河源市滑灘村，地處黃沙河畔（黃沙河是新豐江水源保護(hù)區(qū)的支流），總?cè)丝诩s3600人，以板栗種植業(yè)為主要經(jīng)濟(jì)支柱。約30％村民聚居在新農(nóng)村文化廣場周邊，其余村民靠山沿河分散居住。隨著人民生活水平的提高，生活污水的水量與污染負(fù)荷均有所增加，污水直排入黃沙河，威脅著水源保護(hù)區(qū)的水質(zhì)安全。本文采用生物塘+垂直流人工濕地+水平潛流人工濕地組合工藝對該村文化廣場周邊聚居區(qū)的生活污水進(jìn)行處理，考察了該工藝的處理效果以及推廣潛力。
1 工藝流程與方法
1．1 試驗(yàn)系統(tǒng)
本工程主要對聚居區(qū)的生活污水進(jìn)行處理。為了不占用耕地，綜合考慮地勢等因素，配合現(xiàn)有排污管道，在污水進(jìn)入河道前設(shè)處理系統(tǒng)，工藝流程如圖1所示。
生活污水 經(jīng)排水管網(wǎng)進(jìn)入文化廣場邊上的池塘（30m×30m×1．5m）。在池塘里構(gòu)建植物浮床，并且養(yǎng)魚，將其改造成生物塘。并且引入一些自流的山泉水用于稀釋污水。植物浮床（2．5m×2．5m）上種植美人蕉、水通菜、西洋菜。養(yǎng)殖鯽魚、鯉魚。污水通過生物塘的處理后，由潛水泵抽到人工濕地深度處理。
垂直流-水平潛流人工濕地分為兩部分：第一級為垂直流人工濕地；第二級為水平潛流人工濕地，尺寸均為13m×4m×0．7m。垂直流人工濕地和水平潛流人工濕地都用粒徑為20～40mm的碎石作填料。在兩級人工濕地上都種植同樣的植物，包括風(fēng)車草、紅花美人蕉、黃花美人蕉、紙莎草、再力花、花葉蘆竹、蜘蛛蘭。植物種植的間距為40cm。人工濕地水力負(fù)荷為0．52m3/（m2·d）。濕地出水流入景觀回用池。
景觀回用水池（3m×4m×1．5m），池內(nèi)有觀賞性錦鯉，池邊擺放園林石種植觀賞性植物。池底安裝潛水泵，與文化廣場的綠化噴淋系統(tǒng)連接，可給文化廣場綠化澆水。景觀池出水自流入黃沙河。
圖1 工藝流程
系統(tǒng)于2010年5月投入運(yùn)行，旱季設(shè)計污水處理量200t/d，雨季最大處理量2000t/d，暴雨時停止運(yùn)行兩級人工濕地，污水經(jīng)生物塘后經(jīng)溢流口排入農(nóng)田。
1．2 測試方法
2010年4—12月，每10d監(jiān)測一次生物塘進(jìn)、出水、垂直流人工濕地出水、水平潛流人工濕地出水。監(jiān)測指標(biāo)包括化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH4+-N）、總磷（TP）。其中，COD、NH4+-N和TP均采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定。
2 結(jié)果與討論
2．1 系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)
生物塘進(jìn)水平均值為：ρ（COD）=（68．71±8．27）mg/L，ρ（TP）=（1．43±0．53）mg/L，ρ（NH4+-N）=（0．97±0．43）mg/L。污染濃度不是很高，但是如果直接排入黃沙河，還是會對其造成污染威脅。
2．2 各單元出水水質(zhì)
系統(tǒng)運(yùn)行期間各工藝單元出水水質(zhì)見表1。
表1 系統(tǒng)各處理單元出水污染物濃度 mg/L
由表1可知：運(yùn)行期間生物塘出水的水質(zhì)波動較大，但整個系統(tǒng)的運(yùn)行較為穩(wěn)定。系統(tǒng)對COD平均去除率為87％，對TP平均去除率為95％，對NH4+-N平均去除率為83％。出水水質(zhì)達(dá)GB3838-2002的要求，出水排入黃沙河。運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)，進(jìn)水水質(zhì)渾濁，有異味，經(jīng)系統(tǒng)處理后，水體顏色逐漸變淺，景觀池出水潔凈透明，無任何異味。同時還發(fā)現(xiàn)，生物塘進(jìn)水口遠(yuǎn)端的植物浮床生物量不如近端生物浮床，濕地2中的植物長勢明顯不如濕地1，這也是濕地2中水體污染濃度降低的表現(xiàn)。
2．3 不同單元的污染物去除作用
