全方位改善污水處理質(zhì)量，減小生活污水排放對(duì)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品造成的污染影響，是目前我國(guó)農(nóng)村建設(shè)進(jìn)程中的主要問(wèn)題之一。而人工濕地技術(shù)具有污水處理成本低廉、N/P去除效果顯著、維護(hù)管理簡(jiǎn)單等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，被視作解決農(nóng)村生活污水處理問(wèn)題的主要途徑。

1、農(nóng)村生活污水和人工濕地概述

1.1 農(nóng)村生活污水特點(diǎn)

與城市生活污水集中排放相比，農(nóng)村在污水排放方面存在較大差異，而這也是應(yīng)用人工濕地處理技術(shù)時(shí)需要注意的事項(xiàng)。與城市相比，我國(guó)絕大多數(shù)農(nóng)村區(qū)域的人口密度較低，生活污水排放量較小。同時(shí)，農(nóng)村生活污水排放存在明顯的時(shí)間特征，絕大多數(shù)生活污水在早、中、晚三個(gè)時(shí)間段排放，污染物種類(lèi)單一。目前來(lái)看，農(nóng)村生活污水主要含有有機(jī)物、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，重金屬等污染物含量較低，污水處理技術(shù)應(yīng)用要求較為寬泛。

1.2 人工濕地處理技術(shù)的原理

人工濕地處理技術(shù)主要采用過(guò)濾、吸附、微生物分解等方式對(duì)污水進(jìn)行處理，從而分離和去除污染物，凈化水體。具體來(lái)講，將排放的生活污水引入人工濕地，生活污水將持續(xù)下沉，滲透至人工濕地底部。滲透期間，生活污水經(jīng)過(guò)沉淀池、格柵等設(shè)施，其中分布的生物群落將對(duì)污水中的各類(lèi)懸浮物進(jìn)行過(guò)濾與降解。污水中的有機(jī)物得到吸收和轉(zhuǎn)化，生物分解處理可以有效去除污水中的有機(jī)物，將大分子有機(jī)化合物分解為小分子化合物。生活污水中的氨氮具有揮發(fā)性，在處理過(guò)程中將自我去除。農(nóng)村生活污水處理后，人們可以將其作為中水循環(huán)使用，或是將其排放至周邊河流中。

2、常見(jiàn)的人工濕地處理技術(shù)

現(xiàn)階段，根據(jù)布水方式，人工濕地可以劃分為表面流、垂直流以及水平潛流三種，不同類(lèi)型系統(tǒng)的污水處理流程存在明顯差異。

2.1 表面流人工濕地

表面流人工濕地的原理是在處理農(nóng)村生活污水時(shí)，污水在濕地表面的介質(zhì)層保持流動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)表層介質(zhì)、水生類(lèi)植物根莖、生物膜共同起到的生物降解與吸附轉(zhuǎn)化作用，完成污水凈化處理，如圖1所示。其間將農(nóng)村生活污水引入人工濕地，污水在介質(zhì)層產(chǎn)生浸流現(xiàn)象，緩慢向人工濕地底部滲透。在滲透過(guò)程中，污水與基層土質(zhì)、水生類(lèi)植物、生物膜等產(chǎn)生接觸與各類(lèi)作用，最終實(shí)現(xiàn)污水凈化目的。與其他處理技術(shù)相比，表面流人工濕地處理技術(shù)操作簡(jiǎn)單，處理成本較低，前期投入小。但是，這種農(nóng)村生活污水處理方式較為被動(dòng)，在處理大量污水時(shí)有可能出現(xiàn)污水滯留、散發(fā)惡臭氣體的問(wèn)題，主要適用于污水排放總量較小、排放時(shí)間較為規(guī)律的農(nóng)村污水處理工程中。

2.2 垂直流人工濕地

垂直流人工濕地的原理是農(nóng)村生活污水通過(guò)濕地表面，以垂直狀態(tài)流經(jīng)濕地介質(zhì)床，處理后的污水從人工濕地底部排出；污水可以排至濕地底部，持續(xù)流向濕地介質(zhì)表層，并在流動(dòng)過(guò)程中被不斷凈化。污水在人工濕地中保持一定的流動(dòng)速度，基于水生類(lèi)植物根莖攔截、微生物降解、土壤過(guò)濾等多種作用，最終將污染物去除。垂直流人工濕地有很高的應(yīng)用價(jià)值，其處理效率高，污水中氨氮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除效果顯著，總體使用成本低。但是，從這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，生活污水處理效果與速度會(huì)受到氣候條件、環(huán)境因素的影響，存在不確定性。當(dāng)前，這項(xiàng)技術(shù)僅在我國(guó)部分農(nóng)村區(qū)域得到推廣和普及。

