基于人工濕地法秦嶺北麓水資源凈化探究

1、基于人工濕地法秦嶺北麓水資源凈化探究摘要：為了解決秦嶺北麓農(nóng)村地區(qū)水資源污染問題，采 取了實(shí)地調(diào)研的方法，探討了秦嶺北麓農(nóng)村地區(qū)污水排放的 特點(diǎn)和污水處理工藝的特殊要求，通過文獻(xiàn)研究和該地區(qū)水 資源現(xiàn)狀的調(diào)查，分析出秦嶺北麓農(nóng)村地區(qū)水資源污染處理 存在的問題。進(jìn)而對比分析了國內(nèi)外農(nóng)村地區(qū)污水處理技術(shù) 和方法，選擇出了低投入、低成本、重回用、易管理的適合 秦嶺北麓農(nóng)村污水治理技術(shù)的人工濕地法，并給出了與之相 契合的污水處理配套措施和研究結(jié)論。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.關(guān)鍵詞：水資源凈化途徑；人工濕地法；管理方法key words :approach to water purification ；constructed wetland； management methods中圖分類號：tv213文獻(xiàn)

5、標(biāo)識碼：a文章編號:1006-4311 (2013) 05-0306-030引言“十二五”期間，國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，新農(nóng)村改革的進(jìn) 程不斷深入，鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)也有了極大的發(fā)展，人們對環(huán)境質(zhì)量 的要求也越來越高，農(nóng)村水資源保護(hù)成為重要的研究課題。 由于水污染的宣傳教育主要集中在城市，農(nóng)村居民水環(huán)保意 識普遍較低，再加上管理手段落后，農(nóng)村污水未經(jīng)處理直接 排放的現(xiàn)象普遍存在，飲水水源污染較為嚴(yán)重，影響了農(nóng)村 居民的正常生活，形勢十分嚴(yán)峻。本文通過對秦嶺北麓地區(qū) 農(nóng)村污水現(xiàn)狀的調(diào)查以及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，結(jié)合國內(nèi)外水 資源保護(hù)標(biāo)桿方法的研究，提出了適合秦嶺北麓水資源保護(hù) 的人工濕地污水處理方法，配合微觀管理手

6、段的創(chuàng)新和可行 的政府政策支持，從軟、硬技術(shù)相結(jié)合的視角解決秦嶺北麓 農(nóng)村地區(qū)水資源污染問題。1秦嶺北麓農(nóng)村水資源污染現(xiàn)狀和存在的問題秦嶺北麓位于秦嶺分水嶺至關(guān)中平原南緣之間?？偯娣e 10375km2,行政區(qū)劃上縱跨西安、寶雞、渭南三市的15個 縣（區(qū)）llo秦嶺北麓是關(guān)中重要的水源地和“氣候調(diào)節(jié) 器”，是陜西省經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的生命線。秦嶺北麓水資源 分布于廣大的農(nóng)村地區(qū)。但是近年來，秦嶺北麓西至寶雞東 至潼關(guān)的10縣區(qū)的28條河流，有56. 1%的河段受到不同程 度的污染2。隨著農(nóng)村自來水管的普及，居民的排水量大 幅增加，排向室外的污水或在街道上漫流，或沿排水明溝流 到溝塘、水庫及河流，長此

7、以往，嚴(yán)重污染了地表水，甚至 通過入滲影響地下水水質(zhì)。以潼關(guān)縣西峪河為例，汞超標(biāo) 145.6倍，在各評價因子及評價河段中超標(biāo)倍數(shù)均最高；其 次是藍(lán)田網(wǎng)川河下游銅鉗廠支流，鉛超標(biāo)27.61倍，汞超標(biāo) 10. 5倍，碑超標(biāo)4. 05倍，均居各河段之首，cod超標(biāo)7. 36 倍；而華陰市柳葉河污染程度居第三，其cod超標(biāo)19. 82倍, 在各河段中最高，b0d超標(biāo)18.5倍，在各河段中居第二3。同時不同區(qū)縣河流，其污染程度也不同。下圖為秦嶺北 麓水資源污染狀況調(diào)查圖：秦嶺生態(tài)環(huán)境惡化，使關(guān)中失去了曾經(jīng)“天府之國”的 美譽(yù)，解決秦嶺北麓農(nóng)村地區(qū)的水污染問題刻不容緩。然而, 水污染的宣傳教育主要集中在城

