新型生態(tài)化澇池污水處理技術(shù)

李佳樂 王鴿 王晨陽 磨浩浩 吳淑怡

摘 要：當(dāng)下我國對環(huán)境的治理，資源的回收與利用，是重點(diǎn)改善的方向。為解決農(nóng)村污水的排放已及排放后污水的再利用設(shè)計(jì)出該項(xiàng)目。該澇池污水處理技術(shù)為有效解決傳統(tǒng)濾池的不足，在響應(yīng)國家政策的同時(shí)，為地方農(nóng)村的污水排放提供有效的解決辦法。同時(shí)增強(qiáng)澇池的水體自凈功能，恢復(fù)澇池的生態(tài)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：澇池;污水處理;農(nóng)村環(huán)境

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，如今，澇池還僅僅停留在地下水位季節(jié)變化研究、澇池演變 特征分析、澇池的生物量與海拔梯度變化研究，專家學(xué)者還未過多關(guān)注澇池水體治理這方面。而且我國現(xiàn)有的造價(jià)及運(yùn)營成本合理的澇池，對污水的處理不達(dá)標(biāo)，處理達(dá)標(biāo)的澇池方案，造價(jià)已及運(yùn)營成本過高。為了全面實(shí)施國務(wù)院《水污染 防治行動計(jì)劃》《陜西省水污染防治工作方案》對澇池水體修復(fù) 能有一套科學(xué)的治理方案，本文通過對人工濕地處理污水模式的研究設(shè)計(jì)一種新型生態(tài)澇池，在增強(qiáng)澇池的水體自凈功能的同時(shí)，突出澇池的景觀功能。

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

筆者所在團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套新型生態(tài)澇池系統(tǒng)，生態(tài)化過濾池與澇池相結(jié)合能打造一個(gè)生態(tài)濕地型的景觀澇池設(shè)計(jì)，生活污水經(jīng)過沉砂池后，上清液進(jìn)入生態(tài)濾池，植物基質(zhì)采用混合填料，并放有蚯蚓，既有保水性，又有透水性，又可疏松植物基層填料，增加透氣性。下面填料過濾層，過濾層采用不同濾料直徑的階梯型配比，可以進(jìn)一步提升水的滲透率，可防止過濾層的堵塞。

本系統(tǒng)在滿足基本要求的前提下?lián)碛幸韵聨讉€(gè)優(yōu)勢：

1）改善地方農(nóng)村污水排放不標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)澇池的水體自凈功能。

2）解決了農(nóng)村污水的排放已及排放后水資源的再利用。

3）澇池建成后，在發(fā)揮防洪排澇作用的同時(shí)，將會成為農(nóng)村的一個(gè)重要景觀。

4）該項(xiàng)目運(yùn)營成本低，操作簡單，可以有效控制排放后污水的指標(biāo)。

2、技術(shù)路線

1）第一階段項(xiàng)目的系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及模塊劃分，研究傳統(tǒng)澇池的參數(shù)與缺陷，走訪各地建有澇池的村莊對已建好的澇池進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)改進(jìn)參數(shù)，確定新型生態(tài)化澇池設(shè)計(jì)方向;

2）第二階段對濕地以及各類污水處理文獻(xiàn)進(jìn)行研究，了解各類污水處理方式，為澇池設(shè)計(jì)出一套合理的過濾系統(tǒng);

2.1）過濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如下：

系統(tǒng)分為三大部分：沉砂池，生態(tài)化過濾層采用植物基層和填料過濾層組成。水流過基層和填料過濾層至儲水澇池。生活污水排放入沉沙池經(jīng)過沉淀去沙土雜物，由水管抽取沉沙池中過濾后的上清液，上清液流入生態(tài)過濾層，經(jīng)過過濾層后對水質(zhì)的有害物質(zhì)進(jìn)行處理，經(jīng)過處理后的水排入儲水池，池中水可做農(nóng)業(yè)灌溉以及其他用水?；诂F(xiàn)有澇池未有一個(gè)科學(xué)治理方案，對污水處理力度不夠或是經(jīng)濟(jì)性價(jià)比很低。而本系統(tǒng)的可實(shí)施性強(qiáng)且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，能有效解決農(nóng)村污水排放問題且利于水資源的再利用。

3）第三階段研究各類濾料以及水生植物對水質(zhì)的凈化效果，還有國家對污水排放的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，設(shè)計(jì)多組濾層模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出最合理的濾層結(jié)構(gòu)。

