沼氣池與人工濕地凈化農(nóng)村生活污水的效果

王俞薇，顧科菲，朱筱潔，姜培坤，徐 涌

(浙江林學(xué)院 環(huán)境科技學(xué)院，浙江 臨安 311300)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，我國(guó)生活污水排放量呈逐年遞增趨勢(shì)［1］。長(zhǎng)期以來(lái)，經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的農(nóng)村村鎮(zhèn)生活污水處理沒(méi)有受到應(yīng)有的重視，絕大部分處于放任自流的狀態(tài)。污水處理率低，缺乏配套的污水處理設(shè)施，排放的污水大部分未經(jīng)處理就直接排入附近河道，成為村鎮(zhèn)水體污染的重要原因之一［2－3］。農(nóng)村生活污水處理，是促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的需要，我們通過(guò)在浙江省臨安市太湖源鎮(zhèn)里橫渡村進(jìn)行的生活污水處理試驗(yàn)，獲得凈化沼氣池與人工濕地對(duì)水體污染物去除效率的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為農(nóng)村生活污水處理模式和技術(shù)的研究與推廣提供參考。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于浙江省臨安市太湖源鎮(zhèn)里橫渡村，屬于太湖流域源頭地區(qū)，村內(nèi)山嶺環(huán)抱，屬中低山區(qū)，中間有盆地。近年來(lái)該地森林旅游業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)有農(nóng)戶52戶，其中44戶經(jīng)營(yíng)“農(nóng)家樂(lè)”飯店。2008年，在村內(nèi)建立起集中式的污水處理系統(tǒng)，將農(nóng)戶排放的生活污水和“農(nóng)家樂(lè)”污水通過(guò)納管收集，再依次經(jīng)過(guò)凈化沼氣池和人工濕地集中處理。

1.2 研究方法

凈化沼氣池內(nèi)設(shè)計(jì)有用于除去污水中紙張、飯粒、雜物等大顆粒懸浮物的格柵隔油區(qū)，用于對(duì)進(jìn)水進(jìn)行均質(zhì)混合、貯存、預(yù)酸化的水解調(diào)節(jié)區(qū)，采用生物膜法和污泥法相結(jié)合的處理工藝凈化污水的間隙式接觸氧化曝氣區(qū)，將部分剩余污泥和脫落的生物膜沉淀分離的沉淀區(qū)，對(duì)人工濕地進(jìn)行配水的出水區(qū)。人工濕地則利用碎石和植物根系表面的微生物及植物本身的吸收作用降低水中污染物濃度。

在凈化沼氣池的進(jìn)水口、出水口和人工濕地出水口處設(shè)置水樣采集點(diǎn)，于2009年春、夏、秋、冬4次采集水樣，采集后當(dāng)天對(duì)樣品中懸浮物(SS)、化學(xué)需氧量 (COD)、總氮 (TN)、總磷(TP)濃度進(jìn)行測(cè)定。其中SS采用重量法，COD采用重鉻酸鉀法，TN采用過(guò)硫酸鉀氧化－紫外分光光度法，TP采用鉬銻抗分光光度法［4］。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)COD的去除效果

COD是表征水體受有機(jī)物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等還原性物質(zhì)污染程度的指標(biāo)。農(nóng)村污水中有機(jī)污染物含量普遍較高，通過(guò)測(cè)定污水處理前后COD濃度的變化，可以檢驗(yàn)沼氣池與人工濕地相結(jié)合的處理模式對(duì)有機(jī)污染物的去除效率。圖1表明污水經(jīng)過(guò)凈化沼氣池后，COD濃度明顯降低，尤其是夏季采樣時(shí)，COD濃度從372 mg·L－1降至49 mg·L－1，說(shuō)明對(duì)水體中有機(jī)物等還原性污染物質(zhì)的去除效果明顯。同時(shí)可以看出，人工濕地對(duì)進(jìn)一步降低COD濃度的效果不顯著，但從沼氣池入口處至人工濕地出口處，水體中COD去除率四季均維持在70% 以上，其中夏季為90%。處理后水體中COD濃度各季均小于40 mg·L－1，達(dá)到國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局頒布的GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 處理系統(tǒng)對(duì)污水中COD的去除率

2.2 對(duì)SS的去除效果

農(nóng)戶排放的生活污水中往往含有大量固體懸浮物，若直接排放于附近溪流、河道中，會(huì)對(duì)其下游水質(zhì)造成影響［5］。圖2表明，當(dāng)?shù)匚鬯?SS濃度四季差異較大，夏季高而冬季低。這主要是由于夏季人均食物日消費(fèi)水平提高，生活廢棄物、排泄物量大及當(dāng)?shù)剡M(jìn)入森林旅游旺季，游客增多造成的［6］。經(jīng)過(guò)沼氣池和人工濕地后，SS濃度大幅度降低至10 mg·L－1以下，各季去除率均超過(guò)90%，凈化沼氣池對(duì)SS濃度降低的貢獻(xiàn)率較大。

圖2 處理系統(tǒng)對(duì)污水中SS的去除率

2.3 對(duì)TN、TP的去除效果

圖3－4表明，污水中 TN濃度各季都在28 mg·L－1以上，其中夏季為 42.6 mg·L－1，通過(guò)沼氣池和人工濕地后，各季濃度均降至10 mg·L－1以下。夏季TN去除率為84%，冬季為66%，春、秋季節(jié)去除率介于兩者之間。污水中TP濃度在2.6～3.7 mg·L－1之間，經(jīng)過(guò)處理之后濃度降至1.2 mg·L－1以下。TP去除率最大為春季的78%，最小為冬季的55%。人工濕地對(duì)TN、TP濃度削減作用大，而冬季人工濕地上植物生物量減小，造成冬季的氮、磷去除率有所降低。

圖3 處理系統(tǒng)對(duì)污水中TN的去除率

圖4 處理系統(tǒng)對(duì)污水中TP的去除率

3 小結(jié)

廣大農(nóng)村地區(qū)生活污水能否得到有效處理是關(guān)系到周邊河流水質(zhì)、人民健康的重要環(huán)境問(wèn)題。在臨安市太湖源鎮(zhèn)里橫渡村進(jìn)行的生活污水處理試驗(yàn)中，COD去除率全年達(dá)到70% 以上，SS去除率全年達(dá)到90% 以上，TN、TP除冬季外，其它各季去除率在70% 以上。其中沼氣池對(duì)COD、SS的去除起主要作用，人工濕地對(duì)降低TN、TP濃度作用明顯，兩者組合處理系統(tǒng)能有效地凈化農(nóng)村生活污水。

［1］童晶晶，籍國(guó)東，周游，等.高效功能陶粒生物濾池處理農(nóng)村生活污水研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28(9):1924－1931.

［2］吳樹(shù)彪，董仁杰，翟旭，等.組合家庭人工濕地系統(tǒng)處理北方農(nóng)村生活污水［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(11):282－287.

［3］翟鴻飛，鄒仲勛，杜華明.內(nèi)置滲透墻型生態(tài)塘處理農(nóng)村生活污水的研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2009，34(1):89－92.

［4］魏復(fù)盛，齊文啟，畢彤，等.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［5］Jarvie H P，Withers P J A，Hodgkinson R，et al.Influence of rural land use on streamwater nutrients and their ecological significance［J］.Journal of Hydrology，2008，350:166－186.

［6］徐涌，葉正錢，姜培坤，等.太湖源林區(qū)水系源頭水質(zhì)時(shí)空變異與原因探析［J］.浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，26(5):607－612.