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農村生活污水處理技術(shù):關(guān)于人工濕地的一些總結和思考

運用人工濕地處理污水可追溯到1903年,健在英國約克郡Earby的這個(gè)被認作世界上第一處用于處理污水的人工濕地連續運行知道1992年,而人工濕地處理污水工藝在世界各地受到重視并被運用,還是在上世界七十年代德國學(xué)者Kickhuh提出根區法(The Root-Zone-Method)理論之后開(kāi)始的。第一個(gè)完整的人工濕地試驗始于1974年,是在德國的Othfrensen進(jìn)行的。
而我國是在七五期間開(kāi)始人工濕地的研究,首例采用人工濕地處理污水的研究工作始于1988~1990年在北京昌平進(jìn)行的自由水面流人工濕地。
我國的人工濕地經(jīng)歷了由引入到發(fā)展的過(guò)程。其建設的工藝和方法隨著(zhù)研究成果的不斷推出而變得豐富,人工濕地的處理效能也得到不斷的完善和提高。除了在理論研究上取得了較多的成果外,作為工程應用建設的人工濕地也得到了進(jìn)一步的推廣和發(fā)展,一些實(shí)用工程的建設和運行,為人工濕地的發(fā)展提供了經(jīng)驗性的參考。
但是,由于目前我國的人工濕地建設最大的問(wèn)題還是在于經(jīng)驗不足,缺乏長(cháng)期運行系統的詳細資料,我國人工濕地建設和應用的步伐相對緩慢,這與人工濕地的本身特性是分不開(kāi)的,但也與我國目前人工濕地建設和管理的體制有較大關(guān)系。
鑒于此,進(jìn)行一些總結。
人工濕地是一種有效的、好的方法。僅就生活污水而言人工濕地是最合理最經(jīng)濟的水處理方法。也是對五千年來(lái)人們處理生活污水方法的一種延續和提升。
但是任何事情都不是絕對的和一勞永逸的。好東西要設計好、建設好、管理好,最關(guān)鍵的是要用對地方,也就是使用條件,否則也枉然或成負擔。
人工濕地不能不管什么污水、不管多少污染物統統都投入其中——要記清楚人工濕地不是污水坑。現在的人工濕地還需要科學(xué)的指導,還要不斷的財力投入——妄想建成后一勞永逸是不現實(shí)的。政府有責任和能力在人工濕地的管理中起到?jīng)Q定性的作用。
從地域上看,在我國,南北跨越比較大,人工濕地的運行狀況跟地域關(guān)系非常大。北方到冬天,人工濕地過(guò)冬非常困難,人工濕地一旦過(guò)不了冬,大量植物有機物在濕地腐敗,很容易造成二次污染。而且二次污染的程度非常嚴重,基本上是不可恢復的,除非將人工濕地重新拿翻填。據初步估算,1kgBOD在植物的光合作用下,至少可以合成30kg總碳(有機物),在將植被收割清理后,水中的有機物才算是得到有效去除,但是一旦人工濕地生產(chǎn)出來(lái)的植被得不了有效收割和處理,其污染能力是巨大的。人工濕地不是低成本的處理工藝,在人力成本日益增長(cháng)和土地資源日益緊張的今天,人工濕地已失去其優(yōu)勢了。之所以天然的濕地能夠凈化水體是在非常龐大的生態(tài)體系及生物鏈中完成的,天然濕地龐大完整的生態(tài)體系及生物鏈不是可以簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單一個(gè)純人工濕地就能模仿建成的,只有依附于原有保留的天然濕地,人工進(jìn)行保護與擴大形成的半人工半天然濕地才真正具有污染處理優(yōu)勢。
由此可以看出,人工濕地適合于無(wú)霜期長(cháng)、植物生長(cháng)期長(cháng)的小規模污水的處理,進(jìn)入濕地前,根據不同的水質(zhì)設置預處理,餐廚廢水需要隔油,懸浮物高的需要沉淀,并不是生活污水直接往人工濕地里面丟。人工濕地的幾種類(lèi)型可以與生物塘等配合使用。
人工濕地的設計有環(huán)保部剛出的規范《人工濕地污水處理工程技術(shù)規范》HJ 2005-2010,里面有進(jìn)水水質(zhì)要求、預處理要求。建設部2011年出臺的《小城鎮污水處理建設標準》中鼓勵日排放量小于3000方的生活污水采用生物塘和人工濕地等自然處理工藝,并提出出水排放標準是《城鎮污水處理廠(chǎng)排放標準》GB18918中的二級和三級標準(3000方以下是三級標準),這是適合小城鎮實(shí)際情況的,自然處理法的優(yōu)點(diǎn)就是投資低、運行費用低、管理方便,并且景觀(guān)效果好。若采用以機械設備為主導的處理工藝,這些小污水廠(chǎng)的運行成本一般都在0.8/m3以上,是小城鎮承受不起的,建成后其命運就是曬太陽(yáng)。
和其它污水處理設施一樣,人工濕地建成后的管理是很重要的,日常管理包括植物補栽、固廢清理、植物收割與處置、水位控制、填料更換等。
在國外,日本多用表流濕地處理河水、湖水等污染水體,這樣的案例有上千處,在歐美,分散型的小鎮和居民區用潛流濕地來(lái)處理生活污水,這樣的案例更多,效果是得到肯定的
在我們國家,人工濕地研究和設計還不到20年的時(shí)間,日漸成熟,但還有很長(cháng)的探索和改進(jìn)空間,結合實(shí)際做人工濕地的研究、因地制宜的開(kāi)展應用是非常有意義的,不能一棍子打死。
那么,現在人工濕地都存在些什么問(wèn)題呢?
