農(nóng)村地區(qū)未經(jīng)處理的生活污水嚴(yán)重污染了土壤、地表水和地下水，是造成農(nóng)村環(huán)境污染的重要原因之一。人工濕地污水處理技術(shù)是20世紀(jì)70年代興起的一種新型生態(tài)污水處理技術(shù)，由于具有對污染物去除效果好、基建和運(yùn)行費(fèi)用低、工藝設(shè)備簡單、維護(hù)管理方便等特點(diǎn)，正逐漸被應(yīng)用于廣大中小城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村地區(qū)的生活污水處理中。潛流人工濕地作為人工濕地的一種類型，因其充分利用了濕地的空間，發(fā)揮了系統(tǒng)間的協(xié)同作用，使污水處理能力得到大幅度提高，且占地面積相對較小，因而在污水處理中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，江南大部分農(nóng)村地區(qū)都建有化糞池，由于化糞池出水中有機(jī)物、SS等污染物濃度均較高，如果出水直接進(jìn)入潛流人工濕地，將會對人工濕地的運(yùn)行造成較為嚴(yán)重的影響，在較短時間內(nèi)即會造成濕地堵塞，嚴(yán)重影響濕地使用壽命。因此，在濕地前增加一道預(yù)處理，有效降低污染物濃度，可以大大延長人工濕地的使用壽命，并且保證人工濕地的出水效果。
本項目針對浙江省某沿海城市山區(qū)農(nóng)村生活污水的特點(diǎn)，采用厭氧生物預(yù)處理+潛流人工濕地組合工藝，并在工程實(shí)施過程中對潛流人工濕地采用序批式運(yùn)行技術(shù)，有效解決了總氮去除效果差等問題，取得了預(yù)期效果。
1 水量水質(zhì)
本項目位于浙江省沿海某山區(qū)村內(nèi)，為農(nóng)村生活污水處理工程。該村常住人口數(shù)量為800人，人均排污水量為70L/(人·d)，項目考慮20%的遠(yuǎn)期發(fā)展，計算污水處理站設(shè)計規(guī)模70m3/d，處理后的污水就近排入周邊河道，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級B標(biāo)準(zhǔn)。
污水處理站設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。
表1 進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
2 工藝流程及主要構(gòu)筑物、設(shè)備
2.1 工藝流程
污水先經(jīng)格柵井?dāng)r截大部分較大的固體懸浮物，經(jīng)過格柵井后污水進(jìn)入?yún)捬跎镱A(yù)處理池，在該池中去除一部分有機(jī)污染物及大部分固體懸浮物，通過水泵提升進(jìn)入人工濕地，在人工濕地中，污水中剩余的部分污染物通過濕地基質(zhì)的過濾吸附、濕地植物根系的吸收、好氧與厭氧微生物菌群的分解作用被去除，從而使污水得以凈化。厭氧生物預(yù)處理+潛流人工濕地污水處理工藝流程如圖1所示。
圖1 厭氧生物過濾預(yù)處理+潛流人工濕地處理工藝
2.2 主要構(gòu)筑物與設(shè)備
2.2.1 隔柵井(含格柵)
隔柵井1座，磚混結(jié)構(gòu)。平面尺寸為2m×1.2m，深1.5m，有效水深0.5m。井內(nèi)設(shè)人工格柵1套，格柵寬1 200mm，柵條間隙10mm，柵渣及時清理外運(yùn)處置。隔柵井主要作用是截留污水中較大的懸浮物，減少后續(xù)構(gòu)筑物負(fù)擔(dān)。
2.2.2 厭氧生物預(yù)處理池
厭氧生物預(yù)處理池1座，用于污水預(yù)處理。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，平面尺寸7m×6m，深度2.5m。有效水深2m，有效容積84m3，污水停留時間為28.8h。
厭氧生物預(yù)處理池埋地布置，池體較大，不利于水體流動，因此設(shè)置5塊導(dǎo)流折板，將池體分隔成五個廊道，有效改善流態(tài)。為了進(jìn)一步降低進(jìn)入濕地的污染負(fù)荷，在導(dǎo)流槽的第2和第5槽設(shè)置彈性立體填料，利用綜合池液位上下變動，使彈性立體填料不斷處于好氧、厭氧交替狀態(tài)，有效降低污染物濃度。
圖2 厭氧生物預(yù)處理池
綜合池末端二級提升潛污泵2臺(1用1備，運(yùn)行功率0.2kW)，該水泵自帶液位開關(guān)，可自動根據(jù)綜合池內(nèi)液位高低開啟和停止水泵，操作管理簡單。
2.2.3 人工濕地植被床
本處理工藝的主體構(gòu)筑物，用于去處污水中的有機(jī)污染物、氨氮和磷。濕地床共280m2，濕地床深1m。濕地表面負(fù)荷為0.25m3/(m2·d)。
