劉曉利，劉 峻，朱亞飛

(1.鄭州大學(xué)，河南 鄭州 450001; 2.鄭州億眾環(huán)境科技有限公司，河南 鄭州 450000)

1 引言

河南某村莊為改善農(nóng)村人居環(huán)境，提高當(dāng)?shù)卮迕竦纳钯|(zhì)量，建設(shè)處理規(guī)模為100m3/d，采用以人工濕地-穩(wěn)定塘為主體處理工藝的農(nóng)村生活污水處理工程，出水水質(zhì)滿足河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB41/1820-2019)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水質(zhì)

農(nóng)村生活污水主要包括廚房洗滌、淋浴、洗衣等廢水等污水，其成分及變化與當(dāng)?shù)鼐用裆畹臓顩r、水平和習(xí)慣，污染物濃度與用水量有關(guān)，同時(shí)受到污水管網(wǎng)建設(shè)條件、雨污分流狀況等條件制約。本項(xiàng)目生活污水具有以下特征：①由于村內(nèi)以旱廁為主，污染負(fù)荷較低；②污水中含有COD、BOD5、N、P等主要污染物，其中BOD5/COD≥0.5，可生化性強(qiáng)；③農(nóng)村人員生活作息相對(duì)規(guī)律，污水排放量也具有規(guī)律性，以早、中、晚排水量居多。

本工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)

3 污水處理工藝流程

結(jié)合國(guó)內(nèi)農(nóng)村污水處理實(shí)際狀況[1～6]，根據(jù)工程所在地的氣候特征及經(jīng)濟(jì)條件，確定采用格柵-隔油池-1#表流人工濕地-潛流人工濕地-2#表流人工濕地處理工藝。工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 農(nóng)村污水處理工藝流程

4 主要構(gòu)筑物工藝設(shè)計(jì)

(1)格柵渠。磚混結(jié)構(gòu)，1座，結(jié)構(gòu)尺寸為2.0 m×0.3 m×1.3 m，設(shè)置人工粗格柵1套，柵寬0.3 m，柵條間距25 mm，材質(zhì)304不銹鋼；細(xì)格柵1套，柵寬0.3 m，柵條間距3 mm，材質(zhì)304不銹鋼。用于截留污水中的漂浮物等。

(2)隔油池。鋼混結(jié)構(gòu)，1座，結(jié)構(gòu)尺寸為2.5 m×1.0 m×2.3 m，有效容積3 m3。用于去除廢水中的油類物質(zhì)，減輕人工濕地的處理負(fù)荷。

(3)1#表流人工濕地。框架結(jié)構(gòu)，1座，分4格，單格結(jié)構(gòu)尺寸為23.8 m×8.0 m×1.0 m，總面積761.6 m2，有效水深0.3～0.5 m，表面COD負(fù)荷9.98 g/(m2·d)，表面水力負(fù)荷0.13 m3/(m2·h)，有效水力停留時(shí)間3.05 d。池內(nèi)設(shè)置基質(zhì)填料100 m3；活性鈣60 m3；生態(tài)石籠40個(gè)，結(jié)構(gòu)尺寸為2 m×0.5 m×0.5 m；池底及池壁鋪設(shè)防滲土工布3300 m2；設(shè)置配水渠1座，框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸32 m×0.5 m×0.8 m。

(4)垂直潛流人工濕地?？蚣芙Y(jié)構(gòu)，1座，分4格，單格結(jié)構(gòu)尺寸為9.0 m×8.0 m×1.4 m，總面積288 m2，基質(zhì)層高度1.1 m，表面COD負(fù)荷19.79 g/(m2·d)，表面水力負(fù)荷0.35 m3/(m2·h)，基質(zhì)空隙率按35%計(jì)，水力停留時(shí)間1.27 d。池內(nèi)設(shè)置生態(tài)基質(zhì)填料245 m3；沸石72 m3。設(shè)置上下兩層布水系統(tǒng)池內(nèi)。池底及池壁鋪設(shè)防滲土工布480 m2；設(shè)置配水渠、收水渠1座，鋼混結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸分別為32 m×0.5 m×0.8 m、32 m×0.5 m×0.5 m。

