生態濕地在農村水污染控制中的應用

朱歡迎，周 明，劉 霄，劉 劍

(昆明理工大學土木工程學院，云南昆明 650500)

由于廣大農村沒有污水收集管網或管網不完善，以至于大部分的未經收集和處理的農村污水直接排入水體，對農村河流及周邊環境造成了污染。因此，加強對農村水污染問題的研究，及時采取有效控制、治理的措施，對加快我國農村環境綜合整治及生態文明建設具有重要的現實意義。

1 我國農村水污染源

1.1 來源及特點

農村污水主要來源于當地居民的生產、生活污水、生活垃圾、人畜糞便、農田產生的面源污染(農田徑流和農田固廢物)以及旅游污染。排放的污水主要以村民生活污水為主，其特點為分布分散、有機物含量高、可生化性好、有毒有害物質含量低、水質水量波動性大等［1］。

1.2 現行的收集方式

由于農村排水設施不完善，距離城市排水系統又較遠，且排水管網系統的投資費用高，加上污水收集與集中處理困難，所以污水收集模式應充分考慮當地可利用的有利條件，因地制宜，采用集中處理與分散處理相結合的方法。目前，農村污水收集模式主要有集中收集模式、分散收集模式以及管網截污收集模式［2］。

2 濕地凈化污水機理

人工濕地是一種由人工模擬自然濕地建造和監督控制［3］的生態系統，它利用與自然生態系統相似的物理、化學和生物的三重協同作用來實現對氮、磷［4］等有機污染物的去除。污水流過濕地，經沉淀、過濾、吸附、離子交換、微生物分解以及植物吸收等過程，實現對污水的處理［5］以及對水環境的修復［6］，同時還可提高生物多樣性及美化生態環境，具有一定的經濟效益和生態環境效益［7］。其系統由以下五個部分組成:有透水性的基質、好氧和厭氧微生物、能在飽和狀態的基質中生長的植物、無脊椎或脊椎動物以及在基質表面或表面下流動的水體［8］。通常按污水在系統中的流動方式將其分為表面流人工濕地和潛流人工濕地。其中潛流人工濕地有水平和垂直人工濕地兩種類型，前者的脫氮除磷效果不及后者，但后者在處理含氨氮濃度高的污水中優勢更加突出［2，9］。目前，常見的濕地凈化污水技術主要有生物氧化塘濕地技術、表面流濕地技術以及組合景觀濕地技術。

3 人工濕地生態技術凈化污水工程應用實例

3.1 窯泥溝濕地介紹

窯泥溝人工濕地為撫仙湖第一個入湖河水人工濕地治理技術試驗工程，占地面積32.98 畝，主要收集窯泥溝和相鄰農灌中溝集水域內的入湖河水。一期工程日處理水量為3 520 t，經二期擴建后提高到日處理量10 000 t，種植的植物有蘆葦、睡蓮、馬蹄蓮、浮萍等，設計出水水質及去除率見表1 所示:

表1 窯泥溝人工濕地設計進出水水質表Tab.1 Design Parameters of Yaonigou Artificial Wetland

工藝流程圖如圖1 和圖2 所示。

圖1 一期工藝流程圖Fig.1 Flow Chart of First Phase Process

圖2 二期工藝流程圖Fig.2 Flow Chart of Second Phase Process

3.2 濕地系統主要設計參數

濕地系統污水的水力停留時間一般為48 h，在枯水期可達到6 d。沉淀池面積為900 m2，水深1.0 ～1.5 m，種植美人蕉和香蒲，通過打撈和沉降對其進行凈化;生物氧化塘面積為4 660 m2，水深1.5 ～2.0 m，種植菱、水芹和睡蓮，采用三塘并聯方式進行凈化;潛流人工濕地面積為900 m2，分成四個15 m×15 m 單元，每個單元內填充0.6 m 厚的礫石或煤渣，水深為0.4 ～0.6 m，采用四組并聯進行凈化;表面流人工濕地，分成兩級(一級面積為2 300 m2，二級面積為1 300 m2)，水深為0. 2 ～0.3 m，種植慈菇和蓮，采用兩級串聯進行凈化處理。

