人工湿地在农村生活污水处理中的应用综述

张怡影，常建芳，尹 莎，吴 斌

（1.易门县六街街道规划建设和环境保护中心，云南 玉溪 651100；2.云南绿诚环境科技有限公司，云南 玉溪 653100）

人工湿地技术在20世纪70年代就得到了发展与应用，且在经过一段时间发展后，该技术更加成熟，目前，已被广泛运用。经研究与实践证明，人工湿地处理污水有显著的效果，如可有效去除污水中的悬浮物。通常，在将污水排入人工湿地后，污水中的可沉降污染物会通过过滤与沉淀有效去除，而悬浮固体会通过湿地介质表面、微生物等吸附去除。同时，污水中的不溶性有机物也会通过湿地沉淀、过滤作用被拦截下来，并被湿地中的微小生物吸收与降解；而可溶性有机物则会被生物膜有效去除。

1 人工湿地技术简述

1.1 人工湿地的定义

由于天然湿地资源有限，所以仅靠天然湿地资源，很难使大量污水在较短时间内得到净化处理，而生态环境也得不到相应改善。因此，人们提出了建设人工湿地，利用人工湿地分解天然湿地的负荷，以此丰富污水处理途径，改善生态环境。在《湿地公约》中对人工湿地的定义是：天然或人工、长久或暂时的沼泽地、湿原液、泥炭或水域地带，带有或静止或流动的水深小于6 m的淡水、半咸水或咸水水域。所以，湿地是陆地与水域的过渡地段，其生态系统比较复杂，且生物多样性丰富，并具有较强的净化、降解与修复功能。

1.2 人工湿地分类

按照污水流动方式划分，可将人工湿地分为潜流式与表面流动式的人工湿地。如果再细分，潜流式人工湿地又可以划分为垂直潜流与水平潜流这两种类型。

表面流人工湿地是指污水在湿地表面流动，水位在（0.1～0.6）m这一范围内。表面流人工湿地的去污机理为：是利用植物根系对污水中的污染物进行拦截，并将污染物质沉淀下来，然后再通过植物根茎上的生物膜降解、净化污染物，最终实现处理污水的目的。表面流人工湿地的特点是，受季节因素影响较大、占地面积较大，但其污水处理能力相对较 低[1]。

水平潜流人工湿地的特点是：需要处理的污水不在湿地表面，而是在填料层内，且由进水端流向出水端。水平潜流人工湿地的用材包括沙土、粗砾、卵石等，材料一般都是就近选取。通常，水平潜流人工湿地由多个填料层组成，而填料层床底会使用水泥进行硬化处理，或是设置防渗膜，其主要目的是在于防止污水下渗对地下水造成污染。水平潜流人工湿地污水处理机理为：湿地中有多种植物、动物、微生物，在污水流经湿地时，污水中的污染物会被植物根系拦截、吸附、吸收以及降解、转换，从而有效降低污水的污染性[2]。

2 农村生活污水现状

农村生活污水的主要来源为洗菜、淘米、洗衣、洗浴和冲厕废水。因此，农村生活污水表现出以下特点：污水中的人畜粪便，磷、氮等元素的含量高；污水产量的变化受农村居民生活习惯的影响，且具有规律性，如中午、晚间村民做饭、洗菜洗碗，污水产量会增加。近些年，随着人们生活水平的提高，农村生活污水的产量不断上升，而污水内的污染物含量也更加复杂，但整体上重金属与有毒有害物质的含量较低[3]。

根据调查统计，在农村地区，生活污水是最主要的污染源。其中，厨房洗涤污水、洗衣废水的产量不断增加，而农民的环保意识又比较有限，所以，很多污水都被随地泼洒、倾倒，然后流入沟渠，最终对生态环境造成严重污染。另外，受经济、交通、地理环境以及思想观念等诸多因素影响，农村地区的污水排放系统、处理设施等都不完善，再加上农村污水多沿边沟与地面径流排入附近水体，杂乱的排水现状给污水处理带来了一定难度。

3 人工湿地在农村生活污水处理中的应用

在运用人工湿地技术处理农村生活污水时，最重要的是要做好人工湿地的选址。相关部门在选址时，要对各地的地形地势、水文地质等详细考察，尽可能地将建设地址选在有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒地；在做好选址工作后，就需根据具体的污水处理需求选择组合方式，或是将人工湿地与氧化塘等系统进行串联组合，由此使农村生活污水得到更有效的处理。同时，在人工湿地系统中，植物也是非常关键的一个组成部分，因此，也需要相应做好植物的选择与配置。一般来说，人工湿地中运用的植物要有较强的生长适应能力、耐污性等。所以，在建设人工湿地时，可选用芦苇、水生花、大米草以及香蒲等植物，以最终保证其污水净化效果。

