人工湿地处理农村生活污水的工艺

杨文鑫

中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉430014

摘要：目前环境保护被国家纳入了政府重点工作任务内，环境保护力度也得到了加强，工业污染问题得到了一定治理，一些重要水域在环境保护政策实施下，水域健康度有了明显改善，但是目前湿地系统遭受农村生活污水、农业生产污水的污染的问题还没有得到有效解决。未来农村生活污水、农业废水处理将会是环保工作的重点之一。

关键词：湿地系统；农村；生活污水

1、农村污水现状

农村污水是农村居民在每天日常生活及日常生活提供的活动过程中产生的废水，主要包括小型加工业废水、畜禽养殖废水、居民生活污水、农田尾水等。由于农村生产生活特点导致其与城市污水在水质和水量上都存在较大差别，水量方面具有用水时间集中、水量波动较大、受雨季影响大等特点。水质方面受畜禽养殖、农业种植等方面影响，具有高COD、高BOD、高氮磷等特点。同时，由于农村居民分散和经济因素限制，导致污水收集系统不完善，产生的污水大多未经处理并以散排形式排入自然水体，对水资源造成严重污染。近年来，随着“水十条”、《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》等相关政策的出台，农村污水处理技术的研究现已成为污水处理技术的研究热点。目前，农村污水处理主要分为集中式与分散式两种模式，其中，集中式污水处理系统利用管道将分散污水统一进行收集，在污水处理厂进行处理。这种污水处理模式主要适用于人口数量大且相对集中，配套管网较为完备的中心村镇，故在实施时具有一定局限性。分散式污水处理模式是指在每一个小的单元内独立布设管网并建立污水处理设施。适用于产生污水量较小、人口分散的村落，相比于集中式污水处理在投资与适用性等方面具有明显优势。

2、人工湿地组成

（1）湿地基质。根据材料特性基质可分为三大类，一类属于天然材料，包括矿物、岩石、海洋沉积物和土壤，如石灰石、硅酸钙盐矿、白云石和沸石、页岩等，这类材料可直接使用，也可经碾磨、热处理等前处理来提高其吸附能力；一类为工业副产品，如高炉矿渣、电弧炉钢渣和炉渣等来自钢铁、采矿和发电行业的废物；还有一类为人造产品，主要指轻质聚合体。基质是人工湿地区别于自然湿地的重要特征，其在人工湿地结构中体积占比最大。污水中磷的去除主要靠基质的沉淀和吸附作用，而氨氮则既可通过吸附直接去除也可通过改变湿地植物的根基环境来影响氮素的转化和去除。不同基质对污染物的去除效果也不同，如沸石去除氨氮效果较好而砾石煤渣等对磷的去除效果明显，因此在实际应用中往往多种基质混合使用。（2）湿地植物。湿地植物是人工湿地的重要组成部分，不同植物的生长速度、对污染物的吸收转化能力和泌氧能力各不相同，因此筛选适宜的植物对提高人工湿地的稳定和净化能力具有重要意义。人工湿地水生植物的选择一般依据以下原则：适宜本土生长，耐污抗寒能力强；根系发达、生长旺盛、抗虫病能力强；有一定经济价值等。人工湿地中植物的去污作用体现在：对污水中对态营养物质的直接吸收、利用；吸附和富集重金属等有毒有害物质；为水中微生物输送氧气至根区，提供多样的生存环境，利于根区细菌群落对多种污染物的降解等。目前国内外常用的植物有芦苇、香蒲、灯芯草、凤眼莲、黑三棱和水葱等。（3）湿地微生物。由于大多数生物化学反应是在酶与微生物的相互作用下进行的，因此作为人工湿地的三大要素之一，微生物在人工湿地水处理系统中起着至关重要的作用。研究表明，人工湿地中存在大量细菌、放线菌、真菌、氨氧化细菌和亚硝化菌等，且沿着水流方向数量逐渐减少。

