徐潔晴， 宋建軍， 吳 彥， 郭 梓， 張邦宇， 周 璇

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院， 湖南 長沙 410128)

農(nóng)村生活污水凈化景觀潛流池設(shè)計

徐潔晴， 宋建軍*， 吳 彥， 郭 梓， 張邦宇， 周 璇

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院， 湖南 長沙 410128)

根據(jù)農(nóng)村每戶每日污水產(chǎn)生量以及農(nóng)村生活污水污染的成因和主要組成成分，提出了農(nóng)村生活污水的治理思路；敘述了污水凈化景觀潛流池及其凈水流程的設(shè)計方法，指出了適宜于潛流池生長的水生植物。

農(nóng)村生活污水； 治理； 潛流池； 水生植物； 凈化

水是生命之源。對人類而言，健康的水是生存的必要資源。由于農(nóng)村生活污水的直接排放，水生態(tài)系統(tǒng)遭到不同程度的破壞。因此，改善水環(huán)境是當(dāng)前最主要、最迫切的任務(wù)之一。據(jù)調(diào)查，我國的入湖污染物中，農(nóng)村生活污水中排入TN115.5萬t、TP10.9萬t[1]。水環(huán)境污染已經(jīng)成為我國可持續(xù)發(fā)展面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。長期以來，我國污水治理的重點主要集中在城市生活污水和工業(yè)點源污染，而廣大農(nóng)村地區(qū)的水污染問題并沒有受到充分的重視。由于對生活污水處理重視程度不夠，導(dǎo)致近些年水污染問題日益加劇、富營養(yǎng)化問題嚴(yán)重，人們已意識到處理生活污水的重要性。隨著社會發(fā)展，生活污水處理壓力也越來越大，針對不同類型的生活污水選擇不同的處理方法，以及探索新型高效的生活污水處理方法顯得特別重要。

1 農(nóng)村生活污水污染的成因及主要組成成分

根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2013年末，中國大陸總?cè)丝?36072萬人，城鎮(zhèn)常住人口73111萬人，占53.73%；農(nóng)村常住人口62961萬人，占46.27%。農(nóng)村居民人均的污水排放量接近一個相對固定值，約為150 L /(人·天)[2]。農(nóng)村生活污水作為農(nóng)業(yè)面源污染的一個重要組成部分，因其量大、分散、不便于管理等特點，一直沒有得到有效的控制和治理。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和鄉(xiāng)村休閑旅游業(yè)的發(fā)展，農(nóng)村生產(chǎn)生活方式日趨城鎮(zhèn)化，生活污水排放源和排放量都在不斷增加。而早些年由于農(nóng)村建房缺乏規(guī)劃管理，沒有完整的污水收集管網(wǎng)和污水處理設(shè)施，絕大部分生活污水未經(jīng)處理就直接排入江河湖泊等水體中，或排出室外空地后任意滲入地下，成為農(nóng)村環(huán)境的重要污染源，造成農(nóng)村河道水體變黑發(fā)臭、魚蝦絕跡、蚊蠅孽生，且生活污水中病菌蟲卵引起疾病傳播，致使人民群眾的身體健康受到極大的影響[3]。農(nóng)村生活污水是指農(nóng)村居民在日常生活中產(chǎn)生的各種污水混合物，主要包括衛(wèi)生間污水、廚房污水和洗滌污水3大類[3-5]。

