摘要：采取“厌氧水解+垂直流人工湿地”工艺，对海南省某农村地区的生活污水进行处理，选取其中有代表性的处理规模为100m3/d、50m3/d、30m3/d的3个污水厂区进行水质处理前后的对比分析。结果表明，出水水质均能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准，达标率100%。由此得出结论，垂直流人工湿地处理技术在我国热带地区对于处理农村生活污水有很高的实用价值。
关键词：热带地区、垂直流人工湿地、农村生活污水
随着我国经济的飞速发展，人民生活水平日益提高，人民群众对生态环境也提出了更高的要求。习近平同志在十九大报告中指出，坚持人与自然和谐共生，必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策。我国目前的环境污染问题形式严峻，水污染问题已经不仅仅局限于城镇地区。农村生活污水排放量逐年增加，虽然目前已开始农村生活污水治理工作，但污水处理设施建设却远远未能满足要求，大量生活污水仍然直接排入或超标排入农村附近的河流池塘，将地表河道当成纳污体，引起严重的河道污染[1]。对农村生活污水进行有效处理，对改善生态环境和可持续发展有着重要的意义。本文结合海南省某农村的工程实例，以垂直流人工湿地为主要污水处理工艺对我国热带地区的农村污水处理的可行性进行分析。选取其中有代表性的处理规模为100m3/d、50m3/d、30m3/d的3个污水厂区进行水质处理前后的对比分析。
1、工程概况
某污水处理项目位于我国海南省某农村地区，需要对其中各个行政村的生活污水进行收集并处理达标排放。目前，这些村庄污水收集管网不完善，也没有污水处理设施。生活污水随意排放，或流向低洼处渗入地下，或流入化粪池中。卫生状况较差，对周边环境产生较为严重的影响。
农村生活污水具有如下显著的特征和处理要求：（1）农村人口较少，分布广而且分散，生活污水水质、水量波动性大，可生化性强；（2）农村经济力量薄弱，污水处理应充分考虑造价低，运行费用少、低能耗或无能耗的工艺；（3）农村缺乏污水处理专业人员，所选工艺应运行管理简单，维护方便。在现有的污水处理技术中，人工湿地污水处理技术具有出水水质稳定、对氮和磷等营养物质去除能力强、基建和运行费用低以及具有美学价值等优点受到了国内外的关注[2]。常见的人工湿地主要有垂直流、表面流和潜流3种形式。垂直潜流湿地具有表面水力负荷大、系统硝化能力强、土地利用率高等优点[3]。因此，结合海南省光温充足的热带季风气候特点，决定采取“厌氧水解+垂直流人工湿地”工艺进行污水处理。
2、污水来源及水质
农村生活污水来源主要为卫生洁具排水、沐浴、洗涤、冲厕等，主要污染物为COD、BOD、氨氮等。工程要求出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准。该工程的进水水质和出水水质详细指标如下表所示：
表1：设计水质参数 单位（mg/L，PH除外）
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注：括号内为水温低于12℃时控制指标。
3、工艺流程及工艺说明
该工程采取“厌氧水解+垂直流人工湿地”工艺进行污水处理，其工艺流程为：
生活污水→格栅池（定期清理）→调节池（泵）→厌氧池→人工湿地→达标排放
工艺说明：生活污水先经过管网收集至格栅池，去除树枝、塑料等较大杂质；格栅池出水自流进入调节池，调节水量水质；调节池出水经提升泵进入厌氧池，将大分子有机化合物转化为小分子有机物，进一步提高污水的可生化性；厌氧池出水通过自流进入垂直流人工湿地系统，利用植物吸收、微生物降解、填料过滤吸附等作用去除污水中的污染物，最后排入就近水体，出水可以用于附近农业灌溉，实现废水的无害化、资源化和再利用。
4、主要构筑物及设备
选取的处理规模为100m3/d、50m3/d、30m3/d的3个污水厂区进行对比分析，其主要构筑物及设备的详细参数如下所示：
（1）格栅池
作用：去除大尺寸的漂浮物和悬浮物，以保护污水泵的正常运转，并尽量去掉不利于后续处理过程的杂物。
构造：钢筋混凝土
尺寸：3.0×1.0×1.5m
设备：人工格栅，栅隙：5mm
（2）调节池