8、市，農(nóng)村居民水環(huán)保意識普 遍較低，同時由于農(nóng)村生活污水排量小、排放點(diǎn)分散的特點(diǎn), 城市污水廠使用的技術(shù)難以應(yīng)用，再加上管理手段落后，農(nóng) 村污水未經(jīng)處理直接排放的現(xiàn)象普遍存在。2秦嶺北麓農(nóng)村污水處理的方案選擇秦嶺北麓農(nóng)村污水問題上應(yīng)遵循技術(shù)上的可行性和經(jīng) 濟(jì)上的合理性理念，堅(jiān)持“低投入、低成本、重回用、易管 理”的原則，從工藝選擇、工程設(shè)計(jì)施工和運(yùn)行管理等各個 環(huán)節(jié)做好統(tǒng)籌規(guī)劃，使農(nóng)村水污染治理步入“建得起、用得 起、管得起、有長效”的良性發(fā)展軌道4。2. 1國內(nèi)外農(nóng)村地區(qū)污水處理技術(shù)的對比分析與選擇 本文作者通過查閱文獻(xiàn)、實(shí)地調(diào)研及專家訪談，篩選出以下 幾種適合農(nóng)村地區(qū)的污水處理技術(shù)：2.1.

9、1高效藻類塘技術(shù) 美國加州大學(xué)伯克利分校的 oswald提出并發(fā)展的高效藻類塘是對傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的改進(jìn)，其 充分利用菌藻共生關(guān)系，對污染物進(jìn)行處理。但存在的缺點(diǎn) 是受溫度、氣候等環(huán)境因素影響明顯，氣溫過高或較低時， 藻類的生長受到抑制從而影響處理效果；水體特性、腐殖質(zhì)、 藻類和非生物性的懸浮物影響藻類對光的吸收，影響處理效 果5。2. 1.2 一體化凈化槽技術(shù)日本的一體化凈化槽非常著名，在日本土地上的使用率極高，是世界上少有的 幾個分散污水治理最發(fā)達(dá)的國家之一。我國曾于上世紀(jì)80 年代末90年代初在蘇南地區(qū)大規(guī)模引進(jìn)日本的凈化槽技術(shù), 但由于城市污水處理工藝的小型化，建設(shè)成本和運(yùn)行成本 高，基本沒

10、有除磷作用，在國內(nèi)難以推廣應(yīng)用6。2. 1. 3 filter "filter”污水處理技術(shù)澳大利亞科學(xué) 專家最近幾年提出一種“過濾、土地處理與暗管排水相結(jié)合 的污水再利用系統(tǒng)”，其目的主要是利用污水進(jìn)行農(nóng)作物灌 溉，通過灌溉土地處理后，再用地下暗管將其匯集和排出。 這種技術(shù)的缺點(diǎn)是暗管排水系統(tǒng)造價較高，且在地下水位較 高的地區(qū)應(yīng)用有困難7。2.1.4人工濕地法 人工濕地污水處理技術(shù)是20世紀(jì)70 年代起源于德國，并在近幾十年不斷發(fā)展、完善的新型污水 處理技術(shù)。人工濕地由基質(zhì)、植物及微生物組成，二者通過 復(fù)雜的物理、化學(xué)、生物作用，協(xié)同完成對污水的凈化處理。 這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是處理系統(tǒng)

