贵州喀斯特地区人工湿地应用存在的问题与解决对策

摘要人工湿地是近几十年来发展起来的一种新型的污水生态处理技术，近年来在有条件的地方得到了推广应用。为改善贵州省居民饮用水水质，贵州省政府实施了乡村清洁工程——利用人工湿地技术处理农村生活污水。结合农村生活污水及贵州省喀斯特地质的特点，介绍了人工湿地在贵州省农村污水处理系统中的应用，并分析了人工湿地在贵州省处理农村生活污水中存在的问题，针对这些问题提出了相应的解决措施。

关键词人工湿地；贵州；存在问题；对策建议；应用

中图分类号S181.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）04-01134-02

基金项目贵州省科学技术基金项目（黔科合J字[2011]2363）；贵州省优秀科技教育人才省长资金项目（黔省专合字[2012]71号）。

作者简介张建民（1971- ），男，山西交城人，高级工程师，博士，从事环境影响评价、环境保护设计工作。

贵州省位于我国西南部，具有典型的喀斯特地貌，可溶性碳酸盐岩出露面积占全省国土面积的73%[1]，全省95%的城镇及95.3%的耕地分布在喀斯特地区，98%的城镇、工矿人口及95%的农村人口居住在喀斯特地区[2]。大部分地区冬季温暖而夏季炎热，年降水量丰沛但季节性分配极不均，雨热同季但时常会发生伏旱。地带性植被为常绿阔叶林和季节性雨林，但在土层较薄的石灰岩和白云岩基质上发育的主要是常绿与落叶阔叶混交林和含有较多落叶成分的季节性雨林，受人为干扰的影响，大部分地区目前为次生的矮林和灌草丛，其中有相当部分（约1/5）已退化为石漠化的山地。喀斯特山地土层浅薄，土被不连续，岩石裸露率高，土壤富钙而偏碱性，土壤肥沃但总量少[3]。

1贵州喀斯特地区水资源现状

贵州地区虽然年降水量丰沛，但季节性分配极不均，而同时，随着社会、经济的发展以及人口的增长，城市和农村污水的排放量也在不断增加。而今，贵州境内绝大部分农村生活污水未经处理直接排入附近的河流、湖泊、水库，对周边水生生态环境造成的破坏越来越严重，导致氮磷等多项水质指标高于国内地表水的平均指标。

另外，由于喀斯特地区基岩孔隙多，形成地上地下双重空间结构， 在地表污染水经孔隙、漏斗转入地下的过程中，由于缺乏过滤、吸附及离子交换等作用，污染物直接转入地下水中；又因缺乏溶解氧、阳光，导致微生物繁殖慢， 水体自净能力差，造成点、线、面、体的全面污染，致使水的使用功能降低，可供给量减少[2]。

而针对农村地区财政收入不充裕，人均收入不高，技术水平相对落后的现状，研究探索适合处理农村生活污水，具有投资少、运行成本低、管理操作简单的污水处理技术就成为了解决农村水资源问题的当务之急。而人工湿地污水处理工艺正是顺应时代发展要求的一种简单有效的生态污水处理技术。

2人工湿地简介

人工湿地是20世纪50年代由德国开始发展的污水处理工艺，它是模拟天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据人们的需要人为设计与建造的湿地，人工湿地充分利用湿地系统净化污水能力的特点，利用基质-微生物-植物这个复合生态系统的物理，化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换，植物吸收的微生物分解来实现对污水的高效净化。

人工湿地处理污水具有高效率、低投资、低运转费、低维持技术、占地少、低能耗等优点，比较适合于维护水平不很高，水处理量及水质变化不很大的城郊或乡村。

3人工湿地在贵州喀斯特地区的应用现状

在喀斯特地区，由于地下溶岩裂隙发育较严重，不经处理的农村生活污水会经裂隙渗入地下水或渗流进入地表河流中，造成河流或地下水污染，对当地居民乃至下游居民的饮用水水质造成恶化。因此，喀斯特地区分散型居民生活污水的处理一直是个难题。

针对贵州省村组分散，地形复杂，集中式污水收集管网布置困难等特点，贵州省在全省建设多达100多座人工湿地对农村污水进行处理。为提高居民生活饮用水质量，减少污染物排放提供切实可行的解决方案。

根据人工湿地在贵州省分布的范围，主要调查人工湿地分布集中的两湖一库（百花湖、红枫湖、阿哈水库）周边村寨、草海、遵义、黔南等地。调查发现，已建人工湿地大部分人工湿地运行状况良好，在一定程度上缓解了周边水环境压力；但有些人工湿地运行状况较差，存在不同问题。

4贵州喀斯特地区人工湿地应用中存在的问题

（1）植物耐污水胁迫能力的强弱与其生长状况紧密相连，植株生长越茂盛，根系越发达，污水的净化能力就强，植物表现出的抗性也就越强，但大多数植物生长都遵循着春夏季萌发、秋冬季死亡的客观规律。这种现象的存在，使人工湿地的污水处理系统冬季净化效果下降，相应抗性也下降。

