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%?？梢?，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。
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。模擬試驗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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