傳統(tǒng)的垂直潛流人工濕地對氨氮、總氮和總磷的去除效果有限，本項目濕地在建設(shè)時，通過采用大氣復(fù)氧廊道技術(shù)，即在濕地表面采用復(fù)氧廊道-種植沙土交替配置的方式，使人工濕地不僅能夠種植植物，而且能通過大氣復(fù)氧廊道聯(lián)通大氣，結(jié)合運(yùn)行時采用序批式運(yùn)行方式，使人工濕地基質(zhì)一直處于好氧、厭氧交替運(yùn)行狀態(tài)，對氨氮和總氮有較好的去除效果。
為解決濕地生物除磷效果瓶頸，在本工程中采用高爐渣作為濕地基質(zhì)組成的一部分。高爐渣是煉鐵的副產(chǎn)品，本身含有較多的鈣、鎂、鐵、鋁等金屬元素，使得溶解性磷酸根容易與這些金屬元素形成磷酸鹽沉淀;另外，高爐渣的多孔結(jié)構(gòu)也為吸附沉淀提供了有利條件，從而保證污水中磷素得以有效去除。
濕地表面種植常綠多年生草本植物，改善了濕地表面冬季植物枯萎造成景觀及處理效果的影響。
圖3 濕地布置
2.2.4 總平面布置
本項目總占地面積536m2，主體構(gòu)筑物以及人工濕地均為埋地布置，地表無建筑。
工程完工后濕地上部種植常青植物大花金雞菊，該植物具有花期長，對環(huán)境要求底等特點(diǎn)。在便于管理的同時也對污水處理站環(huán)境起到了美化作用。厭氧生物與處理池上部覆土后終止草坪，濕地周邊種植鳳尾竹、紅葉石楠、香樟樹等植物，整體視覺效果高低有致、色彩鮮艷。使得污水處理站具有一定的景觀效果。污水處理站總平面圖見圖4。
圖4 濕地總平面布置
2.3 工程特色
2.3.1 厭氧生物過濾預(yù)處理特點(diǎn)
(1)占地面積小、選址簡單、施工方便。
(2)預(yù)處理構(gòu)筑物中只有兩臺微動力水泵，運(yùn)行費(fèi)用低，和傳統(tǒng)工藝相比，運(yùn)行維護(hù)方便。
(3)與處理池中采用了折板導(dǎo)流和生物填料，并且在運(yùn)行過程中隨著池內(nèi)也為的變動，填料上微生物處于厭氧-好氧的環(huán)境中，有利于污染物的去除，處理效率較高，為后續(xù)的人工濕地處理降低負(fù)荷及面積。
2.3.2 人工濕地特點(diǎn)
(1)由基質(zhì)、植物和微生物組成了人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，是一種生態(tài)化的污水處理方式，結(jié)合園林化的布置，適合在農(nóng)村地區(qū)推廣使用。
(2)與傳統(tǒng)的表面流人工濕地相比，垂直潛流人工濕地具有高效、清潔、不滋生蚊蠅等特點(diǎn)。
(3)部分濕地基質(zhì)采用高爐渣，利用金屬離子并結(jié)合高爐渣的多孔吸附作用，有效去除磷酸鹽。
(4)濕地采用復(fù)氧廊道，濕地植物避開廊道種植，結(jié)合序批式運(yùn)行方式能有效去除氨氮和總氮。
3 運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)效益分析
3.1 運(yùn)行效果
該工程自2009年12月完成調(diào)試投入運(yùn)行后出水水質(zhì)穩(wěn)定，2010年6月竣工驗收監(jiān)測的平均進(jìn)出水水質(zhì)如表3所示。
表2 進(jìn)出水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
注：出水水質(zhì)1為厭氧生物預(yù)處理池出水，出水水質(zhì)2為人工濕地出水。
監(jiān)測結(jié)果表明，采用厭氧生物與處理+潛流人工濕地組合工藝處理浙江省沿海某山區(qū)村內(nèi)農(nóng)村生活污水，出水水質(zhì)可達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級B標(biāo)準(zhǔn)。
3.2 經(jīng)濟(jì)效益
工程總投資約為39萬元，其中土建投資約為23萬元，設(shè)備材料、安裝調(diào)試及其他投資約為16萬元。處理規(guī)模為70m3/d。折合單位水量投資費(fèi)用為5 500元/m3。
污水處理運(yùn)行直接成本主要包括電費(fèi)，約為0.03元/m3。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4 結(jié)語
(1)采用厭氧生物與處理+潛流人工濕地組合工藝可以有效處理浙江省沿海某山區(qū)村內(nèi)農(nóng)村生活污水。出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級B標(biāo)準(zhǔn)。
(2)就地取材，采用高爐渣作為濕地基質(zhì)的一部分，有效去除了污水中總磷。
(3)濕地采用大氣復(fù)氧廊道并結(jié)合序批式運(yùn)行方式，污水處于連續(xù)的厭氧—好氧環(huán)境，能有效處理氨氮和總氮。
(4)整體工藝簡單，運(yùn)行維護(hù)工作量少，適合管理水平相對較低的農(nóng)村地區(qū)。
(5)結(jié)合園林化設(shè)計，將污水處理站建設(shè)成景觀花園，和生態(tài)新農(nóng)村建設(shè)相結(jié)合。
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