自然通風型好氧人工濕地在農村生活污水處理中的應用

嚴金慧 浙江省桐廬縣環境保護局

王紅曉 高燕 邱琳 浙江省環境保護科學設計研究院

隨著經濟的發展，農村的城鎮化，農村生活用水方式發生了較大改變，生活污水排量激增。近幾年浙江省各縣市開展了農村生活污水連片整治工作，進行了多種人工濕地處理方式的嘗試，取得了一些成果，但也存在一些問題：

（1）工藝技術結構不合理。傳統人工濕地處理效率不高；極易堵塞；季節適應性不強；濕地系統中微生物量少，發揮作用不充分。

（2）農村環境機構不健全，缺乏專業環保人才。許多設施是政府一次性投資建成，沒有對后期的運行維護進行配套。

為此，我們從韓國引進了自然通風型好氧人工濕地技術，并在桐廬君山村建立了示范工程。其在傳統人工濕地的基礎上進行了創造性的改進，利用自然通風方式進行充氧，顛覆了傳統人工濕地槽的結構和運行方式，具有處理效率高，不堵塞，低碳無動力和無需人員值守等優點。為浙江省乃至全國農村生活污水治理開辟了一條新的路線。

1 工程概況

1.1 項目情況

污水來源主要為村域內的居民生活污水，以及示范項目附近看守所、武警部隊和南方水泥廠職工宿舍等，服務人口1030人，設計處理水量80t/d。

1.2 工藝流程介紹

本項目采用自然通風型好氧人工濕地技術，工藝流程見圖1，工藝結構原理見圖2。

圖1 桐廬縣君山村生活污水自然通風好氧人工濕地示范工程工藝流程圖

1.3 工藝說明

整個示范工程占地面積約500多平方米，依地勢梯度而建，靠重力自流運行。首先農居點中的生活污水，通過污水管網收集，送至格柵井，通過格柵攔截，去除污水中的大塊垃圾及懸浮物；經格柵后，污水自流進入三格式過濾池，污水在池內進行調節水質水量，并沉沙隔除浮油。經過濾池后污水通過布水堰系統，以垂直方式重力自流進入好氧濕地槽，槽內利用自然通風方式流入空氣來維持好氧條件，進行有機污染物的氧化分解和硝化過程，同時利用砂石中的鈣和污水中的磷發生物理化學反應達到除磷的效果，表層種植蘆葦等植物，從上至下依次布置不同粒徑的石材，污染物在植物根系和好氧微生物的作用下得到有效降解；好氧濕地槽出水以水平推流的方式經過厭氧濕地槽，槽中設置有不同粒徑的碎石填料，并分為兼氧段和厭氧段，維持兼氧、厭氧條件，并在其上種植凈水植物，利用植物根系進一步去除污水中有機污染物。污水經上述系統層層處理后，生活污水即可得到深度凈化。

圖2 桐廬縣君山村生活污水自然通風好氧人工濕地結構示意圖

1.4 主要構筑物設計

1.4.1 過濾池

功能：調節水質水量，并進行沉砂隔油。設計總容積40m3，有效容積34m3，設計停留時間10h。建筑結構：地下式鋼砼結構；配套格柵1臺，隔油設施1套。

1.4.2 好氧濕地槽

功能：通過自然通風充氧，利用填料表面的好氧微生物的代謝作用，凈化處理污水中有機污染物。設計總面積約200m2。建筑結構：半地上土壩池體，漿砌石護坡，土工防滲構造；配套自然通風充氧系統1套，污水分配布水系統1套，配套不同粒徑的生物填料200m3。

1.4.3 厭氧濕地槽

功能：通過厭氧作用，利用填料表面的厭氧微生物的代謝作用，及水生植物的根系吸收凈化處理污水中的污染物。設計總面積約200m2。建筑結構：地下式土壩池體，土工防滲構造；配套不同粒徑的生物填料400m3。

1.4.4 出水井

功能：通過該構筑物向地表水體排放處理后的尾水，并為后期取樣及監測儀表安裝預留空間。設計容積1m3。建筑結構：地下式鋼砼結構。

1.5 工藝特點分析

本項目技術是在目前國內普遍采用的人工濕地技術基礎上進行了升級，加入了自然通風型好氧濕地槽，在高效處理污水的同時繼續保持人工濕地的無動力運行，有效地緩解了目前人工濕地技術運行不穩定、極易堵塞、受季節影響大、維護管理難等問題，真正做到高效、低碳、生態。

該技術的最大特點是：

（1）通過布水系統將污水均勻地分布至好氧濕地槽表層的細石子填料上。廢水中的固體懸浮物質在進入表層細石子填料形成的細小孔眼時，受到吸附和機械阻流作用被填料的表層所截留。同時，這些被截留的懸浮物之間發生重疊和架橋等作用，繼續過濾水中的懸浮物質，以最大限度地截留廢水中的懸浮物，保證20年石子填料不發生堵塞。

（2）好氧濕地槽內設有多層自然通風系統，通過撥風管等設施以及濕地槽內外溫差、自然風等條件，使空氣通過通風系統，無需消耗動力即可為好氧濕地槽供氧。使得廢水在垂直流經石子填料表面時，與通風系統提供的新鮮空氣接觸充氧，使槽內填料表面的好氧微生物發揮最大的生物活性，高效去除污水中的有機污染物質。

（3）濕地槽中有不同粒徑的碎石填料，濕地槽表層不再如傳統人工濕地一樣鋪設熟土層。避免了土質落入碎石填料層中，從而造成堵塞。同時，在碎石填料上種植蘆葦、再力花、傘型草、菖蒲、美人焦等濕地植物，通過植物根系的吸收、過濾使水質得到進一步凈化。

（4）整個濕地處理設施，按園林式進行設計，搭配各種濕地植物，其間設置自然石板小徑，如同生態濕地公園。不僅可以處理全村的生活污水，還可以作為農民游憩的場所。

2 運行效果與討論

該示范工程經過近6個月的進水調試運行，濕地植物長勢良好，水質凈化感觀效果明顯，出水水質清澈透明。在調試期間，當地環保監測部門對其進行了長期跟蹤監測采樣分析，水質分析數據見表1。

表1 示范工程水質監測結果（摘錄） mg/L

通過水樣監測表明，該自然通風型好氧人工濕地對于農村生活污水處理效果十分明顯，CODcr、氨氮、總磷及懸浮物的去除率分別達到了91.3%、95.5%、97.8%和85.7%，出水指標明顯優于《城鎮污水處理排放標準》一級A標，其中COD指標達到了地表Ⅲ類水指標，氨氮和總磷達到了Ⅳ～Ⅴ類水指標，各項指標均達到了國家回用水標準要求，證明該技術非常適合在中國農村推廣應用。

3 創新點與應用前景

自然通風型好氧人工濕地技術，破除了傳統人工濕地只能進行厭氧處理方式運作，引入了無動力自然通風充氧系統，并增加了布水系統，使空氣與水在濕地槽填料表面得到充分接觸，大大提高了污染物去除效率并有效地防止了堵塞現象的發生。

通過桐廬君山村示范點的成功應用，證明了積極引進和吸收國外先進的自然通風型人工濕地污水治理新技術、新工藝是適合我國國情的高效、低碳、環保的污水處理技術。其對于推進農村生態建設，促進國民經濟發展至關重要。通過項目建設將有助于改善農村環境治理觀念，對農村生活污水治理具有很好的借鑒性和引導性。通過該示范項目對我們當前農村生活污水治理的全面推進起到很好的示范引路作用。生態友好型和低碳高效的污水處理技術，將成為農村生活污水治理的發展趨勢。