新型生态化涝池污水处理技术

李佳乐 王鸽 王晨阳 磨浩浩 吴淑怡

摘 要：当下我国对环境的治理，资源的回收与利用，是重点改善的方向。为解决农村污水的排放已及排放后污水的再利用设计出该项目。该涝池污水处理技术为有效解决传统滤池的不足，在响应国家政策的同时，为地方农村的污水排放提供有效的解决办法。同时增强涝池的水体自净功能，恢复涝池的生态系统。

关键词：涝池;污水处理;農村环境

经研究发现，如今，涝池还仅仅停留在地下水位季节变化研究、涝池演变 特征分析、涝池的生物量与海拔梯度变化研究，专家学者还未过多关注涝池水体治理这方面。而且我国现有的造价及运营成本合理的涝池，对污水的处理不达标，处理达标的涝池方案，造价已及运营成本过高。为了全面实施国务院《水污染 防治行动计划》《陕西省水污染防治工作方案》对涝池水体修复 能有一套科学的治理方案，本文通过对人工湿地处理污水模式的研究设计一种新型生态涝池，在增强涝池的水体自净功能的同时，突出涝池的景观功能。

1、系统设计

笔者所在团队设计了一套新型生态涝池系统，生态化过滤池与涝池相结合能打造一个生态湿地型的景观涝池设计，生活污水经过沉砂池后，上清液进入生态滤池，植物基质采用混合填料，并放有蚯蚓，既有保水性，又有透水性，又可疏松植物基层填料，增加透气性。下面填料过滤层，过滤层采用不同滤料直径的阶梯型配比，可以进一步提升水的渗透率，可防止过滤层的堵塞。

本系统在满足基本要求的前提下拥有以下几个优势：

1）改善地方农村污水排放不标准，增强涝池的水体自净功能。

2）解决了农村污水的排放已及排放后水资源的再利用。

3）涝池建成后，在发挥防洪排涝作用的同时，将会成为农村的一个重要景观。

4）该项目运营成本低，操作简单，可以有效控制排放后污水的指标。

2、技术路线

1）第一阶段项目的系统总体方案设计及模块划分，研究传统涝池的参数与缺陷，走访各地建有涝池的村庄对已建好的涝池进行研究，设计改进参数，确定新型生态化涝池设计方向;

2）第二阶段对湿地以及各类污水处理文献进行研究，了解各类污水处理方式，为涝池设计出一套合理的过滤系统;

2.1）过滤系统的设计如下：

系统分为三大部分：沉砂池，生态化过滤层采用植物基层和填料过滤层组成。水流过基层和填料过滤层至储水涝池。生活污水排放入沉沙池经过沉淀去沙土杂物，由水管抽取沉沙池中过滤后的上清液，上清液流入生态过滤层，经过过滤层后对水质的有害物质进行处理，经过处理后的水排入储水池，池中水可做农业灌溉以及其他用水。基于现有涝池未有一个科学治理方案，对污水处理力度不够或是经济性价比很低。而本系统的可实施性强且经济实用，能有效解决农村污水排放问题且利于水资源的再利用。

3）第三阶段研究各类滤料以及水生植物对水质的净化效果，还有国家对污水排放的标准规定，设计多组滤层模型进行实验，并通过实验数据设计出最合理的滤层结构。

3.1各类滤料对水中有机物的去除效果如下：

常温情况下石英砂、无烟煤、粉煤灰、陶粒以及沸石对氨氮的平均吸附去除率分别为31.96%、73.01%、41.2%、79.6%、91.2%对磷的平均吸附去除率分别为31.26%、27 66%、37.70%、72.3%、89.3%。

通过研究学习，采用以下几种水质检测方法：CODcr采用重铬酸钾法;NH3-N采用钠试剂光度法;TP采用钼锑抗分光光度法。

本系统对水质的处理标准参考五类水指标，五类水是指农业用水和景观用水。这类水是污水排放的最低标准，它水质较差，就算达到标准也仅仅能用于灌溉农田、水产养殖、培养农作物或者建造喷泉等观赏类建筑用水。

经试验数据的研究与对比最后本系统确定出生态化滤层的滤料搭配。生态化过滤层采用植物基层和填料过滤层组成。植物基层选用土壤和粗河砂组成，填料过滤层分为四层，第一层25%石英砂、25%粉煤灰、50%无烟煤混合制成，第二层采用2-3mm的沸石，第三层采用5-8mm的陶粒，最后一层为基层选取鹅卵石制作。根据涝池结构以及过滤效果，对各层厚度进行合理设计，其各层的厚度分别为0.4m、0.3m、0.15m、0.1m、0.05m。

4）第四阶段，研究后期涝池以及滤层的维护方式。

4.1）维护方式的研究。

对于涝池储水平面设有安全高度，并设置相应的排水管道，防止水平面过高对整个涝池结构造成破坏。涝池底部沉淀的污染物定期人工清洁，防止污染物堆积以及微生物的滋生，对涝池水体造成污染。为保证滤层效率，滤层也要定期进行清洗。由于滤层的第一层为基质，所以因地制宜在滤层上方种植合适的水生植物，既能形成生态化过滤效果，又能增加其视觉效果。建议还可在植物基质层放入蚯蚓，用以提高基质透气性，加强好氧反应，疏松基质调料。

3.结论

图1.滤层设计图

实验共进行六组，研究滤层和基质的水处理效果，由实验数据可得：滤层对水质中CODcr 、NH3-N、TP的去除率分别保持在60%、65%、70%左右。过滤后的水质与国家规定的各类水指标进行对比，其水质完全达到国家农业用水和景观用水的标准。生态化滤层后期的水生植物，需要后期因地制宜并合理的选择其植物的搭配方式。

各滤层系统之间创新性添加滤网以及多空隔板，使其能够在水流过程中，有效防止滤层流失，保证生态化滤层的效果。植物基质采用混合填料，并放有蚯蚓，既有保水性，又有透水性，又可疏松植物基层填料，增加透气性。下面填料过滤层，过滤层采用不同滤料直径的阶梯型配比，可以进一步提升水的渗透率，可防止过滤层的堵塞。此涝池不仅解决了农村生活污水的水质问题，而且能通过人工湿地过滤的出水补充涝池蓄水，这两种方式相结合打造出新型人文景观式涝池，充分展现了污水处理与自然相结合的优势，可以节省人工、机械对水质处理的额外投入。

作者简介：

李佳乐（2000.6—），男，汉族，陕西省宝鸡市人，西安航空学院在读本科生，专业：能源与动力工程。

课题信息：大学生创新创业项目：新型生态化涝池污水处理技术（项目编号：S202011736085）。