小城鎮(zhèn)污水處理人工濕地技術(shù)

1、小城鎮(zhèn)的污水特點(diǎn)及處理現(xiàn)狀

近20年來，城市化進(jìn)程逐步加快，廣大小城鎮(zhèn)迅速崛起，城鎮(zhèn)人口快速增加，過快的人口增長帶來了小城鎮(zhèn)的水環(huán)境問題，尤其那些人口密度高、工業(yè)相對集中的小城鎮(zhèn)生活污水處理系統(tǒng)還不完善，大部分生活污水的隨意排放導(dǎo)致小城鎮(zhèn)生活污染源成為水污染的主要來源。小城鎮(zhèn)生活污水主要來源于居民日常淘米、洗菜、洗澡和洗廁廢水，這些污水中氮、磷含量高，生活污水水量占城鎮(zhèn)污水排放的50％以上，污水水質(zhì)和水量不穩(wěn)定，懸浮物成分高。

2、人工濕地技術(shù)定義和去污機(jī)理

2．1 工濕地的定義

人工濕地是基于物理化學(xué)和生物對有機(jī)物、氮磷等吸附降解，通過人工設(shè)計(jì)模擬天然濕地的植物理化環(huán)境結(jié)構(gòu)作為反應(yīng)平臺來進(jìn)行污水處理的小型人工生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地的設(shè)計(jì)原理來自天然濕地，其不同在于人工濕地是對污水特點(diǎn)進(jìn)行分析后，為達(dá)到一定的凈化和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)而人為設(shè)計(jì)的具有一定配料比的帶有植物和去污有益菌的生態(tài)化濕地系統(tǒng)。人工濕地系統(tǒng)填料部分以土壤和巖石為主，被放入具有一定長度、寬度、高度和地面坡度的床體中，并設(shè)計(jì)一定的污水流量促進(jìn)其在床體的填料縫隙滲流，在滲流過程中，人工濕地系統(tǒng)從填料充填床體為植物成長的載體，由于污水中含有較多的重金屬離子和氮磷元素，一般選擇易于成活耐鹽堿的植物。

2．2 人工濕地污染物去除機(jī)理

城鎮(zhèn)生活污水的主要污染物包括有機(jī)物(COD)、總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)及總懸浮物(SS)。污水中的氮磷主要利用系統(tǒng)植物對這些元素的吸收，再通過新陳代謝作用將這些元素變成植物機(jī)體的一部分或者通過新陳代謝將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)釋放到大”氣中。另外，植物根系中大量的有益微生物如聚磷菌能對磷吸收降解。對于不溶性有機(jī)物，人工濕地中的填料可通過沉淀、過濾作用來完成去除，而可溶性有機(jī)物則通過植物根系中生物膜對有機(jī)物的吸附及生物降解過程完成?？傊?，人工濕地技術(shù)能通過自身填料和植物系統(tǒng)完成對不溶有機(jī)物和可溶有機(jī)物中氮磷的去除，在去污的同時(shí)通過對有機(jī)物的吸收轉(zhuǎn)化為微生物生長所需的元素和物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對城鎮(zhèn)生活污水的處理。

2．3 人工濕地在污水處理中的優(yōu)勢

人工濕地對污水的處理效率高，研究數(shù)據(jù)表明，人工濕地對污水中BOD5的去除率在高達(dá)85％，COD去除率可達(dá)80％以上，對于BOD的濃度在10mg／L以內(nèi)、SS濃度在20mg／L以內(nèi)的N的去除率超過65％，對P的去除率超過90％，同時(shí)系統(tǒng)對農(nóng)藥類、細(xì)菌總數(shù)等去除率超過90％。不同人工濕地類型，統(tǒng)一濕地類型不同的填料和植物對于不同水質(zhì)的污水有著不同的去污效果，因此可根據(jù)生活污水中污染物的濃度等水質(zhì)特征設(shè)計(jì)不同的填料，以實(shí)現(xiàn)最好的去污效果，充分發(fā)揮其靈活的優(yōu)勢。人工濕地處理系統(tǒng)對于資金和技術(shù)要求不高，其建造和運(yùn)營投資成本低，技術(shù)要求不高，為日常運(yùn)營和維護(hù)管理帶來了極大的便利。此外，由于人工濕地和自然濕地一樣，能在處理污水的同時(shí)綠化環(huán)境，還能消除熱島效應(yīng)，在為人們提供城市生態(tài)景觀的同時(shí)也能改善氣候環(huán)境。

