生態(tài)濕地和生態(tài)渠結合處理農村生活污水

生態(tài)濕地和生態(tài)渠結合處理農村生活污水

農村生活廢水是農民在生活和家庭繁殖過程中產生的廢水的總稱。農村生活污水包括廚房炊事廢水(淘米洗菜用水、泔水等)、洗衣、洗浴和廁所污水、家養(yǎng)畜禽廢水等,為控制農村水污染,保障農村生態(tài)環(huán)境和農戶身心健康,我國正在加快農村生活污水治理基礎設施建設。國家制定的“十二五”全國村鎮(zhèn)污水治理規(guī)劃目標提出在“十二五”期間,全國村鎮(zhèn)污水治理率要提升10%,從2010年起,用大約30年時間,在中國90%的村鎮(zhèn)建立完善的排水和污水處理系統(tǒng)。為響應國家的村鎮(zhèn)污水治理目標,汕頭市于2012年開展了“千村整治”行動,東林頭村農村污水治理工程的實施,將使東林頭村農村污水污染問題得到全面有效控制,可結合污水處理及生態(tài)景觀于一體,美化村容村貌,改善村內的環(huán)境。1污水集中處理模式我國農村污水處理的主要模式有不接入城市管網模式、接入市政管網模式和規(guī)模化養(yǎng)殖糞污資源化模式等。不接入城市管網模式又分為分散處理和集中處理2種,分散處理適用于布局分散、規(guī)模較小、地形條件復雜、污水不易集中收集的村莊污水處理,故在我國較為分散的中西部地區(qū)廣泛采用。污水集中處理模式即采用自然處理、常規(guī)生物處理等工藝形式,收集所有農戶產生的生活污水,利用統(tǒng)一的設施處理污水。該模式具有占地面積小、抗沖擊能力強、運行安全可靠、出水水質好等特點。適用于村莊布局相對密集、規(guī)模較大、經濟條件好、村鎮(zhèn)企業(yè)或旅游業(yè)發(fā)達的單村或聯村污水處理。此法在我國村莊分布密集、經濟基礎較好的東南沿海地區(qū)可廣泛采用。目前,我國農村污水處理的主要技術有人工濕地、穩(wěn)定塘、土地處理和一體化氧化溝等,結合汕頭市上華鎮(zhèn)東林頭村農村污水排放現狀及污水水質特性,本次研究采用人工濕地結合生態(tài)氧化溝的工藝對當地農村污水進行處理。2生活污水產生量估算東林頭村地處汕頭市澄海區(qū)上華鎮(zhèn)東北部,村內總戶數288戶,總人口1166人,全部為農業(yè)人口,人口居住較為密集。村內污水以居民生活污水為主,村內已有配套的排污渠道,雖然排污系統(tǒng)散亂的問題得到了解決,但未經處理的污水仍直接排入附近的韓江支流河內,再匯入韓江,最終由北港口流入南海,造成了沿線納污水體的污染和生態(tài)環(huán)境破壞。研究區(qū)生活用水定額按SL310—2004《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》確定。用水定額取150L/人·d,東林頭村總人口數為1300人,排污系數取0.9,由此可估算東林頭村生活污水產生量為175.5t/d。農村污水中主要污染物為COD、BOD、氨氮等,根據現場采樣監(jiān)測,污水水質見表1。3處理方法和參數3.1潛流型人工濕地的產水特點a)潛流人工濕地。潛流人工濕地主要由基質、植物、布水系統(tǒng)3部分組成。目前人工濕地系統(tǒng)可用的基質主要有土壤、碎石、礫石、煤塊、細砂、粗砂、煤渣、多孔介質、硅灰石和工業(yè)廢物中的一種或幾種組合的混合物?；|一方面為植物和微生物生長提供介質,另一方面通過沉積、過濾和吸附等作用直接去除污染物。潛流人工濕地中使用的植物主要有香蒲、蘆葦、燈心草等。這些植物可增加濕地基質的遇水性,此外還能與周圍環(huán)境的原生動物、微生物等形成各種小環(huán)境,將氧氣輸至根區(qū),形成特殊的根基微生物環(huán)境,這一微生物環(huán)境具有很強的凈化廢水能力。潛流型人工濕地同時還對有機污染物有較強的降解能力,污水中的不溶有機物通過濕地的沉積、過濾作用,可以很快的被截留而被微生物利用。污水中的可溶性有機物則可通過植物根系微生物膜的吸附、吸收及生物代謝過程分解去除。b)生態(tài)溝。生態(tài)溝是利用水生植物、微生物和溝渠沉積物組成的微觀系統(tǒng)對污水中的氮、磷和有機物沿程和隨時間遞減的水處理技術。