人工湿地处理农村生活污水的应用研究

于高峰 刘明慧

（临沂市环境保护局，山东 临沂 276000）

0 引言

随着农村经济的发展，我国农村地区生活水平不断提高，污水排放量也不断增加，据统计。2007年，我国农村污水排放总量已超过90亿t，而实际处理率上不及1%。预计到2015年，中国村镇污水排放量约为270亿t。但是长期以来，农村生活污水的处理设施相对滞后，绝大部分生活污水没有经过处理就直接排放，已成为我国江河湖泊水体水质下降的主要原因[1]。

人工湿地污水处理技术是通过人工建造类似沼泽地的地面，将污水有控制地投配到湿地上，使污水在湿地土壤沿一定方向流动的过程中，利用土壤、植物和微生物间的理化、生物三重作用实现对污水的净化。

1 国内外研究进展

人工湿地是通过人工设计和建造的一种新型污水处理工艺。第一个完整的人工湿地系统是1974年在西德建成的，我国首例采用人工湿地处理污水的研究工作始于1988年[1]。

目前各国利用人工湿地处理农村生活污水在技术上已基本成熟。据统计，至2010年欧洲有超过9000座湿地系统在运行，主要用于处理农村或小规模的生活污水[2]。美国肯塔基州，有1800多座小型人工湿地用于分散污水治理；英国芦苇湿地2010年的统计数据为530余座[3-4]。而在我国，人工湿地系统更是被视为控制面源污染的有效措施，近年来针对农村生活污水的小型湿地不断增加。仅安徽绩溪县2010-2012年就新增900余个小型人工湿地[1]。

2 人工湿地处理农村生活污水的优势

人工湿地处理系统由于缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资少、运行费用低，非常适合中、小型村庄生活污水的集中处理，因而有广泛的市场。人工湿地在处理农村生活污水方面有如下优势。

2.1 工艺简单，投入成本低

农村的生活污水过于分散、难以治理；同时，污水处理缺乏专业技术管理人员、运行费用低廉，人工湿地系统最大的优势就在于其简单性。

人工湿地处理污水的工程建设费用较低,采用复合垂直流人工湿地技术的单位投资成本约1100元/吨，大约为一般二级污水处理厂的1/3。处理污水的运行成本也非常低，一般为每吨污水0.15元，它是传统二级处理的1/10-1/5。此外，人工湿地系统的日常运行管理维护较为简单，而且湿地处理所用的植物还可以作为工业原料和生活资源[2]。

2.2 污染物去除效率高，处理方式多样化

人工湿地系统去除污染物的范围广泛，包括N、P、SS、有机物和病原体等。在进水浓度较低的条件下，人工湿地对BOD5的去除率可达85%-95%，COD的去除率可达80%以上。废水中大部分有机物作为异样微生物的养分，最终被转化为微生物有机体、CO2和H2O。于慧卿等[5]采用人工湿地对皂河生活污水进行处理，结果表明，在进水COD、BOD5、氨氮、总磷(TP)分别为 334-488mg/L、92-201mg/L、37.02-49.97mg/L、4.55-5.47mg/L情况下，人工湿地出水COD为40-50mg/L、BOD5为15-20mg/L、氨氮为20-25mg/L、TP在1mg/L以下，均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中二级排放标准。

众多研究者[1,5]发现人工湿地技术不仅可对污水进行集中处理，而且可因地制宜进行分散处理；不仅可用于生活污水、城市综合污水处理，还可用于部分行业废水的处理，如农业、养殖、矿山等。与此同时，这一系统常年运行比较稳定，即使在冬季也有较好的净化效果。

2.3 具有良好的环境治理效应

人工湿地技术的突出优点是系统净化功能强，劣Ⅴ类的地表水经过处理后出水指标可达到Ⅱ-Ⅲ类，原生活污水经过处理可达《污水综合排放标准》(8978-1996)一级排放标准。深圳与欧盟合作研究的人工湿地技术，经多年实践已取得明显的生态和经济效益；该工程就是将芦苇等热带、亚热带植物按比例配置，再栽种到由沙子、细石等填料构成的水池里，达到净化水质的目的。

