[关键词]人工湿地处理技术；农村；污染治理
中图分类号：X592文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）08-0382-01
引言：目前，新农村建设已经成为我国社会主义建设的重点关注内容，新农村建设步伐不断加快，人民生活水平不断提高。随着人们生活方式的改变，农村产生越来越多污染，且主要污染为生活污水。目前，农村在污水治理上没有采取有效措施，大量污水直接排入河流或自然下渗，对农村河流和地下水造成了非常严重的污染。根据农村污染现状及治理现状，选择科学合理的污染处理技术非常重要，本文在此探讨人工湿地处理技术在农村污染治理中的应用。
1.人工湿地和人工湿地处理技术
1.1人工湿地
湿地是一个单独的生态系统，它具有提供食物、原料和多种资源的功能。湿地在全球生态平衡的保持中扮演着一个重要的角色。湿地生态系统有利于保护生物多样性，对当地气候有一定的调节作用。在防灾方面，湿地能够保护水土、涵养水源，对缓解水旱灾害的作用非常突出。人工湿地是一种污水处理生态工程技术，人们基于湿地对污水的净化功能，建造并实现对污水处理的监督控制，整个污水处理过程发生了物理、化学和生物三层作用，能够得到较好的污水净化效果。目前，人工湿地按照水流方式分，主要分为表面流湿地和潜流湿地。
1.2人工湿地处理技术
人工湿地处理技术通过基质、植物和微生物相互之间发生作用实现污水的净化。首先，湿地中的基质、植物和微生物能够有效截留、沉淀和吸收有机物。其次，污水中存在大量的氮，湿地能够通过硝化机制、植物吸收和无机氮挥发将氮消除，通过一系列化学反应，实现脱氮过程。再次，污水中含有大量的无机磷元素，能够被湿地中的植物吸收，人们在通过割除植物去除磷。最后，污水中的重金属能通过基质和植物进行消除，实现污水的净化。人工湿地处理技术具有非常强的污水处理效果，维护和管理工作进行方便，通过较小的投入就能够获得较大的生态收益。
2.农村污染及治理现状
2.1农村污染现状
农村污染最为严重的就是生活污水污染问题。随着我国国民经济水平的不断提高，新农村建设步伐不断加快，人民生活质量逐步提升。但随之而来的，人们在生活中制造的生活污水剧增。由于政府将环境治理的重心放在城市地区，导致农村地区污染迟迟得不到治理。根据统计，农村地区主要污染为生活污水污染，生活污水主要由生活洗涤用水、厨房污水、养殖污水、冲厕污水和垃圾渗滤液构成。根据我国农村的分布特点，村与村之间分布过于分散，污水排放管道难以形成网络。据国家建设部数据显示，高达95%的农村没有污水处理和排放系统，大量农村污水被排入河流、空地、农田和地下，对农村土地和水资源造成非常严重的污染。
2.2农村污染治理现状
当前我国农村污染治理现状不容乐观。新农村建设步伐速度过快，人民生态意识的形成跟不上生活水平的提高，导致农村污染治理受人们意识所限。并且，在新农村建设过程中，经济投入有限，分配到农村环境保护方面的资金有限，导致农村没有经济能力负担起污染治理的费用。此外，政府对农村地区的不合理规划也导致农村地区污染治理进程落后。综合实际状况，可以将农村污染治理落后的原因归咎于资金问题、环保意识问题、政府规划问题和农村管理问题四个方面，而这也正是处理农村污染需要重点改进的内容。
3.人工湿地处理技术在农村污染治理中的应用
3.1复合垂直流人工湿地技术
复合垂直人工湿地技术首先适用于海南，通过大量的推广实践发现，复合垂直流人工湿地技术能够有效净化农村污染，并创造客观的经济效益。基于不断的深入研究和实验，中国科学院水生生物研究做发明了这一技术，具备强大的系统净化功能，将劣质水源处理成为达标的排放水源。复合垂直流人工湿地技术能够将农村污水收集到一起进行集中处理，如果农村地形地貌过于复杂，或者农村之间距离过远，也可根据实际需要进行分散处理。该人工湿地处理技术具有高度稳定性，不仅在夏季这种有利于有机物分解的时节能够取得良好的效果，在冬季也能较好地完成污染治理目标。人工湿地处理技术的一个优点就是投资和运行费用低，复合垂直流人工湿地技术也是如此。该技术的运用在单位投资成本上非常低，远远低于污水处理厂的运行成本，并且复合垂直人工湿地技术的管理和维护非常简单，不需要安排过多的人员进行看管，一兼职管理人员即可。