生物塘的緩沖和稀釋作用，降低了污水濃度，為植物浮床和人工濕地減輕了沖擊負(fù)荷，恰恰浮床和濕地都不適用于濃度太高的污水。由于生物塘是經(jīng)過池塘改良而來，所以塘中有豐富的水草、藻類、軟體動物等，都有利于水質(zhì)的凈化。在生物塘中，N、P的去除，藻類和植物的攝取作用可能是比硝化/反硝化作用及吸附、沉淀作用更有效的途徑。由于pH，DO都比較穩(wěn)定，接近天然水體，所以氨氮的揮發(fā)和磷的化學(xué)沉淀作用均不顯著。但是豐富的藻類對氨氮具有一定的去除作用，因?yàn)樵孱惿L的最主要氮源是氨氮。McCarthy等在1977年指出浮游植物利用各種形式氮的優(yōu)先順序?yàn)榘钡居袡C(jī)氮＞硝酸鹽＞亞硝酸鹽。藻類攝取水中的氨氮，通過光合作用合成細(xì)胞所需要的氨基酸等物質(zhì)。與此同時廢水中的無機(jī)氮和無機(jī)磷都可作為植物生長過程中不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)，在植物吸收及同化作用下被轉(zhuǎn)化為植物的ATP、DNA、RNA、蛋白質(zhì)等有機(jī)成分，最后通過植物收割而被去除。
人工濕地主要依靠填料和植物兩個部分對污染物進(jìn)行去除。懸浮物和有機(jī)物通過填料以及植物根系的攔截、過濾、微生物的吸附、凝聚作用而被截留，其中的有機(jī)組分附著在填料上形成的生物膜上，在細(xì)菌胞外酶的作用下逐步水解成小分子或可溶性有機(jī)物（DOM），之后通過微生物的異化作用被降解為CO2、H2O、NH3等物質(zhì)而被去除。為了恢復(fù)填料和植物根系的截留能力，無機(jī)組分則結(jié)合成床體組成部分。植物在進(jìn)行光合作用的過程中產(chǎn)生氧氣并通過氣道輸送至根區(qū)，在植物根區(qū)的還原態(tài)介質(zhì)中形成好氧微環(huán)境，在非根系區(qū)域形成缺氧、厭氧的微環(huán)境。氨氮在好氧微環(huán)境中被硝化菌氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮，硝酸鹽氮在反硝化菌的作用下被轉(zhuǎn)化為N2O、N2。而磷在人工濕地中的去除途徑主要是依靠基質(zhì)的吸附、沉淀作用。跟生物塘?xí)r一樣的，廢水中的無機(jī)氮和無機(jī)磷都可作為植物生長過程中不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)。
2．4 環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益
該系統(tǒng)投入使用后，原本直排入河的污水不再對河道構(gòu)成威脅，而且生物塘作為蓄水池，干旱時節(jié)還能夠起到灌溉農(nóng)田的作用，景觀池水可以用于噴淋文化廣場綠化。另外，假如地勢條件好，該處理系統(tǒng)不需要任何機(jī)械設(shè)備，不耗電，不需添加藥劑。而且前期投入的工程基建費(fèi)比傳統(tǒng)污水處理設(shè)施要低很多。建成后，除管理費(fèi)用外幾乎不再需要其他費(fèi)用。產(chǎn)出的美人蕉可以作為豬、牛的飼料，生物塘內(nèi)養(yǎng)的魚可以銷售。所以該系統(tǒng)具有一定的經(jīng)濟(jì)價值和環(huán)境價值。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結(jié)論
1）采用生物塘-人工濕地系統(tǒng)處理滑灘村生活污水，COD、NH4+-N和TP的平均去除率分別為87％、95％、83％，出水水質(zhì)可達(dá)到地表水三類標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002。
2）該處理系統(tǒng)成本低廉，易于維護(hù)；不但降低了污染，而且養(yǎng)殖的魚和系統(tǒng)內(nèi)的植物具有經(jīng)濟(jì)和觀賞價值。
3）由于廣東地區(qū)農(nóng)村大多依山傍水而居，且有很多魚塘、風(fēng)水塘，地勢上大都有一定高差。該工藝的特點(diǎn)剛好與這些因素相吻合，把該系統(tǒng)工藝靈活的與每個村的具體情況結(jié)合起來，具有在農(nóng)村聚居區(qū)推廣的可行性。
