使生活污水变清水的奥秘

水碧山青画不如的桐庐

故事发生在浙江桐庐。

“钱塘江尽到桐庐, 水碧山青画不如。”这是唐朝诗人韦庄描绘的桐庐的美丽景色;“三吴行尽千山水, 犹道桐庐更清美。”则是宋朝诗人苏轼流传至今的赞美桐庐的诗句。

桐庐县位于浙江省西北部, 地处钱塘江中游, 总面积1825平方千米, 位于“西湖―千岛湖―黄山”国家级黄金旅游线的中段;全县40多万人口中农村人口就有30多万。随着农村生活水平的不断提高和经济的发展, 农村生活污水成为这个县水环境污染的重要污染源。桐庐县农村生活污水年排放废水约500万吨, 据环境部门测算, 相当于10~15家万吨规模造纸企业排放量之和。

对于分散居住的农户来说, 生活污水如何处理一直就是个大难题。怎么办?

自家门前的“人工湿地”

从2009年起, 桐庐县开始实施农村生活污水处理整村推进和农家乐污水治理工作计划, 尝试用生态的办法治理农村污水。2009~2012年, 全县183个行政村都完成农村生活污水处理整村推进工作, 另有150余家农家乐完成污水处理工作, 共建生态化污水处理工程1700余个, 共计投入资金2亿多元, 实现污水处理全覆盖。

所谓生态化污水处理也叫“人工湿地”污水处理模式, 是桐庐县农村生治污水处理的一个创造。当你走进桐庐县的一个个农村, 就能看到清澈的溪水环绕的座座粉墙黛瓦的民居, 不时还能看到一个个小小的绿化公园, 在公园里还树着一块太阳能电池板。

这些绿化公园就是桐庐农村处理生活污水的“人工湿地”。这小公园里有一个几平方米的水泥台, 里面种满了一株株嫩绿的麦东草, 水泥台一侧的地下水池里, 各种污浊的生活污水正缓缓由此向台底流去, 而水泥台另外一侧汩汩清水从一个小孔中流出, 汇入到旁边的水田里……

这个“人工湿地”的工作原理是这样的。

首先, 农民家里的污水流入下水道, 经过管道、窖井收集起来, 引入污水处理池。然后污水进入第一个池——沉淀池, 通过这个池就可以把污水中的颗粒物沉淀起来。接着是第二个池——厌氧池, 在这个池子里, 插着一根根棍子, 棍子上密密麻麻绑着纤维, 纤维上生长着大量厌氧细菌, 可以把污水中的大分子有机污染物分解成小颗粒。再是第三个池——人工湿地池, 这个池中有许多鹅卵石和植物, 可以对污水中的小分子污染物进行过滤和吸收。

这三个池子设置很巧妙。沉淀后的污水是从底部送入第二个池子的。第二个池子底部是细沙和鹅卵石, 中间是空的, 而池子的上部铺了一层泥土, 泥土上栽种美人蕉、麦东草、水草等一些根系发达的植物。由于这些植物根系发达, 根茎往往能突破泥土层, 直接伸入下面鹅卵石的缝隙中, 根系部分会形成多个厌氧、兼氧、好氧区, 随时生长的厌氧菌、兼氧菌、好氧菌通过吸收, 完成污水中的脱氮除磷。而经过这种人工湿地净化后的水, 基本上能达到净化标准, 可以排入第三个池子沉淀后出来的水就是清水, 可以直接排放到自然水域中了。除了清洁污水之外, “人工湿地”还具备了绿化功能, 湿地上的植物一旦长成后, 一个小小的“人工湿地”往往就能成为一个小花圃。同时整个污水处理系统所需能源都是靠太阳能发电装置供能的, 这也使整个系统更加环保。

通常, 以10~20户建造一个污水处理设施, 污水经过污水收集沉淀—简易厌氧—湿地处理—清水排放等程序进行处理, 在上面种植亲水性植物, 污水处理池中的养分被这些植物吸收。

