水平潜流人工湿地在农村生活污水处理中的应用

2015-03-21楚昊王倩

资源节约与环保 2015年9期

楚昊王倩

（1贵阳建筑勘察设计有限公司贵州贵阳 550081 2贵州德润环保产业有限公司贵州贵阳 550003）

在过去的30年里我国环保工作的重心主要放在城市及工业环境污染，但随着我国城乡一体化进程的不断推进，农村生活条件与经济发展得到很大提高，与此同时环境污染问题也接踵而来，然而由于农村环境基础设施配套不到位，农民环保意识不强，环境保护工作一直迟滞不前[1]。

农村生活污水是我国农村污染物的主要来源之一，由于大多农村尚无完善的排水系统，污水沿道路边沟或路面直接排至附近水体，造成地表和地下水体的严重污染，加重了受纳水体富营养化，直接威胁着周围居民的饮用水安全[2]。所以，对农村生活污水的治理迫在眉睫。但由于农村资金有限，技术水平相对落后，且缺乏专业的管理人员，在选择农村生活污水处理工艺时，不宜采用规模化城镇污水处理模式[3]。因此，采用高效率、低成本、易管理和易操作的农村生活污水处理技术是农村污水处理工作能有效进行的保证。本文结合贵州省某农村生活污水处理工程设计，采用水平潜流人工湿地处理工艺对农村生活污水处理技术中提出了一种解决方案。

1 工程设计

1.1 设计水质、水量

贵州某农村的生活污水主要来源是居民日常生活污水和家中自养的畜禽产生的少量污水，主要污染物BOD5、CODcr、SS、氨氮和TP。设计处理能力为150t/d。要求出水达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准排放标准，具体进水水质和排放标准见表1。

表1 进水水质和排放标准

图1 工艺流程图

1.2 污水处理工艺

根据进水水质分析，该村生活污水的可生化性较好。但进水中SS较高，主要表现在农村生活污水的收集方式多为通过农户屋前的简易水沟排入污水收集主管，因此其污水中固体悬浮物较多，因此设计污水处理前端须先进行预处理。经过预处理后的污水再进入水平潜流人工湿地进行处理。污水处理工程总占地面积2.2亩，其工艺流程图见图1。

2 水平潜流人工湿地结构

2.1 床体结构

水平潜流人工湿地（HSSF）系统是由一个或多个填料床组成，床体填充填料，床底设有防渗层，防止污染地下水，污水自进口处沿着湿地床水平缓慢流动，出口设置积水装置和水位调节装置，以保持水面低于床表层5cm~10cm和污水与根系的充分接触。

目前国内外人工湿地系统广泛采用的基质主要有：土壤、碎石、沙粒、粗沙、煤渣、多孔介质(LECA)、硅灰石和工业废弃物中的一种或几种组成的混合物[4]。基质可以为植物和微生物的生长提供依附表面和营养物质，在污水流经人工湿地时，基质通过吸收、吸附、沉积和过滤等作用直接去除污染物。

该工程水平潜流人工湿地有效面积600m2，分为两级，每级湿地有效面积300m2，单级湿地长为20m，宽为15m。床体中最底层为排水层，厚度0.3m，由粒径约8mm~16mm的均匀砾石铺设。依次向上是钙质砾石层、种植土层和细砂。钙质砾石层厚度0.25m，采用粒径4mm～8mm的含钙质砾石，其可加强对磷的去除；种植土层厚度0.4m，种植土主要选用采用当地种植土，以松软粘土壤土为主；最顶层为细砂层，厚度0.05m。全部填料层总厚度为1m。由于该项目地处南方农村，冬季无结冰期，因此不考虑防冻措施，冬季气温较低时可在湿地床搭设农膜大棚进行保温。

湿地床主要种植植物为芦苇，并混种有菖蒲、风车草、美人蕉等挺水植物,种植密度按9株/m2~25株/m2控制。

2.2 布水方式

潜流人工湿地中污染物的去除决定于水流中污染物与基质以及根系上生物膜的接触时间，因此，潜流人工湿地的设计中，对由水力停留时间分布(RTD)决定的水力学特性的理解成为设计的关键环节[5]。

本工程布水采用波流式布水，进水端利用穿孔管在床体横向多点进水，水流程波流式前进，出水同样采用穿孔管收水，并设置积水和水位调节装置。

2.3 防渗方式

人工湿地污水处理系统的湿地床在运行过程中必须防止污水污染地下水，因此地下防渗是设计中必须考虑的问题，防渗材料的选择是湿地系统的技术关键问题[6]。

本工程结合当地地质情况，池底平整夯实后铺设400g/m2防渗土工布，在其上铺设200mm厚压实黏土保护防渗膜。

3 设计参数及运行分析

3.1 设计参数

主要构筑物的设计参数见表2。

表2 主要构筑物及设备的设计参数

3.2 人工湿地调试运行分析

该工程建成调试时正值春季，植物成活较好，在启动阶段对湿地充水后通过水位调节使植物根系充分发育达到稳定状态后开始连续进水，期间根据植物生长情况进行了缺苗补种、杂草清除、收割及控制病虫害等一系列运行管理。整个过程从启动到稳定运行持续了约1年时间，在设施稳定运行后对工程进出水进行了连续监测，其平均值见表3。