基于人工湿地法秦岭北麓水资源净化探究

1、基于人工湿地法秦岭北麓水资源净化探究摘要：为了解决秦岭北麓农村地区水资源污染问题，采 取了实地调研的方法，探讨了秦岭北麓农村地区污水排放的 特点和污水处理工艺的特殊要求，通过文献研究和该地区水 资源现状的调查，分析出秦岭北麓农村地区水资源污染处理 存在的问题。进而对比分析了国内外农村地区污水处理技术 和方法，选择出了低投入、低成本、重回用、易管理的适合 秦岭北麓农村污水治理技术的人工湿地法，并给出了与之相 契合的污水处理配套措施和研究结论。abstract： in order to solve the water pollution which happens in rural areas o

2、f northern foot of qinling, adopted the method of field survey to explore the northern foot of qinling rural areas sewage discharge characteristics and the special requirements of the sewage treatment process through literature study and survey of the status of water resources in the region, analyze

3、d the existing problems of water resources in rural areas of northern foot of qinling pollution treatment. further , by comparatively analyzed the sewage treatment technologies and methods in rural areas at home and abroad , chose the constructed wetland which suits the rural areas of nor thern foot

4、 of qinling bes t， with the adva nt ages of low-input, low-cost and return with easy management. at last , also listed the supporting measures and conclusions of the sewage treatment.关键词：水资源净化途径；人工湿地法；管理方法key words :approach to water purification ；constructed wetland； management methods中图分类号：tv213文献

5、标识码：a文章编号:1006-4311 (2013) 05-0306-030引言“十二五”期间，国民经济持续发展，新农村改革的进 程不断深入，乡村经济也有了极大的发展，人们对环境质量 的要求也越来越高，农村水资源保护成为重要的研究课题。 由于水污染的宣传教育主要集中在城市，农村居民水环保意 识普遍较低，再加上管理手段落后，农村污水未经处理直接 排放的现象普遍存在，饮水水源污染较为严重，影响了农村 居民的正常生活，形势十分严峻。本文通过对秦岭北麓地区 农村污水现状的调查以及产生原因进行分析，结合国内外水 资源保护标杆方法的研究，提出了适合秦岭北麓水资源保护 的人工湿地污水处理方法，配合微观管理手

6、段的创新和可行 的政府政策支持，从软、硬技术相结合的视角解决秦岭北麓 农村地区水资源污染问题。1秦岭北麓农村水资源污染现状和存在的问题秦岭北麓位于秦岭分水岭至关中平原南缘之间。总面积 10375km2,行政区划上纵跨西安、宝鸡、渭南三市的15个 县（区）llo秦岭北麓是关中重要的水源地和“气候调节 器”，是陕西省经济可持续发展的生命线。秦岭北麓水资源 分布于广大的农村地区。但是近年来，秦岭北麓西至宝鸡东 至潼关的10县区的28条河流，有56. 1%的河段受到不同程 度的污染2。随着农村自来水管的普及，居民的排水量大 幅增加，排向室外的污水或在街道上漫流，或沿排水明沟流 到沟塘、水库及河流，长此

7、以往，严重污染了地表水，甚至 通过入渗影响地下水水质。以潼关县西峪河为例，汞超标 145.6倍，在各评价因子及评价河段中超标倍数均最高；其 次是蓝田網川河下游铜钳厂支流，铅超标27.61倍，汞超标 10. 5倍，碑超标4. 05倍，均居各河段之首，cod超标7. 36 倍；而华阴市柳叶河污染程度居第三，其cod超标19. 82倍, 在各河段中最高，b0d超标18.5倍，在各河段中居第二3。同时不同区县河流，其污染程度也不同。下图为秦岭北 麓水资源污染状况调查图：秦岭生态环境恶化，使关中失去了曾经“天府之国”的 美誉，解决秦岭北麓农村地区的水污染问题刻不容缓。然而, 水污染的宣传教育主要集中在城

8、市，农村居民水环保意识普 遍较低，同时由于农村生活污水排量小、排放点分散的特点, 城市污水厂使用的技术难以应用，再加上管理手段落后，农 村污水未经处理直接排放的现象普遍存在。2秦岭北麓农村污水处理的方案选择秦岭北麓农村污水问题上应遵循技术上的可行性和经 济上的合理性理念，坚持“低投入、低成本、重回用、易管 理”的原则，从工艺选择、工程设计施工和运行管理等各个 环节做好统筹规划，使农村水污染治理步入“建得起、用得 起、管得起、有长效”的良性发展轨道4。2. 1国内外农村地区污水处理技术的对比分析与选择 本文作者通过查阅文献、实地调研及专家访谈，筛选出以下 几种适合农村地区的污水处理技术：2.1.

