人工濕地在農村生活污水處理中的應用探討

苗 歡，錢 程，李 波

（徐州市工程咨詢中心，江蘇 徐州 221005）

1 引言

人工濕地是利用自然生態系統中的物理、化學和生物的三重協同作用來實現對污水的凈化。其獨特的凈化效果不斷為人們所認識，目前已發展成為一種較完備和獨立的污水處理技術，并在世界范圍內被廣泛應用。

隨著我國經濟的快速增長、城市化進程的加快、農村生活水平的不斷提高以及農村畜禽養殖、水產養殖和農副產品加工等產業的發展，村鎮等農村生活污水、廢水產生量與日俱增，這些污水未經任何處理就直接排放到江河、湖泊，使得水體污染越來越嚴重，因此，處理農村生活污水已迫在眉睫［1］。

2 農村生活污水排放概況

2.1 基本特征

農村生活污水的構成：農村居民排放的生活污水包括人糞尿及洗滌、洗浴和廚用廢水等。相對城鎮生活污水，具有分布散、污染物濃度相對較高、水量差異大的特點。

2.2 水質特征

農村生活污水含有機物、氮磷營養物質、懸浮物及病菌等污染成分，各污染物排放濃度一般COD為250～400mg／L；NH3－N 為 40～60mg／L，TP 為 2.5～5mg／L。

2.3 水量狀況

農村居民生活用水量受生活條件狀況、生活習慣、節氣等因素影響（表1）。據有關資料統計，居住比較集中、衛生設施和排水管網比較完善的村莊，生活污水排放量為總用水量的70%～90%。

表1 農村居民生活用水量參考取值

3 農村生活污水處理

農村生活污水處理就是通過物理的、化學的、生物的或生態技術將污水中對農村生活或環境中有害的污染物質進行清除、降解和無害化處理，使處理過的污水能夠被人們所利用。

3.1 處理原則

根據村莊所處區位、人口規模、集聚程度、地形地貎、排水特點和排放要求、經濟承受能力等具體情況，采用適宜的污水處理模式和處理工藝。

（1）因地制宜，對集聚程度較高、經濟條件較好、人口規模較大、有非農產業基礎，處于水源保護區附近的村莊，宜通過安裝污水管道收集生活污水，采用生態處理或常規生物處理等無動力或微動力生活污水處理技術集中處理后排放。對于人口規模較小、居住比較分散、地形地貌復雜和尾水主要用于施肥灌溉等用途的村莊，宜分散收集單戶或多戶生活污水采用簡單的生態處理后排放。

（2）資源利用，充分利用村莊地形地勢，可利用水塘和廢棄的洼地，提倡采用生物生態組合技術實現污染物的生物降解和氮、磷的生態去除，以降低處理能耗和節約成本，結合當地的農業生產，加強污水的源頭消減和尾水的回收利用。

（3）針對農村生活污水的特點，優先選用工程造價低、運行成本少、低能耗或無能耗、操作簡單方便的處理工藝，且出水水質穩定可靠。

3.2 處理流程

農村生活污水首先采用物理方法去除呈懸浮狀態的固體污染物，然后使用化學的、生物的或生態的方法去除少部分固體物質、膠體物及溶解性物質。農村生活污水處理按照流程可分為3個階段。

第一階段預處理主要是去除呈懸浮狀態的固體物質（SS），常用攔截、沉淀、過濾等物理方法，經過該階段處理的污水，BOD能去除30%，但對其他物質處理效果不好，必須進行后續處理，三格式化糞池可作為第一階段的處理單元。

第二階段主要是去除以COD和BOD為主的呈膠體和溶解狀態的有機污染物，常用接觸氧化、生物濾池、氧化溝等生物處理方法作為第二階段的處理單元。通過這一過程，有機污染物可以達到《污水綜合排放標準》（GB8978－1996）一級或二級標準。

第三階段主要是去除第二階段未能有效去除的污染物質，包括未能降解的有機物和氮、磷能導致水體富營養化的可溶性有機物。常用方法有生物脫氮除磷、化學除磷、砂濾、活性炭吸附，人工濕地、氧化塘也可用于第三階段，起到進一步去除氮、磷的作用。

4 人工濕地處理工藝處理農村生活污水的優勢

4.1 人工濕地的概念及特點

人工濕地是近年來迅速發展的生物－生態治污技術，可處理多種工業廢水，包括化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬冶煉等各類廢水，這種技術已經成為提高大型水體水質的有效方法。人工濕地的顯著特點之一是其對有機污染物有較強的降解能力。廢水中的不溶性有機物通過濕地的沉淀、過濾作用，可以很快地被截留，進而被微生物利用；廢水中可溶性有機物則可通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程而被分解去除。

4.2 人工濕地處理生活污水的優勢

（1）“物理－生物－人工濕地”組合的生活污水處理技術工藝流程為：污水→格柵井→隔油池→調節沉淀池→厭氧消化池→生物濾池→填料池→人工濕地→排灌溝渠。這項工藝不需建設居住區外的排水管道，投資省。

