水平潛流人工濕地在農村生活污水處理中的應用

楚昊 王倩

（1貴陽建筑勘察設計有限公司 貴州貴陽 550081 2貴州德潤環保產業有限公司 貴州貴陽 550003）

在過去的30年里我國環保工作的重心主要放在城市及工業環境污染，但隨著我國城鄉一體化進程的不斷推進，農村生活條件與經濟發展得到很大提高，與此同時環境污染問題也接踵而來，然而由于農村環境基礎設施配套不到位，農民環保意識不強，環境保護工作一直遲滯不前[1]。

農村生活污水是我國農村污染物的主要來源之一，由于大多農村尚無完善的排水系統，污水沿道路邊溝或路面直接排至附近水體，造成地表和地下水體的嚴重污染，加重了受納水體富營養化，直接威脅著周圍居民的飲用水安全[2]。所以，對農村生活污水的治理迫在眉睫。但由于農村資金有限，技術水平相對落后，且缺乏專業的管理人員，在選擇農村生活污水處理工藝時，不宜采用規模化城鎮污水處理模式[3]。因此，采用高效率、低成本、易管理和易操作的農村生活污水處理技術是農村污水處理工作能有效進行的保證。本文結合貴州省某農村生活污水處理工程設計，采用水平潛流人工濕地處理工藝對農村生活污水處理技術中提出了一種解決方案。

1 工程設計

1.1 設計水質、水量

貴州某農村的生活污水主要來源是居民日常生活污水和家中自養的畜禽產生的少量污水，主要污染物BOD5、CODcr、SS、氨氮和TP。設計處理能力為150t/d。要求出水達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準排放標準，具體進水水質和排放標準見表1。

表1 進水水質和排放標準

圖1 工藝流程圖

1.2 污水處理工藝

根據進水水質分析，該村生活污水的可生化性較好。但進水中SS較高，主要表現在農村生活污水的收集方式多為通過農戶屋前的簡易水溝排入污水收集主管，因此其污水中固體懸浮物較多，因此設計污水處理前端須先進行預處理。經過預處理后的污水再進入水平潛流人工濕地進行處理。污水處理工程總占地面積2.2畝，其工藝流程圖見圖1。

2 水平潛流人工濕地結構

2.1 床體結構

水平潛流人工濕地（HSSF）系統是由一個或多個填料床組成，床體填充填料，床底設有防滲層，防止污染地下水，污水自進口處沿著濕地床水平緩慢流動，出口設置積水裝置和水位調節裝置，以保持水面低于床表層5cm~10cm和污水與根系的充分接觸。

目前國內外人工濕地系統廣泛采用的基質主要有：土壤、碎石、沙粒、粗沙、煤渣、多孔介質(LECA)、硅灰石和工業廢棄物中的一種或幾種組成的混合物[4]。基質可以為植物和微生物的生長提供依附表面和營養物質，在污水流經人工濕地時，基質通過吸收、吸附、沉積和過濾等作用直接去除污染物。

該工程水平潛流人工濕地有效面積600m2，分為兩級，每級濕地有效面積300m2，單級濕地長為20m，寬為15m。床體中最底層為排水層，厚度0.3m，由粒徑約8mm~16mm的均勻礫石鋪設。依次向上是鈣質礫石層、種植土層和細砂。鈣質礫石層厚度0.25m，采用粒徑4mm～8mm的含鈣質礫石，其可加強對磷的去除；種植土層厚度0.4m，種植土主要選用采用當地種植土，以松軟粘土壤土為主；最頂層為細砂層，厚度0.05m。全部填料層總厚度為1m。由于該項目地處南方農村，冬季無結冰期，因此不考慮防凍措施，冬季氣溫較低時可在濕地床搭設農膜大棚進行保溫。

濕地床主要種植植物為蘆葦，并混種有菖蒲、風車草、美人蕉等挺水植物,種植密度按9株/m2~25株/m2控制。

2.2 布水方式

潛流人工濕地中污染物的去除決定于水流中污染物與基質以及根系上生物膜的接觸時間，因此，潛流人工濕地的設計中，對由水力停留時間分布(RTD)決定的水力學特性的理解成為設計的關鍵環節[5]。

本工程布水采用波流式布水，進水端利用穿孔管在床體橫向多點進水，水流程波流式前進，出水同樣采用穿孔管收水，并設置積水和水位調節裝置。

2.3 防滲方式

人工濕地污水處理系統的濕地床在運行過程中必須防止污水污染地下水，因此地下防滲是設計中必須考慮的問題，防滲材料的選擇是濕地系統的技術關鍵問題[6]。

本工程結合當地地質情況，池底平整夯實后鋪設400g/m2防滲土工布，在其上鋪設200mm厚壓實黏土保護防滲膜。

3 設計參數及運行分析

3.1 設計參數

主要構筑物的設計參數見表2。

表2 主要構筑物及設備的設計參數

3.2 人工濕地調試運行分析

該工程建成調試時正值春季，植物成活較好，在啟動階段對濕地充水后通過水位調節使植物根系充分發育達到穩定狀態后開始連續進水，期間根據植物生長情況進行了缺苗補種、雜草清除、收割及控制病蟲害等一系列運行管理。整個過程從啟動到穩定運行持續了約1年時間，在設施穩定運行后對工程進出水進行了連續監測，其平均值見表3。

表3 進出水監測值（平均值）

根據監測數據可以看出通過強化預處理結合二級人工濕地處理工藝設計出水可滿足出水標準要求。

3.3 效益分析

該工程運行后，可減少CODcr排放量約7.67t/a，減少氨氮排放量約0.82t/a，減少磷排放量約0.1t/a，大大減輕了水體污染。同時也改變了村內污水隨意排放的現象，大大改善了農村的生活環境，具有良好的環境效益。

該項目運行成本主要為動力和人工費用，動力部分僅為一臺低功率潛水提升泵，管理人員主要為定期的巡視檢查和維護，經測算該項目年運行費用為0.44萬元，運行成本為約0.08元/t。因此采用人工濕地處理農村生活污水，經濟可行。

4 結語

本工程農村生活污水經適當預處理后，采用水平潛流人工濕地處理，出水可以滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準。其投資少，運行費用低，適合在農村使用。

人工濕地作為一種新型生態污水處理技術，具有投資省、運行簡便、處理效果穩定、出水水質好等諸多優點，不失為我國經濟尚欠發達、地理條件相對寬裕的廣大中小城鎮、居民小區污水處理的優選方案[7]。

[1]潘碌亭,吳坤,楊學軍等.我國農村污水現狀及處理方法探析[J].現代農業科技,2015（5）:223-225.

[2]吳迪.農村生活污水綜合處理與安全利用技術.天津:天津科技翻譯出版公司，2009．

[3]劉峰,蘇宏智,秦良.中國農村生活污水處理技術的研究現狀.污染防治技術，2010,23(5):24-27.

[4]王桂芳,王大義,章志元．人工濕地+生態塘處理農村生活污水工程實例[J].環境工程,2010,28(4):6-8.

[5]宋新山,張濤,嚴登華,等.不同布水方式下水平潛流人工濕地的水力效率[J].環境科學學報,2010,30(1):117-123.

[6]李雄勇,張帆,袁英蘭,等.對人工濕地污水處理系統工藝設計技術關鍵的探討[J].環境保護科學,2009,35(1):42-44.

[7]王薇,俞燕,王世和.人工濕地污水處理工藝與設計[J].城市環境與城市生態,2001,14(1):59-62.