沼气池与人工湿地净化农村生活污水的效果

王俞薇，顾科菲，朱筱洁，姜培坤，徐 涌

(浙江林学院 环境科技学院，浙江 临安 311300)

随着经济的快速发展和城市化进程的加快，我国生活污水排放量呈逐年递增趋势［1］。长期以来，经济相对落后的农村村镇生活污水处理没有受到应有的重视，绝大部分处于放任自流的状态。污水处理率低，缺乏配套的污水处理设施，排放的污水大部分未经处理就直接排入附近河道，成为村镇水体污染的重要原因之一［2－3］。农村生活污水处理，是促进社会主义新农村建设的需要，我们通过在浙江省临安市太湖源镇里横渡村进行的生活污水处理试验，获得净化沼气池与人工湿地对水体污染物去除效率的基础数据，为农村生活污水处理模式和技术的研究与推广提供参考。

1 研究区概况与方法

1.1 研究区概况

研究区位于浙江省临安市太湖源镇里横渡村，属于太湖流域源头地区，村内山岭环抱，属中低山区，中间有盆地。近年来该地森林旅游业发展迅速，现有农户52户，其中44户经营“农家乐”饭店。2008年，在村内建立起集中式的污水处理系统，将农户排放的生活污水和“农家乐”污水通过纳管收集，再依次经过净化沼气池和人工湿地集中处理。

1.2 研究方法

净化沼气池内设计有用于除去污水中纸张、饭粒、杂物等大颗粒悬浮物的格栅隔油区，用于对进水进行均质混合、贮存、预酸化的水解调节区，采用生物膜法和污泥法相结合的处理工艺净化污水的间隙式接触氧化曝气区，将部分剩余污泥和脱落的生物膜沉淀分离的沉淀区，对人工湿地进行配水的出水区。人工湿地则利用碎石和植物根系表面的微生物及植物本身的吸收作用降低水中污染物浓度。

在净化沼气池的进水口、出水口和人工湿地出水口处设置水样采集点，于2009年春、夏、秋、冬4次采集水样，采集后当天对样品中悬浮物(SS)、化学需氧量 (COD)、总氮 (TN)、总磷(TP)浓度进行测定。其中SS采用重量法，COD采用重铬酸钾法，TN采用过硫酸钾氧化－紫外分光光度法，TP采用钼锑抗分光光度法［4］。

2 结果与分析

2.1 对COD的去除效果

COD是表征水体受有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等还原性物质污染程度的指标。农村污水中有机污染物含量普遍较高，通过测定污水处理前后COD浓度的变化，可以检验沼气池与人工湿地相结合的处理模式对有机污染物的去除效率。图1表明污水经过净化沼气池后，COD浓度明显降低，尤其是夏季采样时，COD浓度从372 mg·L－1降至49 mg·L－1，说明对水体中有机物等还原性污染物质的去除效果明显。同时可以看出，人工湿地对进一步降低COD浓度的效果不显著，但从沼气池入口处至人工湿地出口处，水体中COD去除率四季均维持在70% 以上，其中夏季为90%。处理后水体中COD浓度各季均小于40 mg·L－1，达到国家环境保护总局颁布的GB 18918—2002城镇污水处理厂污染物排放标准的一级标准。

图1 处理系统对污水中COD的去除率

2.2 对SS的去除效果

农户排放的生活污水中往往含有大量固体悬浮物，若直接排放于附近溪流、河道中，会对其下游水质造成影响［5］。图2表明，当地污水中 SS浓度四季差异较大，夏季高而冬季低。这主要是由于夏季人均食物日消费水平提高，生活废弃物、排泄物量大及当地进入森林旅游旺季，游客增多造成的［6］。经过沼气池和人工湿地后，SS浓度大幅度降低至10 mg·L－1以下，各季去除率均超过90%，净化沼气池对SS浓度降低的贡献率较大。

图2 处理系统对污水中SS的去除率

2.3 对TN、TP的去除效果

图3－4表明，污水中 TN浓度各季都在28 mg·L－1以上，其中夏季为 42.6 mg·L－1，通过沼气池和人工湿地后，各季浓度均降至10 mg·L－1以下。夏季TN去除率为84%，冬季为66%，春、秋季节去除率介于两者之间。污水中TP浓度在2.6～3.7 mg·L－1之间，经过处理之后浓度降至1.2 mg·L－1以下。TP去除率最大为春季的78%，最小为冬季的55%。人工湿地对TN、TP浓度削减作用大，而冬季人工湿地上植物生物量减小，造成冬季的氮、磷去除率有所降低。

图3 处理系统对污水中TN的去除率

图4 处理系统对污水中TP的去除率

3 小结

广大农村地区生活污水能否得到有效处理是关系到周边河流水质、人民健康的重要环境问题。在临安市太湖源镇里横渡村进行的生活污水处理试验中，COD去除率全年达到70% 以上，SS去除率全年达到90% 以上，TN、TP除冬季外，其它各季去除率在70% 以上。其中沼气池对COD、SS的去除起主要作用，人工湿地对降低TN、TP浓度作用明显，两者组合处理系统能有效地净化农村生活污水。

［1］童晶晶，籍国东，周游，等.高效功能陶粒生物滤池处理农村生活污水研究［J］.农业环境科学学报，2009，28(9):1924－1931.

［2］吴树彪，董仁杰，翟旭，等.组合家庭人工湿地系统处理北方农村生活污水［J］.农业工程学报，2009，25(11):282－287.

［3］翟鸿飞，邹仲勋，杜华明.内置渗透墙型生态塘处理农村生活污水的研究［J］.环境科学与管理，2009，34(1):89－92.

［4］魏复盛，齐文启，毕彤，等.水和废水监测分析方法［M］.北京:中国环境科学出版社，2002.

［5］Jarvie H P，Withers P J A，Hodgkinson R，et al.Influence of rural land use on streamwater nutrients and their ecological significance［J］.Journal of Hydrology，2008，350:166－186.

［6］徐涌，叶正钱，姜培坤，等.太湖源林区水系源头水质时空变异与原因探析［J］.浙江林学院学报，2009，26(5):607－612.