9、1高效藻类塘技术 美国加州大学伯克利分校的 oswald提出并发展的高效藻类塘是对传统稳定塘的改进，其 充分利用菌藻共生关系，对污染物进行处理。但存在的缺点 是受温度、气候等环境因素影响明显，气温过高或较低时， 藻类的生长受到抑制从而影响处理效果；水体特性、腐殖质、 藻类和非生物性的悬浮物影响藻类对光的吸收，影响处理效 果5。2. 1.2 一体化净化槽技术日本的一体化净化槽非常著名，在日本土地上的使用率极高，是世界上少有的 几个分散污水治理最发达的国家之一。我国曾于上世纪80 年代末90年代初在苏南地区大规模引进日本的净化槽技术, 但由于城市污水处理工艺的小型化，建设成本和运行成本 高，基本没

10、有除磷作用，在国内难以推广应用6。2. 1. 3 filter "filter”污水处理技术澳大利亚科学 专家最近几年提出一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合 的污水再利用系统”，其目的主要是利用污水进行农作物灌 溉，通过灌溉土地处理后，再用地下暗管将其汇集和排出。 这种技术的缺点是暗管排水系统造价较高，且在地下水位较 高的地区应用有困难7。2.1.4人工湿地法 人工湿地污水处理技术是20世纪70 年代起源于德国，并在近几十年不断发展、完善的新型污水 处理技术。人工湿地由基质、植物及微生物组成，二者通过 复杂的物理、化学、生物作用，协同完成对污水的净化处理。 这种技术的优点是处理系统

11、工艺设备简单，在农村可以充分 利用现有的农田灌排渠道和四周的荒地、废塘和洼地等，建 设人工湿地处理系统；另外，维护管理方便，运行技术要求 低和费用低也是该系统的优点8。通过上述的各项技术的优缺点分析，我们决定以建设难 度、应用范围、稳定性、去污能力以及维护费用等五个方面, 作为筛选适合秦岭北麓农村地区污水处理技术的最主要指 标，并以此为雷达图的元素构图。以5分为满分，得分越高, 则该技术在该方面的优势越突出，面积最大者，即为我们通 过综合分析法所寻找出的最佳净水途径。经查阅资料、与专 家进行深度访谈，我们画出雷达图9如图2。从图2中可以看出，在建设难度、应用范围、稳定性、 去污能力、维护费用这

12、五个方面，人工湿地法所对应的五个 指标值均高于其他三种技术，其所对应的面积是最大的。因 此，在秦岭北麓农村地区，应用人工湿地法处理水资源污染 问题是相对较好的选择。2.2适合秦岭北麓农村水污染治理的技术一一人工湿 地法污水处理工艺的选择要注意符合实际，要充分考虑秦 岭北麓地区农村的经济承受能力，绝不能忽视该地区的实际 情况，而一味追求高科技技术。该地区农村污水存在如下特 点：总量很大，但作为个体而言，水量较小；不同地区水污 染程度有较大差异；村落分散，通过大规模管网收集污水有 困难。而且，农村经济基础相对薄弱，缺乏专业管理和维护 人员。因此，农村污水处理工艺必须满足以下几个基本要求: 投资运行

13、费用低，管理方便，工艺流程简单、易于操作。2. 2. 1去除机理 人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物三种作用。人工湿地运行稳定后，填料表面和植 物根系中生长了大量的微生物形成生物膜，废水流过时，悬浮物被填料及根系阻挡截留，有机质通过生物膜的吸附及同 化、异化作用而得以去除。湿地床层中因植物根系对氧的传 递释放，使其周围的微环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧 状态，保证了废水中的氮、磷不仅能被植物及微生物作用营 养成分直接吸收，还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对 磷的过量积累作用从废水中去除，最后通过湿地基质的定期 更换或植物收割使污染物最终从系统中去除。人工湿地去除 污染物的范围广泛，

14、包括n、p、ss、有机物、微量元素、病 原体等10。2. 2.2陕西省石泉县饶峰河人工湿地应用实例 饶峰河 为汉江一级支流，其下游小流域位于陕西省石泉县西北，近 年来水源受到较严重污染11。为改善其水源质量，陕西省 水土保持局在此建立了水土保持工程陕西省石泉县饶峰河 项目区。该项目中一项重要的工作，就是在该县建立试点， 应用人工湿地法处理生活污水。试点建成并投入使用后，各 试点村取得了预期的处理效果，实现生活污水基本零排放。该项目工艺在三级过滤池之前增加了厌氧、好氧、缺氧 池，形成“aa0+人工湿地”组合处理工艺。其处理污水的主 要工艺流程是：污水一厌氧一好氧缺氧f第一级人工湿地 过滤（大石子