3.1 人工湿地的工艺流程设计

在人工湿地的工艺流程设计阶段，主要是解决人工湿地的长、宽、深、日处理量等关键参数，所以，要根据农村的实际情况确定人工湿地类型，以及污水进入人工湿地的路径等，以此保障污水的处理效果。考虑到农村生活污水的水质特点，应设计、选用技术可靠、操作简单、管理维护方便的人工湿地系统。在实际的农村生活污水处理中，确定人工湿地中的处理流程为：废水、格栅井、厌氧池、潜流式人工湿地、氧化塘，最后是达标后排放。

此外，农村生活污水经污水收集管网收集后，要集中运送到污水处理站，再利用格栅将污水中大的悬浮物过滤去除，然后排放到厌氧池，经厌氧池处理后，排放到潜流式人工湿地与氧化塘中进行进一步的吸附、净化以及降解处理，然后将污水中的有毒有害物质彻底去除，经检测确定水质达标后，排放到附近排水渠[4]。

3.2 人工湿地结构

在人工湿地处理生活污水的过程中，基质起着至关重要的作用，也就是基质决定了最后的处理效果。在人工湿地中，基质主要为植物、微生物提供生长所需要的条件，同时，也对污水中的污染物质起到拦截、吸附等作用。因此，基质的选择必须要科学合理。根据农村生活污水的特点以及处理要求，农村人工湿地的基质应满足以下要求：孔隙率高、比表面积大；结构松散，质量小，机械强度高；无毒无害，绿色环保；吸附性强，水损小。其中，比表面积大、孔隙率高，其可供微生物附着的位置就越多；而填料结构松散且质量小，能有效避免填料层的板结问题，并保证了出水水质稳定；基地材料清洁环保、无毒无害，可保障周边环境、人体以及动物健康，并确保在污水处理过程中不会产生二次污染问题。根据以上要求，可选择砂石、砂作为基质填料。通常，砂石、砂在农村比较易得，且结构松散，孔隙率高，有效满足了农村人工湿地的建造要求。

人工湿地潜流湿地床由架空层、布水滤板、下层卵石以及表层沙土层组成，滤板用钢筋混凝土现场浇筑。而人工湿地中的支撑板起到污水输送的作用，在架设起支撑板后，可通过支撑板孔洞将下部架空层污水输送到上部湿地进行处理。在实际应用过程中，可通过出水孔高度控制人工湿地的水位，而出水孔一般位于卵石层中上部。

在人工湿地系统中，为了保证进水区配水均匀，一般工程会使用布水沟布水至各个潜流式的人工湿地单元，并通过若干个间距为150 mm的100 mm×100 mm的方孔向各个潜流式人工湿地单元布水[5]。

3.3 人工湿地污水处理效果

在实际应用中，人工湿地对农村生活污水中的CODcr、TP和NH4+-N 等的去除率很高。经过调查计算，通过人工湿地处理后的生活污水的污染性与毒性大大降低，其出水水质稳定，CODCr、TP和NH4+-N、TP可达到《农田灌溉水质标准》（GB 5084-2021）以及《污水综合排放标准》（GB 8978-1996），因此，可有效提高生活污水的安全性。

3.4 人工湿地系统运维管理

在农村人工湿地系统的运维管理中，健全完善的管理机制是保障其长久稳定运行的关键。在当前的背景下，有关部门需严格按照国家要求以及当地具体情况，建立起科学完善的人工湿地系统管理机制，以此对人工湿地进行管理维护。具体来说，在农村地区可采用阶梯式的管理模式，可建立起由政府、企业以及个人共同构成的分级管理机制，并按照有关要求与标准对各方的管理权限、管理内容等进行划分，以此使人工湿地系统得到有效管护。此外，也要按照“谁受益谁负责”的原则组建农民管理协会，让农民参与到人工湿地系统的管理中来。同时，在建设农民管理协会时，可通过宣传教育的方式增强农民的管理意识、责任意识，使其意识到生活污水处理以及人工湿地建设问题是与自身利益密切相关的。所以，通过这种方式可有效增大人工湿地工程管护的队伍，提高工程管理水平。

