新型生態化澇池污水處理技術

李佳樂 王鴿 王晨陽 磨浩浩 吳淑怡

摘 要：當下我國對環境的治理，資源的回收與利用，是重點改善的方向。為解決農村污水的排放已及排放后污水的再利用設計出該項目。該澇池污水處理技術為有效解決傳統濾池的不足，在響應國家政策的同時，為地方農村的污水排放提供有效的解決辦法。同時增強澇池的水體自凈功能，恢復澇池的生態系統。

關鍵詞：澇池;污水處理;農村環境

經研究發現，如今，澇池還僅僅停留在地下水位季節變化研究、澇池演變 特征分析、澇池的生物量與海拔梯度變化研究，專家學者還未過多關注澇池水體治理這方面。而且我國現有的造價及運營成本合理的澇池，對污水的處理不達標，處理達標的澇池方案，造價已及運營成本過高。為了全面實施國務院《水污染 防治行動計劃》《陜西省水污染防治工作方案》對澇池水體修復 能有一套科學的治理方案，本文通過對人工濕地處理污水模式的研究設計一種新型生態澇池，在增強澇池的水體自凈功能的同時，突出澇池的景觀功能。

1、系統設計

筆者所在團隊設計了一套新型生態澇池系統，生態化過濾池與澇池相結合能打造一個生態濕地型的景觀澇池設計，生活污水經過沉砂池后，上清液進入生態濾池，植物基質采用混合填料，并放有蚯蚓，既有保水性，又有透水性，又可疏松植物基層填料，增加透氣性。下面填料過濾層，過濾層采用不同濾料直徑的階梯型配比，可以進一步提升水的滲透率，可防止過濾層的堵塞。

本系統在滿足基本要求的前提下擁有以下幾個優勢：

1）改善地方農村污水排放不標準，增強澇池的水體自凈功能。

2）解決了農村污水的排放已及排放后水資源的再利用。

3）澇池建成后，在發揮防洪排澇作用的同時，將會成為農村的一個重要景觀。

4）該項目運營成本低，操作簡單，可以有效控制排放后污水的指標。

2、技術路線

1）第一階段項目的系統總體方案設計及模塊劃分，研究傳統澇池的參數與缺陷，走訪各地建有澇池的村莊對已建好的澇池進行研究，設計改進參數，確定新型生態化澇池設計方向;

2）第二階段對濕地以及各類污水處理文獻進行研究，了解各類污水處理方式，為澇池設計出一套合理的過濾系統;

2.1）過濾系統的設計如下：

系統分為三大部分：沉砂池，生態化過濾層采用植物基層和填料過濾層組成。水流過基層和填料過濾層至儲水澇池。生活污水排放入沉沙池經過沉淀去沙土雜物，由水管抽取沉沙池中過濾后的上清液，上清液流入生態過濾層，經過過濾層后對水質的有害物質進行處理，經過處理后的水排入儲水池，池中水可做農業灌溉以及其他用水。基于現有澇池未有一個科學治理方案，對污水處理力度不夠或是經濟性價比很低。而本系統的可實施性強且經濟實用，能有效解決農村污水排放問題且利于水資源的再利用。

3）第三階段研究各類濾料以及水生植物對水質的凈化效果，還有國家對污水排放的標準規定，設計多組濾層模型進行實驗，并通過實驗數據設計出最合理的濾層結構。

3.1各類濾料對水中有機物的去除效果如下：

常溫情況下石英砂、無煙煤、粉煤灰、陶粒以及沸石對氨氮的平均吸附去除率分別為31.96%、73.01%、41.2%、79.6%、91.2%對磷的平均吸附去除率分別為31.26%、27 66%、37.70%、72.3%、89.3%。

通過研究學習，采用以下幾種水質檢測方法：CODcr采用重鉻酸鉀法;NH3-N采用鈉試劑光度法;TP采用鉬銻抗分光光度法。

本系統對水質的處理標準參考五類水指標，五類水是指農業用水和景觀用水。這類水是污水排放的最低標準，它水質較差，就算達到標準也僅僅能用于灌溉農田、水產養殖、培養農作物或者建造噴泉等觀賞類建筑用水。

經試驗數據的研究與對比最后本系統確定出生態化濾層的濾料搭配。生態化過濾層采用植物基層和填料過濾層組成。植物基層選用土壤和粗河砂組成，填料過濾層分為四層，第一層25%石英砂、25%粉煤灰、50%無煙煤混合制成，第二層采用2-3mm的沸石，第三層采用5-8mm的陶粒，最后一層為基層選取鵝卵石制作。根據澇池結構以及過濾效果，對各層厚度進行合理設計，其各層的厚度分別為0.4m、0.3m、0.15m、0.1m、0.05m。

4）第四階段，研究后期澇池以及濾層的維護方式。

4.1）維護方式的研究。

對于澇池儲水平面設有安全高度，并設置相應的排水管道，防止水平面過高對整個澇池結構造成破壞。澇池底部沉淀的污染物定期人工清潔，防止污染物堆積以及微生物的滋生，對澇池水體造成污染。為保證濾層效率，濾層也要定期進行清洗。由于濾層的第一層為基質，所以因地制宜在濾層上方種植合適的水生植物，既能形成生態化過濾效果，又能增加其視覺效果。建議還可在植物基質層放入蚯蚓，用以提高基質透氣性，加強好氧反應，疏松基質調料。

3.結論

圖1.濾層設計圖

實驗共進行六組，研究濾層和基質的水處理效果，由實驗數據可得：濾層對水質中CODcr 、NH3-N、TP的去除率分別保持在60%、65%、70%左右。過濾后的水質與國家規定的各類水指標進行對比，其水質完全達到國家農業用水和景觀用水的標準。生態化濾層后期的水生植物，需要后期因地制宜并合理的選擇其植物的搭配方式。

各濾層系統之間創新性添加濾網以及多空隔板，使其能夠在水流過程中，有效防止濾層流失，保證生態化濾層的效果。植物基質采用混合填料，并放有蚯蚓，既有保水性，又有透水性，又可疏松植物基層填料，增加透氣性。下面填料過濾層，過濾層采用不同濾料直徑的階梯型配比，可以進一步提升水的滲透率，可防止過濾層的堵塞。此澇池不僅解決了農村生活污水的水質問題，而且能通過人工濕地過濾的出水補充澇池蓄水，這兩種方式相結合打造出新型人文景觀式澇池，充分展現了污水處理與自然相結合的優勢，可以節省人工、機械對水質處理的額外投入。

作者簡介：

李佳樂（2000.6—），男，漢族，陜西省寶雞市人，西安航空學院在讀本科生，專業：能源與動力工程。

課題信息：大學生創新創業項目：新型生態化澇池污水處理技術（項目編號：S202011736085）。