炭廠村是一個(gè)十分典型的水污染地區(qū)。這一地區(qū)在處理污水方面率先引入了人工濕地污水處理技術(shù)，并取得了良好成效。本文以炭廠村為案例，結(jié)合人工濕地污水處理技術(shù)在該地區(qū)的發(fā)展應(yīng)用過(guò)程，來(lái)進(jìn)一步分析農(nóng)村地區(qū)水污染解決的路徑。接下來(lái)本文將做具體探討。
1、人工濕地污水處理技術(shù)
1.1 技術(shù)原理
人工濕地污水處理技術(shù)實(shí)質(zhì)上是依據(jù)大自然中一種常見(jiàn)的植物——蘆葦?shù)膬艋^(guò)濾原理而構(gòu)建的一種成本低廉、效果明顯的污水處理技術(shù)。具體來(lái)看，早在1953年，德國(guó)專家和學(xué)者基于大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息發(fā)現(xiàn)蘆葦能夠?qū)λ械臒o(wú)機(jī)質(zhì)、有機(jī)物進(jìn)行凈化。也正是基于蘆葦?shù)倪@一啟發(fā)，德國(guó)科學(xué)家研發(fā)植物過(guò)濾系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)中，主要起保護(hù)作用的成分是蘆葦，因而該系統(tǒng)屬于天然無(wú)公害技術(shù)，具備顯著的環(huán)保性和低成本性特點(diǎn)。該技術(shù)從1977年開(kāi)始在西方逐步推廣，并得到西方國(guó)家的廣泛認(rèn)可。從該技術(shù)的構(gòu)建層面來(lái)看，人工濕地的主要成分是人工基質(zhì)。利用人工基質(zhì)、水生植物來(lái)構(gòu)建獨(dú)立的生態(tài)系統(tǒng)，并通過(guò)系統(tǒng)中的基質(zhì)、植物、微生物三者之間的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)處理污水的目的。
1.2 技術(shù)類型
基于工程設(shè)計(jì)的原理、系統(tǒng)水體流動(dòng)的差異性，可以將人工濕地污水處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)形態(tài)劃分為3種類型，即水平潛流濕地系統(tǒng)、垂直流濕地系統(tǒng)、表面流濕地系統(tǒng)。水平潛流濕地系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)重金屬、有機(jī)物物質(zhì)的過(guò)濾，具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性。垂直流濕地系統(tǒng)造價(jià)成本較高，但功能比較完善。表面流濕地系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于造價(jià)成本低，不需要填充人工基質(zhì)，但對(duì)污染水體的凈化能力有限。這3種不同的技術(shù)類型有著不同的優(yōu)勢(shì)。這就要求我們?cè)谶x擇人工濕地污水處理技術(shù)類型的過(guò)程中，充分結(jié)合不同的地區(qū)的特殊情況有針對(duì)性地選擇合理的類型。
1.3 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
相較傳統(tǒng)水污染凈化中的二級(jí)生化處理方式，人工濕地污水處理技術(shù)不論是在成本投入、凈化效果還是在功能方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。具體來(lái)看：
首先，在成本投入方面。人工濕地污水處理系統(tǒng)在建造的過(guò)程中多取材大自然，因而有效地降低成本，且在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，系統(tǒng)的核心構(gòu)成——基質(zhì)的選擇范圍較廣，土壤、沙石、石灰石都是比較理想的填充物。
其次，在凈化效果方面。人工濕地污水處理技術(shù)中的人工基質(zhì)能夠起到良好的凈化水體作用，同時(shí)該系統(tǒng)中的重要組成——水生植物，如燈芯草、浮萍、蘆葦?shù)冗@些都是人工濕地污水處理系統(tǒng)中良好的去污元素，這些植物和人工濕地污水處理系統(tǒng)中所填充的人工基質(zhì)能夠去除污染水體中的農(nóng)藥、重金屬殘留等，實(shí)現(xiàn)良好的凈化效果。
最后，在功能方面。人工濕地污水處理系統(tǒng)功能齊全，與周邊環(huán)境的融合度較高，見(jiàn)效快、作用持久，而且具備地面綠化、空氣土壤保濕的功能。相比較而言，傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)的功能則相對(duì)單一。
2、人工濕地污水處理技術(shù)在炭廠村的發(fā)展應(yīng)用
炭廠村位于北京市門頭溝區(qū)。該地區(qū)擁有豐富的水資源和綠植、山地等旅游資源。近年來(lái)在國(guó)家和當(dāng)?shù)卣囊龑?dǎo)下，該村大力開(kāi)發(fā)旅游業(yè)，在經(jīng)濟(jì)上取得了豐厚的回報(bào)。與此同時(shí)，隨著旅游業(yè)的興盛，所帶來(lái)的以水污染為主的生態(tài)破壞問(wèn)題也比較突出。基于這一背景，本文將以人工濕地污水處理系統(tǒng)在炭廠村的發(fā)展應(yīng)用為主題來(lái)展開(kāi)探究。
2.1 人工濕地污水處理技術(shù)在炭廠村應(yīng)用的可行性分析
從炭廠村的氣候條件來(lái)看，人工濕地污水處理系統(tǒng)主要借助植物、微生物來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污染水體的凈化作用，而這些植物和微生物受到氣候氣溫的影響。炭廠村位于河北省，氣候是典型的溫帶季風(fēng)氣候，春季、夏季和秋季比較適宜植物、微生物的生長(zhǎng)繁殖，冬季氣候寒冷。因此在炭廠村，我們可以選擇潛流人工濕地系統(tǒng)類型，以應(yīng)對(duì)季節(jié)氣溫變化。
