近年來，我國農(nóng)村生活污水排放量日益增多，由于農(nóng)村居民的環(huán)保意識普遍偏低，且96%的農(nóng)村缺乏污水處理設(shè)施，各種污水未經(jīng)處理直接排放，導(dǎo)致農(nóng)村水環(huán)境受到嚴(yán)重污染。污廢水隨意排放問題在海邊村鎮(zhèn)體現(xiàn)得尤為明顯，居民生活污水、海水養(yǎng)殖業(yè)污水、船舶作業(yè)污水、旅游景區(qū)污水等常常直接排入海水，因此，海邊農(nóng)村水污染的問題函待解決。
農(nóng)村污水處理技術(shù)中，人工濕地污水處理技術(shù)是處理小型的人口非密集區(qū)域的污水的最適方式，沿海農(nóng)村附近的水域斷斷續(xù)續(xù)分布有紅樹林，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)紅樹林植物具有較強(qiáng)的耐污凈化能力、抗逆性和適應(yīng)性，且在紅樹林人工濕地中能同時發(fā)生硝化和反硝化作用，對污水中的氮、磷等污染物有較好的去除效果。因此，將紅樹林人工濕地因地制宜地運(yùn)用于沿海農(nóng)村的污水處理，成為了一項值得研究的工作。
一、紅樹林人工濕地的歷史發(fā)展和現(xiàn)狀
1904年，在澳大利亞的新南威爾上建成的一個人工濕地處理系統(tǒng)是人工濕地技術(shù)運(yùn)用于污水處理的最早實(shí)踐，1972年后，隨著根區(qū)理論的提出，人工濕地的研究與應(yīng)用日益發(fā)展。1996年，人工濕地污水處理技術(shù)正式運(yùn)用于水污染控制。目前，美國已建成600多處人工濕地處理工程，潛流式多于表面自由流，主要用于處理煤礦廢水、生活污泥、工業(yè)廢水等。人工濕地在日本、歐洲的發(fā)展和普及較快。在北美地區(qū)人工濕地常被用于人口較密集的地區(qū)進(jìn)行深度處理，而在歐洲國家人工濕地系統(tǒng)主要用于人口規(guī)模較小的鄉(xiāng)村社區(qū)。通過不斷研究與發(fā)展，人工濕地處理技術(shù)不斷改良與進(jìn)步。
我國對人工濕地處理系統(tǒng)的研究起步較晚。自1978年到2008年，我國濕地面積總體上減少了約10萬平方公里，但人工濕地卻增加了約122%。可見，我國自然濕地在持續(xù)地減少，而人工濕地卻有持續(xù)增加的趨勢。人工濕地處理系統(tǒng)具有能耗低、成本低、運(yùn)行管理簡單等特點(diǎn)，不僅能處理生活污水、部分工農(nóng)業(yè)廢水、垃圾滲濾液等，還能用于改善飲用水源水質(zhì)。因此，近年來我國人工濕地發(fā)展迅速井且應(yīng)用廣泛，各種類型的人工濕地大幅度增加。
紅樹林生長于熱帶亞熱帶沿海潮間帶，處于陸地生態(tài)系統(tǒng)與海洋生態(tài)系統(tǒng)間的過渡帶，是一類特殊的濕地生態(tài)系統(tǒng)。雖然紅樹林具備污水凈化能力，但能否將紅樹林人工濕地大量用于污水處理引發(fā)了人們的激烈討論。有學(xué)者認(rèn)為我國紅樹林生態(tài)系統(tǒng)已處于瀕危狀態(tài)，應(yīng)積極采取保護(hù)措施，不宜將其用于處理污水，以防止其加速破壞;但也有學(xué)者認(rèn)為保護(hù)井不意味著必須放棄紅樹林對環(huán)境凈化這一寶貴的資源。紅樹林是否適用于污水處理還有待進(jìn)一步研究確認(rèn)，目前，研究者們正在就這方面的應(yīng)用進(jìn)行著各種模擬試驗(yàn)。
二、紅樹林人工濕地的凈化機(jī)理
紅樹林人工濕地凈化污水的主要部分是植物、填料及微生物，三者通過物理、化學(xué)、生物作用相互聯(lián)系構(gòu)成一個有機(jī)的整體，通過吸附、沉降過濾、植物吸收和微生物降解等作用對污水中的污染物進(jìn)行處理。在紅樹林人工濕地中，水流緩慢且水深較淺，填料和紅樹林的莖稈能夠截留固體懸浮物和不溶性有機(jī)物，供給微生物利用;而可溶性有機(jī)物可由生長在填料表面和紅樹林根系中的微生物形成的生物膜吸附，通過一系列的物理、化學(xué)和生物作用將其去除。紅樹林人工濕地系統(tǒng)中，植物根系對氧氣的輸送與釋放，會使得周圍呈現(xiàn)出好氧、缺氧和厭氧的環(huán)境，不僅營造了良好的生物脫氮環(huán)境，而且有利于好氧聚磷和厭氧釋磷，保證了紅樹林植物和微生物生長所需的氮、磷營養(yǎng)成分，過量積累的磷還可以通過硝化、反硝化作用去除，最后通過定期收割和更換紅樹林人工濕地基質(zhì)從而實(shí)現(xiàn)污染物的去除。
