理工艺。

(1)明沟生态排水槽。

相对距离较远的单个农户家庭因排水量不大，可就地利用房屋前的排水沟，在排水沟的两侧种值美人蕉、巴蕉、竹叶草，这些除污湿地植物，植株较大，生长速度快，分蘖快，在衡阳农村很常见，价廉易得，熊缨等研究表明美人蕉对氮磷的积累量都较高，对生活污水综合净化能力强，对 CODcr、TN、TP的去除率大，可分别达到70.2%、65.8% 、89.6% 。［9］挺水植物通过吸收后收割去除氮的能力可达200－2500 kg/(hm2·年)，特别是高产的水葫芦有较高的除氮能力，大约为2000 kg/(hm2·年);［8］地面植物初步净化后的污水，通过沟渠两侧土壤自然渗透，利用土壤系统的生物化学作用，对污水进行过滤净化，可达到除污的目的。

(2)人工湿地土壤生态系统。

人工湿地土壤生态系统适合小聚居的十户以下的农户联合构建的污水处理系统，处理系统分为四部分:污水排放格栅，引流槽可利用地形，自上而下，设为暗沟，沉淀滤池，土壤生态滤床。

工艺流程图

农户排放的生活污水分两部分，一部分直接排放在房屋前明沟的污水和排入化粪池的厕所用水，通过每户的污水排放暗沟口，排放口设置格栅，大小为13－16mm，去除固体废弃物和粒径较大的颗粒物和悬浮物质;引流槽可利用地形，自上而下，设为暗沟，污水通过引流槽流至厌氧沉淀池，可通过微生物降解有机物质，调节水质和水量;沉淀池初次净化的水利用坡降流入人工湿地生态床，人工湿地生态床分为生态池和漫流床两部分，从沉淀池出来的污水先经过生态池，生态池模拟天然池塘，池底土层分为三层，上部为粒径30－80 mm的粗砾石层，中部为细砂层，下部以粘土层为主，池中配以沉水植物、浮水植物和挺水植物，沉水植物以水草、水藻为主，浮水植物采用睡莲、水葫芦、浮萍、竹叶菜等，挺水植物采用席草、茭白、菖蒲、慈菇等，通过生态池净化后的水进入土壤生态滤床，生态滤床为模拟湿地生态土壤系统，通过土壤－微生物－植物的物理、化学和生态作用来达到深度处理生活污水的目的。较常见的土壤层分为三层，表层土壤主要是由适合植物生长的耕作土构成，下层由细砂砾石组成，地上部分种植美人蕉、茭白、芭蕉等除污植物。通过湿地生态系统净化后的水可用来灌溉农田，实现生活污水的资源化和无害化处理。

三 技术要求与注意事项

湿地土壤渗滤系统要取得预期的除污效果，在建造过程中需要解决几个技术关键。第一，厌氧沉淀池和土壤生态滤床的大小，要根据实际的农户排水量和停留时间，设计合理的进出水控制和水池的空间容积;第二，人工湿地土壤的配制，土壤的分层、土壤颗粒大小是土壤配制的关键，土壤配制是否合理，决定土壤渗滤系统能否正常运行;第三，日常的运行和维护，需要培训一两个参与项目的农民掌握维护技术;第四，合理利用系统清理的底泥和除污植物，清理的污泥可作为农作物的肥料返田，生态池中的湿地植物可作家畜的青饲料，建立“除污系统－种植业－养殖业”模式的生态立体农业;第五，加强湿地植物病虫害的防治，保证湿地土壤生态系统的正常运行，湿地植物要定期收割，以彻底清除湿地植物吸收的氮、磷等污染物质;［6］第六，采取适当的激励机制，对于积极参与治理项目并且取得较好效果的农户进行奖励，扩大宣传和推广，提高农户的积极性。

［1］靖元孝，杨丹菁，等.两栖榕在人工湿地的生长特性及其对污水的净化效果［J］.生态学报，2003，23(3):614－619.

［2］刘春常，夏汉平，等.人工湿地处理生活污水研究——以深圳石岩河人工湿地为例［J］.生态环境，2005，14(4):536－539.

［3］吴振斌，成水平，贺锋，等.垂直流人工湿地设计及净化功能初探［J］.应用生态学报，2002，13(6):715－718.

［4］刘超翔，胡洪营，黄霞，等.滇池流域农村污水生态处理系统设计［J］.中国给水排水，2003，19(2):93－94.

［5］曾春霞.人工湿地技术在农村生活污水治理中的应用研究［J］.重庆三峡学院学报，2011，27(1):66 －69.

［6］吴建强，阮晓红，王雪.人工湿地中水生植物的作用和选择［J］.水资源保护，2005，21(1):1 －6.

［7］杨华.浅析人工湿地植物的选择原则［J］.广东水利水电，2010(11):101－102.

［8］何云晓，陈娟，艾明.农村污水治理中人工湿地植物系统的研究［J］.江苏农业科学，2010(5):498－501.

［9］熊缨，苏志刚，高举明.不同挺水植物在生活污水中生长量及去污能力比较研究［J］.环境研究与监测，2009(23):10－13.

Infiltrating System of Wetland Soil in Rural Sewage Treatment in South China

Zeng Chunxia1，2，Cao Chenshu1

(1.Hunan Agricultural University，Changsha Hunan 410128;2.Hengyang Normal University，Hengyang Hunan 421008)

This article analyzed the characteristics of the rural living conditions and the emission of sewage in Hengyang.It introduces the pollution－removing plants in Hengyang and proposes a tentative infiltrating model of wetland soil as well as its pollution－removing process.The purpose of the paper is to probe into the Wetland Soil Filtration Model and the clarifying process in the disposal of rural sewage in Hengyang.

moist soil;infiltrating system;rural areas;sewage;treatment

X703

A

1672－6758( 2012) 07－0146－2

曾春霞，高级实验师，衡阳师范学院。研究方向:生态环境。

曹晨书，讲师，湖南农业大学。研究方向:湿地植物资源的利用。

衡阳市科技局计划项目(2009KS04)

Class No.:X703Document Mark:A

(责任编辑:郑英玲)