2 農(nóng)村生活污水治理思路

處理好農(nóng)村生活污水，有利于促進(jìn)社會主義新農(nóng)村的建設(shè), 能夠有效地緩解目前農(nóng)村缺水的現(xiàn)狀。然而，由于農(nóng)村生活污水的量大、分散、不便于處理的特殊性，農(nóng)村生活污水的處理不能照搬大中型規(guī)模城市生活污水的處理技術(shù)和工藝。因此，在考慮農(nóng)村生活污水處理方法時，應(yīng)盡可能地考慮以下3個方面： ①利用當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢和資源，降低投資及運行費用；②操作方法易于被農(nóng)民掌握, 處理設(shè)施易于管理維護(hù)；③形成可持續(xù)的循環(huán)裝置?？紤]到農(nóng)村住宅布局的分散性，農(nóng)村生活污水最好的處理方式是采用分散處理的方法，將每家每戶的生活污水有效地收集起來，必須經(jīng)過單獨處理之后，達(dá)到對外排放的標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)境要求，才能進(jìn)行排放。根據(jù)農(nóng)村生活污水處理的這些特點，通過對庭院景觀潛流池模型和凈水流程的合理設(shè)計與安裝，來完成對農(nóng)村生活污水的分散收集，并進(jìn)行小型化處理工作。

3 庭院潛流池模型設(shè)計

圖1 庭院潛流池模型的凈水流程圖Fig.1 The purification flow chart of landscape subsurface flow pool model

庭院景觀潛流池模型的凈水流程如圖1所示。潛流池模型是整個污水處理裝置的重要組成部分，是一種景觀化的室外處理設(shè)施，處理的污染物以廚房污水和洗滌污水2大類為主。為便于場地安排，按照農(nóng)村家庭污水量100L/天進(jìn)行設(shè)計。小型潛流池模型的水槽設(shè)計為1.0m×1.0m×1.0m，總?cè)萘繛?000L?？紤]到水生植物在生長過程中對陽光的需要，將裝置設(shè)計為以下形式:三面皆為有機(jī)玻璃板，底部和背面用混凝土進(jìn)行防水處理。并將水槽分為3個處理單元格，包括2個淺水區(qū)和1個深水區(qū)。3個單元格用鉆有小孔的有機(jī)玻璃板隔開，使單元格相互連通，從而達(dá)到污水的循環(huán)處理。對水槽作防水和加固處理后，在水槽內(nèi)部由下至上豎向布置土壤層、細(xì)沙層和卵石層，模擬小型的潛流濕地環(huán)境，從而保證水生植物的正常生長。在淺水區(qū)種植挺水植物，深水區(qū)種植沉水植物和浮葉植物，從而達(dá)到良好的景觀美化效果。并在潛流池模型背面的水泥立面上設(shè)有常用排水口、應(yīng)急排水口和進(jìn)水口，此進(jìn)水口連通太陽能提升水泵。潛流池模型的具體設(shè)計如圖2所示。

圖2 潛流池模型線性圖Fig.2 The linear graph of subsurface flow pool model

4 潛流池水生植物的選擇

我國利用水生植物凈化水質(zhì)的研究始于20世紀(jì)70年代中期，包括靜態(tài)條件下單一物種及多種植物配置對污染較嚴(yán)重的污水的凈化，以及動態(tài)方法研究水生植物對污水的處理效果。湖南省作為水生植物資源大省，其種類豐富、分布范圍廣泛、應(yīng)用價值高，僅洞庭湖就有沉水、浮水、浮葉和挺水植物40科75屬，共131種。常見的沉水植物有苔草(Carextristachya)、黑藻；浮葉植物有蓮科草本植物(Nelumbonucifera)，浮水植物有芡(Euryaleferox)、浮萍(Lemnaminor)等；挺水植物有水燭(Typhaangustifolia)、蘆葦(Phragmitesaustralis)等。氮、磷是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要原因，水生植物在生長過程中，需要吸收大量氮、磷作為營養(yǎng)物質(zhì)合成自身物質(zhì)，利用植物的這一生理生化特性，在富營養(yǎng)化水體中有選擇地種植耐污染、凈化能力強(qiáng)的水生植物，能夠有效地吸收水體中的氮、磷，改善水體水質(zhì)[6-8]?？蛇x用的水生植物包括挺水植物、浮葉植物、沉水植物等3種類型，具體見下表[9-10]。

