某軍區(qū)生活污水復(fù)合垂直流人工濕地處理

孫瓊莉 吳春龍

(廣州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院 廣東廣州510620)

某部隊(duì)機(jī)關(guān)營區(qū)位于當(dāng)?shù)氐臏?zhǔn)水源保護(hù)區(qū)，原有排水系統(tǒng)為合流制，污水最終流入河涌。為保護(hù)環(huán)境，該營區(qū)實(shí)施了合流污水管網(wǎng)改造及其污水處理工程。由于營區(qū)內(nèi)有足夠的場(chǎng)地，部隊(duì)采用投入少、運(yùn)行費(fèi)用低又可以美化環(huán)境的厭氧—跌水充氧—復(fù)合垂直流人工濕地污水處理工藝。

1 設(shè)計(jì)規(guī)模

本營區(qū)地形中間高，兩邊低，污水管網(wǎng)分別向南、北流，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)南、北兩個(gè)污水處理處理系統(tǒng)，單區(qū)服務(wù)人口數(shù)均為750人。部隊(duì)人均生活用水為225L/人·d，則污水排水指標(biāo)按0.2t/人計(jì)，單區(qū)生活污水量約為150t/d。

2 進(jìn)水水質(zhì)和處理目標(biāo)

該項(xiàng)目參照城鎮(zhèn)生活污水水質(zhì)一般范圍，本項(xiàng)目生活污水進(jìn)水水質(zhì)如下表1。

該軍區(qū)位于該地的準(zhǔn)水源保護(hù)區(qū)內(nèi)。根據(jù)當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)規(guī)定，該區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。外排污水執(zhí)行該地地方一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)B標(biāo)準(zhǔn)中要求嚴(yán)者，其標(biāo)準(zhǔn)值見表1。

表1 污水進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)及處理要求 單位：mg/L

3 處理工藝

污水站布設(shè)預(yù)處理單元及人工濕地單元。預(yù)處理單元設(shè)有集水井、厭氧折板反應(yīng)、跌水曝氣池各一座。人工濕地單元設(shè)兩組復(fù)合潛流濕地平行運(yùn)行。結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦?，預(yù)處理區(qū)厭氧折流反應(yīng)池采用半地下式結(jié)構(gòu)，污水跌入跌水曝氣池，保證濕地系統(tǒng)足夠工作水頭要求。

3.1 工藝流程

南、北兩區(qū)的人工濕地污水處理工藝流程如下：

圖1 污水處理工藝流程圖

說明如下：

污水經(jīng)管網(wǎng)收集后自流至預(yù)處理單元的集水井。集水井設(shè)有格柵渠，內(nèi)設(shè)以去除污水中的漂浮物，根據(jù)地形，將水流自留進(jìn)入后續(xù)厭氧折流反應(yīng)池。厭氧折流反應(yīng)池采用半地下式結(jié)構(gòu)，污水中的有機(jī)物在池內(nèi)厭氧微生物的作用下經(jīng)水解發(fā)酵和產(chǎn)酸過程，轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的低分子有機(jī)物；厭氧折流反應(yīng)池分為3組串聯(lián)運(yùn)行，每組設(shè)有上行室及下行室。上行室內(nèi)裝有彈性填料，防止污泥的流失，而且可以形成生物膜，增加生物量，提升降解效果。處理后的污水經(jīng)兩級(jí)500mm跌水曝氣后由穿孔配水管流入復(fù)合潛流人工濕地。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)污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被去除。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)，從而通過硝化、反硝化作用將污染物除去，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

3.2 處理設(shè)施工藝設(shè)計(jì)

各區(qū)的預(yù)處理單元分別按150t/d設(shè)計(jì)；考慮暴雨及洪水等影響，各區(qū)的人工濕地處理單元分別按200 t/d設(shè)計(jì)。本濕地按南北兩組設(shè)計(jì)，各單體構(gòu)筑物基本相同，平面布置根據(jù)需要調(diào)整。以下為單組構(gòu)筑物設(shè)計(jì)（除特殊標(biāo)注外，構(gòu)筑物相同）：

3.2.1 預(yù)處理單元

預(yù)處理區(qū)設(shè)計(jì)水量按150t/d。

1）集水井（設(shè)格柵、2座）

◇池體設(shè)計(jì)：

池體凈空尺寸：2.4 m×1.8 m×3.15m

格柵渠：2.0m×0.6 m×1.5 m

◇配套設(shè)備：

格柵：不銹鋼，1580×600，柵條間距12，柵條大小Φ10，安裝傾角為75°

2）厭氧折流反應(yīng)池（2座）

◇池體設(shè)計(jì)：

停留時(shí)間：14.7h

尺 寸：12.4m×3.0m×5.3m

◇配套設(shè)備：

內(nèi)裝彈性填料，35m3

3）跌水曝氣池（2座）

◇池體設(shè)計(jì)：

跌水高度：0.4m×3級(jí)

