■ 周靜遠(yuǎn)

（作者單位：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)）

一、我國水生態(tài)處理技術(shù)及治理現(xiàn)狀

生活污水的主要污染物是化學(xué)需氧量（COD）、生物需氧量（BOD）、氨氮、懸浮物（SS）和大腸桿菌等。為了避免受納水體富營養(yǎng)化，還需要脫氮和除磷。COD、BOD和氨氮的氧化去除都需要消耗大量氧氣，一般來說，完全氧化1升生活污水中的還原性物質(zhì)大約需要消耗2升空氣中所含的氧氣量，因此，充足、高效的氧氣供給是生活污水處理的必要前提。

生物處理是城鎮(zhèn)污水處理廠的常用技術(shù)，在污水分散處理中主要采用接觸氧化法和序批示生物反應(yīng)器（SBR）法。由于規(guī)模小，多采用地埋式，有的加工成一體化設(shè)備。這類技術(shù)采用強動力曝氣，運行費用高，維護復(fù)雜。由于我國缺少污水分散處理設(shè)施的運行保障機制，運行費用高且維護復(fù)雜的污水分散處理設(shè)施往往變成擺設(shè)，在農(nóng)村的情況尤其如此。此外，在分散式污水生物處理系統(tǒng)中，一般都沒有脫氮除磷過程（如較常用的SBR一體化設(shè)備），其出水即使感官效果較好，也不能減輕受納水體的富營養(yǎng)化。

當(dāng)前，我國水生態(tài)處理技術(shù)主要有地下滲濾、人工濕地、快速滲濾、慢速滲濾等。其中快速滲濾和地表漫流嚴(yán)重危害周圍環(huán)境，系統(tǒng)運行也受氣會影響很大，因此很少使用。

（一）地下滲濾

地下滲濾的基本方法和原理是將污水通過埋在地下的散水管散布于一定面積的土層中，污水在重力作用下向下滲濾的同時，其中的污染物被土壤攔截、吸附和微生物分解轉(zhuǎn)化而去除。其地表經(jīng)覆蓋后可綠化，經(jīng)濟和環(huán)境效益好，是歐美等發(fā)達(dá)國家污水分散處理的首選技術(shù)。然而，由于傳統(tǒng)技術(shù)日處理1噸污水占地約30平方米，在我國難以應(yīng)用。為了減少占地面積，人工采用人工土填料替代原生土壤，使日處理1噸污水的占地面積減少到10～15平方米，其占地面積仍然很大，且大幅度增加了工程建設(shè)成本。

（二）人工濕地

人工濕地在發(fā)達(dá)國家多用于污染水體的水質(zhì)改善和環(huán)境修復(fù)，在我國常用于污水處理。人工濕地利用植物根系復(fù)氧，國內(nèi)外大量研究和實踐證明，植物根系的復(fù)氧能力很有限，日處理1噸污水至少需要10m2的濕地面積，占地面積大，建設(shè)成本高。我國人工濕地污水處理系統(tǒng)多數(shù)在1至3年內(nèi)失效（變成污水潭），主要原因是為了減少占地面積和降低投資，所建濕地規(guī)模太小，后因氧氣供給不足，導(dǎo)致厭氧菌大量繁殖而變黑變臭。人工濕地在冬季低溫條件下不能正常運行（在黃河流域及其以北地區(qū)冬季幾乎失效），夏季可能滋生蚊蟲。

近年來，我國研發(fā)人員提出了各種以強化“預(yù)處理＋人工濕地”為主的污水處理組合技術(shù)，其中以“預(yù)曝氣＋人工濕地”的效果較好，但其預(yù)處理本身就是一個生物處理系統(tǒng)，大大提高了運行費用和管理難度?！岸嗉壍畯?fù)氧＋人工濕地”不僅危害周圍環(huán)境，而且受氣候影響很大；滴濾池的建設(shè)投資大，接觸反應(yīng)時間太短，需要大比例回流，因此運行成本較高。由此可見，經(jīng)濟和環(huán)境效益好、適用范圍廣、維護管理簡便的水生態(tài)治理技術(shù)是我國所急需的。

二、人工濕地組合系統(tǒng)的可行性

傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)發(fā)展歷史較長，雖處理效果較好，但基建投資大，運行費用高，需要龐大的充氧曝氣設(shè)施和大規(guī)模的收集管網(wǎng)，而我國農(nóng)村和中小城鎮(zhèn)經(jīng)濟基礎(chǔ)薄弱，農(nóng)村污水分散，難以大面積的收集，缺少專業(yè)的技術(shù)管理人員，因此，傳統(tǒng)的污水處理模式難以在我國農(nóng)村地區(qū)大面積推廣。