表1 潛流池模型水生植物種類表Tab.1 Thespecieslistofhydrophyteofsubsurfaceflowpoolmodel序號類型植物名稱學(xué)名所屬科名1沉水植物黑藻Hydrillaverticillata水鱉科2沉水植物金魚藻Ceratophyllumdemersum金魚藻科3浮葉植物睡蓮Nymphaeatetragona睡蓮科4挺水植物水蔥Scirpusvalidus莎草科5挺水植物水菖蒲Acoruscalamus天南星科6挺水植物花葉蘆葦Arundodonax‘Versicolor’禾本科7挺水植物千屈菜Lythrumsalicaria千屈菜科8挺水植物野芋頭Colocasiaesculenta天南星科9挺水植物澤瀉Alismaplantago-aquatica澤瀉科

選用的植物均為湖南地區(qū)的鄉(xiāng)土植物，具有耐污染、適應(yīng)性強(qiáng)、易繁殖、水中種植成活率高等特點。這些水生植物對污水脅迫有一定的生理響應(yīng)，在受到農(nóng)村生活污水脅迫后，游離脯氨酸、可溶性糖含量迅速上升，能夠有效地抑制質(zhì)膜過氧化。尤其對含氮污水脅迫有一定的生理響應(yīng)，吸氮能力極強(qiáng)，且能增加水中的溶氧，凈化水質(zhì)。同時能促進(jìn)底質(zhì)中磷向可利用態(tài)轉(zhuǎn)化，對土壤中生物可利用磷的利用率比沉積物低。對總氮、總磷有較高的去除率，能存儲氮、磷等營養(yǎng)元素。選用的水生植物可以很好地適應(yīng)受污染的水體環(huán)境，能形成循環(huán)的小型生態(tài)系統(tǒng)，在凈化農(nóng)村生活污水中有較好的應(yīng)用前景[11-12]。

另外，根據(jù)植物的特性以及景觀的需要，對水生植物進(jìn)行合理的種植。這種潛流池與水生植物搭配種植的水生植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)，既能美化環(huán)境又能實現(xiàn)對水體的原位修復(fù)，是一種無污染的、安全的、可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)處理模式[13-15]。

5 結(jié)語

農(nóng)村生活污水在經(jīng)過庭院潛流池、由水生植物循環(huán)處理后，水質(zhì)有了較明顯改善，污水中的懸浮物顯著下降，水體變清澈，并且潛流池中的水生植物生長良好，有開花現(xiàn)象，達(dá)到了較好的景觀效果。對庭院潛流池的進(jìn)一步優(yōu)化研究提供了科學(xué)依據(jù)。

庭院潛流池用水生植物處理廢水的過程基本不使用化學(xué)品,也不會產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，是一種非常生態(tài)、綠色的處理方法。將其小型化的植物處理廢水的技術(shù)帶到生活中，通過對農(nóng)村生活污水分散收集—凈化—排放的過程，可以從根源阻止農(nóng)村生活污水進(jìn)入自然環(huán)境，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，產(chǎn)生較為理想的生態(tài)效應(yīng)。由于項目實施時間較短，選取的農(nóng)村污水不具有代表性，存在一定的不足；設(shè)備不夠完善，處理的污水量不能滿足農(nóng)村日常生活的需要。在污染水體和水生植物的選擇方面，都有待進(jìn)一步完善。

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Thedesignofruraldomesticsewagepurificationlandscapesubsurfaceflowpool

XU Jieqing, SONG Jianjun*, WU Yan, GUO Zi, ZHANG Bangyu, ZHOU Xuan

(College of Horticulture and Landscape，Hunan Agricultural University，Changsha 410128, China)

According to the rural household daily sewage discharge, rural domestic sewage pollution causes and main components, the ideas of governance of rural domestic sewage were put forward. The rural domestic sewage purification landscape subsurface flow pool and design method of subsurface flow pool landscape water purification process were described, and the hydrophyte which was suitable to grow at subsurface pool was point out.

rural domestic sewage; management; subsurface flow pool; hydrophyte; purification

2014-09-04

湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目(XCX13100)。

徐潔晴(1994-)，女，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院本科在讀學(xué)生。

*為通訊作者。

X 703

A

1003 — 5710(2014)05 — 0069 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 05. 019

(文字編校：唐效蓉)