小城鎮(zhèn)污水處理人工濕地技術

1、小城鎮(zhèn)的污水特點及處理現(xiàn)狀

近20年來，城市化進程逐步加快，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、人工濕地技術定義和去污機理

2．1 工濕地的定義

人工濕地是基于物理化學和生物對有機物、氮磷等吸附降解，通過人工設計模擬天然濕地的植物理化環(huán)境結構作為反應平臺來進行污水處理的小型人工生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地的設計原理來自天然濕地，其不同在于人工濕地是對污水特點進行分析后，為達到一定的凈化和水質(zhì)標準而人為設計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，并設計一定的污水流量促進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理

城鎮(zhèn)生活污水的主要污染物包括有機物(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體的一部分或者通過新陳代謝將其轉化為氣態(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，而可溶性有機物則通過植物根系中生物膜對有機物的吸附及生物降解過程完成?？傊?，人工濕地技術能通過自身填料和植物系統(tǒng)完成對不溶有機物和可溶有機物中氮磷的去除，在去污的同時通過對有機物的吸收轉化為微生物生長所需的元素和物質(zhì)，實現(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85％，COD去除率可達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％，同時系統(tǒng)對農(nóng)藥類、細菌總數(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)特征設計不同的填料，以實現(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)對于資金和技術要求不高，其建造和運營投資成本低，技術要求不高，為日常運營和維護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綠化環(huán)境，還能消除熱島效應，在為人們提供城市生態(tài)景觀的同時也能改善氣候環(huán)境。

3、人工濕地在生活污水處理中的效果分析

3．1 實驗設計

本文以表面流一垂直流復合裝置為例，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，下部設計排出口便于污水排出，反應裝置右側的集水槽與反應裝置底部連通，高處通過篩板與表流反應裝置相連。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，將其鋪設在垂直流反應裝置的底部，便于垂直流反應裝置中水順利暢通。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，分蘗繁殖快，管理粗放，選擇其作為表流部分植物。實驗開始后每周3次以垂直流部分的進水及出水處和表流反應裝置的出水處為采樣點，并測定污染物質(zhì)的含量。

3．2 實驗結果分析

3．2．1 COD。

垂直流一表流所組合人工濕地系統(tǒng)對有機物去除效果較好，總去除率超過75％。研究表明，實驗開始時進水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。反應后期垂直流環(huán)境溫度增加，填料上生物膜的生長到達一定的數(shù)量，能使大量有機物通過強氧化作用大幅度提高濕地系統(tǒng)的處理效率。

3．2．2 TN。

反應前期TN的總去除率在20％-25％之間，處理效率較低。垂直流反應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。反應后期TN生活污水的濃度達到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。

反應前期垂直流部分對TP的吸收，使得該階段的TP去除率高達45％。反應后期垂直和水平兩部分反應裝置去污效果穩(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毦l(fā)達，其硝化作用加快了NH3一N的降解揮發(fā)。此外，風眼蓮在表流部分也對NHa-N具有很強的去除效果。

4、結語

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75％、70％、60％和55％以上。整個系統(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，具有良好的發(fā)展前景。（來源：安徽省城建設計研究總院有限公司）