首先,一個(gè)成功的人工濕地,對其的管理應該是方便的,人工濕地種植了很多固氮固磷的植物,草本植物的清理就是管理方向的重點(diǎn),植物在生長(cháng)過(guò)程中吸收富營(yíng)養化污染物作為養分,在其整個(gè)生命周期是營(yíng)養的生產(chǎn)者,吸收太陽(yáng)能,通過(guò)光合作用制造營(yíng)養,例如蘆葦,這玩意兒到秋天就詩(shī)情畫(huà)意的枯萎了……如果不清理出來(lái),那么,濕地水體營(yíng)養化反而加劇,前期的污染物分解吸收工作白做;但如果清理,那么相應的人工組織、收割后的植物處理堆肥等,由誰(shuí)來(lái)組織?誰(shuí)來(lái)管理?經(jīng)費誰(shuí)提供?另一方面,中國現階段采用人工濕地進(jìn)行污水處理的地區污水進(jìn)水基本上都是未經(jīng)處理的原水(有的先經(jīng)過(guò)一次簡(jiǎn)單的一級處理),但是濕地一般只能用于處理經(jīng)二級處理后的出水。因此可以想象得到,在濕地建成初期對污水的處理效果相當好,但是幾年后人工濕地污染吸收到達一個(gè)飽和點(diǎn)時(shí),不僅隨新進(jìn)入的污水不能得到有效的處理分解,大量枯萎的植物腐爛發(fā)臭,成為內部新增污染物,這時(shí)的人工濕地基本上就淪為一個(gè)擺設品,而吸附濕地里面的污染物將很有可能成為二次污染源,并招蚊惹蠅,對環(huán)境產(chǎn)生惡劣的影響,威脅周?chē)用竦纳罟ぷ靼踩l生。
其次,人工濕地最大的問(wèn)題,防滲,目前很多的人工濕地,往地下水滲漏的不在少數。地下水系的污染是非常可怕的,其后果的嚴重性是不可估計的,畢竟地表下地層復雜,地下水流動(dòng)極其緩慢,因此,地下水污染具有過(guò)程緩慢、不易發(fā)現和難以治理的特點(diǎn)。地下水一旦受到污染,即使徹底消除其污染源,也需要十幾年,甚至幾十年才能使水質(zhì)復原。至于要進(jìn)行人工的地下含水層的更新,問(wèn)題就更復雜了。有些地區人工濕地的周邊,地下水污染嚴重,以至于用地下水喂豬都成問(wèn)題……
再次,撇開(kāi)農村這個(gè)特定環(huán)境,人工濕地在處理功能程度上還是值得借鑒的。但基本上人工濕地都修在鄉下,而大部分的處理工藝哪一個(gè)不需要專(zhuān)人或者兼職管理?因為在農村,鄉鎮一級的政府在環(huán)境綜合治理方面大多缺乏有效的措施,基本上沒(méi)什么真正專(zhuān)業(yè)的管理人員;因為在農村,污水收集系統不夠完善導致人工濕地的進(jìn)水條件無(wú)法穩定;因為在農村,對各地的實(shí)際情況研究不全,技術(shù)資料不充分,對植物的選用、參數選擇上都存在跟風(fēng)現象。這些最后導致了大多數人工濕地最后都逃不了衰草連天的結局……當然這些跟政府部門(mén)的分工管理也有很大關(guān)系,但可以看出的是,要使人工濕地成為生活污水處理工藝中的成熟使用工藝還需要考慮多方面問(wèn)題。
