人工湿地处理农村生活污水的工艺

卢星星

（深圳市环境科学研究院 广东深圳 518001）

引言

由于污水处理设施建设相对滞后，大量未经处理的农村生活污水直接排入农村的河道沟渠，最后进入湖泊、河流、海洋等受纳水体，污水中富含磷跟氮，这些都是会造成藻类水生植物大量繁殖，从而导致水的透明度降低和容氧度也降低，同时影响到水质，进而造成各种鱼类以及水中生物的消亡。而且当这一藻类死后，其残留物腐烂的时候会分解，这个过程会消耗掉水中的氧气，同时厌氧微生物对有机物的分解会产生一些有毒气体或者是臭味物体，这样会造成水质变差，破坏水环境和其生态的可持续性的发展。因此为了控制好这种污染，以免水质恶化，目前对于农村存在的这种污水问题的处理是当务之急。

1 设计概况

本文针对某个农村做了一组相应的实验。该村有176号人一共有70户。此村周围基本上都是以务农为生，种植一些果树，水稻一类，例如柿子树，玉米等等，另外为了增加收入该村开设了农家乐，由于游客多因此这也是此村的主要经济来源，但同时农家乐的业务也造成了很大的污染，主要污染还是生活污水为主。虽然政府为了减少污染为该村设立了完善的排水管道，以及处理污水的化粪池，该化粪池能够将村里各户人家产生的污水收集起来排到村外去处理，但是由于化粪池后续的事情没有得到进一步的解决，还是造成了污水泛滥的问题，以至于影响到了环境，因此造成了游客对该村的差评。该村的污染主要来源用餐时候，其他的时间基本没有什么污水，因此该村的污水产量其实每天都是波动的，但是平均下来基本上也在40立方浮动，但是污水的COD确实在78.7-140.6毫克每升之间，NH3-N介于12.6到 26.8毫克每升，TN是15.l-35.3毫克每升,TP是1.3-3.6毫克每升,pH为7.5-8.5。

2 工艺设计

在工艺设计上，主要结合了各种工艺上的优点缺点以及造成的成本费用这一块选择了几个进行了对比。工艺上涉及到的方面因素有很多，例如MBR，一些渗滤系统，生态滤池，以及一些组合工艺，一些一体化的处理装置等等。

如果从多方面的有益因素来考虑，ABR+人工湿地组合工艺是具备一定的优越性的，尤其是针对技术环境效益以及经济方面来看。所以，针对厌氧主体工艺的设计那么非ABR莫属了。但是普通的这种组合工艺技术在针对农村的污水处理时存在很多的不利，不仅耗时比较长，同时对氮磷的处理效果也不是特别的好且效率低下。参考此次试验结果，我们知道通过强化Fe2+，这种工艺在进行对乡村污水中的氮磷处理时有明显的改善，且缩短了时间，而且能够有效的消除此一类的污染物。

所以，采用Fe2+以及这种混合工艺的做法来对乡村里的污水进行处理是可行的，具体的流程可以参考图1：

图1 人工湿地处理中试工艺流程

3 污水处理构筑物单体设计计算

3.1 ABR

在整个试验中，ABR中对污水处理量为Q=4m3/d，有机污染物的浓度很大，为500毫克每升，E表示厌氧处理效率，其值为80%，水力的停留时间为8h。

按有机负荷计算

式中：V—反应器有效容积，m3

Q—废水流量，m3/d；

S0—进水有机物浓度，g COD/L或g BOD5/L；

q—容积负荷，kg COD/m3·d；

HRT—水力停留时间，d

设计取COD容积负荷q=2.0 kg COD/m3·d。

则按有机负荷计算反应器有效容积：

取反应器有效容积1.33rru校核容积负荷：

当启动ABR后，在运行过程中可以知道我们可以清晰的了解COD容积负荷变动范围范围，取反应器有效容积以及实际容积。

3.2 中试装置的搭建

试验中ABR处理的污泥是含水率为百分之八十的成品颗粒污泥，这是在经过压滤之后。在接种的时候，需要往ABR每一个格室塞满一百到两百升的污泥，而且是一次性填满，确定能够进水，在有蠕动泵，兰格的情况下。在设定1.5伏不变的电压下，将颗粒直径只有5~活性炭颗粒与生铁颗粒放进在铁碳微电解室内。

且将填料依次从下到上填满中试人工湿地，一些填料为卵石，火山岩一百毫米，小粒径火山岩，自来水厂污泥以及覆土且卵石的颗粒径介于30到50mm，火山岩介于10到30mm。而且自来水的来源也是有要求的，是位于北京的第九自来水厂，这其中的自来水中的铁和Al的含量分别为43.16克每千克和76.22克每千克。而且湿地的植物的选择也是不同的，分别是栽植密度为每平方米五十株的芦苇和每平方米二十五株的黄花莺尾。

结语

本文的结论主要有三点，具体如下：

第一，当进水是现实情况的低浓度生活污水的时候，130d是ABR所需要的启动时间，那么其出水的CODcr则是一百六十五毫克每升，165mg/L，且百分之五十二点三是相对应的去除率。当还是以实际生活污水为进水，ABR小试动态装置，这个时候九十五d可以稳定，而且CODcr可以降低，只浮动在五十毫克，去除率提高至百分之六十六点四。这个时候的CODcr是达到了污水处理的二级标准的。当ABR中TN在20.9到165.8毫克每升时（TN为出水），TP则是介于4.02至19.07毫克每升。在整个过程中，一般污泥的尺寸为50μm。一般最原始的污泥表面是相当粗糙的，但是会慢慢长大，尺寸会接近225-376μm，且表面会变得光滑。ABR在对污水进行处理时，能对其沉降，使其密度，颗粒都的能得到改善。但当污水浓度较高时，启动ABR是能降低污泥的粒径。针对这些以上的各种特点，构建出了ABR去污颗粒的过程与模型。

第二，针对去磷的填料，以种植芦苇。在实际情况中，对污水进行处理时ABR-人工湿地强化技术对CODcr的去除率可以达到百分之八十，TP的可以达到百分之九十。而且ABP针对CODcr的去除率为百分之六十六点四，TP的则为百分之十二点四九，紧接着人工湿地对其的可以达到四十二点四，TP的可为三十九点二。

第三，在整个运行中，通过加入Fe2+来进行对比，当ABR中加入只有66mg/min的Fe2+七十并没有太多的作用，但是在经过电解设备后Fe2+却开始在ABR原水中出现，浓度高至一百五十毫克每升，且ph值为7附近浮动，这时候的PH值给甲烷细菌提供了很好的寄生环境。为了能够提高去除率，其实可以缩短ABR启动时间。Fe2+的加入能够使得一些污泥絮体能发生絮凝现象，这样能够提高污泥颗粒的成长速度，使得其能力增强，尤其是抵抗水流的能力，最后使得其成长的长度和宽度方向都能得到均衡。参考ABR，可以观察到污泥颗粒变得更加光滑与密室了，尤其是Fe2+的参与后。