生態(tài)濕地和生態(tài)渠結(jié)合處理農(nóng)村生活污水

生態(tài)濕地和生態(tài)渠結(jié)合處理農(nóng)村生活污水

農(nóng)村生活廢水是農(nóng)民在生活和家庭繁殖過(guò)程中產(chǎn)生的廢水的總稱。農(nóng)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(nóng)村水污染,保障農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和農(nóng)戶身心健康,我國(guó)正在加快農(nóng)村生活污水治理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。國(guó)家制定的“十二五”全國(guó)村鎮(zhèn)污水治理規(guī)劃目標(biāo)提出在“十二五”期間,全國(guó)村鎮(zhèn)污水治理率要提升10%,從2010年起,用大約30年時(shí)間,在中國(guó)90%的村鎮(zhèn)建立完善的排水和污水處理系統(tǒng)。為響應(yīng)國(guó)家的村鎮(zhèn)污水治理目標(biāo),汕頭市于2012年開(kāi)展了“千村整治”行動(dòng),東林頭村農(nóng)村污水治理工程的實(shí)施,將使東林頭村農(nóng)村污水污染問(wèn)題得到全面有效控制,可結(jié)合污水處理及生態(tài)景觀于一體,美化村容村貌,改善村內(nèi)的環(huán)境。1污水集中處理模式我國(guó)農(nóng)村污水處理的主要模式有不接入城市管網(wǎng)模式、接入市政管網(wǎng)模式和規(guī)?；B(yǎng)殖糞污資源化模式等。不接入城市管網(wǎng)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(fù)雜、污水不易集中收集的村莊污水處理,故在我國(guó)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(nóng)戶產(chǎn)生的生活污水,利用統(tǒng)一的設(shè)施處理污水。該模式具有占地面積小、抗沖擊能力強(qiáng)、運(yùn)行安全可靠、出水水質(zhì)好等特點(diǎn)。適用于村莊布局相對(duì)密集、規(guī)模較大、經(jīng)濟(jì)條件好、村鎮(zhèn)企業(yè)或旅游業(yè)發(fā)達(dá)的單村或聯(lián)村污水處理。此法在我國(guó)村莊分布密集、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好的東南沿海地區(qū)可廣泛采用。目前,我國(guó)農(nóng)村污水處理的主要技術(shù)有人工濕地、穩(wěn)定塘、土地處理和一體化氧化溝等,結(jié)合汕頭市上華鎮(zhèn)東林頭村農(nóng)村污水排放現(xiàn)狀及污水水質(zhì)特性,本次研究采用人工濕地結(jié)合生態(tài)氧化溝的工藝對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村污水進(jìn)行處理。2生活污水產(chǎn)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(nèi)總戶數(shù)288戶,總?cè)丝?166人,全部為農(nóng)業(yè)人口,人口居住較為密集。村內(nèi)污水以居民生活污水為主,村內(nèi)已有配套的排污渠道,雖然排污系統(tǒng)散亂的問(wèn)題得到了解決,但未經(jīng)處理的污水仍直接排入附近的韓江支流河內(nèi),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(shù)規(guī)范》確定。用水定額取150L/人·d,東林頭村總?cè)丝跀?shù)為1300人,排污系數(shù)取0.9,由此可估算東林頭村生活污水產(chǎn)生量為175.5t/d。農(nóng)村污水中主要污染物為COD、BOD、氨氮等,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采樣監(jiān)測(cè),污水水質(zhì)見(jiàn)表1。3處理方法和參數(shù)3.1潛流型人工濕地的產(chǎn)水特點(diǎn)a)潛流人工濕地。潛流人工濕地主要由基質(zhì)、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(zhì)主要有土壤、碎石、礫石、煤塊、細(xì)砂、粗砂、煤渣、多孔介質(zhì)、硅灰石和工業(yè)廢物中的一種或幾種組合的混合物?；|(zhì)一方面為植物和微生物生長(zhǎng)提供介質(zhì),另一方面通過(guò)沉積、過(guò)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(zhì)的遇水性,此外還能與周?chē)h(huán)境的原生動(dòng)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(qiáng)的凈化廢水能力。潛流型人工濕地同時(shí)還對(duì)有機(jī)污染物有較強(qiáng)的降解能力,污水中的不溶有機(jī)物通過(guò)濕地的沉積、過(guò)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(jī)物則可通過(guò)植物根系微生物膜的吸附、吸收及生物代謝過(guò)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(duì)污水中的氮、磷和有機(jī)物沿程和隨時(shí)間遞減的水處理技術(shù)。