15、）一第二级人工湿地过滤（小石子）一第三级 人工湿地过滤（粗砂）一达标排放。石泉县农村地区与秦岭 北麓绝大多数农村地区的气候、温度、污染源基本一致，这 一试点工程，为我们的研究理论提供了强有力的实践支持， 事实证明，在秦岭北麓应用人工湿地法是有效可行的。3人工湿地法解决秦岭北麓农村污水的配套措施人工湿地法污水处理技术的高效实施，必须依托与之相 配套的管理措施的并行应用。3.1建立农村人工湿地污水处理设施长效管理机制处 理设施的管理、维护，对保障污水处理效果至关重要。秦岭 北麓地区各市、县可成立农村及分散污水治理专门委员会专 门管理分散污水处理设施，负责对人工湿地处理设施的管理 和维护。一是应该尽

16、早出台就地处理设施管理办法，使得养 护工作有法可依；二是可以通过建立管理网络，明确管理责 任，建立信息平台，提高群众的环保意识；三是鼓励社会专 业化组织参与到处理设施养护中来，把污水处理设施的运行 管理推向社会化、专业化和市场化12。同时，在设施的日 常养护与管理，可从以下两方面进行：定期对设施的运行状 况进行检查，建立资料档案，记录数量和运行状况，有针对 性地进行维修改造；污水处理设施可按照'谁使用，谁负 责”的原则管理，职责由各村自行承担，各村管理部门再分 配给具体使用的村民。3.2建立农村人工湿地法处理工艺评估体系目前在农 村地区运用人工湿地工艺处理生活污水的方法尚处于发展 和摸

17、索阶段，各地试验点处理效果参差不齐。如果希望在秦 岭北麓地区成功应用人工湿地法，以达到处理生活污水的目 的，应建立完善的处理工艺评估指标体系13 o我们可以列 出一些主要参数，比如，在秦岭北麓的农村地区，所排放的 生活污水多为n、p污染，我们可将n、p的去除效果列为衡量该工艺处理效果的重要参数。3.3优化现有工艺，提高施工质量施工是污水处理成 功与否的关键，必须选择有资质的施工单位，污水排放管道 的铺设，尽量与居民的分布相适应，在满足处理需求的前提 下，尽量减少管道铺设距离，避免管道跨河。同时，有关管 理和技术部门应结合秦岭北麓地区气候、降雨量、排放污水 特点等具体情况，给出指导性的文件。此外

18、，行业监管部门、 建设单位、监理单位也要尽到监管责任。 3.4基于经 济价值和美学价值的推广选择既具有净化效果，又能产生 经济价值和美学价值的湿地植物，也是推广人工湿地的有效 途径。经检测分析水蒐菜和水芹菜茎净化污水后仍可食用，这两种经济植物轮作，具有显著的环境效益和经济效益14 o发达国家在人工湿地污水处理系统中引入了林设计的理念，将治污与营造生态公园相结合，即达到净化效果， 又实现经济和观赏价值15 o在秦岭北麓农村地区可发展一 些小规模的人工生态系统，如种植眼子菜、荷花等植物，以 营造一定的观赏价值，美化家园。3.5加大在农村地区的宣传和培训力度 宣传和培训也是在秦岭北麓地区推广人工湿地

19、法污水处理技术的重要途 径。首先应建立健全工作制度，坚持开展经常性的宣传教育 活动，如定期播放视频，开展宣讲会、交流讨论会等，增加 农村居民对治理工作的了解和配合程度。同时，针对人工湿 地推广应用的不同阶段和程度16,开展相应的宣传工作。 可与环保局、水土保持局等相关单位合作，向群众介绍该污 水处理技术的使用方法和要点，推广人工湿地污水处理法的 应用。4研究结论通过实地调研和分析论证，得出在秦岭北麓农村地区应 用人工湿地法是一种切实可行的处理农村污水的技术方法， 并给出配套的管理措施：为人工湿地设施建立长效管理机制 和处理效果评估体系；严格监督，提高施工质量；从经济和 美学价值角度出发，在更多

20、地区进行推广应用；加大在农村 地区的宣传和培训力度。这些研究成果填补了农村地区水资 源净化研究的空白，为相关部门进行农村地区的水污染治理 提供了参考和借鉴，具有较高的推广价值。本文的创新点在于，一是基于对关键技术因素的分析， 通过试点研究，提出秦岭北麓农村地区水资源净化的有效可 行途径；二是借鉴国内外先进的管理经验，因地制宜选取适 合农村地区特点的污水处理工艺，制定农村污水人工湿地处 理工程的配套管理办法；三是从软硬技术结合的角度，研究 出实现农村污水无害化、资源化的有效途径。参考文献：1 周万龙，张骅，陈谦等.秦岭北麓水土流失治理对 策j.西部大开发，2003 (6)： 40-42.2 詈健康.简述我国农村水污染现状及成因j.现代 化农业，2012.3 肖玲，王书转，王利军等.秦岭北麓主要河流的水质 现状调查与评价j.干旱区资源与环境，2008, 22, 1： 74-78.4 吴德勇农村水污染问题及其防治对策j.安徽农 业科学，2012.5 eg mez , c casellas , b picot , et al. elimination processes in stab-ilizat