3.2组合式人工湿地处理技术
组合式人工湿地处理技术的关键就是物理、生物和人工湿地的有效结合。该技术如下进行：污水排入格栅井中，由格栅井灌入隔油池，将污水中的油渍隔离，而后对沉淀池进行调解，再通过厌氧消化池、生物滤池和填料池将其排入人工湿地中，最后将处理好的水源排入沟渠。在投资方面，组合式人工湿地处理技术不需要在居住区外建设大量管道，导致资源浪费，从而节省资金。组合式人工湿地建设没有固定要求，可以根据具体情况选择合建或分建，有效利用田地中的闲置地，能够有效避免浪费农田。在组合式人工湿地建设过程中，在湿地栽植观赏性植物，既提高了农村地区的绿化覆盖程度，又增加了农村地区的特色景观。在人工湿地这一环节的水就已经达到较好的水质效果了，该水源水质已经达标，人们可以将人工湿地水源用作灌溉水源，用于景观水体，甚至可以直接排入河流中或渗入地下，不对环境造成任何污染。组合式人工湿地处理技术能够有效处理农村污染，净化农村生活环境。
4.结语
湿地被称为“地球之肺”，可见湿地对环境的净化作用是如何的强大。新农村建设中加快农村经济建设固然重要，但维护农村生态环境，保障农民的生活和耕作环境更为重要。人工湿地处理技术具有投资成本小，处理污染效果好的特点，能够适用于广大农村地区，帮助人们实现农村污染治理，建设生态环境优美的新农村。
参考文献
关键词：人工湿地；污水处理；发展；生态学
中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：0439-8114（2014）17-4044-04
TheAnalysesofWastewaterTreatmentwithConstructedWetland
ZHANGWei，ZHIChong-yuan，SUNCui-cui
（SchoolofLifeSciences，GuizhouNormalUniversity，Guiyang，Guizhou550001，China）
Abstract：Theconcepts，features，classification，principleandthestatusofstudyandapplicationofwastewatertreatmenttechnologywerereciewed.TheConstructedwetlandsystemisanintegratedecosystemandanewwastewatertreatmenttechnologybeingdevelopedandapplied.Asalowcostalternativetothetraditionalsewagepurification，thetechnologyofartificialwetlandshasbeendeveloped.Manycountrieshavepaidmoreattentiontoit.ItisasuitabletechnologyespeciallyfortheruralareasandsmallcitiesinChina.YangliutangvillageofShibingcountywasusedtomonitorandanalyzethewastewatertreatmentcapacity.Theabilityofitswastewatertreatmentwasverygood.Theadvantagesanddisadvantagesoftheconstructedwetlandsystemweremonitored.Someimprovementswereputforward.TheresearchandapplicationinChinaandthefuturedevelopmentandthepossiblewaystoimprovethesystemwerediscussed.
