人工湿地处理农村生活污水.doc

人工湿地与生态塘处理农村生活污水
农村生活污水主要为冲厕污水和洗衣、洗米、洗菜、洗澡废水，随意排放会造成地表水及地下水的污染。针对农村财力状况薄弱和农民实际承受能力低的情况，选择一种具有投资少、简便易行、运行稳定和维护管理方便的污水处理技术是目前农村污水处理面临的重要课题。人工湿地与生态塘是利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化，满足以上特点，适合我国农村地区的广泛应用。
人工湿地系统可以分为以下几种类型：
（1）表面流人工湿地系统：指水在人工湿地介质层表面流动，依靠表层介质、植物根茎的拦截及其上的生物膜降解作用，使水净化的人工湿地。
（2）水平潜流人工湿地系统：指水从人工湿地池体一端进入，水平流经人工湿地介质，通过介质的拦截、植物根部及生物膜的降解作用，使水净化的人工湿地。
（3）垂直流人工湿地系统：指水从人工湿地表面垂直流过人工湿地介质床而从底部排出，或从人工湿地底部进入垂直流向介质表层并排出，使水得以净化的人工湿地。垂直流人工湿地分单向垂直流人工湿地和复合垂直流人工湿地两种。
各种类型的人工湿地对生活污水中的污染物去除效果见表1。
表1 人工湿地系统污染物的处理效果 单位：%
人工湿地类型
BOD5
CODcr
SS
NH3-N
TP
表面流人工湿地
40-70
50-60
50-60
20-50
35-70
水平潜流人工湿地
45-85
55-75
50-60
40-70
70-80
垂直潜流人工湿地
50-90
60-80
50-80
50-75
60-80
生态塘是以太阳能为初始能源，通过塘中种植水生作物，水禽养殖等形成人工生态系统，将进入塘中的有机物和营养物进行降解和转化，最后不仅去除污染，而且以水生作物、水产的形式作为资源回收，净化的污水也作为再生水资源予以回收利用，实现污水的资源化。
生态塘主要可分为以下几类：（1）活性藻类塘（2）高效藻类塘（3）水生植物塘（4）悬挂人工介质塘（5）超深厌氧塘（6）移动式曝气塘。此外，还可以将上述塘工艺进行组合或与人工湿地组合形成组合生态塘。
一、人工湿地前处理工艺
由于农村生活污水的水质普遍超过人工湿地的进水水质要求，为确保人工湿地生态系统的稳定性，增加湿地处理系统的寿命及处理能力，因此污水在进入人工湿地或生态塘处理前要先进行预处理工艺，防止污水在贮存、输送过程中发生臭气或堵塞，防止未处理的污水污染土壤及地下水或污染植物，同时降低污水处理负荷，保证人工湿地出水水质。农村生活污水水质与人工湿地的进水水质要求见表2。
表2 生活污水水质与人工湿地的进水水质要求比较 单位：mg/L
人工湿地类型
BOD5
CODcr
SS
NH3-N
TP
农村生活污水
100-250
250-350
300-350
≤50
5-8
表面流人工湿地
≤50
≤125
≤100
≤10
≤3
水平潜流人工湿地
≤80
≤200
≤60
≤25
≤5
垂直潜流人工湿地
≤80
≤200
≤80
≤25
≤5
通常出水的排放指标要求较低时，预处理采用常规一级处理即可，如调节池、沉砂池、格栅间、配水井或提升泵房等。当出水指标要求较高时，预处理采用常规一级半处理或一级强化处理，比如水解酸化法、高负荷活性污泥法，物化强化法、AB法前段等。当出水指标要求更高时，预处理采用二级处理，如SBR、氧化沟、A/O、生物接触氧化法等。
二、适用的排放标准
农村生活污水分为黑水与灰水，其中黑水指厕所冲洗粪便的高浓度生活污水，灰水指除冲厕用水以外的厨房用水、洗衣和洗浴用水等的低浓度生活污水。黑水经过堆肥、三格化粪池、净化沼气池等处理达农用标准可用于农田灌溉。灰水经过人工湿地、稳定塘、土地处理等技术处理达标后可用于农田灌溉或回用，也可直接排放。
其中农用要满足农田灌溉水质标准，回用要满足回用水质标准，排放要根据受纳水体的不同而有所区别。需满足城镇污水处理厂污染物排放标准中的规定。
1当出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级标准的A标准。
2出水排入 GB3838 地表水Ⅲ类功能水域（划定的饮用水水源保护区和游泳区除外）、GB3097海水二类功能水域和湖、库等封闭或半封闭水域时，执行一级标准的 B标准。
3出水排入 GB3838地表水Ⅳ、Ⅴ类功能水域或 GB3097海水三、四类功能海域，执行二级标准。
三、工艺流程
现阶段农村生活污水处理采用的涉及人工湿地与生态塘的工艺流程如下：
1人工湿地处理工艺
生活
污水
化粪池
下行流湿地系统
上行流湿地系统
出水
排放
沉渣人工清理
提升
泵房
跌水
平台