作用：由于污水水量存在时间上的不均衡性，所以必须通过调节池保证污水处理系统的连续平稳运行，调节池具有调节水量、水质的重要作用。调节池中设2台小水量提升泵，一用一备。
构造：钢筋混凝土（地埋）
设计体积（m3）：60（100m3/d）、30（50m3/d）、18（30m3/d）
HRT（水力停留时间）：8h
设备：提升泵（2台），5.0m3/h、1.0kw（100m3/d）；2.5 m3/h、0.75kw30（50m3/d）；1.5 m3/h、0.55kw（30m3/d）
（3）厌氧池
作用：池内安装弹性填料以便于微生物的附着，污水中大分子有机物在厌氧微生物作用下分解成小分子物质，COD和氨氮等污染指标大幅度下降。
构造：钢筋混凝土（半地埋）
设计体积（m3）：100（100m3/d）、50（50m3/d）、30（30m3/d）
HRT（水力停留时间）：20h
有效水深：4.5m
填料高度：3.5m
（4）垂直潜流人工湿地
作用：污水以垂直流方式流过填料，通过微生物分解、植物根系吸收、填料拦截吸附等作用获得净化，污水从湿地表面纵向流向填料床的底部，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统，垂直流人工湿地的硝化能力高于水平潜流湿地，可用于处理氨氮含量较高的污水，具有独特的结构和水流模式，能够达到较高的水力负荷，湿地表面没有污水蓄积，不会出现夏季孳生蚊蝇的现象。
构造：钢筋混凝土
设计面积（m2）：300（100m3/d）、150（50m3/d）、90（30m3/d）
水力负荷：0.33m3/m2•d
填料高度：1.4m
净化机理：利用基质-微生物-植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对废水的高效净化，同时通过营养物质和水分的生物进行化学循环，促进绿色植物生长并使其增产，实现废水的无害化与资源化处理。
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图1：垂直流人工湿地剖面示意图
湿地填料说明：湿地床的进水系统应保证配水的均匀性，一般采用上层布水进水、下层集水排水的方式。进水管应比湿地床高出1.2 m，保证补水均匀。填料厚度1.4m，主要为不同的砂砾级配，具体分布层为：（1）上层填料：粒径0.5~4mm粗砂，厚0.9 m；（2）中间层填料：粒径4~8mm碎石，厚0.3 m；（3）底层填料：粒径8~30mm卵石，厚0.2 m。
湿地植物选择：选取美人蕉、芦苇、花叶芦荻、千屈菜、香蒲5种植物按相应的比例均匀分布在垂直流人工湿地中，既能有效去除污水中的污染物质，又能美化环境。
5、运行效果
工程竣工后，对处理规模为100m3/d、50m3/d、30m3/d的3个污水厂区的进水和出水进行连续长达1年的监测，在进水水质稳定的情况下，处理效果良好，出水水质均能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准，达标率100%。
污水处理厂区的正常运行费用包含：提升泵设备的电费、厂区日常管理费，综合算下来不到0.2元/吨水，而且运营管理方式简单，操作方便。
6、结论
采用“厌氧水解+垂直流人工湿地”工艺，对我国热带地区农村生活污水进行处理，能够有效的较低污水中的污染物质，该工艺运行可靠，管理简单方便、运行费用低，由此得出结论，垂直流人工湿地处理技术在我国热带地区对于处理农村生活污水有很高的实用价值。
参考文献：
[1] 常玉华，郭健，人工湿地处理农村生活污水应用研究[J].能源环境保护，2014，26（6）：26，36～38.
[2] 李娟，张龙庄，段亮，等，人工湿地废水处理技术的研究现状及展望[J].南方农业学报，2011，42（1）：69～73.
[3] 张涛、刘长娥，陈桂发，周胜，人工湿地处理农村地区污水研究进展[J]. 上海农业学报2015，31（3）：141-146.
论文作者:刘超
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/17
标签：污水论文; 湿地论文; 污水处理论文; 水质论文; 填料论文; 农村论文; 工艺论文; 《基层建设》2018年第31期论文;