人工湿地系统在农村污水处理中的应用研究

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摘要:未经处理的农村污水直接排放，会造成河流、水塘污染，恶化周边水环境，并进一步威胁群众的身体健康。因此，农村污水处理是当前农村环境污染中的一个突出问题。本文论述了人工湿地系统净化的机理以及人工湿地系统的设计方法，试验证明，工湿地处理农村污水效果较好，具有较高的生态效益和经济效益，值得推广应用。  关键词:环境污染；农村污水；处理；净化  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    随着农村经济的迅速发展，我国农村污水排放量也在不断增加，包括生产污水和生活污水两方面。农村地区由于经济、技术等因素的限制，大多数地区采取了直接排放的方式。污水不经处理，直接流入附近的溪河，加剧水体污染，对周边环境构成不利影响，并威胁周边群众的身体健康。因此，党和政府都十分重视与加强农村地区的水污染处理工作。传统的污水处理技术发展历史较长,处理效果较好,但基建投资大,运行费用高,难以在我国农村地区大面积推广。在此情况下,人工湿地系统处理技术的应用及发展为农村生活污水处理提供了新的出路。  1 人工湿地净化机理  工湿地基本上不需要机电设备，对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。湿地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的ss被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被除去。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统可通过更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。  2 人工湿地的预处理系统  污水来源主要包括生产污水和生活污水两方面，因此污水中往往会含有漂浮物、砂子、ss等易对人工湿地系统造成堵塞，使人工湿地系统失去净化功能，因此污水进入人工湿地处理系统前的预处理显得尤为重要。一般预处理系统采用一级强化处理，如沉淀过滤等方法，可将大部分的漂浮物、砂子、ss去除，保证进入人工湿地系统废水中的ss<80mg/l。  3 人工湿地工艺及经济效益  人工湿地是由人工建造和控制的“土壤—植物—微生物—动物”的生态处理系统。人工湿地系统通常按污水在其中的流动方式可分为表面流人工湿地和潜流型人工湿地。表面流人工湿地系统和自然湿地类似，污水流经湿地表面，污染物的去除依靠植物根茎的拦截作用以及根茎上生成的生物膜的降解作用。潜流人工湿地系统是在表面流人工湿地系统基础上提出的，污水通过配水系统均匀地进入填料床植物的根区，在湿地床的内部流动。潜流人工湿地有水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地两种类型，前者的脱氮除磷效果不及后者，但在处理含氨氮浓度高的污水中后者更具优势。潜流式人工湿地处理工艺流程如图1。  图1 潜流式人工湿地处理工艺流程  人工湿地系统基建费用较低，大约为250元/t～300元/t，仅为传统工艺建设投资1/3，运行成本主要为提升水泵所消耗的电费，约为0.05元/t～0.1元/t[6]。人工湿地基本上不需要机电设备，只是清理渠道及管理作物，一般人员完全可以承担，只需个别专业人员定期检查。人工湿地适用于存在大量的低洼地和闲置地的农村地区，在该地区建造人工湿地可使土地得到充分合理的开发利用。人工湿地处理系统形成了独特的生态效应，在保护环境的同时提高局部区域景观，实现改善农村人居环境的目的。  4人工湿地系统的设置  4.1 人工湿地的工艺类型  污水湿地处理系统分为自然和人工湿地处理系统，其中人工湿地处理系统是一种基于自然生态的原理，是独特的土壤-植物-微生物-动物生态处理系统。按水流方式分为表面流湿地和潜流湿地。表面流湿地投资低，但占地大，处理负荷较低，易产生恶臭、蚊蝇等二次污染，低温时尚需进行独特的处理，目前已很少采用。潜流湿地分为水平潜流湿地和垂直潜流湿地。水平潜流湿地供氧较差，适于去除ss和bod，但氨氮的去除效果较差。垂直潜流湿地供氧好，占地小，适于去除有机物和氨氮及磷。垂直复合流人工湿地是近年兴起的新型湿地污水处理技术。垂直流人工湿地系统是由下行池和上行池组成，经沉淀预处理的污水首先流入位于下行池填料表面的多孔布水管，使进水均匀分布在池中的填料层，污水自流进入上行池底部；水流自动淹没填料层，经池面水生植物的根系形成的生物膜的吸附和降解作用后，再由位于填料层表面的多孔集水管均匀收集后排出。  4.2 垂直人工湿地设计  设计主要包括面积设计、集配水系统设计、填料的选择设计、植物物种的选择、防渗设计、通气设计及一级预处理系统设计。  1）面积设计首先场地应尽量选择有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒地。设计深度从1000～2000mm不等，一般湿地床的长宽最佳比率为2:1～3:1。湿地面积设计应考虑最大污染负荷和水力负荷，分别按人口当量表面积、cod负荷和水力负荷进行计算，取三种计算结果中的最大值。  2）集配水系统  人工湿地的集配水系统应保证配水、集水的均匀性，减少短流和堵塞现象。一般可采用穿孔管大阻力配水系统。进水系统应比湿地床面高出0.5m左右，以防床面淤泥和杂草积累而影响配水。进水流量可通过阀门或闸板调节，并设置水量紧急变化的溢流、分流措施，并在必要部位设置控制阀和放空阀。湿地床底部采用0.5％的坡度，污水从下行池自流进入上行池。在下行池出水口设置可旋转的弯头，用于调节出水水位。  3）填料的选择及梯级配置  填料的选用过程中通常需要考虑以下几个因素：  （1）具有良好的吸附性能和离子交换性能。填料在磷的去除过程中主要是通过一些物理和化学（吸收、吸附、离子交换、络合反应等）作用实现，因而选择合适的填料对磷的去除率有着重要的影响。