適合北方農村的人工濕地處理系統形式

張 丹

（奧誠寰佳實業（上海）有限公司 上海 201106）

引言

我國農村每年產生的生活污水大約為80多億噸，主要污染物為COD、SS、氮、磷以及致病微生物[1]，由于衣物洗滌水在農村污水中含量比重高，因此，農村污水氮磷濃度要高于一般城鎮污水[2]，而80%以上的村莊沒有有效的污水處理設施，生活污水隨意地排入周圍水系中，導致地表和地下水源的嚴重污染。

我國北方農村多屬于溫帶季風或大陸氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，人口少且分散，生活污水成分復雜且水質及水量隨季節，晝夜變化大，加之管網收集系統的落后，粗放形的排放，導致污水處理效率低[3]。此外，北方地區水資源匱乏，水體的嚴重污染導致可利用的水資源越來越少，形成惡性循壞，嚴重阻礙了當地經濟的可持續發展，因此對北方農村生活污水的處理提出了更緊迫的要求。

本文對庭院式生活污水處理系統、村鎮用人工濕地處理系統、復合流人工濕地的農村污水處理系統三種生活污水處理系統的技術原理及適用范圍進行了分析及總結，為尋找一種適合處理北方農村生活污水的人工濕地處理系統提供參考，對推動社會主義新農村建設具有重大而現實的意義。

1 庭院式生活污水處理系統

農村住所分散，污水集中收集管網建設困難，加之農村千百年來傳統思維，對從城鎮大型污水集中處理場演化來的集中處理站，認知程度還比較低，多是直接隨意潑灑或排放[4]。庭院式生活污水處理系統結合農村實際情況出發，將生活污水在庭院里進行自我的凈化，使生活污水實現不排出用戶，自給自足。

生活污水進入庭院式生活污水處理系統后，經過物理、化學和生物作用后除去大部分污染物，處理后的污水再進入一小塊人工濕地，通過濕地基質的過濾吸附、濕地植物根系的吸收、好氧與厭氧生物菌群的分解等作用，使污水得以凈化。

該系統優點在于適用于布局分散、人口規模小、地形條件復雜、污水不易集中收集、管網建設難的單戶或3-5聯戶（3-5口人/戶）。

但人工濕地的植物吸收對TN的去除作用很小，植物的死亡可導致濕地出水氮濃度提高。人工濕地在運行過程中季節性表現差異較大,低溫環境下植物吸收作用下降，微生物活性降低,濕地的去除作用明顯下降。人工濕地在運行過程中容易發生堵塞現象，當人工濕地發生堵塞時，其吸附能力下降,阻礙了系統中氧的傳遞，使得人工濕地處理能力驟降，還會產生臭氣。

2 村鎮用人工濕地處理系統

村鎮用人工濕地處理系統主要處理農村生活污水，目前農民基本使用旱廁，生活污水多為灰水，分別來自廚房洗滌水、洗衣排水、淋浴排水等他排水[5]。處理系統主要包括格柵、初沉池、人工濕地，村鎮用人工濕地處理系統示意圖，如圖1所示。

圖1 村鎮用人工濕地處理系統示意圖

污水經過格柵處理，去除污水中廢塑料、玻璃瓶等較大固體廢物，為保障后續處理的順利進行，格柵和格網選取建筑給水排水標準圖集S321《格柵和格網》中Fs=0.26型號，工作網采用5mm×5mm方格網，網絲直徑1mm，支撐網采用30mm×30mm方格網，網絲直徑2.8mm。格柵與格網均采用低碳鋼材質。此格柵和格網置于初沉池進口處，定期人工清渣。

初沉池主要去除可沉物和漂浮物，減輕后續處理設施的負荷；使細小的固體絮凝成較大的顆粒，強化了固液分離效果；一定程度上，初沉池可起到調節池的作用，對水質起到一定程度的均質效果；減緩水質變化對后續生化系統的沖擊，初沉池規格按照各村污水排放量結合各村實際情況設計。

最后經過景觀人工濕地降低水中有機質含量，人工濕地采用回形設計，以節省土地資源，全部為潛流人工濕地。人工濕地在前端做配水渠道一條，經前端配水渠道配水后污水流入潛流人工濕地處理。

