0 引言

在我國農(nóng)村水源地保護(hù)工作中，農(nóng)村污水是飲用水源地最大的安全隱患，直接排入水體會加劇淡水資源的危機(jī)[1]。調(diào)查表明，目前我國農(nóng)村每年產(chǎn)生生活污水約90 億t ，而相對應(yīng)的處理率卻微乎其微。當(dāng)前，全國661 個城市的污水處理率在77％左右，縣城的污水處理率約為42％，而到鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村一級則非常低[2]。人工濕地技術(shù)是20 世紀(jì)70 年代開發(fā)的一種生態(tài)處理新技術(shù)，具有建設(shè)運(yùn)行成本低、耗能少、出水水質(zhì)好、運(yùn)行維護(hù)方便、系統(tǒng)配置可塑性強(qiáng)等特點(diǎn)，是目前我國處理農(nóng)村污水常用的方法之一[3]，研究表明傳統(tǒng)人工濕地處理農(nóng)村污水時由于有機(jī)負(fù)荷太高，一般不能使污水達(dá)標(biāo)[4]。因此，尋求適合飲用水源地的農(nóng)村污水處理方式非常重要。

1 廢水水量水質(zhì)

示范項目位于福建省某飲用水源地，目前該村落基本沒有污水收集及處理系統(tǒng)，多采用明渠或自然溝渠排放生活污水及雨水，沒有經(jīng)過處理就直接進(jìn)入水體。居民洗衣、洗菜污水直接潑灑地面，只有少數(shù)的住戶生活污水先經(jīng)過化糞池然后排入現(xiàn)狀的雨水溝渠，而大部分區(qū)域為雨污合流，生活污水、雨水等混合排放。調(diào)查研究表明，我國農(nóng)村污水主要包括餐飲業(yè)污水、洗滌污水、居民生活糞便污水及農(nóng)田耕地徑流和山地林地地表徑流等[5]。現(xiàn)場調(diào)查確定該村落污水主要為居民生活污水和山林徑流。污水包含大量的營養(yǎng)鹽、細(xì)菌和病毒等，氮、磷含量高于其它污水[6]，進(jìn)入河道及水體后易造成湖泊的富營養(yǎng)化，降低流域的水質(zhì)。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及水質(zhì)監(jiān)測，確定該廢水處理工程的設(shè)計水量為150m3/d，平均流量為6.25m3/h，按最大時變化系數(shù)Kz = 3．0 考慮，最大流量為19m3/h，具體水質(zhì)見表1。由于該項目位于飲用水源地根據(jù)《水污染防治法》不可新增排污口，設(shè)計廢水經(jīng)處理后執(zhí)行GB 5084—2005 《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》直接回灌農(nóng)田或山林。

表1 設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì) mg·L-1

2 廢水處理工藝設(shè)計

2.1 處理工藝流程

生活污水通過管渠排往廢水處理站，經(jīng)格柵截留大顆粒及塊狀漂浮物后進(jìn)入沉淀池，大部分懸浮物得以去除，同時有機(jī)污染物濃度大大降低。由沉淀池排出的廢水進(jìn)入水解酸化池進(jìn)行水解酸化，以提高廢水的可生化性。為了防止人工濕地的堵塞，廢水經(jīng)水解酸化后進(jìn)入二沉池，再次沉淀后進(jìn)入人工濕地處理，出水達(dá)到GB 5084—2005《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》回灌山林。工藝流程見圖1。

圖1 水解酸化-人工濕地組合工藝流程

2.2 工藝特點(diǎn)

傳統(tǒng)人工濕地處理技術(shù)由于有機(jī)負(fù)荷太高，單獨(dú)應(yīng)用時一般不能使污水達(dá)標(biāo)，而水解酸化-人工濕地組合處理技術(shù)，水解酸化過程可以大幅度降低污水中有機(jī)物含量[7]，減少了人工濕地負(fù)荷，可以使污水達(dá)到GB 5084—2005《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。

傳統(tǒng)人工濕地占地面積太大，采用組合處理工藝由水解酸化處理單元減小了人工濕地的壓力，從而可以大大縮小人工濕地的占地面積。

水解酸化處理單元前后均設(shè)置沉淀池，可以有效去除污水大量的懸浮物質(zhì)，及水解酸化過程中產(chǎn)生的污泥，避免人工濕地由于長時間運(yùn)行造成堵塞現(xiàn)象。

單獨(dú)采用水解酸化處理技術(shù)，出水常會產(chǎn)生惡臭氣味，采用潛流式人工濕地或在人工濕地中設(shè)置部分區(qū)域為潛流式濕地可以避免臭味的產(chǎn)生。

可以實(shí)現(xiàn)處理和回用一體化，利用污水處理過程，合理選配水生或半水生及濕生植物，建造生態(tài)景觀，美化生活環(huán)境。

整個處理工藝無需動力，日常不需要維護(hù)，只要定期檢查（一般3～6 個月1 次）。

2.3 主要構(gòu)筑物設(shè)計

2.3.1集水井

設(shè)計流量150m3/d，采用方形池，人工定期清理池底沉淀物，池體尺寸L×B×H=0.6m×0.8m×1.5m，1 座，有效水深1.2m，采用密封磚砌結(jié)構(gòu)，池壁磚混，池底混凝土，有效水深1.2m。

