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厭氧-人工潛流型濕地技術

近年來，未經處理的農村生活污水隨意排放進入河流、水庫、湖泊等水體，導致不同程度的水體富營養化和水質惡化，嚴重影響了人們的身體健康和經濟的可持續發展。現有的集中式污水處理方式不太適合農村生活污水，因此，尋求一種經濟、有效、簡易的農村生活污水處理工藝變得極為迫切。而具有投資省、運行費用低和效果良好等優點的人工濕地被廣泛用于農村生活污水處理。人工濕地是生態工程技術的一種，它遵循自然生態系統的物質循環和能量利用原理，是通過模擬自然濕地的結構和功能選擇一定的地理位置與地形，根據人們的需要人為設計與建造的濕地。

1 工程概況

1．1 項目背景

山下村位于寧波鄞州西部山區，臨國家AAAA級五龍潭風景區，四面青山環抱，風景秀麗。當地氣候屬于屬亞熱帶季風性濕潤氣候，因瀕臨東海又帶有海洋性氣候特征，年平均氣溫16．2℃，極端氣溫最高40．8℃，最低-8．8℃。全村區域面積506畝（1畝≈666．7m2），常住戶數200戶，500人，但缺少排污設施，更沒有專門的污水收集處理設施，全村生活污水只經過化糞池直接排放到小溪或河流，污水處理率基本為零，水環境污染情況較為嚴重。

為了改善現有的人居環境，興建山下村新村生活污水分散式生態處理工程。工程服務范圍為山下村區域，主要由污水收集系統和污水處理系統兩部分組成。

1．2 進出水水質指標

按目前流域匯水范圍、規劃資料，外排的污水經處理后應執行國家《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準。農村地區生活污水排放量計算應結合當地經濟發展狀況、衛生設施水平和排水系統等因素綜合考慮，一般排水量按照用水定額的80％計算（根據《室外排水設計規范》）。山下村新村污水設計處理規模為50m3／d，設計進出水指標見表1。

 

2 工藝設計

2．1 工藝選擇

根據農村污水水質特點：污水以有機污染為主，BOD／COD＝0．5，可生化性好；重金屬及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標；污水中主要污染物指標為BOD、COD、SS等，結合現有的污水處理技術的特點，根據國內已運行的小型污水處理站的調查和要達到確定的治理達標，農村地區的污水處理須具有操作管理簡單易行和運行費用低廉的特點，確定采用“人工濕地污水處理系統”為主體工藝，利用原住戶的化糞池作為一級厭氧池，通過多級厭氧池對污水中的有機污染物進行多級消化后進入人工潛流濕地，污染物在人工濕地表下流動，經過濾、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除，保溫效果好、負荷高、處理效果受氣侯的影響小。本工藝由預處理單元和濕地單元組成，即厭氧-人工潛流濕地工藝。

2．2 處理工藝流程

污水經管網收集直接進入格柵，除去部分雜質（主要去除其中較大雜物和起泡物），雜質由人工定期清理，外運填埋或作為農肥；其余污水進入厭氧池，部分難分解污染物被降解，最后進入人工濕地，污染物在人工濕地內經過濾、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除，出水排入穩定塘，用于農作物澆灌或達標直接排放。工藝流程見圖1。

 

2．3 各工藝段設計參數

厭氧-人工濕地工藝主要構筑物由格柵池、調節池、厭氧池和人工潛流濕地池構成，占地面積共105m2。詳細參數見表2。

 

人工濕地分前段布置區和后段布置區兩段。前段布置區由上而下分別是植物-20cm厚的粗砂層-過濾層-上排支管-50cm厚的13～25cm礫石層-下排支管-30m厚的13～25cm 層礫石層-10cm厚的C20素混凝土-防水層。后段布置區由上而下分別是植物-30cm厚的粗砂-上排支管-20cm厚粗砂層-過濾層-20cm瓜子片-下排支管-30m厚的13～25cm礫石層-10cm厚的C20素混凝土-防水層。粗砂層主要作為濕地植物的種植層，同時在冬季起到保暖防凍的作用；過濾層、礫石層為污水的主要流經層，也是濕地植物的根系層，即生物凈化污水的主要區域

3 處理效果

該工程建完后，經過一年多的運行，于2012年10月對出水指標進行了連續采樣檢測，處理效果：厭氧池-人工潛流濕地技術COD、BOD5、SS、NH3-N 和TP 的平均去除率分別為71．7％、88．7％、83．5％、73．8％和88．2％，處理出水可達到《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）一級標準。檢測結果見表3。

 

4 運行管理

人工濕地工程需要有完善的運行管理制度，要有后期良好的運行和管理，才能得到良好的效益。否則很可能會形成“建一個廢一個，廢一個死一個”的尷尬局面。定期（每季度1次）對格柵井、接觸氧化渠、人工濕地及相關溝渠進行清理與維護；并定期對人工濕地內雜草、病蟲害以及植物殘體進行清理，對人工濕地內的植物進行收割和換茬，以防止填料堵塞或板結；必要時嚴寒的冬季要采取保溫措施。

人工潛流濕地受氣候影響較小，在寒冷的冬季可采取降低進水負荷（水量），加大水深，在床體表面覆蓋一些材料如塑料薄膜、冰雪、稻草、碎木片等，可以使濕地系統更少受低溫氣候的影響。

人工濕地工程運行或設計不當很容易造成工程表面板結和堵塞，其主要原因是進水中不可降解無機懸浮物含量過高，被截留但未被降解的有機SS，生物膜的生長及老化脫落造成在基質顆粒間長期累積，從而降低了水力傳導性，影響了濕地的處理效果，所以必須嚴格控制進入濕地系統的污水懸浮物負荷，或者定期翻動表面基質。

5 結語

人工濕地污水處理系統是一個綜合的生態系統，具有緩沖容量大、處理效果好、工藝簡單、投資省、運行費用低等特點，它應用生態學的物種共生、物質循環再生原理，結構與功能協調原則，在促進廢水中污染物質良性循環的前提下，充分發揮資源的生產潛力，防止環境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益。它具有良好的環境效益、經濟效益及社會效益，是一種較好的廢水處理方式，比較適合于處理水量不大、水質變化不很大，管理水平不很高的城鎮污水，如我國農村及小城鎮的污水處理。采用厭氧池＋人工潛流濕地工藝處理農村生活污水，出水水質穩定，達到了《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準，且優于《農田灌溉水質標準》（GB 5084-2005），可以用于農作物灌溉。