為確保排放污水達(dá)標(biāo),本次研究利用原有的排水溝進(jìn)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(shù)。跌水充氧技術(shù),是利用污水提升泵提升污水或利用地勢(shì)差,使污水分級(jí)跌落,形成水幕及水滴自然充氧,無(wú)需曝氣裝置,在降低有機(jī)物的同時(shí),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(shè)截流堰對(duì)污水進(jìn)行截流。平時(shí)污水進(jìn)入處理系統(tǒng)進(jìn)行處理,下雨時(shí),雨水直接排入旁側(cè)的雨水排水溝,不進(jìn)入濕地系統(tǒng)。因生活污水中的SS濃度相對(duì)高,在進(jìn)入濕地前設(shè)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(jìn)入布水槽,經(jīng)布水槽進(jìn)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(jīng)排水渠排入生態(tài)溝處理達(dá)標(biāo)后用于農(nóng)業(yè)灌溉。工藝流程見(jiàn)圖1。3.3厭氧池潛流人工濕地污水處理系統(tǒng)主要構(gòu)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(jié)構(gòu),并做防滲處理,之間通過(guò)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(zhǎng)×寬×高)。b)3.3.2格柵井。格柵攔截污水中懸浮物,污水在池內(nèi)進(jìn)行沙水分離,尺寸為1.2m×0.4m×0.6m(長(zhǎng)×寬×高)。c)厭氧池。厭氧池對(duì)污水進(jìn)行水解酸化,分解大分子不溶性有機(jī)物質(zhì)。尺寸為3.0m×5.0m×1.5m(長(zhǎng)×寬×高),水力停留時(shí)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(dòng)及水生植物的綜合生態(tài)系統(tǒng)凈化污水。人工濕地內(nèi)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(zhǎng)×寬×高),流量為180m3/d,濾床深度為1.0m,孔隙率為0.3,停留時(shí)間為3d。為保證進(jìn)水系統(tǒng)配水的均勻性,利用布水槽給濕地床進(jìn)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(shè)厚度為0.5m,下層鋪設(shè)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(jiàn)表2。f)生態(tài)溝。生態(tài)溝進(jìn)一步凈化水質(zhì),穩(wěn)定水質(zhì),達(dá)標(biāo)后用于農(nóng)業(yè)灌溉。尺寸為200.0m×1.0m×1.0m(長(zhǎng)×寬×高),有效容積為180m3,水力停留時(shí)間為24h。4植物的養(yǎng)護(hù)及成品本工程污水處理系統(tǒng)投資總額為38.26萬(wàn)元,其中土建施工部分投資總額為11.35萬(wàn)元。植物每年修整2次,每次人工費(fèi)按500元計(jì),植物維護(hù)費(fèi)為1000元/年。系統(tǒng)每年清理污泥1次,每次清理費(fèi)用按300元計(jì),污泥清理費(fèi)為300元/年。因此,折算后處理每立方污水的投資費(fèi)用為2186元/m3,運(yùn)行費(fèi)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(zhì),委托澄海區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站于2012年10月對(duì)東林頭村農(nóng)村生活污水處理工程進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,處理后的出水中pH、CODCr、BOD5、SS、氨氮、總磷等項(xiàng)目監(jiān)測(cè)結(jié)果均符合GB5084—2005《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》水作物標(biāo)準(zhǔn)和GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3,處理效果見(jiàn)圖2。由圖2可知,出水水質(zhì)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(shí)間和濕地好氧面積的影響。由于本次研究工程受到時(shí)間和場(chǎng)地限制,無(wú)法完成水流停留時(shí)間和濕地處理面積對(duì)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(nóng)村生活污水工程中進(jìn)一步完善,從而提高氨氮、總磷的去除率。6污水出水的水質(zhì)通過(guò)研