人工湿地农村污水处理的生态效应研究.doc

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1、人工湿地农村污水处理的生态效应研究 一、引言人工湿地（Constructed Wetlands）是模拟自然湿地机理的人工生态系统，是利用人工构建的湿地系统的物理、化学和驯化的生物生化技术系统协同对污水进行综合作用实现对污水的净化1。农村地区的污水若未经处理直接排放会对周围的水体、土地等自然生态造成污染，因此，加强农村地区的污水处理，确保农村水源安全和农民身体健康，已是当前农村人居生态改善工作中所要解决的最急需、最迫切、最突出的问题。二 、农村污水及湿地处理现状1.国外污水处理现状1996年底日本就建成2000多座农村小型污水厂，并成为农业灌溉水源，而残余的污泥则用作农田肥料2。德国也很重视污水

2、处理，1992年时德国的污水接管率就已经达到92.2%。对于分散的农村采用分散小型污水处理设施，其主要以腐化池为主，外加生物滤池、生物接触池、稳定塘等。韩国农村居民多分散型居住，小型、简易的污水处理系统得到广泛的应用，其中工艺主要为湿地处理，但缺点是占地面积大，并受供氧、水温和植物生长影响等，这一工艺在欧洲、北美、新西兰等农村也采用广泛采用。澳大利亚则主要采用“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统”（“FILTER”法），该系统处理后的中水能满足作物养分的要求3。2.国内农村污水处理现状我国农村污水处理设施建设比较晚，北方部分农村及沿海地区大部分农村配有污水处理系统，多以单村处理为主

3、。如北京各村现在实行污水处理建设，多采单村处理模式，只有部分相对集中的村落采用集中处理;还有少数靠近城镇的村落，污水管接入城市集中处理管网。分散布置模式采用的处理工艺主要有人工湿地、生物膜法(MBR)、智能化小型污水处理工艺(CWT)等3。3.农村污水人工湿地处理现状人工湿地是20 世纪70 年代末发展起来的一种污水处理技术， 兴起于荷兰、丹麦、英国等国家，80年代从欧洲到美洲、澳洲等地区和国家都广泛开展了这方面的研究工作4。其特点是: 出水水质好， 具有较强的氮磷处理能力， 运行维护方便， 管理简单， 投资及运行费用低。据有关资料显示， 人工湿地投资和运行费用仅占传统二级生化处理技术的105

4、0%。比较适合于资金少、能源短缺和技术人才缺乏的中小城镇和乡村。三 、人工湿地类型及去污机理1.人工湿地类型1.1表面流湿地表面流湿地( Surface Flow Constructed Wetland) ，是一种污水从湿地表面漫流而过的长方形构筑物， 结构简单， 工程造价低; 但由于污水在填料表面漫流， 易滋生蚊蝇， 对周围生态会产生不良影响， 而且其处理效率较低。1.2潜流湿地潜流湿地（Subsurface Flow Constructed Wetland）一般设计成有一定底面坡降的、长宽比大于3 且长大于20 m 的构筑物， 污水流程较长， 有利于硝化和反硝化作用的发生， 脱氮效果较好。

5、1.3垂直流湿地垂直流湿地(Vertical Flow Constructed Wetland)，污水沿垂直方向流动， 氧供应能力较强， 硝化作用较充分， 占地面积较小， 可实现较大的水力负荷长期运行。垂直流湿地一般设计成高约1 m 左右的圆形或方形构筑物， 污水的流程较短， 反硝化作用较弱， 且工程技术要求较高。2.人工湿地的污水处理机理2.1湿地对有机物去除机理不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤可以很快从污水中截留下来，被微生物和原生动物及后生动物加以利用；可溶性有机物则通过生物膜的吸附及微生物的代谢过程被去除。人工湿地成熟后， 填料表面和植物根部生长了大量的微生物形成生物膜，污水流经时,S