為確保排放污水達標,本次研究利用原有的排水溝進行改造,作為人工濕地出水的后續(xù)深度處理池。c)跌水充氧技術。跌水充氧技術,是利用污水提升泵提升污水或利用地勢差,使污水分級跌落,形成水幕及水滴自然充氧,無需曝氣裝置,在降低有機物的同時,去除氮、磷等污染物。3.2生活污水直排下濕地東林頭村已有的排水系統(tǒng)是采用雨污合流的排水方式,在原排水口設截流堰對污水進行截流。平時污水進入處理系統(tǒng)進行處理,下雨時,雨水直接排入旁側的雨水排水溝,不進入濕地系統(tǒng)。因生活污水中的SS濃度相對高,在進入濕地前設格柵間、集水沉砂池除水中部分懸浮物,避免濕地發(fā)生堵塞;集水沉砂池出水跌水曝氣充氧后進入布水槽,經布水槽進入濕地處理系統(tǒng)。污水在濕地系統(tǒng)中去除大部分的污染物后經排水渠排入生態(tài)溝處理達標后用于農業(yè)灌溉。工藝流程見圖1。3.3厭氧池潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)主要構筑物有截流堰、格柵井、沉沙池、人工濕地。各池均為鋼筋混凝土結構,并做防滲處理,之間通過隔墻分隔。a)截流堰。截流堰收集生活污水,尺寸為0.8m×1.0m×0.8m(長×寬×高)。b)3.3.2格柵井。格柵攔截污水中懸浮物,污水在池內進行沙水分離,尺寸為1.2m×0.4m×0.6m(長×寬×高)。c)厭氧池。厭氧池對污水進行水解酸化,分解大分子不溶性有機物質。尺寸為3.0m×5.0m×1.5m(長×寬×高),水力停留時間為6h,有效容積為15m3。d)潛流人工濕地。人工濕地主要由填料層和水生植物組成,利用土壤的滲濾作用、微生物代謝活動及水生植物的綜合生態(tài)系統(tǒng)凈化污水。人工濕地內種植漂浮植物、根莖植物、挺水草本植物、沉水植物等多種植物。濕地總面積為720m2,尺寸為22.0m×35.0m×1.2m(長×寬×高),流量為180m3/d,濾床深度為1.0m,孔隙率為0.3,停留時間為3d。為保證進水系統(tǒng)配水的均勻性,利用布水槽給濕地床進行布水,布水槽尺寸為12.0m×0.2m×0.3m。潛流濕地床由表層土層、中層礫石、下層小豆石(碎石)3層組成,表層土層為0.2m,礫石層鋪設厚度為0.5m,下層鋪設厚度為0.3m,總厚度為1.0m,人工濕地填料主要組成、厚度及粒徑分布見表2。f)生態(tài)溝。生態(tài)溝進一步凈化水質,穩(wěn)定水質,達標后用于農業(yè)灌溉。尺寸為200.0m×1.0m×1.0m(長×寬×高),有效容積為180m3,水力停留時間為24h。4植物的養(yǎng)護及成品本工程污水處理系統(tǒng)投資總額為38.26萬元,其中土建施工部分投資總額為11.35萬元。植物每年修整2次,每次人工費按500元計,植物維護費為1000元/年。系統(tǒng)每年清理污泥1次,每次清理費用按300元計,污泥清理費為300元/年。因此,折算后處理每立方污水的投資費用為2186元/m3,運行費用為0.02元/m3。5鹽礦污水處理系統(tǒng)為了解污水處理系統(tǒng)出水水質,委托澄海區(qū)環(huán)境監(jiān)測站于2012年10月對東林頭村農村生活污水處理工程進行了現場監(jiān)測。監(jiān)測結果表明,處理后的出水中pH、CODCr、BOD5、SS、氨氮、總磷等項目監(jiān)測結果均符合GB5084—2005《農田灌溉水質標準》水作物標準和GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》二級標準要求。監(jiān)測結果見表3,處理效果見圖2。由圖2可知,出水水質中CODcr、BOD5和SS去除率在85%以上,去除效果較好,但是氨氮和總磷濃度仍較高,去除率僅為62%和78%,氨氮和總磷去除率主要受水流停留時間和濕地好氧面積的影響。由于本次研究工程受到時間和場地限制,無法完成水流停留時間和濕地處理面積對氨氮、總磷去除率的影響研究,建議在后續(xù)的人工濕地處理農村生活污水工程中進一步完善,從而提高氨氮、總磷的去除率。6污水出水的水質通過研