2.3.2格柵井

設(shè)計流量150m3/d，池體尺寸L×B×H=0.6m× 1.4m×1.5m，1 座，采用密封磚砌結(jié)構(gòu)，池壁磚混，池底混凝土，采用柵間距為10mm的人工清渣格柵，功能：去除水中大顆�；蜷L纖維固體懸浮物。

2.3.3初次沉淀槽

設(shè)計流量150m3/d，有效面積為4.5m2，池體尺寸L×B×H=1.0m×4.5m×2.5m，1 座，采用密封磚砌結(jié)構(gòu)，池壁磚混，池頂為鋼筋混凝土蓋板，厚度為120mm，池底混凝土，有效水深2m。

2.3.4水解酸化池

設(shè)計流量150m3/d，有效面積為25m2，總尺寸：L×B×H=5m×5m×2.5m，1 座。有效容積50m3，停留時間8 h。采用密封磚砌結(jié)構(gòu)，池底為混凝土結(jié)構(gòu)，厚度為120mm，池頂為鋼筋混凝土蓋板，厚度為120mm。池中安裝立體彈性填料。

2.3.5填料

ZH 彈性立體填料，總共25m3，填料與軟支架配合使用，ZH 彈性立體填料、彈性生物環(huán)填料由高分子聚合物，并加以抗氧劑、親水劑、穩(wěn)定劑、吸附劑等添加劑種類，經(jīng)特殊拉絲而成，由中心繩、彈性絲組成，彈性絲表面帶有細(xì)小毛刺及間距扁平狀結(jié)構(gòu)，以達(dá)到增加比表面積，縮短掛膜時間，用于生物膜法處理各種廢水、給水微污染處理用的填料。填料依靠中心繩，將彈性絲均勻嵌入中心繩制成，具有耐高溫、耐酸堿、耐生物膜脫落容易，更新快，能保持較大的比表面積，布?xì)�、布水性能良好，對有機(jī)物去除率高，傳質(zhì)效果好，對氧的利用率和動力效率有大大的提高，長期使用不結(jié)球。

2.3.6二次沉淀槽

設(shè)計流量150m3/d，有效面積為4.5m2，池體尺寸L×B×H=1.0m×4.5m×2.5m，1 座，采用密封磚砌結(jié)構(gòu)，池壁磚混，池頂為鋼筋混凝土蓋板，厚度為120mm，池底混凝土，有效水深2m。

2.3.7配水槽

設(shè)計流量150m3/d，有效面積為15m2，池體尺寸L×B×H=0.6m×5m×1.5m，1 座。池壁磚混，池底混凝土，停留時間1.2 h，有效水深1m。另一個配水槽圓形濕地系統(tǒng)為配水結(jié)構(gòu)，配水系統(tǒng)為外圈布水，池體尺寸：寬0.6m，周長53m，高1.5m，1 座，池壁磚混，池底混凝土。

2.3.8人工濕地

設(shè)計流量150m3/d，采用潛流濕地床，設(shè)計負(fù)荷為0.5m3/（m2·d），由于用地有限，人工濕地床有效面積為300m2，一個有效面積為120m2，池體尺寸L ×B×H=5.0m×24m×1.5m，1 座，與前處理系統(tǒng)合建；另一個為圓形，有效面積為180m2。平面為半徑7.5m的圓形區(qū)域，濕地的上部通過預(yù)留孔與配水槽相通，從上部進(jìn)水，人工濕地填料粒徑Φ20～40mm，厚度0.5m床平面布置設(shè)計，上部種植景觀較好濕地植物，最后水通過頂部濕地圍堰溢流出到集水槽里面，濕地床的有效高度為0.7m。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

2.3.9出水槽

出水槽1 尺寸L×B×H=0.6m×0.8m×1.5m，出水槽2 尺寸為濕地系統(tǒng)中間出水，出水槽半徑為0.4m，池高1.5m，1 座，池壁磚混，池底混凝土，有效水深1m。

2.3.10排放口

設(shè)計流量600m3/d，池體尺寸L×B×H=0.6m×1m×1.5m，1 座，池壁磚混，池底混凝土，有效水深1m。

3 工程運(yùn)行效果分析

污水處理設(shè)施于2011 年8 月初進(jìn)行調(diào)試，于2011 年11 月通過當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保部門的竣工監(jiān)測驗收。當(dāng)前的平均水量約為130m3/d，正常運(yùn)行時的水質(zhì)數(shù)據(jù)見表2。

表2 污水處理設(shè)施正常運(yùn)行時出水水質(zhì) mg·L-1

由表2 可見，處理出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。該工程人工濕地直接利用村落附近的荒地和廢舊的菇棚，工程總投資約33.16 萬元，其中污水的收集系統(tǒng)管網(wǎng)直接投資14.95 萬元，污水處理設(shè)施工程直接投資為18.21 萬元，工藝運(yùn)行成本為0.12 元/(m3·d)廢水。

4 結(jié)論與建議

經(jīng)過半年多的運(yùn)行證明，采用水解酸化-人工濕地組合工藝處理飲用水源地農(nóng)村污水效果明顯，出水滿足《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，可直接回灌山林，不增設(shè)排放口，操作管理簡便，運(yùn)行成本低，具有較好的實(shí)際應(yīng)用價值。