人工濕地系統(tǒng)在農(nóng)村污水處理中的應(yīng)用研究

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摘要:未經(jīng)處理的農(nóng)村污水直接排放，會(huì)造成河流、水塘污染，惡化周邊水環(huán)境，并進(jìn)一步威脅群眾的身體健康。因此，農(nóng)村污水處理是當(dāng)前農(nóng)村環(huán)境污染中的一個(gè)突出問(wèn)題。本文論述了人工濕地系統(tǒng)凈化的機(jī)理以及人工濕地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，試驗(yàn)證明，工濕地處理農(nóng)村污水效果較好，具有較高的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣應(yīng)用。  關(guān)鍵詞:環(huán)境污染；農(nóng)村污水；處理；凈化  abstract: the untreated sewage discharge rural directly, can cause rivers and streams, ponds pollution, worsening water surrounding environment, and further the body health threat. therefore, the rural sewage treatment is the current rural environment pollution one of the outstanding problems. this paper discusses the mechanism of artificial wetland system purification and constructed wetland system design method, the test proved that work wetland sewage treatment of rural effect is good, has the high ecological benefits and economic benefits, popularization.  keywords: environmental pollution; rural sewage; processing; purification    隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)農(nóng)村污水排放量也在不斷增加，包括生產(chǎn)污水和生活污水兩方面。農(nóng)村地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素的限制，大多數(shù)地區(qū)采取了直接排放的方式。污水不經(jīng)處理，直接流入附近的溪河，加劇水體污染，對(duì)周邊環(huán)境構(gòu)成不利影響，并威脅周邊群眾的身體健康。因此，黨和政府都十分重視與加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)的水污染處理工作。傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)發(fā)展歷史較長(zhǎng),處理效果較好,但基建投資大,運(yùn)行費(fèi)用高,難以在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)大面積推廣。在此情況下,人工濕地系統(tǒng)處理技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展為農(nóng)村生活污水處理提供了新的出路。  1 人工濕地凈化機(jī)理  工濕地基本上不需要機(jī)電設(shè)備，對(duì)廢水的處理綜合了物理、化學(xué)和生物的三種作用。濕地系統(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系將由于大量微生物的生長(zhǎng)而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時(shí)，大量的ss被填料和植物根系阻擋截留，有機(jī)污染物則通過(guò)生物膜的吸收、同化及異化作用而被除去。濕地系統(tǒng)中因植物根系對(duì)氧的傳遞釋放，使其周圍的環(huán)境中依次出現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，保證了廢水中的氮磷不僅能通過(guò)植物和微生物作為營(yíng)養(yǎng)吸收，而且還可以通過(guò)硝化、反硝化作用將其除去，最后濕地系統(tǒng)可通過(guò)更換填料或收割栽種植物將污染物最終除去。  2 人工濕地的預(yù)處理系統(tǒng)  污水來(lái)源主要包括生產(chǎn)污水和生活污水兩方面，因此污水中往往會(huì)含有漂浮物、砂子、ss等易對(duì)人工濕地系統(tǒng)造成堵塞，使人工濕地系統(tǒng)失去凈化功能，因此污水進(jìn)入人工濕地處理系統(tǒng)前的預(yù)處理顯得尤為重要。一般預(yù)處理系統(tǒng)采用一級(jí)強(qiáng)化處理，如沉淀過(guò)濾等方法，可將大部分的漂浮物、砂子、ss去除，保證進(jìn)入人工濕地系統(tǒng)廢水中的ss<80mg/l。  