2.3 水平潛流人工濕地

水平潛流人工濕地的原理是將農(nóng)村生活污水由濕地一端引入，在污水流經(jīng)濕地介質(zhì)層時(shí)，基于介質(zhì)攔截、生物膜降解等多種處理方式，完成污水凈化處理。人們提前在人工濕地中布置若干基質(zhì)填料床，對(duì)床體進(jìn)行防滲處理。在后續(xù)人工濕地運(yùn)行過(guò)程中，污水將會(huì)依次流經(jīng)各處基質(zhì)填料床，這樣即可依次去除污水中的各類(lèi)污染物，同時(shí)預(yù)防生活污水滲透、污染周邊水源等問(wèn)題。但是，在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，污水處理效果會(huì)受到植物運(yùn)輸作用的影響，若植物運(yùn)輸與根系攔截效果不佳，則會(huì)導(dǎo)致生活污水處理效果變差。因此，在選用水平潛流人工濕地時(shí)，人們要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理設(shè)置入水口及出水口的礫石區(qū)，以改善人工濕地系統(tǒng)中間基質(zhì)區(qū)的污水凈化效果，盡量減小植物根系攔截與運(yùn)輸作用對(duì)污水處理的負(fù)面影響。

3、人工濕地處理技術(shù)在農(nóng)村污水處理中的應(yīng)用

3.1 以家庭為單位構(gòu)建人工濕地

在早期人工濕地處理技術(shù)的應(yīng)用推廣過(guò)程中，人們往往選擇在農(nóng)村建設(shè)集中式人工濕地，從而進(jìn)行統(tǒng)一管理。但是，農(nóng)村人口分布不集中，人們需要修建配套生活污水管網(wǎng)工程，將污水引入人工濕地，導(dǎo)致前期投入較高。同時(shí)，實(shí)際生活污水處理效果與預(yù)期往往存在一定出入，這不利于人工濕地處理技術(shù)的推廣。因此，一般應(yīng)選擇以家庭為單位，在農(nóng)村建設(shè)若干小型人工濕地，將人工濕地的前期建設(shè)和運(yùn)行成本控制在合理范圍內(nèi)。農(nóng)村生活污水具有污染物濃度低的特征，隨著污水處理量的減小，污水凈化效果變得更好。調(diào)查結(jié)果顯示，小型人工濕地可以有效去除農(nóng)村生活污水的化學(xué)需氧量和磷元素。但是，農(nóng)村居民需要承擔(dān)部分前期投入成本，部分居民出于成本考慮，不愿意建設(shè)家庭式人工濕地。因此，地方政府可向農(nóng)村居民提供一定的資金扶持，但需要對(duì)專(zhuān)項(xiàng)資金流向進(jìn)行跟蹤管理，禁止資金挪用。

3.2 科學(xué)控制影響人工濕地處理效果的各種因素

人工濕地運(yùn)行期間存在諸多不確定因素，在部分情況下，生活污水處理效率可能偏低，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際污水處理需求和系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)要求，同時(shí)它可能轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌奈廴驹础＠纾砻媪魅斯竦靥幚泶罅课鬯畷r(shí)，有可能出現(xiàn)污水滯留、散發(fā)惡臭氣體等問(wèn)題。因此，人們要做好濕地基質(zhì)選材工作，綜合分析處理成本、污水處理效率等指標(biāo)，配置具有良好綜合處理性能的基質(zhì)。以砂礫、爐灰為例，在使用砂礫作為基質(zhì)時(shí)，生活污水總磷去除率為4%左右，而在使用爐灰作為基質(zhì)時(shí)，生活污水總磷去除率可以提高至45%左右。系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，人們應(yīng)根據(jù)微生物生長(zhǎng)需要的環(huán)境來(lái)營(yíng)造濕地溫度、氧氣濃度等指標(biāo)，以便有效發(fā)揮微生物處理的作用。

3.3 多種人工濕地處理技術(shù)并用

人工濕地處理技術(shù)主要有三種，它們都具有明顯的優(yōu)缺勢(shì)。若采用單一技術(shù)，則往往存在應(yīng)用局限與技術(shù)屏障。因此，技術(shù)選擇環(huán)節(jié)，管理人員要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)多項(xiàng)處理技術(shù)進(jìn)行并用，以突破技術(shù)屏障。例如，人工濕地可以配置厭氧反應(yīng)器，對(duì)農(nóng)村生活污水中的可溶性固體物進(jìn)行過(guò)濾處理。

4、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，農(nóng)村水環(huán)境污染問(wèn)題亟待解決。人工濕地處理技術(shù)在污水處理方面有很顯著的應(yīng)用價(jià)值，是改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用的重要技術(shù)手段，發(fā)揮著不容忽視的作用。但是，這項(xiàng)技術(shù)仍存在不足之處，人們需要結(jié)合農(nóng)村實(shí)際情況來(lái)合理制定技術(shù)方案，落實(shí)上述技術(shù)應(yīng)用措施，深入挖掘人工濕地處理技術(shù)的潛在應(yīng)用價(jià)值。