11、工藝設(shè)備簡單，在農(nóng)村可以充分 利用現(xiàn)有的農(nóng)田灌排渠道和四周的荒地、廢塘和洼地等，建 設(shè)人工濕地處理系統(tǒng)；另外，維護(hù)管理方便，運(yùn)行技術(shù)要求 低和費(fèi)用低也是該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)8。通過上述的各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)分析，我們決定以建設(shè)難 度、應(yīng)用范圍、穩(wěn)定性、去污能力以及維護(hù)費(fèi)用等五個方面, 作為篩選適合秦嶺北麓農(nóng)村地區(qū)污水處理技術(shù)的最主要指 標(biāo)，并以此為雷達(dá)圖的元素構(gòu)圖。以5分為滿分，得分越高, 則該技術(shù)在該方面的優(yōu)勢越突出，面積最大者，即為我們通 過綜合分析法所尋找出的最佳凈水途徑。經(jīng)查閱資料、與專 家進(jìn)行深度訪談，我們畫出雷達(dá)圖9如圖2。從圖2中可以看出，在建設(shè)難度、應(yīng)用范圍、穩(wěn)定性、 去污能力、維護(hù)費(fèi)用這

12、五個方面，人工濕地法所對應(yīng)的五個 指標(biāo)值均高于其他三種技術(shù)，其所對應(yīng)的面積是最大的。因 此，在秦嶺北麓農(nóng)村地區(qū)，應(yīng)用人工濕地法處理水資源污染 問題是相對較好的選擇。2.2適合秦嶺北麓農(nóng)村水污染治理的技術(shù)一一人工濕 地法污水處理工藝的選擇要注意符合實(shí)際，要充分考慮秦 嶺北麓地區(qū)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)承受能力，絕不能忽視該地區(qū)的實(shí)際 情況，而一味追求高科技技術(shù)。該地區(qū)農(nóng)村污水存在如下特 點(diǎn)：總量很大，但作為個體而言，水量較??；不同地區(qū)水污 染程度有較大差異；村落分散，通過大規(guī)模管網(wǎng)收集污水有 困難。而且，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)相對薄弱，缺乏專業(yè)管理和維護(hù) 人員。因此，農(nóng)村污水處理工藝必須滿足以下幾個基本要求: 投資運(yùn)行

13、費(fèi)用低，管理方便，工藝流程簡單、易于操作。2. 2. 1去除機(jī)理 人工濕地對廢水的處理綜合了物理、化學(xué)和生物三種作用。人工濕地運(yùn)行穩(wěn)定后，填料表面和植 物根系中生長了大量的微生物形成生物膜，廢水流過時，懸浮物被填料及根系阻擋截留，有機(jī)質(zhì)通過生物膜的吸附及同 化、異化作用而得以去除。濕地床層中因植物根系對氧的傳 遞釋放，使其周圍的微環(huán)境中依次呈現(xiàn)出好氧、缺氧和厭氧 狀態(tài)，保證了廢水中的氮、磷不僅能被植物及微生物作用營 養(yǎng)成分直接吸收，還可以通過硝化、反硝化作用及微生物對 磷的過量積累作用從廢水中去除，最后通過濕地基質(zhì)的定期 更換或植物收割使污染物最終從系統(tǒng)中去除。人工濕地去除 污染物的范圍廣泛，

14、包括n、p、ss、有機(jī)物、微量元素、病 原體等10。2. 2.2陜西省石泉縣饒峰河人工濕地應(yīng)用實(shí)例 饒峰河 為漢江一級支流，其下游小流域位于陜西省石泉縣西北，近 年來水源受到較嚴(yán)重污染11。為改善其水源質(zhì)量，陜西省 水土保持局在此建立了水土保持工程陜西省石泉縣饒峰河 項(xiàng)目區(qū)。該項(xiàng)目中一項(xiàng)重要的工作，就是在該縣建立試點(diǎn)， 應(yīng)用人工濕地法處理生活污水。試點(diǎn)建成并投入使用后，各 試點(diǎn)村取得了預(yù)期的處理效果，實(shí)現(xiàn)生活污水基本零排放。該項(xiàng)目工藝在三級過濾池之前增加了厭氧、好氧、缺氧 池，形成“aa0+人工濕地”組合處理工藝。其處理污水的主 要工藝流程是：污水一厭氧一好氧缺氧f第一級人工濕地 過濾（大石子

