人工湿地技术处理农村生活污水的应用分析

关键词：农村生活污水；人工湿地技术；厌氧沼气池技术；稳定塘技术；土壤渗滤技术  

　　1 概述 

　　随着人们生活水平的提高，近年来，农村经济生活普遍得到了一定的改善，各个家庭的生活条件也有了很大的提升，然而农村自然生活环境却并不如从前。究其原因，主要有如下三点：（1）农村土地的耕种收割等逐步向半自动化或自动化转变，除草、杀虫等农药和化肥等也普遍大量使用，很多人直接在农村河流中排放农药残渣、化肥等；（2）农村经济落后，人们的环保意识较差，且没有一定的监督手段管理农村的环境保护；（3）农村经济和基础设施比较落后，没有有效的污水收集系统，使得目前的污水很大一部分是在村内以沟渠、地表径流的形式排至附近水体。 

　　针对这些问题，人工湿地技术作为一种具有运行费用较低、处理效果好、投资少、运行维护简便等优点的技术，在农村污水治理中表现出了很好的适用性。下文将结合农村污水的特点以及人工湿地的去污机理详细分析人工湿地技术在农村生活污水中的应用。 

　　2 农村生活污水的特点及处理技术 

　　2.1 农村生活污水的特点 

　　城乡一体化建设近几年才开始启动，所以我国很大比例农村的生活污水收集的基础设施还比较匮乏，而且由于每个地区的经济水平和生活习惯的不相同，生活污水处理也有较大差异。目前农村常见的污水排放现象有：一部分厨房污水和洗浴污水直接排放到房子附近的阴沟，居住在河边、湖边、池塘的居民则是直接排放到河流、湖泊、池塘。基于以上情况，如果农村生活污水没有规范收集处理，会大面积污染农村的地下水等自然水体，从而影响到农村居民的生活环境和身体健康。 

　　概括而言，农村生活污水主要有以下特点： 

　　2.1.1 农村生活污水来源于洗衣服、洗菜、洗澡、厨房洗刷水、厕所及其冲洗等，污染物主要包括有机污染物、氮和磷等营养物较高，重金属和有毒有害物质含量很低。 

　　2.1.2 居民居住分散，人口密度小，污水排放量较少，但其生活相对规律，因此一天内各个时段排水量差值变化明显。 

　　2.1.3 农村经济落后，排水等基础设施落后，环保意识也不强，因此农村污水多为沿边沟和地面径流排入附近水体。 

　　2.1.4 农村污水排放的水质情况和当地的经济水平也有一定的关系，经济发达的地区，排放水量较大，有机物污染物则相较较少。 

　　2.2 农村生活污水处理技术 

　　随着城乡一体化和农村经济的发展，部分地区也产生了越来越多成熟的处理技术，主要有厌氧沼气池技术、稳定塘技术、土壤渗滤技术、人工湿地技术等。 

　　2.2.1 厌氧沼气池技术。在我国农村生活污水处理的长期实践中，厌氧沼气池由于其节约的特点而被广泛应用。主要作用机理是：利用污水中有机物在厌氧环境中经厌氧发酵会产生沼气，从而去除有机物，达到净化目的，也体现环境效益与经济效益结合的特点。 

　　它有机地结合了农村现状：有大量的人畜粪便、秸秆等原料，使其能够持续性运行，其工艺运行的产物沼气可以作为农民的日常燃料，达到了处理废物的同时生产了能源。 

　　2.2.2 稳定塘技术。稳定塘主要是指利用菌藻等自然生物的共同作用来处理废水的生物处理建筑物。该系统简单易维护、效果稳定，能够节省能源，可与塘中的水生植物等形成一个相对完整的人工生态系统。对于缺水干旱的地区，是实施污水资源化利用的有效方法，所以稳定塘处理污水成为我国近年来着力推广的一项新技术。 

　　2.2.3 土壤渗滤技术。土壤渗滤处理系统是利用浅层土壤的自然净化功能，通过生态系统的物质循环和能量流动进行降解、净化，适用于土地较少、土壤条件适宜的农村。 

　　2.2.4 人工湿地技术。人工湿地污水处理系统是指以一定的废水处理为目的，人为地在合适的地形、土壤等条件下，建造的微小的人工系统，所以人工湿地可以受人工控制，通过种植氮、磷吸收能力强、成活率高且有一定经济价值的植物，模拟自然生态系统，对进入其中的废水进行净化的废水处理技术。 