人工濕地在我國推廣應(yīng)用的主要難題是污水負(fù)荷小，因此需要通過強化預(yù)處理降低進水污染物濃度，以提高污水負(fù)荷。人工濕地組合系統(tǒng)可自流運行，不需要動力設(shè)備。人工濕地工程的造價為傳統(tǒng)二級活性污泥法的16% ～ 20%，為氧化溝的34%，價格低廉。

人工濕地組合系統(tǒng)維護主要是植物的重新種植、雜草的去除和沉積物的清理，技術(shù)要求較低。在污水凈化的同時能夠增加綠化面積，美化環(huán)境，可在濕地系統(tǒng)中推廣生物質(zhì)能源植物作為濕地植物，處理能力強且不產(chǎn)生污泥?，F(xiàn)在的中小城鎮(zhèn)和農(nóng)村，都在搞美化建設(shè)，人工濕地既能美化環(huán)境又能治理環(huán)境污染，具有一舉兩得的效果。

人工濕地組合系統(tǒng)常用的景觀植物有水蔥、雨久花、香蒲、黃花鳶尾、柳樹、蘆葦、芡實、千屈菜和菖蒲等，這些植物對BOD5去除率可達(dá)85%-95%，對COD去除率可達(dá)80%以上，出水BOD5在10mg/l左右，SS小于20mg/l具有較強的處理效果。

因此，人工濕地組合系統(tǒng)具有投資低、出水水質(zhì)好、增加綠地面積、改善和美化生態(tài)環(huán)境、維護和運行費用低廉、維護管理方便、簡單等優(yōu)點，農(nóng)村和中小城鎮(zhèn)較為豐富的土地資源以及人力和物質(zhì)資源也是人工濕地得以在我國農(nóng)村和中小城鎮(zhèn)大面積推廣的一個重要因素。

三、人工濕地組合系統(tǒng)的適用性

近年來，我國不斷地對人工濕地治理污水技術(shù)加以深入研究和實踐，并取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)在人工濕地處理污水方面取得了突破性進展，獲得許多研究成果。其中，在潮汐流人工濕地相關(guān)研究、自來水廠污泥除磷性能研究、北方地區(qū)濕地植物篩選、家庭組合人工濕地污水處理系統(tǒng)、污水處理廠好氧污泥生物脫水與資源化利用技術(shù)等方面取得了豐碩的研究成果。這些技術(shù)和研究成果在人工濕地處理農(nóng)村污水方面發(fā)揮著重要作用。

潮汐流人工濕地床對COD、BOD5和氨氮的去除率分別達(dá)到79.0%、80.2%和61.8%，去除負(fù)荷分別達(dá)到283.2、179.7和30.1g/(m2·d)，高于其它類型濕地系統(tǒng)。該濕地床對總磷的去除率及去除負(fù)荷分別為28.7%和2.9 g/(m2·d)。潮汐流人工濕地床具有較好的污水處理效果。

潮汐流人工濕地床具有很強的復(fù)氧能力，其供氧全部來自潮汐作用。進水中溶解氧濃度低于出水，水體中的氧在濕地床中出現(xiàn)反補現(xiàn)象。在耗氧中，有機物氧化需氧量大于氨氮氧化的需氧量。潮汐流人工濕地床中供氧能夠滿足有機物的降解和氨氮硝化作用的耗氧。針對潮汐流處理污水?dāng)?shù)量家少的問題，他們發(fā)明了捆綁式潮汐流人工濕地，捆綁式潮汐流人工濕地為7個直徑為20cm的潮汐流柱組成。捆綁式潮汐流人工濕地能處理農(nóng)村兩三家的污水，且具有較好的處理效果。

自來水廠污泥除磷性能研究，脫水明礬污泥是自來水廠副產(chǎn)物，目前大多進行填埋處理。明礬污泥中含有豐富的鋁、鐵離子，能大大提高其對磷的吸附能力。采用自來水廠污泥，作為人工濕地基質(zhì)。研究表明，此濕地系統(tǒng)對磷的去除率由40～50%增加到87%，系統(tǒng)出水TP的濃度為0.66mg/l。

