功能型精准湿地农村生活污水处理技术在敦煌市的示范应用

贺生兵，余彩芬*，禹 宙，白 洁，崔 也

（1.甘肃省敦煌市农业技术推广中心，甘肃敦煌736200；2.北京森淼天成环保科技有限公司，北京100081）

1 技术来源

在甘肃省农业农村厅、甘肃省耕地质量管理总站和敦煌市人民政府的资金扶持下，由敦煌市农业技术推广中心具体实施引进功能型精准湿地农村生活污水处理技术，2017年在敦煌市阳关镇龙勒村建设了“精准型功能湿地生活污水处理设施”，实现对生活污水进行净化处理和资源化利用，达到降低土壤污染、保护生态环境的目的。北京森淼天成环保科技有限公司负责具体技术落实和设施建设。该技术2009年由丹麦发展中国家工业基金、丹麦循环利用中心引入中国。

2 应用效果

该技术示范设计年服务人口1 600人以上，设计日处理污水能力为50 m3，污水来源为龙勒村村民生活污水，主要包括厨房水、洗浴水及洗涤水等，设计出水水质达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A类标准。年均运行费用1 000元左右，是敦煌市首个功能型精准湿地生活污水处理示范工程。自2017年建成运行以来，运行性能稳定、易于管理操作、冬季可正常使用、污水处理效果良好。示范工程所在的龙勒村位于敦煌西湖国家级自然保护区上游，每年春季会从上游水库引水，并以地表径流的形式经过龙勒村后进入保护区湿地，生活污水的无序排放会对村域耕地及下游湿地造成污染，工程的建设有效避免了污染的风险。处理后的污水出水水样经过第三方检测机构检测，主要检测项目数值均低于GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A类标准限量规定。其中，悬浮物含量比处理前下降了7.4倍，氨氮比处理前下降了49.2倍，化学需氧量比处理前下降了17.3倍，总磷比处理前下降了3.0倍（见表1）。

3 技术简介与系统组成

3.1 技术简介

按照降低耕地污染风险的村镇污水资源化利用要求，该技术是在传统人工湿地技术基础上发展而成的生态污水处理技术，通过污染去除功能填料、微生物以及功能植物筛选与应用，实现高效去除污染物、净化污水的功能。既能净化污水，又能产生生物质能源，同时湿地不但起到了防风固沙的作用，还美化了环境。特别是建成的人工湿地位于库木塔格沙漠边缘的阳关镇龙勒村村外的荒漠戈壁中，夏季在很远的地方就可以看到茫茫戈壁中一丛郁郁葱葱的芦苇在风中左右摇摆，成为该村一道靓丽的风景线。与传统污水处理方式相比，表现出运行性能稳定、易于操作管理、运行费用低廉、出水水质稳定等特点，具有零污染、景观化效果，不仅实现了污水零排放，还将达标的出水作为灌溉用水被周边梭梭、红柳利用[1]，防风固沙，保持水土流失，对农村面源污染进行有效控制，降低了污水直排对耕地污染的风险，同时也避免了对下游敦煌西湖国家级自然保护区的潜在污染风险，从而实现了保护生态环境的目的。

表1 污水处理点进水及出水水质检测结果

3.2 系统组成

该功能型精准湿地污水处理系统由3级隔离池、调节池、泵井、植物床（包括抗渗层、功能型填料、功能植物）、布水系统、出水收集系统、液位调节井以及控制系统等组件构成。通过污水管网收集的污水，经由隔离池去除固体物质后，被定时泵入植物床。污水在植物床停留，并与其中的填料、微生物及植物充分反应后，污染物被去除。净化过的水经由植物床底部的出水收集系统进入液位调节井[2]，随后用于周边植物浇灌。

4 功能型精准湿地污水处理系统的优越性

功能型精准湿地污水处理系统能够净化水质，是保护环境的最好选择；湿地植物吸收水中营养物质生长；微生物能起到降解水中污染物的重要作用。植物还能够为水体输送氧气，增加水体活性；功能型精准湿地污水处理系统的运行费很低，易于推广；通常只消耗极少量的电能，有利于能量守恒[2]；处理灵活，可根据污水处理场的规模，可大可小、就地利用；建设施工方便，需要的构筑物、处理设备少；人工湿地形成了小型生态循环系统，增加了污水处理示范点周边植被，也为小型动物提供了栖息地，对生态环境的恢复起到了积极的作用；美化环境，功能型精准湿地本身可作为景观，美化环境，改善地面景观；功能型精准湿地污水处理系统可以将浑浊的、臭气熏天的生活污水净化成无色无味的能够用于浇灌绿地的灌溉用水。功能型精准湿地能够适时调控水位高低，使作物根部填料中的空气反复进出，并将空气中的污染物留在湿地中。

5 技术特点

5.1 去污力强

通过有效的结构设计、填充材料配方、植物匹配和水力负荷调控，去污能力强。该系统日处理污水50 m3，年运行天数在300 d以上，每年可处理污水15 000 t，基本满足了示范村污水处理需要。

5.2 耕地污染防治

该系统每年可减排主要污染物化学需氧量2 685 kg，氨氮170.46 kg，总磷14.4 kg，悬浮物480 kg，避免了污水直排对耕地污染的潜在风险。

5.3 清洁再生水资源的开发与利用，促进了荒漠化土地修复、植被恢复，起到了防风固沙的作用

处理过的再生水每年可以为周边戈壁滩上的梭梭、红柳等植物提供灌溉用水13.5 t（考虑蒸发损失），由于水源地提供恢复植被面积4.5 hm2以上。湿地地表长期保持湿润状态，加之芦苇的阻挡，人工湿地起到了良好的防风固沙作用，年固沙厚度在10 cm左右。

5.4 运行成本低廉，运行稳定可靠

当采用水泵提水时，敦煌市的处理费用约为0.07元/t。若利用地形高差，污水以重力流方式进入系统时，则处理费用为0。建成后无需运行维护，使用寿命超过30年。

5.5 抗堵、抗冻

采用防堵塞专利技术，有效解决了传统湿地污水处理系统容易堵塞的难题。采用防冻工艺设计，冬季运行无障碍，出水水质良好。

5.6 建设规模灵活、可调

可根据现场地形地貌调整设施形状。根据人口及污水水量调整建设规模，既适用于上万人的村镇，也可用于仅几户人家的村落。

5.7 产生生物质

秋季收割的芦苇可作为戈壁农业无土栽培基质原料，年产量30～45 t/hm2，结合辅料可生产无土栽培基质150～225 m3。

5.8 改善区域小气候

改善了湿地周边区域小气候，具有景观化效果，无蚊蝇、异味滋生，长成的芦苇丛成了沙漠戈壁中一道绿色屏障。

6 推广应用前景

功能型精准湿地污水处理技术可被广泛地用于处理农村、水源地、旅游景点、度假村、农业园区、远郊学校及别墅区的生活污水，屠宰场、食品加工厂、堆肥厂等有机污水以及传统污水厂升级改造、水质提升，河湖水体原位修复等领域。该技术的示范应用对西北地区农村、农业示范园、养殖小区、生态园等不具备城市污水集中处理管网区域的污水进行景观化生态处理工作具有积极的推动作用，对镇村生活环境治理、西北地区荒漠化治理意义重大。