劉朝輝 李慧 李威 劉艷 黃華軍 歐陽賽

摘要闡述了人工濕地污水處理的基本原理、污水水量、水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)，著重介紹了工藝流程及主要構(gòu)筑物，分析了投資及運行成本，最后評價了處理效果。

關(guān)鍵詞鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水；微動力生物膜；人工濕地

中圖分類號X52文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2017）08-0048-02

Process Design of Artificial Wetland in Township Sewage Treatment Plant

LIU Zhaohui1，LI Hui1，2，LI Wei1 et al

（1.Modern Environmental Technology Co.，Ltd.，Changsha，Hunan 410000； 2.College of Resources and Environment，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128）

AbstractBasic principle，sewage water，water quality and emission standards of constructed wetland wastewater treatment were explored，process flow and main structure were mainly introduced，the investment and running cost were analyzed，finally，the treatment effect was evaluated.

Key wordsTownship sewage；Microbial biofilm；Artificial wetland

近年來，湖南省寧鄉(xiāng)縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)加快了生活污水處理設(shè)施的建設(shè)速度，污水處理能力不斷加大，治污減排效益日益明顯，基本實現(xiàn)了全縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理全覆蓋，有效地改善了全縣范圍內(nèi)的水質(zhì)，提升了生態(tài)環(huán)境建設(shè)水平。2009—2013 年寧鄉(xiāng)縣建設(shè)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠共14座， 其中采用人工濕地處理工藝的污水處理廠12座，處理規(guī)模為1 000～2 000 m3/d。鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠一般污水量較小，進(jìn)水水質(zhì)和水量波動較大，直接套用大型污水處理廠的處理工藝難以滿足要求，且造價高，管理復(fù)雜。采用微動力生物膜+垂直潛流人工濕地工藝處理鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水，出水水質(zhì)可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級B標(biāo)準(zhǔn)。該工藝基建費用低、出水水質(zhì)好、運行費用低、運行可靠、管理方便。筆者研究了鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠人工濕地工藝設(shè)計，分析了投資及運行成本，并評價了處理效果，以期為提升鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理水平及改善水質(zhì)提供借鑒。

1人工濕地污水處理的基本原理

人工濕地污水處理系統(tǒng)是人工建造的類似于沼澤的濕地，主要由填料床和濕地植物組成[1]，是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用，通過基質(zhì)過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現(xiàn)對污水的高效凈化[2]。

2污水水量、水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

（1）某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠生活污水量為1 000 m3/d。

（2）進(jìn)水CODCr≤300 mg/L，五日生化需氧量（BOD5）≤150 mg/L，懸浮物（SS）≤200 mg/L，氨氮（NH3-N）≤25 mg/L，總磷（TP）≤3 mg/L。

（3）出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級B標(biāo)準(zhǔn)，即CODCr≤60 mg/L，BOD5≤20 mg/L，SS≤20 mg/L，NH3-N≤8 mg/L，TP≤1 mg/L。

3工藝流程及主要構(gòu)筑物

污水處理工藝的選擇直接關(guān)系到污水處理效果及運行成本和總投資，選擇時應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、處理程度要求、占地面積、工程規(guī)模等多種因素進(jìn)行綜合考慮。人工濕地污水處理工藝具有“一高三低”的顯著優(yōu)勢，即對污水處理效果高，基建費用低、運行費用低和維護(hù)技術(shù)低[3-4]，還可與景觀綠化相結(jié)合，在實現(xiàn)污水凈化的同時起到改善景觀的功能。但人工濕地是一種較低負(fù)荷的污水處理系統(tǒng)，如果進(jìn)水濃度高則處理效果不理想[5]。寧鄉(xiāng)縣某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠采用“預(yù)處理+垂直潛流人工濕地”的污水處理工藝（圖1），預(yù)處理工藝采用微動力生物膜法。

（1）格柵池。用于攔截污水中如原生污水中類似布片、木棍、塑料制品等雜物的漂浮物和懸浮物。設(shè)計尺寸5.0 m×1.5 m×3.0 m，鋼混結(jié)構(gòu)，分2條渠道，1條安裝機(jī)械格柵，另安裝1條人工格柵，柵條間隙為10 mm，不銹鋼材質(zhì)。

