適合北方農(nóng)村的人工濕地處理系統(tǒng)形式

張 丹

（奧誠寰佳實(shí)業(yè)（上海）有限公司 上海 201106）

引言

我國農(nóng)村每年產(chǎn)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(nóng)村污水中含量比重高，因此，農(nóng)村污水氮磷濃度要高于一般城鎮(zhèn)污水[2]，而80%以上的村莊沒有有效的污水處理設(shè)施，生活污水隨意地排入周圍水系中，導(dǎo)致地表和地下水源的嚴(yán)重污染。

我國北方農(nóng)村多屬于溫帶季風(fēng)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(fù)雜且水質(zhì)及水量隨季節(jié)，晝夜變化大，加之管網(wǎng)收集系統(tǒng)的落后，粗放形的排放，導(dǎo)致污水處理效率低[3]。此外，北方地區(qū)水資源匱乏，水體的嚴(yán)重污染導(dǎo)致可利用的水資源越來越少，形成惡性循壞，嚴(yán)重阻礙了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，因此對北方農(nóng)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(tǒng)、村鎮(zhèn)用人工濕地處理系統(tǒng)、復(fù)合流人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)三種生活污水處理系統(tǒng)的技術(shù)原理及適用范圍進(jìn)行了分析及總結(jié)，為尋找一種適合處理北方農(nóng)村生活污水的人工濕地處理系統(tǒng)提供參考，對推動社會主義新農(nóng)村建設(shè)具有重大而現(xiàn)實(shí)的意義。

1 庭院式生活污水處理系統(tǒng)

農(nóng)村住所分散，污水集中收集管網(wǎng)建設(shè)困難，加之農(nóng)村千百年來傳統(tǒng)思維，對從城鎮(zhèn)大型污水集中處理場演化來的集中處理站，認(rèn)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(tǒng)結(jié)合農(nóng)村實(shí)際情況出發(fā)，將生活污水在庭院里進(jìn)行自我的凈化，使生活污水實(shí)現(xiàn)不排出用戶，自給自足。

生活污水進(jìn)入庭院式生活污水處理系統(tǒng)后，經(jīng)過物理、化學(xué)和生物作用后除去大部分污染物，處理后的污水再進(jìn)入一小塊人工濕地，通過濕地基質(zhì)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(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于適用于布局分散、人口規(guī)模小、地形條件復(fù)雜、污水不易集中收集、管網(wǎng)建設(shè)難的單戶或3-5聯(lián)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(dǎo)致濕地出水氮濃度提高。人工濕地在運(yùn)行過程中季節(jié)性表現(xiàn)差異較大,低溫環(huán)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(yùn)行過程中容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，當(dāng)人工濕地發(fā)生堵塞時，其吸附能力下降,阻礙了系統(tǒng)中氧的傳遞，使得人工濕地處理能力驟降，還會產(chǎn)生臭氣。

2 村鎮(zhèn)用人工濕地處理系統(tǒng)

村鎮(zhèn)用人工濕地處理系統(tǒng)主要處理農(nóng)村生活污水，目前農(nóng)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(tǒng)主要包括格柵、初沉池、人工濕地，村鎮(zhèn)用人工濕地處理系統(tǒng)示意圖，如圖1所示。

圖1 村鎮(zhèn)用人工濕地處理系統(tǒng)示意圖

污水經(jīng)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(xù)處理的順利進(jìn)行，格柵和格網(wǎng)選取建筑給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集S321《格柵和格網(wǎng)》中Fs=0.26型號，工作網(wǎng)采用5mm×5mm方格網(wǎng)，網(wǎng)絲直徑1mm，支撐網(wǎng)采用30mm×30mm方格網(wǎng)，網(wǎng)絲直徑2.8mm。格柵與格網(wǎng)均采用低碳鋼材質(zhì)。此格柵和格網(wǎng)置于初沉池進(jìn)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(xù)處理設(shè)施的負(fù)荷；使細(xì)小的固體絮凝成較大的顆粒，強(qiáng)化了固液分離效果；一定程度上，初沉池可起到調(diào)節(jié)池的作用，對水質(zhì)起到一定程度的均質(zhì)效果；減緩水質(zhì)變化對后續(xù)生化系統(tǒng)的沖擊，初沉池規(guī)格按照各村污水排放量結(jié)合各村實(shí)際情況設(shè)計。

