浅谈人工湿地在农村生活污水处理中的应用现状及展望

殷 恺，徐夏杰

（浙江仁欣环科院有限责任公司，浙江 宁波 315000）

现阶段我国农村地区生活污水排放量很大而且处理技术比较薄弱，给农村生态环境造成了污染。在当前我国加速推进美丽乡村建设步伐的背景下，如何利用污水处理技术对农村生活污水进行处理是我国相关部门和农村人口共同关注的问题。人工湿地是一种区别于传统污水处理技术的新型污水处理技术，在提升农村生活污水处理能力和改善农村环境卫生方面具有广阔的应用空间。

1 农村生活污水概况

1.1 主要来源

农村生活污水主要来由农村居民家庭日常生活产生，主要包括：清洗衣物污水、做饭污水和厕所污水，清洗衣服污水和做饭污水中含有大量的洗衣粉、洗洁精等清洗剂，这些清洁剂属于化学制品，在污水中会形成大量的化学残留，当这些物质进入河流湖泊等地表水或者经地下井进入到地下水中后会给当地的水体造成污染。同时，清洗剂中含有大量的氮磷成分也会对地表水系中的水生生物造成危害，厕所污水含有大量的氮磷物质进入地表水系中会造成水体富营养化给水体生态系统造成破坏。

1.2 主要特征

农村生活污水相比城市生活污水而言主要具有以下特征，第一，较小的排放量，根据相关统计数据城市生活污水大约是农村生活污水排放量的三倍。第二，较强的间歇性，农村生活污水在一天中不同时段的排放量差异很大，污水排放主要集中在白天，夜晚排放量很小。第三，较好的生化性，有机生化物是农村生活污水中主要的一类污染物质，例如厕所污水生化处理后可用作土地肥料。第四，较单纯的污染物，农村生活污水相比城市生活污水污染物的种类较单纯，污染物浓度也较低，便于进行处理和再利用。

1.3 处理难点

农村生活污水处理中面临的难点主要有三方面，第一，农村地区经济相对落后，对生活污水处理造成了制约。第二，农村人口整体污水处理观念薄弱，在污水收集管网及相关设施建设时较为随意，导致污水管网和相关设施建设落后，污水得不到有效收集和处理。第三，农村居民大多为独门独院的居住形式，生活污水种类较多且比较分散，收集起来难度较大。

1.4 处理现状

我国污水处理系统建设始于城市，随着城市污水管网和处理设施的建设目前我国城市中已经建设有较为完善的污水收集和处理系统，而农村地区受到多种因素的制约污水收集和处理系统建设比较滞后，当前农村生活污水收集和处理相关的技术、理念和设施还处在不断探索的阶段中，这也导致了农村公共环境卫生矛盾加剧。

2 人工湿地的内涵

湿地被人们誉为“地球之肾”，可见湿地在改善地球生态环境中的重要性。湿地分为自然湿地和人工湿地两种，人工湿地是指在低洼地上利用砂石等构造基础填料床并汇集地表水，在填料床上种植水生植物构建起类似自然湿地的地表水生态系统，利用水生态系统的吸附和生物降解作用对生活污水中氮磷等污染物质的处理，相比其它污水处理方式，人工湿地具有维护简单、便于管理、性价比高等优点，可以显著提升污水的处理效率。农村地区土地资源比较丰富，为构建人工湿地提供了有力条件，人工湿地在实现对农村污水处理的同时也能与农村生态环境相互融合成为农村生态环境的一部分。此外，在利用人工湿地进行农村生活污水处理时，需要根据实际情况选择人工湿地的建设规模，必要时候还可以承担起部分农村企业污水的处理。

3 农村生活污水处理中常见的人工湿地技术方式

3.1 表面流处理方式

表面流人工湿地处理方式是利用填料表面漫流来处理生活污水的一种技术，该技术属于被动性的处理方式。在表面流人工湿地方式实际应用时需要将水层控制在相当的厚度，通常需要在处理系统周围建设具有相当高度的围墙，水生植物主要选择挺水型水生植物，水体中的氧气主要由水生植物光合作用和根系呼吸产生。当农村生活污水流入到表面流人工湿地处理系统中时，后面的污水会推动前面的污水缓慢地往前流动，在此过程中人工湿地中的水生植物和基料床形成的生物膜会对污水中的污染物质进行物理吸附和生化降解达到对生活污水处理的目的，处理后的污水会在系统末端流出。表面流人工湿地方式具有技术简单、便于操作和成本较低的优点，为该技术的应用和推广提供了有利条件。同时该技术在处理农村生活污水时需要较好的天气条件并且需要占据较大面积的土地，否则污水处理效果会受到明显影响，这些缺陷在一定程度上制约了该技术的应用范围。