尺 寸：14.2m×2.0m×1.85m

3.2.2 人工濕地單元

1）人工濕地工藝設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為25cm/d，則其濕地面積為800m2。單區(qū)設(shè)兩組復(fù)合潛流濕地床，并行運(yùn)行，每組面積總計(jì)為400m2。本工程擬采用的組合濾料平均孔隙率按0.4計(jì)，人工濕地水力停留時(shí)間約為3.0d。人工濕地床底坡度取1%。

①一級(jí)濕地（下行）

經(jīng)過預(yù)處理單元處理后的出水，通過均勻布設(shè)的配水管均勻投加于濕地濾床上房，然后通過均勻布散于下部的穿孔管道收集。

一級(jí)濕地的設(shè)計(jì)規(guī)格為8m×18m×1.8m，設(shè)計(jì)填料深度1.5m左右。

②二級(jí)濕地（上行）

經(jīng)一級(jí)潛流濕地處理后的出水通過穿孔管均勻布入二級(jí)潛流濕地下部，處理后出水，通過布設(shè)于上方的穿孔集水管排出。

二級(jí)濕地的設(shè)計(jì)規(guī)格為8m×18m××1.6m，設(shè)計(jì)填料深度1.4m左右。

2）配水、集水系統(tǒng)

經(jīng)預(yù)處理后的污水由配水管均勻配給兩組濕地；配水管用FRP材質(zhì)。

人工濕地處理系統(tǒng)出水由穿孔集水管收集匯入排水檢查井。

3）人工濕地結(jié)構(gòu)

人工濕地隔墻均采用240厚M5.0磚石結(jié)構(gòu)，迎水面1:2水泥砂漿勾縫。為防滲漏，人工濕地底原土壓實(shí)(根據(jù)需要換填砂墊層150~200mm)，再鋪δ0.5 HDPE防滲膜一層，膜面鋪原素土150mm厚壓實(shí)。

4）濕地植物設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目濕地種植去污能力高、生物量大、適應(yīng)能力強(qiáng)的風(fēng)車草和花葉蘆竹為主要配置植物，結(jié)合象草、再力花、黃菖蒲、水生美人蕉等高去污能力植物，并配置部分即具有一定去污能力也具有較好景觀效果的植物如千屈菜、紙莎草、野姜花等。濕地植物種植平均密度為10~15棵/m2。

5)挖土方平衡

濕地負(fù)挖土方在污水站場(chǎng)周圍隨地形堆坡，全部在場(chǎng)地內(nèi)回填。保障堆坡后濕地范圍內(nèi)較周圍地形高0.5米，以免暴雨沖刷。

4 運(yùn)行效果

投入運(yùn)行后，經(jīng)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)，表明該軍區(qū)生活污水經(jīng)處理后均能達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

5.1 投資

污水處理總投資見表2。

表2 項(xiàng)目總投資構(gòu)成

5.2 運(yùn)行成本分析

污水處理站按地形設(shè)計(jì)，無動(dòng)力費(fèi)用；濕地季節(jié)性收割處理費(fèi)按5.0元/m2計(jì)算，年清理一次，計(jì)年濕地維護(hù)費(fèi)0.8萬元。

本工程投產(chǎn)后，年處理水量為10.95萬t，年運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)為0.8萬元（不計(jì)固定資產(chǎn)折舊等費(fèi)用），處理每噸污水運(yùn)行成本為0.073元/t水。

6 結(jié)論

厭氧—跌水充氧—復(fù)合垂直流人工濕地污水處理工藝結(jié)合厭氧生物處理與人工濕地各自優(yōu)點(diǎn)，通過厭氧預(yù)處理工藝，極大降低人工濕地進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷及SS濃度，能克服人工濕地淤堵的弊端，延長濕地的使用壽命；前置厭氧處理工藝能抗擊本工程生活污水早、晚排放量大的沖擊負(fù)荷，保障出水穩(wěn)定性。對(duì)于用地充裕的農(nóng)村、城市分散型排水，結(jié)合地形，設(shè)置無動(dòng)力型人工濕地工藝，具有運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉獨(dú)到的優(yōu)越性。