2.4 生态修复功能强大

人工湿地系统水质净化技术的基本原理是：在一定的填料上种美人蕉、芦苇等特定的植物，将污水投放到湿地上即可得到净化。可见，人工湿地不仅在提供水资源、调节气候、涵养水源、降解污染物、保护生物多样性方面发挥了重要作用；它还能吸收二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等，增加氧气、净化空气、消除城市热岛效应、吸收噪声等，具有强大环境调节功能和生态效益。

3 人工湿地农村污水处理方面存在的问题

由于其特殊的自然生态系统特征，人工湿地在实际的推广运行方面仍然存在许多问题。其中最主要的就是气候影响、各地经济状况以及植物选择问题。

3.1 人工湿地污水处理效率易受气候、植物生长等因素的影响

总体上来讲，植物生长状况越好处理效果越好。对于北方来讲，冬夏温差大，冬季温度较低，难以维持生态系统的正常运行或保证污水处理效果；夏季人工湿地处理效率明显好于冬季。CHEN等[6]比较了中国北方地区人工湿地一年四季的运行情况，发现低温环境下植物吸收作用下降，湿地的去除作用明显下降。因此在选用该技术时，要选取合适的植物，并且要充分考虑植物的过冬问题，兼顾观赏性和经济性。

3.2 人工湿地处理易受各地土地、居住方式及经济状况等的影响

人工湿地处理技术适用于农村集中式和分散式的污水处理。对于居住较为分散、土地宽裕的村庄，可选用分散式处理系统，建设小规模处理系统，同时满足净化污水和美化环境的效果。而集中式人工湿地处理系统，更适宜于居住集中、土地有限的农村，尤其是新建的农村社区，各户将污水通过管网或沟渠排入处理系统集中处理。

3.3 人工湿地易发生堵塞

人工湿地处理系统目前还普遍存在对氮、磷等污染物的去除效果相对较低，长期运行易发生堵塞等问题。必须通过扩大湿地面积、减小负荷等手段来达到一定的出水水质要求。因此，可联合其他处理工艺，提高人工湿地污染物的去除效率，解决系统的易堵塞问题；对污水进行预处理后进入人工湿地系统是促进其推广应用的关键。如李先宁等[7]在蚯蚓人工湿地对农村生活污水净化效果的研究中发现，该工艺在一定的水力负荷下稳定运行，处理农村生活污水的COD、TN和TP平均出水浓度分别为41.02mg/L、12.58mg/L和0.44mg/L，出水水质均低于国家城镇污水处理厂排放标准一级排放A标准。

我国农村污染治理近两年才刚刚起步。据国土资源部污染控制处相关负责人说，农村生活污水是我国水污染的重点排放来源，其排放量占全国排放总量的三成多。但由于广大农村的生活污水至今还没有采取污染治理措施，村镇居民排放的生活污水基本以漫流、渗透方式排向农田和水体，形成广泛的面源污染。因此从水污染治理行业的发展动态来看，农村水环境污染治理已经呈现了巨大商机。

［1］ZHAO H.Policy and practice for rural wastewater treatment in China[M].Beijing:Department of Rural Development Ministry of Coustruction,China,2007.

［2］董贝,刘杨,杨平.人工湿地处理农村生活污水研究与应用进展[J].水资源保护,2011,1,27,2:80-87.

［3］YE F X,LI Y.Enhancement of nitrogen removal in towery hybrid constructed wetland to treat domeatic wastewater for small rural communition[J].Ecological Engineering,2009,35:1043-1050.

［4］HABERL R,PERFLER R,MAYER H.Constructed wetlands in Europe[J].Water Science Technology,1995,32(3):305-315.

［5］于慧卿,何延新,黄宇广,李澍,牛涛涛,张豪,尹鹏.人工湿地处理生活污水的研究[J].湖南农业科学,2011,5(12):75-78.

［6］CHEN Z M,CHEN B,ZHOU J B,et al.A ventical subsurface flow conatructed wetland in Beijing[J].Communication in Nonlinear Science and Numerical Simulation,2008,13:1986-1997.

［7］李先宁,金秋,姜伟,谢祥峰,连小莹.蚯蚓人工湿地对农村生活污水净化效果试验研究[J].环境科学与技术,2010,3(1):146-149.