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人工湿地处理村镇生活污水工程设计与运行

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月下作者：彭辉

[导读] 针对村镇（含高速公路服务区与收费站）生活污水实际情况，要因地制宜采用污染治理与资源利用相结合、工程措施与生态措施相结合、集中与分散相结合的建设模式和处理工艺，推进村镇生活污水治理。

重庆中铁建生态环境有限公司彭辉 400711

摘要：针对村镇（含高速公路服务区与收费站）生活污水实际情况，要因地制宜采用污染治理与资源利用相结合、工程措施与生态措施相结合、集中与分散相结合的建设模式和处理工艺，推进村镇生活污水治理。笔者针对村镇生活污水来源和特点等，重点综述了人工湿地技术在村镇生活污水处理中的研究及应用现状，以期为村镇生活污水处理技术的研究应用和改善水环境质量提供借鉴。
关键词：村镇生活污水;人工湿地;分散污水处理
        引言
        现阶段我国村镇生活污水排放量很大，淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等有机类物质，另外氨、氮、磷等无机盐类普遍超标，相对处理技术比较薄弱，给村镇生态环境造成了污染。在当前我国加速推进美丽乡村建设步伐的背景下，如何利用污水处理技术对村镇生活污水进行处理是我国相关部门和村镇共同关注的问题。人工湿地是一种区别于传统污水处理技术的新型污水处理技术，对脱氮、除磷效果明显，BOD5 、CODCr 、SS、重金属等污染物处理收效良好,在提升村镇生活污水处理能力和改善村镇环境卫生方面具有广阔的应用空间。
        1人工湿地的具体含义
        人工湿地指的是使用人工手段制造出湿地环境或者对湿地生态环境运行进行人工控制。人工湿地主要通过土壤、植物、微生物和人工介质处理污水和污泥，给水体输送氧气。人工湿地技术主要结合物质循环和再生原理进行，其中包括很多环节，主要有吸附环节、滞留环节、过滤环节、氧化还原和沉淀等，这种处理方式比以往的处理方式需要比较小的成本。人工湿地一般适合在人口比较分散、主要为生活污染物的村镇区域。和污水处理厂相比，人工湿地主要使用微生物进行污水处理，这样可以让清理更加彻底，同时更加清洁，不会占很大的面积，不用耗费比较多的人力和物力对其进行相应管理，维护方便，还可美化环境。
        2人工湿地处理村镇生活污水工程设计与运行
        2.1调试运行、管理
        1)表面流人工湿地表流人工湿地以挺水植物与沉水植物交替种植为主，挺水植物种植芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、纸莎草等。沉水植物种植金鱼藻、苦草、狐尾藻、黄花狸藻等。沉水植物与表流人工湿地的出水口之间需要有挺水植物作为间隔，防止沉水植物堵塞垂直流人工湿地。2)垂直潜流人工湿地垂直潜流人工湿地基质层总高度为１．１ｍ，按照基质级配和高度依次填充。首先使基质层完全浸水，在基质层深１５ｃｍ处栽种芦苇，株高为５０～６０ｃｍ，株距３０ｃｍ；香蒲株高３０ｃｍ，株距２０ｃｍ。按设计流量运行到２～３个月后，可将水位降低到填料表层下１５ｃｍ，以促进植物根系向深部发展。同时根据季节的变化，通过调节出水管不同高度的阀门，来控制湿地内部的运行水位。
        2.2垂直流处理方式
        垂直流人工湿地处理方式是村镇生活污水以垂直纵向的方式从人工湿地处理系统的表面流至填料床的末端，污水在垂直流过填料床时各个填料层的土壤和砂石会对污水中的污染物质进行过滤和净化。垂直流人工湿地处理方式在实际应用中需要建设完善的污水收集和污水布水系统，该人工湿地处理方式中污水中氧气主要来自于大气扩散和水生植物体运输。该技术的优点是处理效率高、占地不大、建设和管理维护的成本较低以及无二次污染物产生等，既能实现对村镇生活污水的有效处理又能有效缓解当地政府部门财政压力，必要时可将该污水处理系统建设地点选择在地下。该技术的应用难点在于技术和操作难度较高，而且天气条件和温湿度会对该技术的处理效果形成干扰，因此在村镇生活污水处理中应用面受到限制。
        2.3多种湿地组合工艺
        人工湿地按水流方式可以分为表面流、水平潜流和垂直流人工湿地。