3、人工湿地在农村生活污水治理中的具体应用探究

3.1人工湿地类型的选择

对于治理生活污水的人工湿地来说，能够划分为3种类型。笔者在进行农村生活污水治理中，结合当地的实际情况，对3种人工湿地类型进行了分析与比较，主要分析了成本、湿地占地面积、对周边环境的影响、实际效果等因素。结果显示使用潜流湿地有着更高的经济实用性，其占地面积相对较小、卫生条件与治理效果更好、缓冲符合较大、且更为容易管理维护。在实际的规划与设计中，可以将人工湿地设计成单格形式，也可以划分成多格。其中，若是设计为单格形式，则由于池体相对较长，所以可以在其中增设隔墙，引导水流在其中完成波浪形的流动，避免短流的发生，提升生活污水治理效果；若是划分成了多格（三格），要将不同格的容积比设定为4:3:3，其呈现出倒“S”型的进出水格。

3.2填料的选择

在人工湿地的建设中，特别是在潜流湿地的建设中，填料的选择极为重要，其主要为湿地植物提供了载体以及营养物质。在进行填料的选择过程中，相关人员要重点对其比表面积、理化特性、后期维护、堵塞发生的可能性等因素进行考量。在人工湿地的建设中，结合了当地的实际情况与现实需求，选择了浮土、碎石、炉渣、砂等填料完成了潜流湿地的建设，并在进出水端设置了粒径为30mm的碎石。此时，污水水流会经过穿孔花墙流进池内，降低了堵塞问题的发生概率。

3.3工艺的选择

政府展开了改厕工程，所以农村生活污水中主要包含着洗衣、做饭、洗澡等灰水，以及雨水。此时，生活污水中包含着大量的有机物，并含有少量的固体残渣。农村生活污水治理的工艺设置如下：①生活污水首先经过不同粗细的格棚，完成树枝、菜叶等固体残渣的拦截，为后续处理的系统提供保障；②由于生活污水中包含着雨水，所以要设置雨水溢流井，降低雨水对整个处理系统的冲击；③经过处理后的污水以及缓冲后的雨水会经过调节池与水解酸化池，完成其中包含着的蛋白质、脂肪等的初步分解；④经过人工湿地处理，流出的水进入清水池，并进一步展开回用或外排。

3.4植物的选择

在进行人工湿地建设中，笔者选择了黑麦早、香蒲、芦苇、美人蕉等植物，并进行了隔行种植的方式，保障污水治理效果的同时实现景观丰富性的提升。为了保障种植效率，将湿地植物栽植安排在了春季，并依照10株/m3的密度完成栽植。

3.5日常管理

（1）随着污水处理过程的不断进行，湿地中微生物繁殖增多，加之植物的腐败和基质吸附能力的下降（趋于饱和），若湿地运行维护不当，特别容易出现基质阻塞和淤积现象。当出现堵塞时，湿地系统水力负荷下降，稳定性和寿命都会降低，甚至丧失功能。随着研究的深入，目前常用的有效治堵措施有：选择合适的基质粒径和级配，对进水预处理，选择适宜的污染负荷和植物，合理的运行方式等。（2）湿地系统主要由植物、基质和微生物组成，也通过它们各自或相互之间的协同作用发挥净化功能。但是植物和基质的种类较多，应合理选择和搭配。如果植物数量、种类等选择不当会造成对光、水和营养的竞争，从而影响植物自身或其周围植物的生长，降低净化效果。不同基质具有不同的处理机制和处理效果，为植物和微生物提供的环境也不同，如果选择不当，对污水处理效果影响也十分明显。此外，水力负荷过大和污染负荷过重会缩短水力停留时间，减弱净化效果，甚至会造成堵塞。

结束语

人工湿地作为一种生态去污技术，有其独特的优势，应用较为广泛。但对于某些特殊领域的应用如污水处理厂的二级出水净化，相关研究仍不够深入，主要集中在提高去污效果上而忽略了全国范围内不同区域的情况特性，因此在以后的应用研究中仍需加强。

参考文献

[1]杜滢明,邢蓓燕,严志豪,刘洪波,梁万详.组合型人工湿地处理农村生活污水的效能分析[J].净水技术,2019,38(04):16-20.

[2]吴晓莺,杜悦矜,周林艳,曾丽璇.模块化填料人工湿地处理农村生活污水[J].环境工程学报,2019,13(03):664-671.