從根本上來(lái)說(shuō),所謂的人工濕地就是一個(gè)低濃度污水處理廠(chǎng),需要有專(zhuān)業(yè)的人去管理,對進(jìn)水要求比較高,就全國正規的污水處理廠(chǎng)又有幾個(gè)能運行的很好的,建的是濕地,到最后都成了臭水坑。
人工濕地的成功,完工后的管理是重點(diǎn),那么設計呢?以前,我認為,人工濕地后期的管理是工程成敗的首重,現在我認為,人工濕地的概念設計亦是重中之重。
接觸過(guò)那么多的企業(yè)公司,在人工濕地上,真正有自己見(jiàn)解的,無(wú);真正有自己研究成果的,無(wú);真正做了研發(fā)的,無(wú);真正對人工濕地能做到深度理解的,完全沒(méi)有;真正全盤(pán)抄襲的,全部都是。一些企業(yè),隨便參觀(guān)個(gè)把例子工程回來(lái)就敢依葫蘆畫(huà)瓢,照貓畫(huà)虎。殊不知,人工濕地的設計具有相當的針對性和唯一性,其流程設計,工藝組合,完全是根據現場(chǎng)環(huán)境,水質(zhì)條件,達標要求等來(lái)定制的,其背后所深諳的機理,在沒(méi)有弄明白之前,冒然上手,其結果,就是目前大多數人工濕地的種種問(wèn)題——堵塞、漫流、出水黑臭、氣味四溢、淤泥沉淀嚴重。
嚴謹的態(tài)度才是質(zhì)量的保證,施工如是,設計更是如是。
你的面積怎么計算出來(lái)的,你的去除率如何保證?是參看的資料還是有自己的實(shí)踐?你的工藝如何組合?如何重復?填料級配怎么考慮?池床比率怎樣才合適?池床深度如何考慮?停留時(shí)間是傳統的3-5d還是20-30h?什么條件下需要前處理,什么時(shí)候需要預處理,前處理預處理怎么設計?要不要曝氣,曝氣怎么做,設計在那個(gè)工藝段?植物怎么配置,植物根系深度如何考慮?什么工藝主要處理什么污染?什么措施保證持續運行?設計末頁(yè)有管理建議么?有管理細則么?
比起分析優(yōu)點(diǎn)與成效,我更加看重批評的意見(jiàn)和建議。在人工濕地是與否之前,我選擇是,因為我認為它是一個(gè)有意義的事情——盡管它的現實(shí)非常遺憾。
在一個(gè)浮躁的大背景下,沒(méi)有學(xué)術(shù)態(tài)度,沒(méi)有科研精神,一切以利益為重——我所接觸的很多公司,打著(zhù)農村治理的名號,一個(gè)30方水的工程,能夠收40萬(wàn)的費用,而在其施工完畢不到3個(gè)月,這個(gè)工程就被廢棄——設計嚴重不合理,無(wú)法運行……我們對其能期待有什么案例么?
一個(gè)公司參觀(guān)了某地成功的人工濕地項目,本著(zhù)友好交流的態(tài)度,設計主持者給他們做了一些基本的介紹,而后這家公司所有的工程如出一轍——只是,它的出水依然如是,表流漫過(guò),植物稀疏,甚至一個(gè)工程完工到現在都長(cháng)不起植物.....能期待有什么經(jīng)典案例么?