3.2 水平潜流处理方式

水平潜流人工湿地处理方式是在数个水平填料床当中铺设防渗层和基质层，让农村生活污水以水平的方式从一端流向末端，在此过程中利用基质层土壤砂石和水生植物构成的生物膜实现对污水的处理。该技术应用于农村生活污水处理中可以防止生活污水对农村水源的污染和改善农村生态环境。该技术在实际应用中水体中的竖向氧气补偿主要是依靠水生植物体的生物运输作用来实现，然而利用水生植物体的生物运输作用进行竖向氧气补偿能力有限会对污水处理效果造成影响，因此，在实际应用该技术处理农村生活污水时通常会利用砂石在填料床的两边铺设相当面积的砂石区来提高对污水的处理能力。

3.3 垂直流处理方式

垂直流人工湿地处理方式是农村生活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。垂直流人工湿地处理方式在实际应用中需要建设完善的污水收集和污水布水系统，该人工湿地处理方式中污水中氧气主要来自于大气扩散和水生植物体运输。该技术的优点是处理效率高、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。该技术的应用难点在于技术和操作难度较高，而且天气条件和温湿度会对该技术的处理效果形成干扰，因此在农村生活污水处理中应用面受到限制。

4 人工湿地在农村生活污水中的应用要点

4.1 建设方面

目前常见的三种人工湿地处理方式各有优缺点，垂直流方式节约土地但处理效率低，表面流方式处理效率高但占地面积大和建设成本高，水平潜流方式处理效率高但容易受到天气和温度的影响。在应用人工湿地技术方式进行农村生活污水处理时，要结合三种处理方式的优缺点以及当地的污水特点和地理特点进行选择和灵活运用，最终建设起多级综合的人工湿地系统实现对当地农村生活污水的有效处理。当地政府和环境管理部门在建设人工湿地系统时应当把握好以下几点：第一，充分做好对人工湿地技术的应用研究。第二，对农村当地的自然地理环境和污水排放情况进行调查和现场踏勘。第三，在对人工湿地技术应用研究和当地调查踏勘的基础上制定出多级综合的一体化人工湿地建设方案。例如：在设计区域面积大的人工湿地系统时，可根据功能不同将人工湿地系统划分为若干区域，每个区域的作用互不相同，比如污水处理区、禽类栖息区等。第四，在选择人工湿地建设地址时，应充分利用农村当地现有的类天然湿地资源和天然湿地资源，设计和建设人员可在现有天然条件的基础上进行适当的设计和规划作为人工湿地来利用，如此既能最大化保护自然资源又能节约建设成本和建设周期。第五，水生植物的选取，在水生植物时应当选取耐污染性能好、抗虫抗病、生长茂盛和观赏性强的水生植物，比如：香蒲、柳树、芦苇、荷花等常用的湿地水生植物。第六，还应建设配套的水体循环系统和供氧系统，为水生植物和水生动物生长提供帮助，改善人工湿地生态系统功能从而提升人工湿地对农村生活污水的处理效果。

4.2 管理和维护方面

人工湿地管理和维护工作是确保人工湿地系统有效运行并正常发挥农村生活污水处理作用的保障，具体的日常管理和维护工作可以从以下三点开展：第一，制定科学的总体管理方针，由农村当地政府部门牵头，根据农村当地生活污水处理需求和人工湿地建设规模制定出科学的人工湿地管理总方针，从大局上明确人工湿地管理工作内容和管理工作方式。第二，健全日常管理机制，人工湿地系统直接的受益者是农村当地居民，因此人工湿地在日常管理和维护时可以采取农村当地自治模式，将农村当地居民作为日常管理和维护工作的主体，具体可以从农村当地居民中挑选出具有一定文化程度和责任心强的人员担任专门的管理维护人员，并由专人对人工湿地日常管理维护工作开展情况进行监督，定期对管理维护人员进行知识培训以确保管理维护工作有效落实。第三，重点做好人工湿地的日常检查和维护，检查水生植物的成活率和生长情况，控制好人工湿地的日常水位确保水生植物正常生长，加强水生植物的培育工作，及时将杂草和枯死植株清理掉并及时进行补种，如果人工湿地系统中水生植物生长量超出人工湿地生态系统负荷或者植物生长结构失衡时还应采取必要措施进行人为干预。

5 结语

人工湿地在农村地区生活污水处理中具有其独特优势，农村生活污水排放分散、污染物成分简单和可生化性好，比较适宜于人工湿地技术的应用，加之农村地区土地资源比较充裕并且分布有一定规模的天然湿地资源，为人工湿地的应用提供了有利条件，因此，各农村当地政府部门要加强对人工湿地在农村生活污水处理中的应用研究，结合农村当地生活污水的处理需求灵活运用多种人工湿地技术建设出多级综合型人工湿地系统，充分发挥人工湿地在农村生活污水处理中的优势，稳步改善我国农村地区生态环境进而推进美丽新农村战略部署实施。