除此之外, 桐庐对于居住集中、人口规模较大、无闲置土地推行分散式人工湿地处理模式的村, 选用无动力厌氧处理模式, 利用厌氧微生物在无氧环境中将污水中淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等转化为低分子的有机酸、醇、醛、水分子物质, 进而转化为水、二氧化碳、氮氧化物等无机物。对于养殖户较多的农户或农村则采用沼气池处理模式, 实行一户单建或多户联建沼气池处理模式, 所产沼气作为清洁能源有效利用, 沼液用做农林作物有机肥。

人工湿地式污水处理系统建造和维护成本也相对较低:一个处理池的覆盖范围内, 建造成本大约是每人800到1000元, 一年的维护成本是每人10元再加上每个池1000元。这些设施都不需要村民掏一分钱, 由县财政给予350元/人的全额补助。目前, 桐庐县还在一些经济条件相对较好的村庄推行太阳能微动力农村污水处理试点, 通过自动化控制, 自动运行, 这一技术在国内处于领先。

通过持续投入、技术创新, 桐庐建设了2000余个污水处理工程, 铺设管网2500千米, 建造窨井7万余只, 率先在全国编织起一张覆盖县域内所有行政村的农村生活污水生态化处理网络, 对改善当地农村的水环境发挥了明显作用。监测数据表明, 最近6年来, 富春江桐庐段的出境水质均好于入境水质。

近两年来, 通过推进农村污水治理工作, 桐庐县化学需氧量削减达70%以上, 年削减排放量达1500余吨, 有力地推进了污染减排工作。据监测, 桐庐2010年出境断面水质总体优于入境断面水质, 断面水质净化率明显优于2009年。2012年前桐庐县将实现农村生活污水处理全覆盖。

“人工湿地”治污水靠的是什么呢?

绿色植物中的化学魔术师

“人工湿地”的治水“本领”来自绿色植物这个化学魔术师。它还微妙而准确地反映着我们周围环境的特征和变化, 供给人类许多有用的信息和物质。

科学家告诉我们, 酸模、常山等绿色植物丛生之地, 常会发现地下有铜矿。地下若有金矿石, 上面往往长一种叫忍冬科的植物, 地下有锌矿, 上面多长三色堇草本花卉。兰液树分泌物里, 镍含量较高时, 它告诉人们:注意, 这里可能有镍矿!

许多绿色植物, 还起着化学试剂的作用。杜鹃花、铁芸箕共生的地方, 土壤一定是酸性的;马桑遍野之地, 土壤呈微碱性;碱茅、马牙头群居处, 是盐化草甸土的标志;如果荨麻、接骨木的叶里含有铵盐, 预示它们生长的土攘中含氮量丰富……

因此, 在“环境污染日益严重”的惊呼声中, 绿色植物起着“报警器”的作用。在低浓度、很微量污染的情况下, 人是感觉不出来的, 而一些植物则会出现受害症状。人们据此来观测与掌握环境污染的程度、范围及污染的类别和毒性强度, 进而采取相应的措施和对策, 及时提出治理方案, 防止污染对人体健康的危害。

绿色植物是空气天然的“净化器”, 它可以吸收大气中的二氧化碳、二氧化硫、氟化氢、氨气、氯气及汞蒸气等。如果空气中出现二氧化硫污染, 广玉兰、银杏、中国槐、梧桐、樟树、杉、柏树、臭椿纷纷出动来吸收;若发现氯气污染, 油松、夹竹桃、女贞、连翘一起去迎战;发现氟化氢污染, 构树、杏树、郁金香、扁豆、棉花、西红柿一马当先吸收之;洋槐、椽树专门对付光化学烟雾。

特别要指出的是, 树木还能吸收土壤中的有害物质。施用农药及用污水、污泥作肥料, 会污染土壤继而污染了农作物, 如粮食蔬菜内有残留的有机氯会转移到人体内, 而树木可吸收土壤中的有机氯, 净化土壤。

