關(guān)于人工濕地工藝結(jié)合厭氧水解進行農(nóng)村污水 處理的探討

唐 星

（上海市青浦區(qū)水利管理所，上海 201700）

中國農(nóng)村居民居住比較分散，但總?cè)丝谳^多。中國最新人口數(shù)據(jù)顯示，2018年中國總?cè)丝跀?shù)約為13.900 8 億，城鎮(zhèn)常住人口81 347 萬人，比2016 增加2 049 萬人；鄉(xiāng)村常住人口57 661 萬人，比2016減少1 312 萬人；城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诒戎兀ǔ擎?zhèn)化率）為58.52%。據(jù)調(diào)查，中國生活污水排放量是80 億t/a，占全國污水排放總量的50%左右[1]。但是，農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，許多農(nóng)村地區(qū)還沒有建成污水處理設(shè)施，即使有的已經(jīng)建成污水處理設(shè)施卻不甚科學(xué)，部分村民有不良的污水排放習(xí)慣，這些因素使得農(nóng)村地區(qū)日益受嚴重的環(huán)境污染。農(nóng)村污染防治已成為我國環(huán)境治理的重要組成部分。選擇適當(dāng)?shù)奈鬯幚砑夹g(shù)是農(nóng)村生活污水處理的關(guān)鍵。目前，農(nóng)村生活污水處理一般采用人工濕地工藝，比如，上海市青浦區(qū)的朱家角鎮(zhèn)安莊村等38 個自然村落使用的是土壤滲濾或組合工藝（生物濾池-人工濕地）。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些學(xué)者采用人工濕地工藝結(jié)合厭氧水解等多種方式來進行農(nóng)村生活污水的處理[2]?；谵r(nóng)村實際，筆者認為人工濕地工藝結(jié)合厭氧水解進行農(nóng)村污水處理，這個方法比較實用。

1 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)選擇的原則

根據(jù)農(nóng)村的特點，本研究確定了農(nóng)村生活污水處理技術(shù)選擇的原則。

1.1 性價比高，運行管理方便

農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的一次性投資少，運行成本低，有良好的治理效果。此外，該技術(shù)成熟、穩(wěn)定，經(jīng)營和管理都方便。在農(nóng)村地區(qū)，專業(yè)技術(shù)人才相對缺乏。因此，污水處理技術(shù)需要具有穩(wěn)定性，具有低故障率，便于操作和管理。筆者以農(nóng)村生活污水處理技術(shù)為方向，結(jié)合實踐觀察，進行了研究，探討城市郊區(qū)使用人工濕地工藝結(jié)合厭氧水解進行農(nóng)村污水處理的技術(shù)[3]。

1.2 農(nóng)村生活污水處理占地不宜過大

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)村土地資源的價值日益突顯。因此，土地占地面積已成為選擇農(nóng)村生活污水處理技術(shù)時要考慮的關(guān)鍵問題，特別是在經(jīng)濟快速發(fā)展的城市郊區(qū)。

2 人工濕地工藝結(jié)合厭氧水解進行農(nóng)村污水處理的工藝與效果

根據(jù)農(nóng)村生活污水工程設(shè)計實例，從處理效果、占地面積、經(jīng)營管理等綜合復(fù)雜性因素考慮，特別是運營成本等，本文選用“厭氧水解酸化+人工濕地組合技術(shù)”的分散式處理工藝處理農(nóng)村生活污水。