除此之外，还要充分运用计算机、互联网、多媒体、大数据等先进技术手段构建信息化的管理系统，以此对农村人工湿地系统的运行情况，以及生活污水的产出与排放情况进行实时的监测与动态管理。这样既便于及时发现问题并作出相应处理，又避免了产生严重的污染问题。同时，相关部门还可以引进地理信息系统，建立人工湿地系统的基本信息数据库、多媒体数据库以及监测信息数据库。通过以上数据信息，可综合分析水人工湿地系统的运行情况，还可以进一步实施信息处理，且可采用多媒体、表格以及图库等多种方式显示处理结果，促使监测结果更加真实可靠。

4 农村生活污水处理的其他建议

4.1 开展雨污分流工程

当前，由于农村未实施雨污分流，所以污水的处理负担较大，导致污水处理成本较高。对此，可根据农村的实际情况，尝试在农村地区开展雨污分流工程，

可建设雨污分流的网络管道，并通过渠道、排水管网改造、棚户区改造等，逐步将雨水、污水的管道设置分开，最终实现雨污分流的目标。在信息化时代，农村地区还可以灵活运用信息化、自动化技术对雨污分流及其污水的处理过程进行监测调控。而有关部门可依据污水处理需求构建污水管网水质在线监测系统，并运用智能设备、信息技术等采集处理各项数据，从而动态掌握污水的处理情况，有效提高污水的处理效率。

4.2 实施污水分类采集与管理

近些年，农村经济水平显著提高，农民生活得到改善，因此，各种机具、洁具已在农村普及，从而也导致农村的生活污水产量持续增加。通过调查分析得知，农村生活污水主要有含油废水、粪便废水以及清洁、洗涤污水等。由于其来源不同，所以污水的污染物成分、污染物含量也有所不同，如果采用同一种处理方法，就很难获得十分理想的处理效果。因此，建议对农村生活污水进行集中收集，且收集后分类输送，并分类处理。对于生活中产生的清洗污水、车辆洗刷污水等，可将这类含有悬浮杂质、清洗剂以及油的污水按照处理标准收集后，进行沉淀、隔油、气浮以及过滤处理，待污废水清洁度与安全度达到一定标准后再进行排放；而对于尿水、粪水则直接运输到田间，作为肥料使用。

4.3 做好对农村群众的宣传教育

目前，农村群众的环保意识还有待提升，尤其是在生活污水处理上，许多群众意识不到含有洗衣粉、洗洁精等的废水会对环境以及生物造成一定伤害，所以，采用的处理方式比较直接简单。根据观察，许多村民都有随手倾倒生活污水的习惯，对此，有关部门应通过一定的宣传、引导、教育与限制措施，来降低农村生活污水对自然环境的影响，以此使农村环境得到有效保护。

在农村地区具体的宣传教育工作中，可利用网络宣传、线下教育等多种方式进行宣传，以此提高村民对生活污水危害的认识。而宣传人员还可以采用实际案例进行宣传教育，引导群众转变错误观念。同时，有关部门还要对农民群众加强法制教育，加大对各项规章制度与条例的宣传，让群众了解污水的处理要求、水环境保护内容等，使其能积极主动地参与到环境保护工作中来，进而实现对自然环境的管理与保护。除此之外，还要学习借鉴其他国家的先进处理模式，如在城镇、乡村等各地区都建立污水集中收集与存蓄点，对污水进行集中收集与处理，以此从根本上解决农村地区的乱倒污水、乱排放污水等问题。

5 结语

综上所述，人工湿地系统具有绿色环保，清洁无污染且污水净化效果理想的优势，其维护操作简单便捷，非常适合于我国农村的生活污水处理。当前，在农村生活污水产量不断提高、自然环境持续恶化的背景下，应进一步加大对人工湿地技术的研究与推广，并进一步科学创新，以此将人工湿地全面引进农村地区，有效缓解农村自然环境的承污与净化压力，改善农村自然环境状态。同时，在应用人工湿地处理精神可嘉生活污水的过程中，要根据农村的地形地势、自然条件以及生活污水处理需求等，科学选择人工湿地类型、合理选用湿地基质、植物等，并做好人工湿地的管理维护，将人工湿地的功能作用充分发挥出来，以此为农村地区创建绿色的人居环境奠定良好基础。