3 人工濕地工藝及經(jīng)濟(jì)效益  人工濕地是由人工建造和控制的“土壤—植物—微生物—動(dòng)物”的生態(tài)處理系統(tǒng)。人工濕地系統(tǒng)通常按污水在其中的流動(dòng)方式可分為表面流人工濕地和潛流型人工濕地。表面流人工濕地系統(tǒng)和自然濕地類似，污水流經(jīng)濕地表面，污染物的去除依靠植物根莖的攔截作用以及根莖上生成的生物膜的降解作用。潛流人工濕地系統(tǒng)是在表面流人工濕地系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出的，污水通過(guò)配水系統(tǒng)均勻地進(jìn)入填料床植物的根區(qū)，在濕地床的內(nèi)部流動(dòng)。潛流人工濕地有水平潛流人工濕地和垂直流人工濕地兩種類型，前者的脫氮除磷效果不及后者，但在處理含氨氮濃度高的污水中后者更具優(yōu)勢(shì)。潛流式人工濕地處理工藝流程如圖1。  圖1 潛流式人工濕地處理工藝流程  人工濕地系統(tǒng)基建費(fèi)用較低，大約為250元/t～300元/t，僅為傳統(tǒng)工藝建設(shè)投資1/3，運(yùn)行成本主要為提升水泵所消耗的電費(fèi)，約為0.05元/t～0.1元/t[6]。人工濕地基本上不需要機(jī)電設(shè)備，只是清理渠道及管理作物，一般人員完全可以承擔(dān)，只需個(gè)別專業(yè)人員定期檢查。人工濕地適用于存在大量的低洼地和閑置地的農(nóng)村地區(qū)，在該地區(qū)建造人工濕地可使土地得到充分合理的開(kāi)發(fā)利用。人工濕地處理系統(tǒng)形成了獨(dú)特的生態(tài)效應(yīng)，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)提高局部區(qū)域景觀，實(shí)現(xiàn)改善農(nóng)村人居環(huán)境的目的。  4人工濕地系統(tǒng)的設(shè)置  4.1 人工濕地的工藝類型  污水濕地處理系統(tǒng)分為自然和人工濕地處理系統(tǒng)，其中人工濕地處理系統(tǒng)是一種基于自然生態(tài)的原理，是獨(dú)特的土壤-植物-微生物-動(dòng)物生態(tài)處理系統(tǒng)。按水流方式分為表面流濕地和潛流濕地。表面流濕地投資低，但占地大，處理負(fù)荷較低，易產(chǎn)生惡臭、蚊蠅等二次污染，低溫時(shí)尚需進(jìn)行獨(dú)特的處理，目前已很少采用。潛流濕地分為水平潛流濕地和垂直潛流濕地。水平潛流濕地供氧較差，適于去除ss和bod，但氨氮的去除效果較差。垂直潛流濕地供氧好，占地小，適于去除有機(jī)物和氨氮及磷。垂直復(fù)合流人工濕地是近年興起的新型濕地污水處理技術(shù)。垂直流人工濕地系統(tǒng)是由下行池和上行池組成，經(jīng)沉淀預(yù)處理的污水首先流入位于下行池填料表面的多孔布水管，使進(jìn)水均勻分布在池中的填料層，污水自流進(jìn)入上行池底部；水流自動(dòng)淹沒(méi)填料層，經(jīng)池面水生植物的根系形成的生物膜的吸附和降解作用后，再由位于填料層表面的多孔集水管均勻收集后排出。  4.2 垂直人工濕地設(shè)計(jì)  設(shè)計(jì)主要包括面積設(shè)計(jì)、集配水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、填料的選擇設(shè)計(jì)、植物物種的選擇、防滲設(shè)計(jì)、通氣設(shè)計(jì)及一級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。  1）面積設(shè)計(jì)首先場(chǎng)地應(yīng)盡量選擇有一定自然坡度的洼地或經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高的荒地。設(shè)計(jì)深度從1000～2000mm不等，一般濕地床的長(zhǎng)寬最佳比率為2:1～3:1。濕地面積設(shè)計(jì)應(yīng)考慮最大污染負(fù)荷和水力負(fù)荷，分別按人口當(dāng)量表面積、cod負(fù)荷和水力負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，取三種計(jì)算結(jié)果中的最大值。  2）集配水系統(tǒng)  人工濕地的集配水系統(tǒng)應(yīng)保證配水、集水的均勻性，減少短流和堵塞現(xiàn)象。一般可采用穿孔管大阻力配水系統(tǒng)。進(jìn)水系統(tǒng)應(yīng)比濕地床面高出0.5m左右，以防床面淤泥和雜草積累而影響配水。進(jìn)水流量可通過(guò)閥門(mén)或閘板調(diào)節(jié)，并設(shè)置水量緊急變化的溢流、分流措施，并在必要部位設(shè)置控制閥和放空閥。濕地床底部采用0.5％的坡度，污水從下行池自流進(jìn)入上行池。在下行池出水口設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的彎頭，用于調(diào)節(jié)出水水位。  3）填料的選擇及梯級(jí)配置  填料的選用過(guò)程中通常需要考慮以下幾個(gè)因素：  （1）具有良好的吸附性能和離子交換性能。填料在磷的去除過(guò)程中主要是通過(guò)一些物理和化學(xué)（吸收、吸附、離子交換、絡(luò)合反應(yīng)等）作用實(shí)現(xiàn)，因而選擇合適的填料對(duì)磷的去除率有著重要的影響。