2厌氧滤池与人工湿地组合工艺
生活污水
格栅井
厌氧滤池系统
人工湿地系统
出水排放或回用
沉渣人工清理
剩余污泥外运

3水解酸化池与人工湿地组合工艺
生活污水
格栅井
水解酸化池
垂直流湿地系统
出水排放
沉渣人工清理
干污泥
污泥浓缩池
污泥干化池池

4水解酸化/接触氧化/人工湿地治理工艺
生活
污水
格栅井
生物接触氧化池
沉淀池
出水
排放
沉渣人工清理
剩余污泥外运
水解酸化池
人工
湿地
消毒

5人工湿地与生态塘组合工艺
生活
污水
格栅井
厌氧处
理系统
人工湿
地系统
出水
排放
沉渣人工清理
剩余污泥外运
调节池
生态塘

6生态塘与人工湿地组合工艺
生活污水
格栅井
生态塘系统
人工湿地系统
出水排放
沉渣人工清理

7生态组合塘处理工艺
生活污水
提升泵站
平流沉砂池
高效厌氧塘
自流或回用
曝气塘
曝气养鱼塘
养鱼塘
藕塘
芦苇塘

四、人工湿地与生态塘在我国的应用
人工湿地作为一种生态型污水处理技术，与传统污水生化处理技术相比，具有建设成本与运行成本低、处理效果好、兼有生态修复功能与营造生态景观等特点，在我国得到了广泛的应用与发展。
1在邯郸构建的二级串联人工湿地系统，进行污水净化试验的试验结果表明，人工湿地系统对污染物去除效果良好，出水水质较稳定，系统对COD、TN、TP的去除率分别在25%~65%、29%~94%、30%~80%之间。在相同的水力负荷下，植物生长状况良好的人工湿地污水处理效果明显高于植物生长状况差的人工湿地。潜流人工湿地子系统对污水的净化效果和稳定性明显好于表层人工湿地系统。人工湿地处理污水受温度和季节影响较大，在温度较高的夏季去除率远远高于温度较低的冬季。
2在官厅水库岸边建立的人工湿地，开展了潜流人工湿地系统处理官厅水库水的冬季试验研究。结果表明，在寒冷的冬季，潜流人工湿地系统在隔离层保护下可以正常运行，使用不同的覆盖物进行隔离保温，对系统的处理性能有很大的影响，在水力负荷率为0.25~0.45 m/d时，冬季CODMn和NH3-N的去除率分别为15%和50%，BOD5、TN和TP的去除率分别为65%、25%和35%。去除率随水力负荷率的提高而降低，当水力负荷超过0.4m/d时，去除率明显降低。潜流人工湿地系统在冬季寒冷低温条件下对微污染地表水有较好的净化效果。
3沈阳浑南人工湿地示范工程的运行效果，为北方寒冷地区应用湿地技术处理生活污水提供了技术支持与保证。当进水COD为182～423 mg/L、NH3-N为42.0～69.45 mg/L、TP为4.11～8.0 mg/L时，对上述指标的平均去除率分别为90.85%、98.38%、89.68%，出水水质达到国家排放标准。在冬季增加保温措施后，垂直流人工湿地不仅可以安全越冬，利用水流的进入和排出还可有效地与大气进行气体交换，缓解床体内氧气的不足，大大提高对污染物的去除率，达到与其他季节相近的处理效果。
4东营污水处理厂采用生态塘处理工艺，设计规模为每天10万立方米。整个污水处理厂包括10.45 km的集水暗渠、一座污水提升泵站、6.45 km的压力管线和占地100 ha的污水处理厂区。在生态塘处理系统中，可以通过放养鱼苗、水禽、种植莲藕、苇等水生植物，形成复杂的生态系统，对污水中的污染物进行有效的降解、转化，同时处理后的污水经深化处理后可以回用于某些工业用水、农业、城市景观用水等，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
5浙江某农村住宅区生活污水的处理应用，村内采用雨污分流，雨水经管网收集后直接排放到内河，污水经收集首先进入化粪池，然后进入人工湿地+生态塘污水处理系统。经此系统处理后可减少COD排放量约7.04 t/a；减少BOD5排放量约3.99 t/a；减少SS排放量约 4.47 t/a;减少氨氮排放量约0.67 t/a；减少磷排放量约0.05 t/a。
五、投资成本
1人工湿地的投资成本
深圳石岩人工湿地污水处理工程建设于深圳宝安，工程位于石岩镇石岩河干流进入石岩水库入口下游的左侧，总处理规模为6万吨／日，总占地面积9万平方米。总投资3800万元，合计422元/m2占地面积，633元/吨水。
双流县鲢鱼洞生态湿地水质净化工程位于东升街道龙桥社区，总投资为341.96万元，每天处理1200吨污水。合计2850元/吨水。
2人工湿地+生态塘的投资成本
浙江某农村污水处理工程，采用人工湿地+生态塘处理技术，人口590人，日排水量为88.7 t。该废水处理工程总投资55万元，每吨废水实际运行费用为0.15元。
3生态塘处理成本
东营污水处理厂采用的生态塘工艺单方水处理成本为0.32元/m3，是传统活性污泥法的1/3左右，每立方米污水可节约处理费用0.6元左右，另外在生态塘中放养鱼、水禽，种植藕、芦苇，也具有一定的经济效益。