2.1 人工濕地工藝結(jié)合厭氧水解進行農(nóng)村污水處理的工藝流程說明

農(nóng)村生活污水通過格柵攔截功能去除污水中的漂浮物、懸浮物和雜質(zhì)，然后污水根據(jù)導(dǎo)引進入沉砂池。經(jīng)過沉淀池，污水中具有較高密度的無機粒子沉淀后被除去，然后進入調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量后，污水進入后續(xù)的生化處理系統(tǒng)。首先進入系統(tǒng)的厭氧水解罐，經(jīng)過水解和產(chǎn)酸菌的作用，污水中的大分子有機物被分解成小分子有機物，從而顯著降低污水中溶解的有機物質(zhì)；在相對短的時間和相對高的負荷下獲得更高的懸浮物去除速率，提高水的可生物降解性，提升人工濕地污水處理的質(zhì)量[4]。另外，厭氧池的流出物進入人工濕地，流出物與污染物通過過濾、吸附，利用植物、微生物等與厭氧水結(jié)合，降解和去除污染物，從而達到污水處理標(biāo)準(zhǔn)。格柵中的柵渣，要經(jīng)過沉淀池和厭氧水解池，綜合利用人工濕地和生態(tài)溝進行污水處理，其間需要人工定期清洗與維護。工藝流程如圖1所示。

圖1 農(nóng)村生活污水處理工藝流程

2.2 人工濕地工藝結(jié)合厭氧水解的主要工藝參數(shù)與系統(tǒng)機理分析

以白鶴鎮(zhèn)為例，楊田涇村使用組合工藝（生態(tài)濾池-人工濕地），陳陸村、泗埭頭村1 號等30 多座村莊使用一體化膜法A2O（厭氧-缺氧-耗氧法）工藝，泗埭頭村+胥溝村+凌家村+馮家村2 號使用組合工藝（生態(tài)濾池-人工濕地），有些正在建設(shè)中，有些已經(jīng)投入使用，使用下來，有好的地方，也有不足之處。不過，關(guān)于人工濕地工藝結(jié)合厭氧水解的方法，使用極少，其主要工藝參數(shù)如下[5]。

格柵池規(guī)格：1.00 m×0.60 m×2.58 m；沉砂池規(guī)格：4.0 m×2.0 m×2.5 m；調(diào)節(jié)池規(guī)格：8.0 m×4.0 m× 4.0 m；厭氧水解池規(guī)格：8.0 m×4.0 m×3.2 m，水力停留時間為10 h；人工濕地規(guī)格：33.0 m×16.0 m× 1.2 m，水力停留時間為40 h，水力負荷為0.30 m3/（m2·d）； 應(yīng)急消毒池規(guī)格：8.0 m×1.0 m×1.2 m。

人工濕地處理是一種化學(xué)與物理廢水相互處理的生物效應(yīng)。人工濕地穩(wěn)定運行后，填充物表面和植物根上有大量微生物，以形成生物膜。當(dāng)廢水流過膜表面時，SS 是由填料和根系統(tǒng)堵塞，并將有機物吸附、水解，同化和異化通過生物膜[6]。在濕地床，由于氧氣從植物根部釋放，周圍的微環(huán)境在需氧、缺氧和厭氧條件下，確保了廢水中的氮和磷可用作營養(yǎng)物，被植物和微生物直接吸收，也可以從廢水中硝化，反硝化后和磷的微生物積累除去。水生植物的氧供應(yīng)和供應(yīng)是25～30 g·m。污染物最終從系統(tǒng)通過收獲或更新基片層移除。人工濕地可以除去的污染物包括N、P、SS、有機物、微量元素、病原體等。通過人工濕地工藝，有些農(nóng)村已經(jīng)創(chuàng)新出好氧生物處理系統(tǒng)，這是一種人工濕地工藝與生物處理結(jié)合的處理技術(shù)。該方法通過風(fēng)機等設(shè)備給污水輸氧，培養(yǎng)生物菌種和微生物，利用菌種和微生物把污水中的大部分有機物分解為無污染的物質(zhì)，使污水得以凈化排放。污水處理工程中，人工濕地工藝結(jié)合厭氧水解效果明顯。

2.3 厭氧水解池和人工濕地2 個處理單元串聯(lián)工藝技術(shù)

