组合人工湿地工艺在农村生活污水中的应用

组合人工湿地工艺在农村生活污水中的应用

1设计规模及废水水质项目的入口处是湖南省某市的废水，主要来自人类粪便、厨房垃圾、家庭清洁、生活垃圾等。主要污染成分为cod、nh3-n和tp，同时含有少量脂肪和阳离子表面活性剂等污染物。根据实地调查和对相关资料的研究,确定该污水处理工程的设计规模为1500m3/d,出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准。设计进水水质及排放标准见表1。2生活污水的预处理结合农村生活污水的特点以及该工程所在地的地理环境特征,确定该污水处理工程采用组合人工湿地处理工艺。人工湿地污水处理系统采用预处理→一级表流湿地→垂直潜流湿地→二级表流湿地的组合方式,工艺流程见图1。由图1可知,该工艺含A(一级表流湿地)、B(垂直潜流湿地)、C(二级表流湿地)、D(污泥处置)与E(地表径流收集过滤辅助设施)五个单元。生活污水首先通过格栅去除较大杂物,然后进入一级表流湿地(即A单元),A单元亦称生物调节与预处理单元,兼有培育与筛选湿地植物功能。该单元除了对污水进行生物吸收降解、实现生活污水二级处理目标外,还兼沉淀池功能,沉淀的目的是防止后续人工湿地深度处理单元基质发生堵塞。生活污水自A单元流入串联的垂直潜流人工湿地组合B单元,再由B单元流入串联的表流人工湿地组合C单元。B与C单元设计为污水深度处理单元,出水可达标排放,或作为景观用水,或用作绿化用水。处理系统产生的污泥进入污泥池,湿地植物换季时统一收获,然后与污泥一起进行合理处置。可考虑建沼气池用以处置污泥和湿地收获植物。为避免雨水径流对系统的影响,建立地表径流收集与过滤辅助系统,作为人工湿地处理系统的辅助设施。3生物多样性原则组合人工湿地工艺包含以下五大关键技术:①植物资源库构建。湿地系统各个季节都需要可以直接移植的植株,工程项目立足于自给,在A单元利用污水作为资源来培育优势去污染植物,为系统植物季节性需求提供保障。项目采用大棚技术,将A单元建设成为半封闭系统,用以防止雨水冲击,同时可超前对植物进行繁殖培育。②植物选择与群落模式。项目目标是构建一个具有高效除污和生产功能的复合生态系统,因此系统建设重视优势植物的选择和季节性植物群落模式的构建,通过丰富系统生物多样性来强化湿地生态系统的时、空与营养结构功能。冬季植物群落模式构建是本项目的关键技术之一。经济型植物选择可包括景观花卉、生物能源和药用植物等。③植物换季。系统中及时便捷的植物换季是保证系统处理效果的关键环节之一。本项技术除在A单元构建植物资源库以保证种苗资源外,还在潜流单元种植一定数量的木本植物,对季节性植物采用混、间种方式,确保换季时各单元留存的植物数量。表流单元植物换季采用快捷方便的浮床移植方法。④浮床技术。挺水与陆生植物的浮床诱导生根技术是技术创新点之一,该技术采用无土栽培,可避免根系在土壤中腐烂,降低清淤成本;便于移植与收获,降低运行费用;陆生植物的引入可丰富系统的生物和景观多样性,提高系统处理能力;采用浮床分区,降低建设成本,有利于植物配置与景观设计。⑤多级迭流增氧垂直潜流系统。构建多级迭流系统有三大目的,一是便于均匀布水和水力调控,二是有利于防止和处理堵塞,三是污水在每级迭流过程中具有自然充氧的作用,可提高缓冲系统生物再生的速率。4湿地植物群落复合模式常见的湿地植物见表2。在潜流单元中,主要采用以草本植物为优势季节性植物群落和以木本植物为长效植物群落混合种植的方式,构建结构稳定、功能持续的湿地植物群落组合模式,形成较为完整的复合生态系统。在表流单元中采用无土水培技术构建沉水、挺水与浮水混合培植的模式,而挺水植物和筛选的陆生植物的培育采用浮床技术。5主要处理单元、工艺参数处理系统工艺参数及构筑物设计参数分别见表3、4。6项目开展6.1污染物的去除效果组合人工湿地处理系统运行效果见表5。由表5可知,系统出水水质良好,各项指标均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准,对COD、BOD5、TN、NH3-N、TP的去除率分别达到了90.9%、91.0%、60.0%、86.9%和91.3%。6.2运营成本燃料和能源采购外购燃料及动力指项目所需要消耗的水、电费用,年均合计为3.05万元。工资和社会福利污水人工湿地深度处理项目定员为2人,人均年工资福利按1.8万元计,项目年均工资福利费用为3.6万元。维修费用指项目营运期间建(构)筑物的修缮费用、植物补种及其他设施的日常修理维护费用和计提的大修费用,年均合计为3.0万元。2废物处理费用项目运行时植物收割将产生固体废物约30t/a,固体废物运输费及填埋费按60元/t计,合计为0.18万元/a。建构筑物折旧费用固定资产折旧按直线法分类折旧计算,净残值率为5%,建构筑物折旧年限按20年计,项目年均折旧费用为0.09万元。系统运行成本合计约9.92万元/a,折合运行成本为0.19元/m3。7生活污水废水排放废水针对农村生活污水水质水量特征,采用组合人工湿地工艺进行处理,效果明显,运行稳定,对COD、BOD5、TN、NH3-N、TP