（2）“物理＋生物＋人工濕地”可以分建或合建，利用河塘邊坡、綠化地，不占或少占田地；人工濕地可與小區綠化有機結合，栽種觀賞植物，成為小區的一個景觀。

（3）人工濕地凈化出水水質優于《城鎮污水處理廠污染物排放控制標準》的Ⅱ級標準，可直接排入環境水體中，也可作小區景觀水體的補充水，或用作農灌，在缺水地區是水資源循環利用的有效措施。

（4）人工濕地系統及其組合工藝不僅可以有效地去除氮、磷污染物，還可為各種生物提供良好的棲息地，同時濕地內的植物收獲后還可獲得一定的經濟效益，適合我國農村應用，具有良好的應用前景。

5 人工濕地處理污水工藝簡介

5.1 人工濕地污水處理工藝流程

人工濕地污水處理系統由預處理單元和濕地單元組成，通過合理設計可將COD、BOD、SS、原生動物、金屬離子和其它物質處理達到二級甚至三級水平，預處理單元的主要目的是減少懸浮物、防止濕地填料堵塞，確保人工濕地系統的穩定性，增加濕地使用壽命［2］。處理能力設施包括格柵、沉砂池、沉淀池、穩定塘等。人工濕地系統工藝流程見圖1［3］。

5.2 人工濕地污水處理技術原理

圖1 人工濕地污水處理系統工藝流程

人工濕地污水處理的工藝原理是利用自然生態系統中物理、化學和生物的三重共同作用來實現對污水的凈化。這種濕地系統是在一定長寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折流動，或在床體表面流動。在不同材質、不同粒徑配比的基質填料上種植特定的處理性能好、成活率高的凈水植物，形成一個獨特的動植物生態環境，對污染水進行處理，從而成為人工建造的、可控制的、工程化的濕地生態系統。當污水通過濕地系統時，其中的污染物質通過沉積、過濾、吸附和分解等作用得到凈化。同時，人工濕地中的植物除了增加濕地基質的透水性，還能與周圍環境的原生動物、微生物等形成各種小環境，通過氧的傳遞，形成特殊的根際微生態環境，這一微生態環境具有很強的凈化廢水的能力。

5.3 人工濕地處理農村生活污水工藝簡介

5.3.1 厭氧池－跌水充氧接觸氧化－人工濕地

（1）適用范圍：適用于居住相對集中且有閑置荒地、廢棄河塘，尤其適合于有地勢差和有鄉村旅游產業基礎、對氮磷去除要求較高的村莊，處理規模不超過150t／d。

（2）處理工藝：見圖2。

圖2 厭氧池－跌水充氧接觸氧化池－人工濕地處理工藝

（3）技術簡介：該組合工藝由厭氧池、跌水充氧接觸氧化池和人工濕地三個處理單元串聯組成，具有較強的抗沖擊負荷能力。核心技術－跌水充氧接觸氧化技術，利用微型污水提升泵剩余揚程，一次提升污水將勢能轉化為動能，分級跌落，形成水幕及跌水充氧，無需曝氣裝置，在降低有機物的同時，去除氮、磷等污染物。

5.3.2 厭氧池－滴濾池－人工濕地

（1）適用范圍：適用于土地資源緊張或擁有自然池塘、居住聚集程度較高、經濟條件相對較好和有鄉村旅游產業基礎的村莊，尤其適合于有地勢差、對氮磷去除要求較高的村莊，處理規模不小于20t／d。

（2）處理工藝：見圖3。

圖3 厭氧池－滴濾池－人工濕地處理工藝

（3）技術簡介：該組合工藝由厭氧池、滴濾池、潛流人工濕地三個處理單元串聯組成。污水經過厭氧池降低有機物濃度后，由泵提升至滴濾池，與濾料上的微生物充分接觸，進一步降解有機物，同時可自然充氧，濾后水引入人工濕地或生態凈化塘，進一步深度處理，去除氮磷，人工濕地出水外排。

6 結語

人工濕地技術在農村的應用首先要結合農村自身的特點，堅持因地制宜的原則，同時要注重運用中的技術創新，在確保生態安全的同時，實現污水處理的最佳狀態。另外，人工濕地技術是一項新興技術，應用中還存在不少問題，如占地問題、處理效率受限問題、孽生蚊蟲以及污染物的降解動力學研究問題，只有深入開展實驗研究，才能讓這一具有生態效益、經濟效益和觀賞性價值的新技術發揮更大的作用。

［1］聶會蘭，顧寶群.新農村建設中生活污水處理對策［J］.河北工程技術高等專科學校學報，2010，6（2）：1～4.

［2］莊俊輝.利用人工濕地處理農村生活的研究［J］.安徽農業科學，2007，35（4）：1104～1105.

［3］顧傳輝.人工濕地處理系統概述［J］.中山大學研究生學刊：自然科學版，2001，22（2）：34～40.