厭氧水解池技術(shù)出現(xiàn)得較早。近年來，我國積極開展生活污水厭氧生物法的開發(fā)工作，許多形式各異的無動力或微動力的低能耗型一體化污水處理裝置得到應(yīng)用。微動力地埋式生活污水處理裝置采用厭氧生物膜技術(shù)，此類技術(shù)普遍能耗較低，在分散式污水處理項目中優(yōu)勢顯著。

厭氧水解池和人工濕地2 個處理單元串聯(lián)工藝過程面對的是人工濕地基質(zhì)的土壤，濕填埋的過量泄漏和濕地水的過度損失，會造成地下水污染。天然結(jié)垢、基部土壤的泄漏會逐漸減少，并保持相對穩(wěn)定。在搗固現(xiàn)場，礫石、碎石、砂和其他填料混合，以形成一個浸沒流過濾層。種植土壤層，厚度為300 mm，實際充滿過濾層，以形成表面層[7]。該項目采用2 級人工濕地的并聯(lián)處理，單組人工濕地被設(shè)計為第2 級，第一級是水平流動流式浸沒系統(tǒng)，污水通過系統(tǒng)介質(zhì)，從入口向系統(tǒng)中接近水平表面下方的出口流動；第二級是一個垂直潛流系統(tǒng)，水分配系統(tǒng)被安裝在整個表面上。水流從系統(tǒng)下部排出，排到系統(tǒng)的表面下方，這樣可以保證排出水和氧氣供應(yīng)的最大化。其間，污染物被氧化降解后釋放。

該項目采用的植物有蘆葦、香蒲、水洋蔥、美人蕉。該工藝具有較強的抗沖擊負荷能力，操作簡單，基本沒有損耗，維護和管理方便，適合處理農(nóng)村生活污水，人工濕地、穩(wěn)定塘、組合池塘是經(jīng)常用于農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)。在大液壓負載條件下，人工濕地的凈化效果較差。單個人工濕地和穩(wěn)定塘處理效果難以令人滿意，廢水處理的穩(wěn)定性不能保證。雖然厭氧酸化高負荷生物濾池具有良好的治理效果，但是建設(shè)和管理成本高，而厭氧水解酸化結(jié)合人工濕地技術(shù)，經(jīng)濟實用。

2.4 保障經(jīng)費、優(yōu)化模式，加強農(nóng)村污水處理

一是既要保障農(nóng)村生活污水處理資金。農(nóng)村生活污染治理是公共福利事業(yè)，要充分發(fā)揮公共財政的支持和指導(dǎo)作用，政府部門要提供資金支持，建立運行維護費用保障計劃，籌集農(nóng)村生活污水處理資金。根據(jù)地方實際情況，可以鼓勵多渠道融資，如出售沼氣、有機肥、收取污水處理費、個人捐贈設(shè)備、向社會公開籌集資金等，以形成多元化、多渠道的投入和參與機制，保障經(jīng)費的有效投入。

二是有必要優(yōu)化農(nóng)村生活污水處理的操作模式。對于處理設(shè)備的運行和維護問題，建議使用以下兩種模式：一是政府采用公開招標(biāo)方式，引入市場機制，合理選擇污水處理企業(yè)。二是成立農(nóng)村生活污水處理廠，負責(zé)設(shè)施的運行和維護[8]。維修單位必須建立工作臺賬。如果出現(xiàn)異常狀況，如無水、漏水、管道堵塞、泵停止運轉(zhuǎn)和植物死亡病例，應(yīng)妥善處理和報告。

3 結(jié)論

在工程建設(shè)過程中，人們要根據(jù)農(nóng)村特點，利用水解酸化來填料，采用人工濕地工藝和配水系統(tǒng)，選擇好濕地和氧化塘的植物，從而便于操作和維護，確保治理效果的穩(wěn)定性。在農(nóng)村連片整治項目中，“厭氧-人工濕地氧化塘”處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用，其可以穩(wěn)定實現(xiàn)出水達標(biāo)，符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級B 標(biāo)準(zhǔn)。