（2）衰退是湿地植物污水处理方面的又一问题。除污染水质和基质的不同组成外，直接的擦伤、损伤、富营养状态及水位的高低都能引起湿地植物的衰退。

（3）外来物种的入侵。因为人工湿地生境类型多样，湿地位置、分布广泛与植物扩散路线等原因，胁迫作用下的人工湿地植物更易遭受外来物种入侵。

（4）基质堵塞。人工湿地在运行一段时间后，往往会因基质堵塞而无法继续运行。有机负荷过高是产生堵塞的主要原因；由于污水中连续的营养供应，系统内产生的生物量不断增加也是造成堵塞的一个因素；厌氧条件也加速了系统的堵塞；另外，过多地种植植物和维护不及时也是造成堵塞的原因。

（5）冬季运行湿地。冬季气温的降低，植物的死亡，水中溶解氧的降低以及微生物活力的减弱，会影响人工湿地的正常运行，使污染物的去除率降低。

（6）植物配置不尽合理。植物配置不适当，导致人工湿地处理污水的能力降低，甚至引起人工湿地的退化。

（7）运行过程中，在人工湿地底部或周边出现污水渗漏现象，导致污水不经处理直接渗出，进入地表河流或地下水，造成污染。

5相关问题的解决对策与建议

（1）对湿地植物进行适当的人为干扰，维护人工湿地群落物种生态功能和多样性。

（2）结合植物去污能力和景观效果以及生态适应性等多方面的内容进行人工湿地植物的选择。

（3）水生植物在人工湿地植物污水处理方面起到不可代替的作用，同时重视水生植物和陆生植物、湿生植物之间的搭配，最大限度地发挥生态景观效益。

（4）人工湿地内的植物进行植物配置时，必须采取“科学规划、科学种植，先土建，后绿化，先改良、后种植，先地下、后地上”的方法，来达到预期效果[4]。同时，针对人工湿地植物配置对污水处理效果的影响进行对比研究。

（5）加强预处理。进水中的悬浮物如果含量过高， 将会增加系统的悬浮物负荷。不可生物降解的悬浮物在连续运行的人工湿地中长期积累， 这是影响基质堵塞的重要因素之一。

（6）选择合适的基质粒径及级配。基质粒径分布对空隙大小和水容量有决定性的影响， 它是影响基质堵塞的主要因素。粒径较大的基质可以有效地防止堵塞的发生， 但过大的粒径会缩短水力停留时间， 进而影响净化效果， 因此， 基质粒径的选择需要在保证净化效果（小粒径）和防止堵塞（大粒径）之间寻求平衡点[5]。

（7）采用间歇运行方式。一方面可以使大气中的氧进入湿地内部， 激发好氧微生物的活性，加快降解基质中沉积的有机物；另一方面由于系统停止进水，微生物新陈代谢需要的各种营养物得不到持续的补充，基质中的微生物会逐渐进入内源呼吸期，消耗本身资源并逐渐老化死亡。

（8）目前，湿地中温度带来的问题还没有完全解决，但可以采取一些措施适当地降低温度带来的影响。如采用受温度影响相对较小的潜流型人工湿地系统[6]。在该工艺中覆盖表面的表层土以及植物的落叶可以起到一定的保温效果，而且没有表面结冰问题，因此受温度的影响较小；其次，可以适当增加人工湿地构筑物的深度，增加保温效果[7]；最后，可以加强前处理单元，以减轻湿地的处理负荷，这种方法可以适当降低温度对处理效果的影响。

（9）在人工湿地运行中，进行日常巡检，对发现的渗漏部位及时采取补救措施，使得污水得到充分地处理。

参考文献

[1] 苏维词.中国西南岩溶山区石漠化治理的优化模式及对策[J].水土保持学报，2002，16（2）：29-32.

[2] 范荣亮，苏维词，张志娟.贵州喀斯特地区水资源存在问题及解决对策[J].中国农林水利水电，2007（4）：12-15.

[3] 郭柯，刘成长，董鸣.我国西南喀斯特植物生态适应性与石漠化治理[J].植物生态学报，2011，35（10）：991-999.

[4] 宁静，鲁敏，裴翡翡，等.人工湿地植物受污水胁迫存在的问题与解决对策[J].山东建筑大学学报，2011，26（2）：149-152.

[5] 尧平凡，陈静静.人工湿地基质堵塞预防措施及恢复对策研究进展[J].净水技术， 2007，26（5）：45-48.

[6] 项学敏，宋晨，周集体，等.人工湿地水处理技术研究进展存在问题与改进[J].环境科学与技术， 2006，29（10）：101-114.

[7] 尹炜，李培军，尹澄清，等.潜流人工湿地的局限性与运行问题[J].中国给水排水，2004，20（11）：36-38.

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