3.3 工程實際運行效果

據2002 年觀測數據統計，濕地系統水力負荷年平均為437 mm/d，其中氮負荷年平均為3.315 g/m2·d;攔污池共清除各類懸浮垃圾962.4 t，月平均清除量為68.8 t，其中最高月清除量高達178.3 t;各項指標在3 月、7 月及12 月的去除率如圖3 所示。

圖3 去除率隨季節變化趨勢Fig.3 Removal Rate with Seasons Change Trend

由圖3 可知各指標的去除率，隨季節變化趨勢較大。特別是在7 月份，各指標的去除率較高，這是因為7 月份，云南氣溫較高，通常為21 ～24 ℃，而且7 月份也屬于云南的雨季，窯泥溝處于豐水期，雖然水力負荷較大，但TN 的濃度相對較低，所以會對去除率產生一定的影響;窯泥溝在3 月份處于枯水期，在12 月份處于平水期，水量的不充足會使進水的C/N 比值偏低，進而也會影響到N 的去除;由圖可知3 月份、7 月份的去除率比12 月份的要高，這是因為春、夏季節，植物的生長比較快，對污染物的吸收量也相對多，而冬季，隨著植物的枯萎、死亡，不僅會減少對污染物的吸收，而且還會釋放部分的P，使得出水中P 的含量有所增加。

4 結語

現在農村正處于產業結構轉型的新時期，在發展經濟的同時，能保護好生態環境，已成為今后農村污水處理技術研究的方向。針對農村水污染特點及現狀，作者認為從以下幾個方面對農村水污染進行控制。

(1)增強村民的環境保護意識，加強村民的社會參與度。

(2)進行產業結構調整。因農村污水主要來源于農業面源污染，所以改善農村的產業結構中的比重，多發展生態農業，發展生態旅游，發揮生態濕地的景觀效果。

(3)退耕還林，退田還湖。由于村落中的植被物種單一，原有的生態系統退化，生態機能基本喪失，所以亟須重建和修復村落生態系統，提高系統的物種多樣性，以增強其納污能力。

(4)完善村落污染治理設施。農村污水成分較簡單，通過排水管網及排水溝集中收集、處理排放或用于灌溉;景區污水中含有餐飲廢水、洗車廢水等，成分較復雜，所以應建立相對獨立的收集、處理設施;生活垃圾分類堆放，回收可再次利用的部分，提高資源利用率，降低其再次污染概率;人畜糞便集中堆放，可用作農田肥料、池塘魚類餌料等。

［1］譚學軍，張惠鋒，張辰.農村生活污水收集與處理技術現狀及進展［J］.凈水技術，2011，30(2):5-9，13.

［2］魏群，陳如融，吳賢華，等.農村污水收集模式與常用處理技術［J］.廣西城鎮建設，2012，39(3):96-100.

［3］宋志文，畢學軍，曹軍.人工濕地及其在我國小城市污水處理中的應用［J］.生態學雜志，2003，22(3):74-78.

［4］陳德強，吳振斌，成水平，等. 人工濕地—氧化塘工藝組合對氮和磷去除效果研究［J］. 四川環境，2004，23(06):4-6，109.

［5］楊佩瑾.人工濕地技術的概述及應用實例［J］.科技創新導報，2009，6(31):112-113.

［6］何娟.人工濕地技術在我國南方中小城鎮污水處理中的應用［J］.科技風，2010，23(19):161-162.

［7］張迎穎，丁為民，錢瑋燕，等. 人工濕地污水處理技術的工藝與設計［J］.工業用水與廢水，2009，40(01):5-10.

［8］陳新萍.人工濕地技術在污水處理中的應用分析［J］.資源節約與環保，2014，31(01):113.

［9］李旭東，周琪，張榮社，等.三種人工濕地脫氮除磷效果比較研究［J］.地學前緣，2005，12(S):73-76.