简析人工湿地在农村生活污水治理中的运用

丁永强 罗宁

摘要：近年来随着农村生活污水治理工作着力推进，区域水质恶化趋势得到了初步遏制，“镇区雨污分流”“建设美丽乡村”“农村改厕”纳污坑塘整治以及排污口封堵等工作的先后开展，对于改善农村生态环境，提升农民生活品质，建设美丽中国具有里程碑式的意义。利用人工湿地植物的净化功能，开展农村污水生态治理，既解决当前农村污水达标排放问题，又能充分考虑今后污水治理回用的需要，节约水资源、保护水环境，促进农村地区的社会经济与资源、环境和谐发展。

关键词：人工湿地;农村生活污水;污水治理

一、农村生活污水的特点及治理中存在问题

农村生活污水主要来源于日常生活中的卫生间污水、厨房洗刷污水及洗浴洗衣污水。村庄分布非常分散、排放面源污染较大，并且各镇村庄给水及排水设施不同，农村生活污水在水质、水量和排水方式有其自身的特点。

（1）水质特点

1）农村生活污水污染物浓度低，变化幅度较大;

2）农村生活污水污染物含一定量的氮和磷，基本上不含重金属和有毒有害物质，水质波动较大，可生化性好。

（2）水量特性

1）污水水量小。农村人口居住分散，人口数量相对少，产生污水量也小。

2）变化系数大。农村生活污水排放量比较小且不均匀，水量变化比较明显。日变化系数一般在3.0～5.0之间，在某些变化较大的情形下甚至可能达到10.0以上。农村污水排放量和居民生活规律相近，早晚比白天大，夜间排水量小，农村污水的排放一般在上午、中午、下午各有一个高峰时段，夜间排水量小，甚至可能断流，即污水排放呈不连续状态。

（3）排水形式

以某流域农村排水设施建设情况为例，2013年-2017年中心村已建设污水系统，2018年中心村污水系统污水正在建设中，2019年- 2010年中心村及其余自然村污水均散排，具体排放形式如下三类：

1）排入市政污水管道

2013年-2017年中心村中靠近市政管网的中心村，污水接入市政管网，但存在雨污合流问题。

2）排入中心村污水处理站

2013年-2017年中心村中的其余中心村均敷设污水管道，污水通过管网收集至已建污水处理站，由于缺乏定期的维护管理，污水处理站及管网均存在不同程度的问题。

3）排入村內排水渠、坑塘或田地

其余中心村及村庄道路旁有排水暗渠或明渠，村庄周边有坑塘，村民通过自行修建排水管将住户家里的厨房、卫生间及洗浴室的污水直接排入排水渠、灌溉渠、坑塘或田地，对村内环境造成严重影响，同时影响了村庄整体的环境和卫生状况，不能满足村庄污水排放要求。

农村生活污水收集处理系统存在以下问题：

（1）系统不完善，污水收集、处理率低。部分村庄尚未建设污水收集系统和污水处理站，生活污水未经处理，直接排放，对村庄周边环境造成污染，影响地下水水质;

（2）雨污合流，不利于后期污水处理。现状已建污水收集系统为雨污合流制，影响污水的进一步处理，使污水处理站的无法正常运行;

（3）现状污水排水管（渠）道存在不同程度的损坏、堵塞现象，造成污水排放不畅。无法收集处理，污染地下水，不能满足环境保护要求;

（4）我国的经济、自然等条件限制国内农村的发展，在建设农村生活污水设施上具有匮乏的经验，因此污水治理设施的覆盖率并不高。一些农村污水处理厂资金有限，无法承担大量的运行费用，有的污水处理厂不能根据时代的发展需求建设农村污水处理设施，这些情况的存在都对处理农村生活污水造成一定的影响，导致一些生活污水没有经过科学有效的处理就直接向地下水层沉降，对农村居民生活健康造成严重的影响。

二、人工湿地治理农村生活污水的原理

人工湿地是仿照自然湿地，它主要是借助择选适宜的地理位置、地形，构造主要由水生植物、基质、微生物组成的处理系统。其对污染物的净化主要是通过系统中物化反应、生化反应的联合作用，包括沉降、吸附、络合、分解、固定、硝化反硝化反应。植物根系能明显提高基质内微生物的附着，同时消除短流，并促进污染物沉淀。对较高浓度进水而言，植物本身对氮磷的吸附作用可忽略;对深度处理情况，植物本身对氮磷的吸附起到一些作用。基质是微生物的载体，可缓释供氧，且能够固定湿地植物生长。在人工湿地生态系统中，芦苇是十分常见的一种植物，这是因为芦苇与湿地之中的各种物质进行反应，以此来达到良好的净化水源和过滤的效果。而经过多年的调查和实验，目前人工湿地往往都以人工的基质作为主要填料，然后通过人工基质与湿地之中的其他植物来构成一个小型的生态系统，从而在其相互作用之中达到良好的污水处理和净化水源的效果。

三、农村污水治理模式的选择

根据农村地区的土地、植物、地形地势、道路交通条件以及居民住宅建设布局等具体情况，探索因地制宜的农村生活污水收集、治理方式。

（1）城镇管网延伸

村庄周边具有较为完善的现状或规划市政污水管网，村庄一般距离污水管网较近且具备施工条件，将村庄产生的生活污水接入市政管网统一进行治理。该模式具有投资省、施工周期短、见效快、统一管理方便等特点。交由城镇污水处理厂统一处理，具有良好的污水治理效果以及运行管理保障。