6、S被填料及根系阻挡截留，有机物通过生物膜的吸附及同化作用而得以去除，因而人工湿地对有机物有较强的去除能力。2.2湿地脱氮机理人工湿地中氮得以去除主要是依靠微生物的硝化和反硝化作用来实现， 此外， 水生植物的吸收和氨的挥发也可以去除污水中的部分氮。脱氮机理包括: 植物和其他生物体的吸收，氨化作用，硝化和反硝化作用， 氨气挥发，铵离子交换( 或填料吸附)。2.3湿地除磷机理人工湿地污水中磷的去除是依靠填料和湿地中沉积物吸附、微生物和植物的吸收、气态磷( PH3) 挥发等来实现的5，其中填料和沉积物吸附是人工湿地磷去除的主要因素。当填料对磷的吸附趋于饱和后，湿地对磷的去除效率明显下降。四、人工湿地污

7、水处理的生态效应1.人工湿地的空间生态效应宏观的生态学研究不足以引发人们对湿地在空气净化、水体自净、固体污染物消融等方面的作用和意义，如果将研究尺度缩小，以某个典型人工湿地污水处理为实例，根据其水量、处理能力等定量的研究，以及湿地在污染物去除及水质净化等功能，势必蕴含着巨大的生态学效应。2.人工湿地生态效应的空间变异与传播人工湿地的生态效应在遇到建筑体、干旱、人类活动等干扰时将产生衰减，其衰减规律将直接影响到再生生态的潜在价值，关系到区域内外人工湿地的规划格局和未来发展。人工湿地生态效应的变异扩散在本质上是一非线性的传播过程，除了湿地水体的水质状况，变异与扩散还受地形、植被、气象以及人类活动等

8、在空间上的影响。3.人工湿地污水处理的生态效应指标一般认为健康的生态系统有：活力、恢复力、组织、生态系统服务功能的维持、管理选择、外部输入减少、对邻近系统的影响及人类健康影响等八大特征6。生态指标包括个体指标、群落功能与结构指标、生态系统综合指标三类。五、人工湿地农村污水处理应用前景及效益分析1.人工湿地农村污水处理应用前景1.1人工湿地是一个综合的生态系统，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止生态的再次污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。1.2人工湿地污水处理系统用来处理各类不洁的水体 ，包括家畜与家禽的粪水 、尾矿排出液 、工业污水、农业废水 、垃圾场渗滤液

9、 、城市暴雨径流或生活污水 、富营养化湖水等等。1.3人工湿地污水处理技术的高效率、低投资、低运行费、低维护、基本不耗电等优点适合我国广大农村应用。2.人工湿地农村污水处理效益分析2.1生态效益。农村生活污水处理的最直接效果就是生态条件的改善，特别是当采用人工湿地处理技术时，通过居民区生态生态的综合治理，可提高居民的生活生态质量。2.2能源效益。污水处理厂需要一定的能源消耗，如果采用厌氧分解工艺，将产生的沼气收集发电可解决部分能源问题。人工湿地或土地处理系统一般不需要消耗能源或耗能极少。分散污水处理设施需要消耗一定的电能。2.3社会效益。污水处理既可提高水资源的重复利用率、缓解水资源供需矛盾、

10、促进农业生产的发展，又可改善农村地区的生态生态条件、缓解城市的人口压力、促进社会的和谐发展，对我国社会经济的健康持续发展具有积极的作用。参考文献：1常高峰, 人工湿地在生态环境建设及污水处理方面的发展和应用. 陕西理工学院学报(自然科学版), 2010(03).2王滢芝与赵旭雯, 人工湿地污水处理问题讨论. 水工业市场, 2011(10).3李贵兵等, 新农村建设中污水处理系统研究. 中国农村水利水电, 2009(06).4朱伟芳, 任亚可与许丹丹, 城郊生活污水处理工艺探讨以郑州市西流湖流域生活污水治理为例. 河南科技, 2011(09).5杨俊与龚琴红, 人工湿地在我国农村生活污水治理中的应用. 农业环境与发展, 2007(02).6吴良冰等, 湿地生态系统健康评价研究进展. 中国农村水利水电, 2009(10).4