該系統的優點在于可以節省土地資源、投資少、后期維護低，只需要派人不定期進行維護，清理格柵，即可保證人工濕地的正常運轉，凈化后的水質較好等特點。但由于系統中存在人工濕地系統，也就存在對TN的去除作用很小的問題，當植物死亡后經過人工濕地凈化后的水中氮濃度升高。此外運行過程中季節性表現差異較大，低溫環境下微生物活性降低，植物吸收作用下降，人工濕地去除效果明顯下降，此外特殊的自然生態系統特性導致人工濕地在實際推廣運行時，面臨諸多問題。

3 復合流人工濕地的農村污水處理系統

復合流人工濕地的農村污水處理系統主要由化糞池和輸水管網、厭氧生物濾池、兼氧池、垂直潛流人工濕地、水平潛流人工濕地、生物濾池等幾部分組成。

自化糞池產出的水經過輸水管網和細格柵流入厭氧調節池，厭氧調節池是一個內部填充有供微生物附著的填料的厭氧反應器。填料浸沒在水中，微生物附著在填料上。通過固定填料床，在厭氧微生物的作用下，廢水中的有機物被厭氧分解。處理后的污水流入兼氧池，兼氧池的作用是兼具厭氧微生物和好氧微生物的污水凈化池。厭氧微生物與好氧微生物并存，充分發揮兼氧微生物消除污水中有機物的作用。水池中上層為好氧生物生長的環境，下層為厭氧生物生存，分別作用，其共同作用對污水凈化。凈化后的污水再進入垂直潛流人工濕地，在垂直潛流系統中，污水由表面縱向流至床底，在縱向流的過程中污水依次經過不同的專利介質層，達到凈化的目的。凈化后的水流入水平潛流人工濕地，水平潛流人工濕地是潛流式濕地的另一種形式，污水由進水口一端沿水平方向流動的過程中依次通過砂石、介質、植物根系，流向出水口一端，以達到凈化目的。凈化后的水流入生物濾池中，池中物化除磷或生物不飽和填料處理水中的磷，保證總磷指標達到出水水質要求并放到水庫或者河流中。

該系統的優點在工藝運行可靠、技術成熟、處理效果良好，能保證出水水質達到排放標準，從而減小污水對水環境的影響；工藝投資省、占地面積小，能耗少，運行費用低；安全穩妥的處理處置污泥，既節省投資，又避免二次污染；操作管理簡單方便，便于實現處理過程的自動控制，降低勞動強度和人工費用，提高管理水平。但系統中存在人工濕地，不可避免的出人工現濕地常見的缺陷，例如：濕地植物死亡后凈水中氮含量增加；植物、微生物吸收效果受季節影響；此外化糞池對SS去除效果差,當進水中有機負荷高時,容易引起系統堵塞等缺陷。

結語

本文首先介紹了北方農村生活污水產生、排放以及處理等特點，然后對庭院式生活污水處理系統、村鎮用人工濕地處理系統以及復合流人工濕地的農村污水處理系統三種生活污水處理系統的技術原理、適用范圍進行了分析總結。人工濕地在對處理農村生活污水中具有一定的作用，但是單一的一種人工濕地不能滿足北方農村的特殊環境，應該根據北方農村的實際情況因地制宜，選擇多種人工濕地相結合互補互助的北方農村生活污水處理方式，使北方農村的生活污水處理更佳高效快捷、方便經濟。

[1]Mark Wang,Michael Webber,Brian Finlayson Jon Barnett.Rural in-dustries and water pollution in China [J].Journal of Environmental Management,2008,86(4):648-659.

[2]王云龍,張徵晟,陶琪等.四種農村生活污水處理工藝比較[J].水處理技術，2011,37(7):133-136.

[3]謝良林,黃翔峰.北方地區農村污水治理技術［J］．建設科技，2009(13):58-59．

[4]黃海琴，毛玉婷．村鎮生活污水處理技術發展趨勢分析［J］．江西科學，2014(6):856-859．

[5]沈堅,羅剛,周琪等.適合我國農村的污水處理模式探討[J].安徽農業科學,2008(29):12859-61.