在合適的、適用人工濕地的地方推廣人工濕地,要因地制宜,而不是再向以前那樣農業(yè)學(xué)大寨就全國各地都搞梯田,那是典型的教條主義。污水處理有很多方法,要根據需求,選擇合適的、適宜的技術(shù),從處理污水的角度去考慮問(wèn)題,這樣才能解決污染。
總結上述所述,無(wú)外乎以下幾點(diǎn):
1
、人工濕地的建設占用耗費了大量的土地面積。這對于我國,尤其是我國的中心城市而言,是其發(fā)展和推廣應用開(kāi)來(lái)的一個(gè)摯肘。在我國現行城市建設和規劃發(fā)展的體制中,是不可能于城市中騰出一塊較大的土地出來(lái)建設人工濕地的。
2
、人工濕地建設的開(kāi)挖量大,對環(huán)境的影響較大。人工濕地建設大規模的土方開(kāi)挖和固化池體建設,對區域內的生態(tài)環(huán)境存在著(zhù)嚴重的影響。尤其是對工程建設區域的復耕具有非常重大而長(cháng)遠的影響。在我國目前的濕地建設和管理模式下,建設謹慎,發(fā)展緩慢。

3
、人工濕地的管理體制不完善。用一句話(huà)來(lái)形容是,人工濕地建一個(gè)廢一個(gè),廢一個(gè)死一個(gè),以至于人工濕地在建成后很多都成為了當地政府的一個(gè)累贅。這是由于我國目前現行的人工濕地管理制度所制約的。很多的人工濕地在建成后,即交付當地政府進(jìn)行管理(主要是鄉鎮或村組),而當地政府部門(mén)卻拿不出一定的經(jīng)費對其進(jìn)行預算和管理,包括灌溉、植物殘體收割、病蟲(chóng)防治、人工費用支付等,這就導致了人工濕地成為了一個(gè)包袱,丟不掉也甩不脫。
4
、人工濕地工程工藝的雜亂和不規范。人工濕地進(jìn)入我國的時(shí)間雖不長(cháng),但其所形成的工藝類(lèi)型卻不少。由于理論研究所針對的污水類(lèi)型不同,研究過(guò)程中的地理位置和影響環(huán)境不同,因而所形成的處理工藝也不盡相同,加之這門(mén)學(xué)科切入的時(shí)間較短,沒(méi)有形成一個(gè)既定的規范和標準,這就給人工濕地工藝的甄選帶來(lái)了很大的困撓。究竟選擇何種工藝形式更加符合本區域的環(huán)境特征成為了建設者和決策者們需要慎重考慮的問(wèn)題。實(shí)事是,很多決策者們單憑自己的第一感覺(jué)和單一印象,甚至是個(gè)人的交情就可以確定某個(gè)研究者所制定的工藝方案為工程實(shí)施方案。這樣做的結果無(wú)外乎兩種,一是僥幸成功,二是功虧一簣。
5
、施工技術(shù)的落后。人工濕地污水處理技術(shù)作為一門(mén)學(xué)科,其有自己的施工技術(shù)規范,包括布水方式、填料選擇、填料鋪設、墻體的構建、防水層的建設等等。這些除了必要的技術(shù)規范外,還需要有較深的經(jīng)驗積累。然而我國目前從事人工濕地建設施工的隊伍參差不齊,不要說(shuō)施工經(jīng)驗,有些甚至是連施工圖紙也是第一次見(jiàn)到。這樣素質(zhì)的施工隊伍所建設的人工濕地可想而知了。
6
、人工濕地建設時(shí)的隨意性較大。人工濕地建設時(shí)應秉承具體情況具體分析的觀(guān)點(diǎn),但實(shí)際在建設過(guò)程中,作為業(yè)主方的建設單位卻具有很高的決定權。為降低建設成本,常對工程的建設進(jìn)行過(guò)分的干預,包括施工工藝的變更、工程工藝的增減、植物的配置以及工程材料的選擇和應用等。這就導致了工程運行后存在著(zhù)較大的漏洞和隱患。
7
、人工濕地管理技術(shù)的不完善。不同環(huán)境條件下的人工濕地系統管理方法不盡相同,由于目前我國人工濕地大都采取托付當地有關(guān)部門(mén)管理的方式,而管理人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)較低,因此,也就無(wú)從談起良好的工程管理了。
8
、支持人工濕地建設的基礎數據和研究資料太少。雖然國內從事人工濕地研究和建設的從業(yè)人員不乏其人,但由于其所形成的成果都是其花費了較大的投入所形成的知識產(chǎn)權,在我國現行知識產(chǎn)權體制尚不完善,知識產(chǎn)權意識淡薄的環(huán)境下,沒(méi)有多少人愿意將各自的研究成果共享探討。這也就導致了,我國人工濕地基礎研究數據不僅量少,而且保守。
人工濕地作為一門(mén)新興的學(xué)科和應用技術(shù),對于我國生態(tài)型社區的建設具有非常重要的意義和作用。有人說(shuō),人工濕地、濕地或者說(shuō)環(huán)境治理的踟躕不前,不是因為錢(qián)的問(wèn)題,也不是因為技術(shù)的問(wèn)題,而是因為在這個(gè)過(guò)程中所發(fā)生的利益分配不均而形成的問(wèn)題。或者說(shuō)這個(gè)說(shuō)法有偏頗,但細細思考一下,又何嘗不是呢?

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