（2）集中收集处理系统

集中收集系统主要将农户的污水经村镇排水管网收集至污水集中处理系统。

集中式污水收集系统示意图

依据村镇规模，考虑集中收集系统的规模，可分为小型集中收集系统和中型集中收集系统两类：

小型污水集中收集系统，一般污水量在5m3/d～500m3/d之间，服务人口50～5000人，服务家庭数10～1000户。此类收集系统适用于人口分布集中的行政村、自然村、小型村落。

中型污水集中收集系统，一般污水量在500m3/d～1000m3/d之间，服务人口5000～10000人，服务家庭数1000～5000户。此类收集系统适用于经济发达、人口集中的村落。

分散处理系统

对于居住比较分散的偏远自然村，由于受到地理条件和经济因素制约，不适宜进行生活污水的集中处理，此时应因地制宜地选择和发展生活污水分散式和就地处理技术。

分散收集系统一般污水量不大于5m3/d，服务人口50人以下，服务家庭数2～10户，污水处理设施布置在村落中;在改厕的基础上，将各户的污水用管道或沟渠引入污水处理设施。此类收集系统适用于分散居住的村民。

四、农村污水处理工艺的选择

为达到污水处置高效稳定运行和基建投资省、运行费用低的目的，因地制宜的结合当地自然、土地条件等，优化组合处理工艺，同时考虑厂站运行管理方便，运转方式灵活，可根据不同的进水水质，调整运行参数和工况，目前国内农村常用的污水处理设施基本为多种工艺模块组合，结合现场调查情况，对各种工艺进行比选。

一体化处理装置+人工湿地生态滤池系统工艺示意图

（1）农村污水分散处理工艺

农村污水分散处理可采用三格化粪池+潜流人工湿地+表流人工湿地系统。

化粪池是一种利用沉淀和厌氧微生物发酵的原理，以去除粪便污水或其他生活污水中悬浮物、有机物和病原微生物为主要目的的小型污水初级处理构筑物。污水通过化粪池的沉淀作用可去除大部分悬浮物（SS），通过微生物的厌氧发酵作用可降解部分有机物（CODcr、BOD5），池底沉积的污泥可用作有机肥。通过化粪池的预处理可有效防止污水管道被堵塞，亦可有效降低后续处理单元的有机污染负荷。化粪池处理效果有限，不能直接排放水体，需经后续好氧生物处理单元或生态技术单元进一步处理。

人工湿地污水处理系统，是将污水有控制地投配到人工构筑的湿地上，利用土壤、植物和微生物的联合作用处理废水的一种处理系统，按水流方式可分为水平潜流湿地、垂直潜流湿地、和表面流人工湿地，可作为农村生活污水处理后的深度处理技术。

五、人工湿地治理农村生活污水应对策略

（一）选择人工湿地中绿植

对人工湿地植物的种类进行选择时，不仅需要对其污水净化的能力进行考虑，还应该对其耐污染性、生长能力进行思考。同时，还应该对绿色植被的经济性、美观性等进行探索。比如西南地区可以广泛使用芦苇、美人蕉等綠色植物，将几种绿植隔行进行种植，既能提升农村生活污水的治理效果，也能避免人工湿地景色的单一化。

（二）优化人工湿地建设

为让人工湿地技术发挥最大的生活污水治理效果，因地制宜，重点选择人工湿地的基质，对人工湿地的结构进行优化，有效提升农村生活污水的治理效率。

（三）运用多种类型的人工湿地

为提升农村生活污水的治理效果，可以在农村地区构建多个人工湿地，使每个人工湿地都能发挥独特的优势，起到综合治理农村生活污水的效果。如农村地区生活污水的氮磷含量比较高，这时可以构建双向垂直的人工湿地，通过调整人工湿地的基质，改变生活污水的水流流向，提高污染物去除率。

（四）解决污水流向

在一些比较缺水的地方，通过相应的施工行为，进行相关改造工作，把管道引入其中，向该区域内引入经过处理的污水，对土壤进行灌溉，实现环境的改善和绿化面积的增加。通过污水的处理，还可以对农田进行灌溉，实现循环利用污水，对国内水资源短缺的问题有效的解决。不仅如此，还可以在低下储存经过处理的污水，这样可以实现地质的优化。不仅如此，还实现地下水资源的节约，提高经济效益，有效的调控水资源短缺的区域，实现真正意义上的可持续发展。

结语

综上所述，在农村生活污水的治理过程中，应用人工湿地能有效提升生活污水的治理效果，改善农村环境质量、提高居民生活水平，促进经济效益、社会效益、环境效益的同步发展，对当地的可持续发展有着重要意义。

参考文献：

[1]闫龙，王蓉.组合人工湿地技术在农村生活污水治理中的应用[J].净水技术，2021，40（05）：81-86.

[2]魏敬铤，陈亮，宋志博.人工湿地在关中农村生活污水治理中的应用研究[J].节能与环保，2019（08）：103-104.