Keywords：constructedwetland；wastewatertreatment；development；ecological
近年来我国的城镇化水平在逐步提高，人民生活水平也在不断提高，随着用水量的递增，城镇污水排放问题也越来越紧迫。随着社会主义新农村建设和农村经济的不断发展，带来的农村生活污水问题及由此产生的公共卫生安生问题也逐渐突出[1]。面临着污水排放量的连年增长，我们的城镇及农村污水处理能力略显不足，很多污水没有经过处理，直接排入湖泊河流或地下，造成湖泊及水源地水质下降；土壤中重金属含量超标，土质受到污染，农产品受到污染；引发各类疾病等各种问题。虽然有些地区自建了污水处理系统，但没有从根本上解决问题，水体受到严重污染，自净能力急剧下降。通过不断的摸索，人们发现了一种适应社会发展的水处理新途径――人工湿地生态处理技术[2]。
人工湿地是根据自然界中的天然湿地降解污染的机理，研制出的一种具有净化水质的人工环境，它是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制地投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，利用植物、微生物，人工介质，土壤的生物、物理、化学三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种新型废水处理工艺。人工湿地中起主要处理作用的还是微生物，与近年来提倡的绿色生态相吻合[3，4]。人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点，非常适合中、小城镇的污水处理[5]。人工湿地的使用效果也优于传统污水处理厂，首先人工湿地使用纯生物技术进行水质净化，而污水处理厂则使用化学方法，因此污水处理厂在处理过程中会产生大量富含有害化学成分的淤泥、废渣影响环境，而人工湿地则不存在二次污染。其次人工湿地以水生植物为主要处理植物，在处理污水的同时还具有良好的景观效果，有利于改造农村环境。另外，人工湿地还拥有可持续的经济效益，在人工湿地上可选种一些具备净化效果和一定经济价值较高的水生植物，在污水处理的同时产生经济效益。
我国1988年建立了第一个人工湿地系统后，在人工湿地净化机理、系统控制、设计及运行参数等方面均取得可喜的进展[6]。人工湿地按污水在湿地床流动的方式不同可分为表面流湿地、水平潜流湿地和立式流湿地[7]。本研究以贵州省施秉县杨柳塘镇水平潜流湿地这一湿地处理系统为对象，对其污水处理能力进项检测与分析，并结合有关的生态学问题加以剖析，以促进这一技术的不断完善，使其在不久的将来真正成为一项经济高效的污水处理方式。
1研究区概况
杨柳塘镇位于施秉县南部，全镇辖7个行政村，69个自然寨，121个村民小组，4483户19655人，镇区年平均气温15.5℃，年均雨量1600mm，夏无酷暑，雨热同季，属亚热带季风性气候。城镇居民村民主要从事手工业，基础生产，农业生产及村镇旅游经营，所产生的废水主要为生产污水、生活污水等，日污水水量为1100m3，因此确定污水处理站的污水处理量为1100m3/d。
从调查情况看，施秉县杨柳塘镇污水主要为以下四方面：一是生产污水；二是生活洗涤污水；三是厕所污水；四是其他混合污水。施秉县杨柳塘镇人工水平潜流湿地项目于2011年6月开工建设，2012年10月完工，目前人工水平潜流湿地处理系统单元运转正常。
2治理工程概况
2.1设计指标