從炭廠村的植被情況來(lái)看，炭廠村屬于北方地區(qū)，是典型的溫帶季風(fēng)氣候。這一地區(qū)的氣候特別適宜根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)速度快的水生植物，如水葫蘆、蘆葦、燈芯草、香蒲等等，而這些植物正是構(gòu)成人工濕地污水處理系統(tǒng)的重要基質(zhì)。
從炭廠村的污水情況來(lái)看，炭廠村產(chǎn)生的廢水主要為村民及游客產(chǎn)生的生活污水和餐廚廢水，預(yù)計(jì)最高日污水量約為100m3/d。本項(xiàng)目污水產(chǎn)生特點(diǎn)是：污水產(chǎn)生量變化較大，旅游旺季(夏季前后)時(shí)游客多，污水產(chǎn)生量較大；旅游淡季(冬季前后)時(shí)游客少，污水產(chǎn)生量較小。炭廠村排水體制采用雨污分流制。生活污水經(jīng)化糞池、餐廚廢水經(jīng)過(guò)隔油池后采用暗管系統(tǒng)匯流排至污水處理系統(tǒng)。雨水由雨水管網(wǎng)就近排放入村內(nèi)河道中。為保證生活污水達(dá)標(biāo)排放，不對(duì)地下水和地表水造成污染，根據(jù)《北京市水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/307-2013)的要求，本設(shè)計(jì)方案對(duì)炭廠村生活污水提出切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)合理的處理措施，確保污水排放達(dá)標(biāo)。
2.2 人工濕地設(shè)計(jì)
綜合炭廠村的污水產(chǎn)生量、污水排放情況等具體要素分析，目前炭廠村的污水處理日設(shè)計(jì)處理量可以設(shè)定為100t/d。目前炭廠村的水污染中，N、P和有機(jī)物是水中的主要污染物。進(jìn)水BOD、COD=0.5>0.35，建議可以將生化二級(jí)處理和人工濕地污水處理相結(jié)合。人工濕地污水處理的類型選擇為潛流式人工濕地系統(tǒng)。整體的人工濕地系統(tǒng)的處理設(shè)計(jì)流程如圖1所示：
系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)主要有：面積是740m2/座。長(zhǎng)寬比例是3∶1。深度、坡度分別是1.6m、0.5%～2%;BOD的復(fù)合、水力負(fù)荷分別是100kg/hm2/d、0.25m3/m2/d；數(shù)量為3座。結(jié)構(gòu)采用磚混材質(zhì)，尺寸是L×B×H=15m×45m×1.6m，選取的濕地水生植物主要有：浮萍、蘆葦、睡蓮。
2.3 人工濕地水質(zhì)監(jiān)測(cè)
水質(zhì)監(jiān)測(cè)能夠直觀有效地反饋人工濕地污水處理系統(tǒng)的效果。人工濕地污水處理工程投入應(yīng)用180d之后，相關(guān)工作人員對(duì)炭廠村的水質(zhì)污染等一系列數(shù)據(jù)信息展開(kāi)搜集檢測(cè)。基于對(duì)數(shù)據(jù)信息的歸納、整合，可知目前的水質(zhì)情況：該系統(tǒng)在炭廠村運(yùn)行180d。該地區(qū)的生活用水已經(jīng)完全達(dá)到國(guó)家和北京市的劃定排放標(biāo)準(zhǔn)。這一點(diǎn)有效地說(shuō)明該系統(tǒng)效果較為明顯，即人工濕地污水處理技術(shù)對(duì)污染水體的凈化作用明顯。如圖2所示，目前進(jìn)水和出水的污染物成分之間的差值區(qū)分度明顯，與最初的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)一致。
3、炭廠村污水綜合治理效果
人工濕地污水處理技術(shù)的效果在上述實(shí)踐應(yīng)用中得到了顯現(xiàn)。從效果方面來(lái)看，人工濕地污水處理技術(shù)和傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)相差不大；從投入成本來(lái)看，人工濕地污水處理系統(tǒng)的建造成本僅是傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)成本的50%不到。同時(shí)經(jīng)過(guò)處理后的水質(zhì)合乎國(guó)家漁業(yè)和農(nóng)業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，可以在這些產(chǎn)業(yè)中得到循環(huán)利用。由此來(lái)看，人工濕地污水處理系統(tǒng)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益價(jià)值，在我國(guó)很多地區(qū)具備推廣的可行性。
4、結(jié)束語(yǔ)
總之，人工濕地污水處理技術(shù)作為一種環(huán)保高效、成本低廉的新技術(shù)值得在越來(lái)越多的地區(qū)推廣。本文以炭廠村為案例，分析了人工濕地污水處理技術(shù)在該地區(qū)的應(yīng)用，通過(guò)可行性分析、設(shè)計(jì)體系和水質(zhì)監(jiān)測(cè)、治理效果評(píng)估等一系列環(huán)節(jié)，來(lái)探究人工濕地污水處理技術(shù)與水污染地區(qū)的融合路徑。期待后續(xù)研究進(jìn)一步推廣該技術(shù)在其他地區(qū)的應(yīng)用，使得人工濕地污水處理技術(shù)發(fā)揮更大價(jià)值。( >
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