　　人工湿地通过人为的设计，与自然净化能力相比有很高的效率，同时由于人工湿地技术一般就地取材，一次性投资低，运行、维护简单，对农村生活污水处理有很强的适用性。 

　　3 人工湿地在农村推广可行性分析 

　　3.1 人工湿地去污机理 

　　人工湿地系统主要是人工投放铺设的基质、种植的植物、引进微生物等形成一个微小局部的生态系统，形成了生态污水处理系统。 

　　下文简要介绍人工湿地的集中污染物去除机理： 

　　3.1.1 悬浮物去除。污水进入湿地系统时，悬浮物去除主要由湿地中的重力沉降、生物群落的吸附、絮凝共同作用完成。如果悬浮物含量比较高，那么可以通过设置格栅、沉砂池、沉淀池、厌氧沉淀塘等预处理设施，去除污水中的悬浮物。同时湿地中的多种微生物也会发生降解分解、代谢吸收、沉降等多种作用而同化组成细胞的成分，从而达到去除悬浮固体的作用。 

　　3.1.2 有机物去除。有机物的去除都可以通过微生物降解去除，其中有机物中的可溶性有机物可以通过植物吸收、转化，微生物降解等过程去除，不溶性的有机物主要通过填料的沉淀、过滤等物理作用去除。 

　　3.1.3 磷的去除。人工湿地对磷的去除是通过微生物的氧化分解，植物分解和同化作用，化学作用以及物理沉积等。其中物理作用主要是磷通过自身的重力作用以及湿地中的基质和植物根系阻拦而慢慢沉淀；化学作用主要是由于人工湿地中的磷会和其他的铁、钙、镁、铝等阳离子发生离子交换等化学沉淀作用。植物分解和同化作用主要是经过植物摄取、转化、植物吸收等。如果以除磷为目的，可定期从湿地系统中收割植物。微生物作用则主要是通过同化作用和超荷积累两种方式实现的。 　　3.1.4 氮的去除。人工湿地氮的去除主要通过挥发、氨化、植物吸收、硝化和反硝化、以及基质吸附等途径。同时由于氮也是植物、微生物细胞等所需的营养元素，所以一部分氮被植物、微生物吸收同化。一般人工湿地在中性和弱碱性之间，可采用收割去除的方法，当处理低浓度污水时，有很好的效果。 

　　3.2 农村生活污水应用人工湿地技术的可行性 

　　由上所述，农村生活污水普遍存在有机物丰富、氮磷含量高的问题，结合农村生活污水特点及人工湿地技术，分析该技术在农村污水中的应用可行性。 

　　技术分析主要有以下三个方面： 

　　3.2.1 完善人工湿地。当采用单级人工湿地时，合适地选择基质植物，以及强化充氧和进水控制等条件控制，使得人工湿地的运行控制在最优的状态，从而提高系统的处理能力和运行效果。 

　　3.2.2 组合人工湿地。人工湿地按照污水流动方式可分为表面流人工湿地、水平潜流式和垂直潜流人工湿地。其中表面流人工湿地表面有充足的氧气，故经济上建设花费较小，但由于其污水仅在表面流动，所以占地面积大、处理效率低下。而水平潜流人工湿地有很好的保温效果。垂直潜流人工湿地是对氨氮的处理效率更高、占地面积更小，但对有机物的去除能力较水平潜流人工湿地差。 

　　可以针对这三种湿地系统的优缺点，组合人工湿地，建立多级人工湿地，达到很好的去除污水效果。 

　　3.2.3 联合其他工艺。联合其他处理工艺，对污水进行预处理后进入人工湿地系统，可以产生事半功倍的效果。目前有部分地区采用生物接触氧化人工湿地组合工艺和化粪池/潜流人工湿地组合工艺。采用生物接触氧化/人工湿地组合工艺处理生活污水工程通过运行检测，发现其具有去除效果比较稳定、操作方便、管理简单、景观效果良好的特点，对氮、磷等多种离子的去除也达到了很高的去除率，出水水质达到了城镇污水处理厂污染物排放标准的1级A标准。采用加强型化粪池/潜流人工湿地组合工艺则具有投资成本低、基本不产生运行费用、维护管理简单的特点。从经济上进行分析，人工湿地系统由于其投资费用低、运行管理维护简便等特点在农村也显示了很强的可行性，如可针对农村当地实际情况，采用就近的基质材料，大大节省了开支。 

　　4 结语 

　　现今，虽然大量的农村人口向城市涌进，但农村仍然是我国人口最多的居民聚集地，因此农村的生活环境和生活质量也很大程度上体现了我国的整体水平。国家的环保政策和居民生活水平和环保意识的提高有着很高的必要性和重要性。通过上述对人工湿地对农村生活污水的应用可行性分析，可以看出人工湿地技术针对广大的农村地区生活污水的治理有很好的环境效益和经济效益的适用性。 

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