紅樹林在污水、重金屬及石油等污染物環(huán)境中能夠良好的生長，具有較強(qiáng)的耐性，不僅能明顯地去除生活污水中簡單有機(jī)物，其植物本身及土壤對多種污染物都有良好的吸收能力。有研究數(shù)據(jù)顯示，紅樹林人工濕地對污水中BOD5、CODCr的平均去除率能分別達(dá)到85%和71%以上，對總氮的平均去除率達(dá)到55%以上，對氨氮的平均去除率達(dá)到50%以上，對亞硝酸鹽氮的平均去除率達(dá)到84%以上，對總磷平均去除率也能達(dá)到41%以上。因此，充分利用紅樹林人工濕地對沿海農(nóng)村污水進(jìn)行初步處理后再排入大海能夠較大幅度地減輕海水的污染。無需村民投入大量的成本與人力，緩解未經(jīng)處理的直排污水對海水造成的惡劣影響。
三、紅樹林人工濕地存在的問題
雖然利用紅樹林人工濕地處理海邊農(nóng)村污水能達(dá)到良好的處理效果，但是為了進(jìn)一步完善人工濕地處理污水技術(shù)，其存在的問題也不可忽視。
首先，制約紅樹林人工濕地發(fā)展的是紅樹林植物自身生長的問題。紅樹林植物需要特殊生存環(huán)境條件(鹽度、溫度)，不易存活;另外，紅樹林植物屬多年生喬木或灌木，生活史長，存在較多天敵，易引發(fā)病害，難以養(yǎng)護(hù);再者，我國紅樹林面積逐漸減少，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)已處于瀕危狀態(tài)。紅樹林生態(tài)系統(tǒng)一旦遭破壞就很難恢復(fù)原狀，《水污染防治行動計劃》也指出要保護(hù)水和濕地生態(tài)系統(tǒng)，加大紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)力度。故有研究者認(rèn)為，為避免生態(tài)系統(tǒng)多樣性下降和進(jìn)一步退化，紅樹林用作污水處理還需進(jìn)一步論證。
四、結(jié)論與展望
紅樹林人工濕地用于凈化海邊農(nóng)村的污水是一種因地制宜的方式，充分利用本土資源，無需大工程建設(shè)或改造，只需分片分區(qū)，把海邊農(nóng)村中聚集較近的幾戶人家劃分為一片，將每片區(qū)的污廢水進(jìn)行收集再輸送至最近的紅樹林人工濕地進(jìn)行初步處理，避免未經(jīng)處理的農(nóng)村污水排入海水引起大面積水體污染的窘境。而且一般數(shù)戶農(nóng)村人家的污水排放量和污水濃度都遠(yuǎn)低于城鎮(zhèn)污水或工業(yè)廢水等，紅樹植物對生活污水具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，一定量和一定濃度內(nèi)的污水不會對紅樹林人工濕地造成太大的消極影響，相反可能由于污水中的微生物和有機(jī)物能給紅樹林的生長帶來一定的促進(jìn)作用。因此，紅樹林人工濕地處理海邊農(nóng)村污水具有較高的可行性。
為了避免出現(xiàn)紅樹林人工濕地用于污水處理時遭受惡劣破壞的情況，今后要注重模型的建立與應(yīng)用。通過建模計算與分析得出各關(guān)鍵參數(shù)之間的關(guān)系，根據(jù)此關(guān)系和相關(guān)國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來嚴(yán)格控制污水的排放量及濃度，并在大量投入使用前進(jìn)行小面積紅樹林人工濕地處理農(nóng)村污水的模擬試驗(yàn)。模擬試驗(yàn)可以考慮取一個較長的周期以便深入了解紅樹林植物的生理生態(tài)特性，旨在充分利用紅樹林人工濕地處理海邊農(nóng)村污水的同時不損害紅樹林生態(tài)系統(tǒng)。相信隨著紅樹林相關(guān)研究的深入，一旦確定紅樹林人工濕地凈化污水的同時不會影響紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的正常發(fā)展，紅樹林人工濕地處理海邊農(nóng)村污水的方式將能迅速得以推廣井取得較好的運(yùn)行效果，有效解決污水未經(jīng)處理直接排放的間題，改善農(nóng)村水環(huán)境，較大程度上減輕對海水的污染，實(shí)現(xiàn)對水資源的保護(hù)。
來源:水工業(yè)市場雜志 作者:韋振良
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