我國南方氣候比較適宜植物生長，人工濕地發(fā)展的比較早，但在發(fā)展上還存在一些不規(guī)范和不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖龇āａ槍ξ覈狈降貐^(qū)冬季較為寒冷，植物成活率低的狀況，通過對香蒲、蘆葦、水蔥、千屈菜、香黃花鳶尾、柳樹6種我國北方地區(qū)常見的植物的凈化效果和耐污能力的研究，得出柳樹在北方抗寒耐水性能比較好，且具有發(fā)達(dá)的根系，可以通過葉面的光合作用向床體根區(qū)傳輸更多的氧，進而有助于維持床體好氧微生物火星，提高有機物及氨氮的氧化分解，柳樹對各種污染指標(biāo)都有較好的處理效果，TP和TN的去除率分別達(dá)到了99.6%和92.1%。這極大地推動了我國北方地區(qū)的人工濕地的發(fā)展。

隨著人口的增加和經(jīng)濟的快速發(fā)展，污水排放量近年來迅猛增加，導(dǎo)致我國水源污染、水體富營養(yǎng)化及環(huán)境水質(zhì)惡化日趨嚴(yán)重。農(nóng)村地區(qū)缺乏公共的地下排水管網(wǎng)，生活污水直接威脅著生活環(huán)境和飲水安全。人工濕地水處理系統(tǒng)是一種農(nóng)村污水處理的新型生態(tài)系統(tǒng)，建設(shè)運營成本低、工藝簡單，適合排水管網(wǎng)不完備的城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村等地區(qū)，為農(nóng)村生活污水的凈化處理提供了一條可行性選擇，大大改善了農(nóng)村的生活環(huán)境。同時，各污染指標(biāo)較好的去除效果為人工濕地組合系統(tǒng)在農(nóng)村的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，為解決農(nóng)村污水任意排放問題提供了一種新途徑。

四、人工濕地組合系統(tǒng)的技術(shù)推廣模式

技術(shù)的發(fā)明在于應(yīng)用和推廣，而應(yīng)用和推廣就會有新的模式，人工濕地組合系統(tǒng)針對農(nóng)村分散的特點，分為小戶型、連戶型和村鎮(zhèn)型三種類型加以推廣。

（一） 小戶型水生態(tài)凈化技術(shù)

小戶型生態(tài)凈化技術(shù)主要針對農(nóng)戶分布相對分散的村莊設(shè)計，適用于處理單戶農(nóng)戶日常生活生產(chǎn)的污水以及廁所廢水。

（二）連戶型水生態(tài)凈化技術(shù)

連戶型污水生態(tài)凈化技術(shù)可以處理十戶農(nóng)戶左右的生活污水，適用于有集中污水排放系統(tǒng)的農(nóng)村地區(qū)，在技術(shù)上兼有小戶型技術(shù)的優(yōu)點。同時，由于規(guī)模的擴大，大大降低了污水處理成本，降低占地面積，操作管理更為方便。

（三）村鎮(zhèn)型水生態(tài)凈化技術(shù)

村鎮(zhèn)型水生態(tài)凈化技術(shù)針對迅速發(fā)展的農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)，人工濕地結(jié)合其它有機物處理系統(tǒng)，如化糞池、沼氣發(fā)酵等，有效地提高了系統(tǒng)的處理能力，減小了占地面積，實現(xiàn)可靠、高效的污水處理，順應(yīng)了我國農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的需要，這些類型適合我國農(nóng)村現(xiàn)階段的發(fā)展要求。

五、人工濕地組合系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

我國是農(nóng)業(yè)大國，水生態(tài)環(huán)境狀況越來越惡化，污染事故時有發(fā)生，不僅對糧食造成減產(chǎn)，而且直接威脅著農(nóng)民的身體健康。由于大量生產(chǎn)和生活廢棄物未經(jīng)處理直接排入水體，加之公共衛(wèi)生設(shè)施跟不上發(fā)展的需要，農(nóng)村飲用水源大多受到污染，農(nóng)村水生態(tài)環(huán)境不容忽視，需要立法加以規(guī)范。

人工濕地組合系統(tǒng)在解決農(nóng)村水污染問題上順應(yīng)了農(nóng)村的發(fā)展要求，在農(nóng)村環(huán)境治理，建設(shè)社會主義新農(nóng)村、實現(xiàn)村容整潔等方面將起到非常重要的作用。但這一系統(tǒng)也有其缺點和不足，要想使農(nóng)村水污染得到合理而又有效的治理，還需要與其它技術(shù)的合理組合。人工濕地組合系統(tǒng)雖然取得突破性進展，但還不足以滿足社會發(fā)展的需要，還需要在技術(shù)等方面進行深化，以適應(yīng)農(nóng)村污水處理的不同需求，發(fā)揮其更大的優(yōu)勢。