最后經(jīng)過景觀人工濕地降低水中有機(jī)質(zhì)含量，人工濕地采用回形設(shè)計，以節(jié)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(jīng)前端配水渠道配水后污水流入潛流人工濕地處理。

該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于可以節(jié)省土地資源、投資少、后期維護(hù)低，只需要派人不定期進(jìn)行維護(hù)，清理格柵，即可保證人工濕地的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，凈化后的水質(zhì)較好等特點(diǎn)。但由于系統(tǒng)中存在人工濕地系統(tǒng)，也就存在對TN的去除作用很小的問題，當(dāng)植物死亡后經(jīng)過人工濕地凈化后的水中氮濃度升高。此外運(yùn)行過程中季節(jié)性表現(xiàn)差異較大，低溫環(huán)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(tài)系統(tǒng)特性導(dǎo)致人工濕地在實(shí)際推廣運(yùn)行時，面臨諸多問題。

3 復(fù)合流人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)

復(fù)合流人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)主要由化糞池和輸水管網(wǎng)、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(chǎn)出的水經(jīng)過輸水管網(wǎng)和細(xì)格柵流入?yún)捬跽{(diào)節(jié)池，厭氧調(diào)節(jié)池是一個內(nèi)部填充有供微生物附著的填料的厭氧反應(yīng)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(jī)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(fā)揮兼氧微生物消除污水中有機(jī)物的作用。水池中上層為好氧生物生長的環(huán)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(jìn)入垂直潛流人工濕地，在垂直潛流系統(tǒng)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(jīng)過不同的專利介質(zhì)層，達(dá)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(jìn)水口一端沿水平方向流動的過程中依次通過砂石、介質(zhì)、植物根系，流向出水口一端，以達(dá)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(biāo)達(dá)到出水水質(zhì)要求并放到水庫或者河流中。

該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在工藝運(yùn)行可靠、技術(shù)成熟、處理效果良好，能保證出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，從而減小污水對水環(huán)境的影響；工藝投資省、占地面積小，能耗少，運(yùn)行費(fèi)用低；安全穩(wěn)妥的處理處置污泥，既節(jié)省投資，又避免二次污染；操作管理簡單方便，便于實(shí)現(xiàn)處理過程的自動控制，降低勞動強(qiáng)度和人工費(fèi)用，提高管理水平。但系統(tǒng)中存在人工濕地，不可避免的出人工現(xiàn)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(jié)影響；此外化糞池對SS去除效果差,當(dāng)進(jìn)水中有機(jī)負(fù)荷高時,容易引起系統(tǒng)堵塞等缺陷。

結(jié)語

本文首先介紹了北方農(nóng)村生活污水產(chǎn)生、排放以及處理等特點(diǎn)，然后對庭院式生活污水處理系統(tǒng)、村鎮(zhèn)用人工濕地處理系統(tǒng)以及復(fù)合流人工濕地的農(nóng)村污水處理系統(tǒng)三種生活污水處理系統(tǒng)的技術(shù)原理、適用范圍進(jìn)行了分析總結(jié)。人工濕地在對處理農(nóng)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(nóng)村的特殊環(huán)境，應(yīng)該根據(jù)北方農(nóng)村的實(shí)際情況因地制宜，選擇多種人工濕地相結(jié)合互補(bǔ)互助的北方農(nóng)村生活污水處理方式，使北方農(nóng)村的生活污水處理更佳高效快捷、方便經(jīng)濟(jì)。

[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(nóng)村生活污水處理工藝比較[J].水處理技術(shù)，2011,37(7):133-136.

[3]謝良林,黃翔峰.北方地區(qū)農(nóng)村污水治理技術(shù)［J］．建設(shè)科技，2009(13):58-59．

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

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