人工湿地的核心技术是潜流式湿地。一般由两级湿地串联，处理单元并联组成。水平潜流式湿地是潜流湿地的一种形式，污水由进水口一端沿水平方向流动的过程中依次通过沙石、介质、植物根系，流向出水口一端，以达到净化目的。污水在湿地内部流动时，可充分利用生物膜、填料表面及其他各种作用进行处理，其处理效果及卫生保持能力较好。杨柳塘镇采用人工水平潜流湿地生物处理系统对污水进行处理，处理后水质达到《污水综合排放标准》（GB/T8978―1996）一级标准后用于农业灌溉等其他方面。处理要求及设计进水水质具体值见表1，设计出水水质具体值见表2，设计污水处理站处理效果见表3。
2.2污水处理工艺流程及说明
杨柳塘镇污水采用以“人工水平潜流湿地”处理工艺，其工艺流程如下：
2.3监测评价标准
工程验收监测评价标准执行《污水综合排放标准》（GB/T8978―1996）一级标准，具体标准值见表2。
2.4监测内容
废水监测具体点位、项目、频次见表4。
2.5监测分析方法及仪器
污水监测分析方法及仪器见表5。
2.6污水监测质量保证及质量控制
为保证监测数据的准确、可靠，在水样的采集、保存、运输、分析化验和计算的全过程，按国家环保总局颁发的《环境监测质量管理规定》和文献[4，5]进行[8-10]。监测仪器设备经计量检验合格并在有效期内。采样时，采10%的平行样和密码样，及时运输，并在样品保存的有效期内测试：现场监测过程中每批样品分析时同时做空白试验，并控制空白试验值，同时采取加标回收和带标测定等措施进行质量控制（表6），监测数据进行规范化处理。
3监测结果分析及评价
3.1验收监测期间工况
监测期间的污水处理量平均为1010m3/d，达到污水处理工况的92%，符合监测工况标准要求。
3.2验收监测结果
进口污水和出口污水监测结果见表7、表8。由表8可知，杨柳塘镇人工潜流湿地污水出口pH平均值为7.16，CODCr平均值为70.9mg/L，SS平均值为36mg/L，NH3-N平均值为5.65mg/L，总磷平均值为0.44mg/L，各监测指标均符合《污水综合排放标准》（GB/T8978―1996）一级标准。CODCr的去除效率为63.16%，SS的去除效率为66.04%，NH3-N的去除效率为74.75%，总磷的去除效率为88.24%，基本满足设计指标要求。
4讨论
人工湿地系统是一个完整的生态系统。它具有良好的经济效益和生态效益，是正在不断研究和发展的新型污水处理技术，具有投资低，增加绿地面积、抗冲击力强、改善和美化生态环境、操作简单、水质好、维护和运行费用低廉等优点。这项技术适合我国国情，尤其适合中小城市、广大农村的污水处理，具有非常广阔的应用前景。人工湿地在污水的修复方面表现出了极大的发展潜力，自人工湿地广泛使用以来，人工湿地已提供了不少成功的例证，但国内对这项技术的研究应用尚处于起步阶段，有关工艺设计资料和应用实例还不多见。人工湿地污水处理系统自身也存在着一些缺陷，特别需要对其处理工艺进行不断改进和系统优化，还需要克服湿地工程运行中涉及的各种生态学问题。主要有以下几方面问题：
首先是人工湿地堵塞问题。人工湿地在运行一段时间以后，会发生不同程度的堵塞，堵塞之后处理能力大幅下降。目前国内外流行的做法是通过停床修整自我恢复，期间无法进行污水处理，而时间长度与天气有关，因此需要发现更有效的对付人工湿地堵塞的方法。
其次蚊蝇的大量生长是湿地处理系统面临的另一个生态学问题。蚊蝇是湿地生态食物网中的一环，是湿地生态系统的一部分，由于蚊蝇会传染疾病，必须加以控制。从生态学原理出发，引入捕食蚊蝇的动物如食蚊鱼可控制蚊子的孳生，蝙蝠或其他鸟类对其的控制也很有效。其次是控制水深，控制好水深，以方便食蚊鱼捕食；在设计坡道时，要设计好坡道，形成较少死水；还有就是如果有条件的话，可以在湿地周围设置灭蚊灯，此种效果较明显；在水边种植低矮的植株并且每年进行收割，防止形成蚊虫环境[11]。