15、）一第二級人工濕地過濾（小石子）一第三級 人工濕地過濾（粗砂）一達(dá)標(biāo)排放。石泉縣農(nóng)村地區(qū)與秦嶺 北麓絕大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)的氣候、溫度、污染源基本一致，這 一試點(diǎn)工程，為我們的研究理論提供了強(qiáng)有力的實(shí)踐支持， 事實(shí)證明，在秦嶺北麓應(yīng)用人工濕地法是有效可行的。3人工濕地法解決秦嶺北麓農(nóng)村污水的配套措施人工濕地法污水處理技術(shù)的高效實(shí)施，必須依托與之相 配套的管理措施的并行應(yīng)用。3.1建立農(nóng)村人工濕地污水處理設(shè)施長效管理機(jī)制處 理設(shè)施的管理、維護(hù)，對保障污水處理效果至關(guān)重要。秦嶺 北麓地區(qū)各市、縣可成立農(nóng)村及分散污水治理專門委員會專 門管理分散污水處理設(shè)施，負(fù)責(zé)對人工濕地處理設(shè)施的管理 和維護(hù)。一是應(yīng)該盡

16、早出臺就地處理設(shè)施管理辦法，使得養(yǎng) 護(hù)工作有法可依；二是可以通過建立管理網(wǎng)絡(luò)，明確管理責(zé) 任，建立信息平臺，提高群眾的環(huán)保意識；三是鼓勵社會專 業(yè)化組織參與到處理設(shè)施養(yǎng)護(hù)中來，把污水處理設(shè)施的運(yùn)行 管理推向社會化、專業(yè)化和市場化12。同時，在設(shè)施的日 常養(yǎng)護(hù)與管理，可從以下兩方面進(jìn)行：定期對設(shè)施的運(yùn)行狀 況進(jìn)行檢查，建立資料檔案，記錄數(shù)量和運(yùn)行狀況，有針對 性地進(jìn)行維修改造；污水處理設(shè)施可按照'誰使用，誰負(fù) 責(zé)”的原則管理，職責(zé)由各村自行承擔(dān)，各村管理部門再分 配給具體使用的村民。3.2建立農(nóng)村人工濕地法處理工藝評估體系目前在農(nóng) 村地區(qū)運(yùn)用人工濕地工藝處理生活污水的方法尚處于發(fā)展 和摸

17、索階段，各地試驗(yàn)點(diǎn)處理效果參差不齊。如果希望在秦 嶺北麓地區(qū)成功應(yīng)用人工濕地法，以達(dá)到處理生活污水的目 的，應(yīng)建立完善的處理工藝評估指標(biāo)體系13 o我們可以列 出一些主要參數(shù)，比如，在秦嶺北麓的農(nóng)村地區(qū)，所排放的 生活污水多為n、p污染，我們可將n、p的去除效果列為衡量該工藝處理效果的重要參數(shù)。3.3優(yōu)化現(xiàn)有工藝，提高施工質(zhì)量施工是污水處理成 功與否的關(guān)鍵，必須選擇有資質(zhì)的施工單位，污水排放管道 的鋪設(shè)，盡量與居民的分布相適應(yīng)，在滿足處理需求的前提 下，盡量減少管道鋪設(shè)距離，避免管道跨河。同時，有關(guān)管 理和技術(shù)部門應(yīng)結(jié)合秦嶺北麓地區(qū)氣候、降雨量、排放污水 特點(diǎn)等具體情況，給出指導(dǎo)性的文件。此外