3、人工濕地在生活污水處理中的效果分析

3．1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文以表面流一垂直流復(fù)合裝置為例，表流裝置部分的長、寬、高分別為80cm、40cm、50cm，垂直流部分的載體長、寬、高為40cm×40cm×80cm，上部開口，下部設(shè)計(jì)排出口便于污水排出，反應(yīng)裝置右側(cè)的集水槽與反應(yīng)裝置底部連通，高處通過篩板與表流反應(yīng)裝置相連。樣品取自南方某城鎮(zhèn)小區(qū)生活污水管道，通過測定，所取樣品中污染物濃度范圍為：COD為98．4~525．2mg／L；TN為23．3～329．8mg／L；TP為4．9-9．9mg／L；NH3-N為42．5～179．3mg／L。填料為陶瓷粒；卵石和火山巖碎屑巖。陶瓷環(huán)和火山巖良好的孔滲條件能為微生物繁殖提供生存空間，并能吸附一定的TP；卵石粒徑較大為支撐填料，將其鋪設(shè)在垂直流反應(yīng)裝置的底部，便于垂直流反應(yīng)裝置中水順利暢通。蘆葦莖稈直立，其葉、葉鞘、莖、根狀莖和不定根都具有通氣組織，故其垂直流部分的植物；鳳眼蓮莖葉懸垂于水上，蘗枝匍匐于水面，須根發(fā)達(dá)，分蘗繁殖快，管理粗放，選擇其作為表流部分植物。實(shí)驗(yàn)開始后每周3次以垂直流部分的進(jìn)水及出水處和表流反應(yīng)裝置的出水處為采樣點(diǎn)，并測定污染物質(zhì)的含量。

3．2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3．2．1 COD。

垂直流一表流所組合人工濕地系統(tǒng)對有機(jī)物去除效果較好，總?cè)コ食^75％。研究表明，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)進(jìn)水COD濃度變化范圍比較大，表流部分出水COD濃度相比于垂直流部分小。反應(yīng)后期垂直流環(huán)境溫度增加，填料上生物膜的生長到達(dá)一定的數(shù)量，能使大量有機(jī)物通過強(qiáng)氧化作用大幅度提高濕地系統(tǒng)的處理效率。

3．2．2 TN。

反應(yīng)前期TN的總?cè)コ试?/span>20％-25％之間，處理效率較低。垂直流反應(yīng)裝置中的蘆葦對水中的氮磷能夠直接吸收，鳳眼蓮中根系微生物的對氮磷的吸收有著良好的降解。反應(yīng)后期TN生活污水的濃度達(dá)到150mg／L后，垂直流部分的TN濃度快速下降，低至100mg／L以下，對于TN的去除率超過70％。

3．2．3 TP。

反應(yīng)前期垂直流部分對TP的吸收，使得該階段的TP去除率高達(dá)45％。反應(yīng)后期垂直和水平兩部分反應(yīng)裝置去污效果穩(wěn)定，垂直流部分TP的出水濃度穩(wěn)定在3．5mg／L以下，而且進(jìn)水濃度穩(wěn)定，去除率始終能保持在60％以上。

3．2．4 NH3一N。

反應(yīng)裝置污水去除率在在35％以上，NH3一N的去除率超過95％，這是由于蘆葦?shù)母狄环矫嫔L改善了土壤滲透環(huán)境；另一方面蘆葦?shù)母抵邢趸?xì)菌發(fā)達(dá)，其硝化作用加快了NH3一N的降解揮發(fā)。此外，風(fēng)眼蓮在表流部分也對NHa-N具有很強(qiáng)的去除效果。

4、結(jié)語

研究表明，垂直流一表流所組合人工濕地系對小城鎮(zhèn)生活去污具有較高的處理效率，對于COD、TN、TP、NH3一N的去除率分別達(dá)75％、70％、60％和55％以上。整個(gè)系統(tǒng)對污水中污染物的處理在填料表面、植物根系以及微生物膜中完成，空間占用小，去污效果好，加上植物本身的綠化作用帶來了一定的景觀效應(yīng)，具有良好的發(fā)展前景。（來源：安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院有限公司）