再次是见效时间长，不像传统污水处理工艺那样一旦建成就能取得立竿见影的功效。由于要经历植物生长、根系发育、微生物繁殖、优势种群形成各阶段，所以从启动到成熟所需时间较长，一般要两年左右。
最后，由于湿地生境缺氧及温度的影响，各类湿地去除N、P、氨氮的效果普遍不理想，在夏季由于植物及微生物生长较快，相比秋、冬季节，其污水处理能力要好些。怎样提高湿地系统去除氨氮的能力，是当前湿地处理系统研究的热点，也是今后湿地设计时需要考虑的重要因素，
所以要结合我国不同地区的具体情况，深入开展研究工作，结合自身优点，逐步改善人工湿地所面临的问题，从而取得适合于不同地区、不同环境气候条件及不同污水特性的各种人工湿地，以促进其在我国得到推广应用，为创建生态文明社会提供有效途径。
参考文献：
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关键词：人工湿地，污水处理技术，应用现状，发展前景
中图分类号：R123文献标识码：A
前言：人工湿地的污水处理技术并不是最近才开始盛行的，而是起源于20世纪70年代的一种污水处理的生态工程模式。人工湿地顾名思义就是完全由人工进行建造的，并且由人工进行监督和控制的湿地。主要是利用生态系统中的化学，物理以及生态的三位一体的协同生态模式实现对于污水的高度净化。相比较传统的污水处理模式，这样的人工湿地具有经济实惠，造价低同时又兼具处理废水高效稳定，保护环境等优点，它已经在欧美国家盛行开来。
1人工湿地的类别
人工湿地的常用分类方法是按照湿地的水流特征进行分类的，一般可分为表面流的湿地和潜流的湿地两大类。
1.1表面流湿地基本特征为湿地中的污水在湿地的表面进行漫流，通常水面是暴露在空气当中，这种湿地类型在美国比较常见。表面流湿地一般分为多个不同的池道和水道，在不同的池道和水道之间常使用隔墙进行分隔，同时在池道的底部常常会设置防水材料，以免湿地中的污水对地下水造成污染。在池道当中还会安置一些土壤，泥沙等有利于水生植物生长的材料，便于水生植物在水中的生长。在水流的特征方面，表面流的水位一般不高，不超过1m，水流速度也比较缓慢。表面流湿地有很多天然的优势，比如说设计简单易于施工，同时由于简便的设计方式，它的造价也相对低廉，比较适合在农村使用。但是由于湿地的表面流特性，它对于污水的负荷能力偏小，而且占地面积过大，同时由于是露天使用，受到自然因素的制约较大，冬天会因为水面的结冰而无法使用，夏天也由于水质的恶劣滋生蚊虫，所以这种设计使用的并不广泛。
1.2潜流湿地
潜流湿地和表面流湿地不同，它不存在暴露在自然环境之下的水面，所有的污水均是在所修筑材料的表面之下进行渗流的，这种湿地的修筑方式在欧洲比较普遍。潜流湿地的池道和水道同样不是单个的，而是由多个的池道和水道组成，池体或者水道之间由隔墙相阻隔。池道或者水道的底部同样铺设了一些防水的材料以防止污水的渗透。池中所填的材料和表面流湿地不同，一般为大量的碎石，鹅卵石，砂石等多孔的介质材料。在水道的基质表面一般会栽种植物，污水会在介质当中进行渗流，而水面的高度一般低于介质的表面，所以整体的水流状态是潜流的状态。由于在这种模式之下水流会在湿地的内部流动，避免了直接暴露于空气当中，对于蚊虫的控制和不良气味的控制相比较表面流湿地会好很多。此外污水潜入了基质当中进行流动，可以和基质的表面进行充分的接触，因此对于水中的离子吸附能力要远高于表面流的湿地。同时，在这种湿地当中，基质由于非常细小，能够为微生物的附着提供大量的表面空间，在潜流湿地当中的微生物的数量很多，种类也很丰富，使得潜流湿地对于污水的负荷能力很高，同时还兼具占地面积小，对于污水处理效率很高的优势。潜流湿地也存在一些缺点，这些缺点主要集中在建造费用比较高昂，设计和建造的难度较大，同时对于它的维护管理工作也比较困难。在实际使用当中，还发现一些潜流湿地由于设计师的考虑不周到，会发生堵塞的现象，从而使得基质的表面形成滞水。在现在的潜流湿地当中，还有两个根据水流方向制定的分类，分别为水平流和垂直流。在目前的实际应用当中，水平流的潜流湿地占据主导地位，而按照垂直流构建的潜流湿地的比重较小。