更有意思的是植物间的水战, 即利用降雨和露水把毒气溶于水中, 形成水污染而使对方中毒。如桉树叶的冲洗物, 在天然条件下可以使禾本科草类和草本植物丧失战斗力而停止生长;紫云英叶面上的致毒元素—硒, 被雨淋人土中, 就能毒死与它共同占据一山头的植物异种。原来绿色植物“理水”大有讲究。

让绿色植物成为“理水”艺术师

“溪水春波激情浪, 烟堤花色醉红妆”。这是杭州“长桥溪水生态修复公园”的美丽景色的描绘。它的花红草绿、鸟飞蝉鸣、树影婆娑、流水潺潺完全是理水艺术的结晶。

一是让池塘、树木、水生植物当“清洁工”。公园的造园艺术特色和造园技术集中体现于“理水”, 通过匠心独运的规划布局, 将地表人工湿地系统营造出浑然天成的湿地景观。

不过细细数来, 这里几乎每一种植物的栽种、每一个跌水景观都是为了净化水质和空气。那灌木丛和乔木组成的绿化缓冲带是一个降噪区。将整个公园围合起来, 界定出一个既开阔又相对独立的空间, 可隔离噪声、污染, 又在公园外的玉皇山路西侧形成绿色廊道, 丰富城市道路景观。

处理过的水汇入长桥溪中, 依地势高低从南至北依次流经“菬颖池”、“挹清池”、“浣碧池”和“濯缨池”等4座池塘。池塘中栽培了水毛花、黄菖蒲、再力花、睡莲、田字萍等挺水和沉水植物, 可以初步吸收、利用、降解水体中的污染物质。

“菬颖池”是初级人工湿地, “挹清池”为多级曝气区、“浣碧池”是次级人工湿地;

“菬颖池”水深约40厘米, 配置挺水植物和浮叶植物, 这里既是景观水系的源头, 水景以漫滩为主, 配置挺水和浮叶植物, 初步吸收、利用、降解水中的污染物质。

“挹清池”设置了很多低落差跌瀑布, 水流经“挹清池”的多级跌水, 充分增加水体的含氧量, 更具活力;

“浣碧池”水深约40~90厘米, 水生植物配置以沉水植物为主, 对流入的水进行进一步的深化处理。

公园北端还有个“濯缨池”, 其上是片平整的木质平台, 摆放着供人休憩的木质椅, 没想到下面还另有乾坤。这是一座地埋式的沉砂池, 能截留下玉皇山一带山洪中的泥砂, 减轻西湖的淤积。

根据长桥溪流域内的水文地貌等条件, 遵循适地适种原则, 大量应用适应当地气候、土壤和人文景观条件, 耐污净化能力强, 并具有一定观赏价值的水生植物, 突显湿地的独特景观;同时, 考虑了水生植物的生活史以及植物群落演替规律, 使得湿地内一年四季均有水生植物覆盖。

水流在重力作用下一边前行, 一边被水生植物黄菖蒲、菹草、金鱼藻和苦草等吃掉或阻挡了污物。园林工人会定期来割掉一茬水草, 可恶的氮和磷也就跟着进了垃圾站, 新的水草和新的循环继续行动……

在充分发挥湿地系统的生态功能同时力求艺术性, 水体平面设计亦收亦放, 配合地势与景观的变化, 使“理水”的内容和表现形式更为丰富:做到“延而为溪”, “聚而为池”, “落水为瀑”。

公园池岸采用缓坡自然延伸入水, 种植固土地被、水生植物, 既可防止水土冲刷、截留污染物, 又营造了阔水低岸的自然意境。

利用岛、桥、荡、滩、木栈道等手法对大水面进行合理分割, 聚散有致、既分又合的水体变化, 形神兼备地表现了自然湿地烟水迷离、清净幽邃的气氛。