（2）調(diào)節(jié)池。

調(diào)節(jié)池主要作用是調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，保證后續(xù)工藝設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運行。與粗格柵渠合建，提升泵采用帶自動耦合裝置的潛水泵。采用集中和就地2種控制方式。主要設(shè)計參數(shù)：有效容積400 m3，潛污泵2臺，1用1備，單臺流量（Q）為50 m3/h，揚程10 m，功率3.0 kW，并配有液位控制系統(tǒng)及空氣攪拌系統(tǒng)。

（3）微動力生物膜池。

調(diào)節(jié)池出水經(jīng)提升泵進(jìn)入微動力生物膜池。設(shè)1座微動力生物膜池，分2格，停留時間為6.0 h，平面尺寸為6.00 m×9.00 m，池深為5.00 m，有效容積為250 m3，半地上式鋼混結(jié)構(gòu)。

（4）沉淀池。微動力生物膜池出水自流進(jìn)入沉淀池。設(shè)1座斜板沉淀池，表面負(fù)荷為1.20 m3/（m2·h），平面尺寸為6.00 m×6.00 m，池深為5.00 m，半地上式鋼混結(jié)構(gòu)。

（5）人工濕地池。

對沉淀池出水進(jìn)行深度處理，進(jìn)一步降低有機(jī)污染物、氮、磷及懸浮物的含量，使出水達(dá)標(biāo)排放。設(shè)置2座并聯(lián)的垂直潛流人工濕地池，每座分2格?？倽竦孛娣e為1 200 m2，濕地填料厚度為1.30～1.60 m，濕地填料孔隙率為0.40%，BOD5表面負(fù)荷為108 kg/（hm2·d）。

（6）紫外線消毒渠。

對人工濕地出水進(jìn)行消毒處理，設(shè)置1座紫外線消毒渠，分2條渠道。平面尺寸為10.00 m×3.00 m，渠道深為1.35 m，半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，采用2組紫外線燈模塊。

（7）污泥干化池。

污泥干化池布置在沉淀池附近，為地上式鋼筋砼池，平面尺寸12.00 m×4.00 m，池內(nèi)裝過濾填料，以加快污泥干化脫水，使脫水效果穩(wěn)定。

4投資及運行成本分析

4.1工程投資費用土建費95.23萬元，設(shè)備材料費72.18萬元，設(shè)計與調(diào)試費19.80萬元，運輸及安裝費12.27萬元，合計199.48萬元。

4.2工程運行費用工程運行費用主要包括電費、人工費。工程正常連續(xù)運行時設(shè)備功率為21.10 kW，平均工業(yè)電價為0.91元/（kW·h），電費為0.369元/m3。日常安排4名運行管理人員，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民兼任，每月工資1 500元/人，人工費約0.197元/m3。合計運行費用為0.566元/m3，與同類污水的其他處理工藝相比較為經(jīng)濟(jì)。

5處理效果

人工濕地處理污水的效果優(yōu)于傳統(tǒng)的處理工藝[6]，系統(tǒng)出水水質(zhì)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級B標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

6結(jié)語

（1）采用微動力生物膜+人工濕地工藝處理鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水，對CODCr的去除率>85%，對BOD5的去除率>89%，對SS的去除率>95%，對NH3-N的去除率>76%，對TP的去除率>73%，出水水質(zhì)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級B標(biāo)準(zhǔn)。

（2）工程正式投入使用后，運行良好，操作簡便，出水水質(zhì)穩(wěn)定，剩余污泥量少，處理費用為0.566元/m3。對于鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理廠，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)比較薄弱，運行管理技術(shù)人員相對水平較低，采用該工藝有利于系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)

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李文奇，曾平，孫東亞.人工濕地污水處理技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[2] 沈耀良，王寶貞.人工濕地系統(tǒng)的除污機(jī)理[J].江蘇環(huán)境科技，1997（3）：1-6.

[3] 王中華，項學(xué)敏，周集體.人工濕地污水處理技術(shù)及其在我國中小城鎮(zhèn)的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2009，29（12）：1-4.

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[5] 余杰，田寧寧，錢靖華，等.人工濕地在污水深度處理中的應(yīng)用與工程設(shè)計[J].中國給水排水，2009，25（4）：53-55.

[6] 丁疆華，舒強(qiáng).人工濕地在處理污水中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，2000，19（5）：320-封三.