2人工湿地净化污水的基本原理
2.1污染物的处理方式
人工湿地对于污水的处理方式是多方面的，作用机理也有很多种，主要包括：通过物理的沉降作用进行处理，污水在通过人工湿地的基质层以及湿地当中的密集的植物根系时，悬浮物通过物理途径被吸附，同时慢慢的沉积在水道的基质当中；通过植物根系的阻拦同样可以达成一定的净水的目的；通过一些化学物质的净水；通过水道当中的土壤以及植物表面的吸附，一些污染颗粒会被吸附；通过生存在介质当中的微生物自身的代谢作用对污水起到一定的净化作用。
2.2基质的净化原理
基质的面积很大，占人工湿地构造当中的绝大部分，它是区别人工湿地和自然湿地的关键。在排除植物因子的作用之后，人工湿地构成的土壤―微生物系统的处理模式对于污水成分仍然具有良好的去除作用。基质在整个的湿地系统当中起到了为微生物和植物提供良好的生存环境的作用，同时也通过一定的物理沉降参与到湿地净化污水的过程当中去。自然界的泥土常常被用于人工湿地当中作为基质的主要成分，但是为了加强水利疏导的功能，大部分的湿地采用砂石泥土作为湿地的基质。此外炉渣煤灰和一些多孔性的材料探讨人工湿地污水处理技术的应用由于其出色的理化性质，也常被用作基质的原材料。有时污水的处理过程当中有特殊的要求，例如污水当中的磷含量过多，需要进行吸附，此时对于基质的选取也有独特的要求，常常会含钙量丰富的花岗石，石灰石，贝壳等作为基质的材料。目前的基质选择中，砂石的混合处理是主要的形式。基质的去污原理根本上是离子的交换过程，螯合反应，沉降反应等一系列的化学反应。在化学反应结束之后，反应的产物沉降在基质当中，使得基质中某些化学元素的含量急剧升高。当然基质对于金属离子强大的固持能力来源于植物根系的吸收，滞留和腐烂的过程。
2.3水生植物的净化机理
当前在人工湿地的水域当中种植植物是常见的做法，但是对于水生植物存在的必要性存在着一定的争议。一部分研究人员对于植物的重要性持肯定的态度，他们认为水生植物的种植不仅能使人工湿地的外表更加引人注目，还对于湿地当中污水的处理有重要的指导意义。但是也有部分研究人员吧水生植物的存在意义定位于维护美观。笔者认为，水生植物存在的意义绝不只限于美观，植物是湿地系统当中重要的组成部分，在污水的处理和净化方面发挥着重要的作用。一方面，植物在枯萎时，落叶以及其它的一些枯败的枝叶能够形成一个自然地过滤装置，对于污水异味的控制很有帮助。另一方面，植物的繁殖能够阻止其它的一些杂草的生长，有助于控制水中蚊虫的数量。此外，植物的根系对于水中的重金属离子和一些其它的有机物质有极强的吸收能力，可以将它们从有害的物质同化为生物量。植物的根系还可以帮助悬浮物在基质中进行良好的沉降过滤，这在上文当中有提到。
2.4微生物和藻类的净化机理
微生物在地球生物圈当中扮演着重要的作用，微生物不仅能够作为自然界当中的分解者，还可以扮演自然界当中初级生产者的角色。人工湿地当中微生物净化的作用至关重要，它能够帮助重金属离子和N,P的沉降，还能够为水生环境创设很好的条件。
结语
随着研究的深入，人工湿地污水处理技术效率不断提高，应用范围不断扩大，在理论和实践上都不断有新的发展。中国中小城镇众多，人口密集，资金及技术有限，发展大型污水厂有较大的困难，湿地污水处理技术符合中国国情，必将在中国具有广泛的应用前景。
参考文献