18、，行業(yè)監(jiān)管部門、 建設(shè)單位、監(jiān)理單位也要盡到監(jiān)管責(zé)任。 3.4基于經(jīng) 濟(jì)價值和美學(xué)價值的推廣選擇既具有凈化效果，又能產(chǎn)生 經(jīng)濟(jì)價值和美學(xué)價值的濕地植物，也是推廣人工濕地的有效 途徑。經(jīng)檢測分析水蒐菜和水芹菜莖凈化污水后仍可食用，這兩種經(jīng)濟(jì)植物輪作，具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益14 o發(fā)達(dá)國家在人工濕地污水處理系統(tǒng)中引入了林設(shè)計(jì)的理念，將治污與營造生態(tài)公園相結(jié)合，即達(dá)到凈化效果， 又實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和觀賞價值15 o在秦嶺北麓農(nóng)村地區(qū)可發(fā)展一 些小規(guī)模的人工生態(tài)系統(tǒng)，如種植眼子菜、荷花等植物，以 營造一定的觀賞價值，美化家園。3.5加大在農(nóng)村地區(qū)的宣傳和培訓(xùn)力度 宣傳和培訓(xùn)也是在秦嶺北麓地區(qū)推廣人工濕地

19、法污水處理技術(shù)的重要途 徑。首先應(yīng)建立健全工作制度，堅(jiān)持開展經(jīng)常性的宣傳教育 活動，如定期播放視頻，開展宣講會、交流討論會等，增加 農(nóng)村居民對治理工作的了解和配合程度。同時，針對人工濕 地推廣應(yīng)用的不同階段和程度16,開展相應(yīng)的宣傳工作。 可與環(huán)保局、水土保持局等相關(guān)單位合作，向群眾介紹該污 水處理技術(shù)的使用方法和要點(diǎn)，推廣人工濕地污水處理法的 應(yīng)用。4研究結(jié)論通過實(shí)地調(diào)研和分析論證，得出在秦嶺北麓農(nóng)村地區(qū)應(yīng) 用人工濕地法是一種切實(shí)可行的處理農(nóng)村污水的技術(shù)方法， 并給出配套的管理措施：為人工濕地設(shè)施建立長效管理機(jī)制 和處理效果評估體系；嚴(yán)格監(jiān)督，提高施工質(zhì)量；從經(jīng)濟(jì)和 美學(xué)價值角度出發(fā)，在更多

20、地區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用；加大在農(nóng)村 地區(qū)的宣傳和培訓(xùn)力度。這些研究成果填補(bǔ)了農(nóng)村地區(qū)水資 源凈化研究的空白，為相關(guān)部門進(jìn)行農(nóng)村地區(qū)的水污染治理 提供了參考和借鑒，具有較高的推廣價值。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于，一是基于對關(guān)鍵技術(shù)因素的分析， 通過試點(diǎn)研究，提出秦嶺北麓農(nóng)村地區(qū)水資源凈化的有效可 行途徑；二是借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，因地制宜選取適 合農(nóng)村地區(qū)特點(diǎn)的污水處理工藝，制定農(nóng)村污水人工濕地處 理工程的配套管理辦法；三是從軟硬技術(shù)結(jié)合的角度，研究 出實(shí)現(xiàn)農(nóng)村污水無害化、資源化的有效途徑。參考文獻(xiàn)：1 周萬龍，張驊，陳謙等.秦嶺北麓水土流失治理對 策j.西部大開發(fā)，2003 (6)： 40-42.2 詈健康.簡述我國農(nóng)村水污染現(xiàn)狀及成因j.現(xiàn)代 化農(nóng)業(yè)，2012.3 肖玲，王書轉(zhuǎn)，王利軍等.秦嶺北麓主要河流的水質(zhì) 現(xiàn)狀調(diào)查與評價j.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2008, 22, 1： 74-78.4 吳德勇農(nóng)村水污染問題及其防治對策j.安徽農(nóng) 業(yè)科學(xué)，2012.5 eg mez , c casellas , b picot , et al. elimination processes in stab-ilizat