3.1各類濾料對水中有機(jī)物的去除效果如下：

常溫情況下石英砂、無煙煤、粉煤灰、陶粒以及沸石對氨氮的平均吸附去除率分別為31.96%、73.01%、41.2%、79.6%、91.2%對磷的平均吸附去除率分別為31.26%、27 66%、37.70%、72.3%、89.3%。

通過研究學(xué)習(xí)，采用以下幾種水質(zhì)檢測方法：CODcr采用重鉻酸鉀法;NH3-N采用鈉試劑光度法;TP采用鉬銻抗分光光度法。

本系統(tǒng)對水質(zhì)的處理標(biāo)準(zhǔn)參考五類水指標(biāo)，五類水是指農(nóng)業(yè)用水和景觀用水。這類水是污水排放的最低標(biāo)準(zhǔn)，它水質(zhì)較差，就算達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)也僅僅能用于灌溉農(nóng)田、水產(chǎn)養(yǎng)殖、培養(yǎng)農(nóng)作物或者建造噴泉等觀賞類建筑用水。

經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的研究與對比最后本系統(tǒng)確定出生態(tài)化濾層的濾料搭配。生態(tài)化過濾層采用植物基層和填料過濾層組成。植物基層選用土壤和粗河砂組成，填料過濾層分為四層，第一層25%石英砂、25%粉煤灰、50%無煙煤混合制成，第二層采用2-3mm的沸石，第三層采用5-8mm的陶粒，最后一層為基層選取鵝卵石制作。根據(jù)澇池結(jié)構(gòu)以及過濾效果，對各層厚度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，其各層的厚度分別為0.4m、0.3m、0.15m、0.1m、0.05m。

4）第四階段，研究后期澇池以及濾層的維護(hù)方式。

4.1）維護(hù)方式的研究。

對于澇池儲水平面設(shè)有安全高度，并設(shè)置相應(yīng)的排水管道，防止水平面過高對整個(gè)澇池結(jié)構(gòu)造成破壞。澇池底部沉淀的污染物定期人工清潔，防止污染物堆積以及微生物的滋生，對澇池水體造成污染。為保證濾層效率，濾層也要定期進(jìn)行清洗。由于濾層的第一層為基質(zhì)，所以因地制宜在濾層上方種植合適的水生植物，既能形成生態(tài)化過濾效果，又能增加其視覺效果。建議還可在植物基質(zhì)層放入蚯蚓，用以提高基質(zhì)透氣性，加強(qiáng)好氧反應(yīng)，疏松基質(zhì)調(diào)料。

3.結(jié)論

圖1.濾層設(shè)計(jì)圖

實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行六組，研究濾層和基質(zhì)的水處理效果，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：濾層對水質(zhì)中CODcr 、NH3-N、TP的去除率分別保持在60%、65%、70%左右。過濾后的水質(zhì)與國家規(guī)定的各類水指標(biāo)進(jìn)行對比，其水質(zhì)完全達(dá)到國家農(nóng)業(yè)用水和景觀用水的標(biāo)準(zhǔn)。生態(tài)化濾層后期的水生植物，需要后期因地制宜并合理的選擇其植物的搭配方式。

各濾層系統(tǒng)之間創(chuàng)新性添加濾網(wǎng)以及多空隔板，使其能夠在水流過程中，有效防止濾層流失，保證生態(tài)化濾層的效果。植物基質(zhì)采用混合填料，并放有蚯蚓，既有保水性，又有透水性，又可疏松植物基層填料，增加透氣性。下面填料過濾層，過濾層采用不同濾料直徑的階梯型配比，可以進(jìn)一步提升水的滲透率，可防止過濾層的堵塞。此澇池不僅解決了農(nóng)村生活污水的水質(zhì)問題，而且能通過人工濕地過濾的出水補(bǔ)充澇池蓄水，這兩種方式相結(jié)合打造出新型人文景觀式澇池，充分展現(xiàn)了污水處理與自然相結(jié)合的優(yōu)勢，可以節(jié)省人工、機(jī)械對水質(zhì)處理的額外投入。

作者簡介：

李佳樂（2000.6—），男，漢族，陜西省寶雞市人，西安航空學(xué)院在讀本科生，專業(yè)：能源與動力工程。

課題信息：大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目：新型生態(tài)化澇池污水處理技術(shù)（項(xiàng)目編號：S202011736085）。