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目前应用比较广泛的多种湿地组合工艺有表面流－潜流人工湿地、水平流－垂直流人工湿地及组合垂直流人工湿地等。采用表面流－潜流－潜流串联人工湿地处理分散生活污水和面源污染处理，污水中COD、TN、TP、NH3－N去除率分别达到85.7%、97.8%、96.4%和98.5%，其中前端的潜流单元有利于去除COD、TP、NH3－N，后端的潜流单元有利于去除TN。采用三级垂直流人工湿地处理生活污水，三级水流方向分别是下向流、上向流和下向流，水力负荷为100mm/d，间隙式进水运行，运行1h，停歇1h，每一级停留时间约为0.5d。实验发现有机物的去除主要在第一级垂直流湿地，系统最终对COD、TN、TP的去除率分别为90.1%、53.7%和43.7%。通过不同流态湿地组合或者多级湿地组合工艺能提高人工湿地运行的稳定性，同时提高污染物去除效率。但选用何种组合工艺没有既定的标准或规范，以经验为主，不容易把握和设计。同时在实际应用中发现组合系统对污染物去除效果不太稳定，需要考虑如何保证出水的稳定性。
        2.4污水处理
        乡村拥有相对广阔的土地资源，其不是很紧缺，可以大量被利用。这就给湿地技术提供了很好的条件，村镇存在很多类型的污水需要处理。常见的村镇生活污水处理方式有化粪池、调节池、厌氧水解池、沉淀池和生物滤池等。这些方式对生活污水的处理效果很好，同时也很便利。在我国村镇，处理污水的关键方式就是人工湿地。生活污水处理大多使用潜流式湿地，其和表面流人工湿地有很大的区别，去除污水中氮、悬浮物和磷的能力显著提升。因此，这种方式在村镇污水处理中被广泛使用，达到很好的成效。
        2.5表面流处理方式
        表面流人工湿地处理方式是利用填料表面漫流来处理生活污水的一种技术，该技术属于被动性的处理方式。在表面流人工湿地方式实际应用时需要将水层控制在相当的厚度，通常需要在处理系统周围建设具有相当高度的围墙，水生植物主要选择挺水型水生植物，水体中的氧气主要由水生植物光合作用和根系呼吸产生。当村镇生活污水流入到表面流人工湿地处理系统中时，后面的污水会推动前面的污水缓慢地往前流动，在此过程中人工湿地中的水生植物和基料床形成的生物膜会对污水中的污染物质进行物理吸附和生化降解达到对生活污水处理的目的，处理后的污水会在系统末端流出。表面流人工湿地方式具有技术简单、便于操作和成本较低的优点，为该技术的应用和推广提供了有利条件。
        2.6湿地植物的管理及保温措施
        （１）表面流人工湿地运行中应及时清理水面的植物落叶及败落的茎秆等，以防止其腐烂影响水质。（２）病虫害防治。湿地植物除虫除害应尽量采用无毒无害的杀虫杀菌剂，避免对水质产生影响。（３）在植物收割期，应及时清理人工湿地上残留植物碎屑，防止因植物残留造成出水取出效率降低甚至污染物的浓度升高。（４）冬季温度较低情况下有针对性的采取保温隔离措施，其中表面流人工湿地采用逐级密植芦苇的方式进行植物覆盖保温，垂直潜流人工湿地则采用覆盖收割后的植物的方式进行人工外加保温，此外还可以通过降低湿地的运行水位，以利用地温保障湿地的稳定运行。
        结语
        (1)开展人工湿地机理研究。通过植物根系微生物群落结构、基因测序、根系研究等更深层次去研究揭示人工湿地污染物去除机理，通过机理研究进一步明确如何采取相应措施优化提高性能。(2)通过植物选择、补充曝气、污水回流等措施优化工艺或操作条件，提高人工湿地在寒冷环境中污染物去除率，扩大在广大寒冷村镇地区的应用范围。(3)强化设计和运行管理，严格按照人工湿地相关技术规范进行工程设计和运行维护，提高系统运行稳定性和适用寿命。人工湿地技术仍然不完善，今后在村镇生活污水处理实践中仍然需要将人工湿地作为一个系统工程进行综合考虑，尽最大可能发挥其作用。
参考文献
[1]杨文杰.人工湿地在村镇生活污水处理中的应用及研究进展[J].环保带穗，2020（10）：70-72.
[2]林卉，姜忠群，冒建华.人工湿地在村镇生活污水处理中的应用及研究进展[J].中国农业科技导报，2020（05）：132-133．