垂直潛流人工濕地設(shè)計(jì)種植挺水植物蘆葦、菖蒲、香蒲、藨草。在垂直潛流人工濕地各單元的植物配置不完全相同，單元內(nèi)的植物也根據(jù)周邊環(huán)境做出適當(dāng)調(diào)整。垂直流人工濕地以蘆葦、菖蒲、香蒲、藨草等凈污能力較強(qiáng)的植物為主。

人工濕地進(jìn)水采用可旋轉(zhuǎn)彎管加閥門，控制進(jìn)水量和水頭。出水采用多個(gè)閥門組合，分別控制高水位出水、中水位出水和低水位出水。

(5)1#表流人工濕地?？蚣芙Y(jié)構(gòu)，1座，分4格，單格結(jié)構(gòu)尺寸為7.0 m×8.0 m×1.0 m，總面積224 m2，有效水深0.3～0.5 m，表面COD負(fù)荷7.63 g/(m2·d)，表面水力負(fù)荷0.45 m3/(m2·h)，有效水力停留時(shí)間0.90 d。池內(nèi)設(shè)置基質(zhì)填料35 m3；生態(tài)石籠20個(gè)，結(jié)構(gòu)尺寸為2 m×0.5 m×0.5 m；池底及池壁鋪設(shè)防滲土工布1016 m2；設(shè)置收水渠1座，磚混結(jié)構(gòu)，尺寸28 m×0.5 m×0.8 m。

(6)綜合間。1座，磚混結(jié)構(gòu)，總尺寸為6.0 m×4.2 m×4.2 m，用于管理人員臨時(shí)休息及存放維護(hù)用具。

5 調(diào)試運(yùn)行、管理及處理效果

5.1 調(diào)試運(yùn)行、管理

本工程主要調(diào)試以人工濕地進(jìn)配水及人工濕地植物的種植和日常維護(hù)管理為主。

5.1.1 表面流人工濕地

表流人工濕地以挺水植物與沉水植物交替種植為主，挺水植物種植蘆葦、香蒲、菖蒲、紙莎草等。沉水植物種植金魚(yú)藻、苦草、狐尾藻、黃花貍藻等。沉水植物與表流人工濕地的出水口之間需要有挺水植物作為間隔，防止沉水植物堵塞垂直流人工濕地。

5.1.2 垂直潛流人工濕地

垂直潛流人工濕地基質(zhì)層總高度為1.1 m，按照基質(zhì)級(jí)配和高度依次填充。首先使基質(zhì)層完全浸水，在基質(zhì)層深15 cm處栽種蘆葦，株高為50～60 cm，株距30 cm；香蒲株高30 cm，株距20 cm。按設(shè)計(jì)流量運(yùn)行到2～3個(gè)月后，可將水位降低到填料表層下15 cm，以促進(jìn)植物根系向深部發(fā)展。同時(shí)根據(jù)季節(jié)的變化，通過(guò)調(diào)節(jié)出水管不同高度的閥門，來(lái)控制濕地內(nèi)部的運(yùn)行水位。

5.2 濕地植物的管理及保溫措施

(1)表面流人工濕地運(yùn)行中應(yīng)及時(shí)清理水面的植物落葉及敗落的莖稈等，以防止其腐爛影響水質(zhì)。

(2)病蟲(chóng)害防治。濕地植物除蟲(chóng)除害應(yīng)盡量采用無(wú)毒無(wú)害的殺蟲(chóng)殺菌劑，避免對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生影響。

(3)在植物收割期，應(yīng)及時(shí)清理人工濕地上殘留植物碎屑，防止因植物殘留造成出水取出效率降低甚至污染物的濃度升高。

(4)冬季溫度較低情況下有針對(duì)性的采取保溫隔離措施，其中表面流人工濕地采用逐級(jí)密植蘆葦?shù)姆绞竭M(jìn)行植物覆蓋保溫，垂直潛流人工濕地則采用覆蓋收割后的植物的方式進(jìn)行人工外加保溫，此外還可以通過(guò)降低濕地的運(yùn)行水位，以利用地溫保障濕地的穩(wěn)定運(yùn)行。

5.3 運(yùn)行效果

2019年7月，本項(xiàng)目調(diào)試完成后，出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。出水各指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB41/1820-2019)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表2 運(yùn)行結(jié)果

6 經(jīng)濟(jì)分析

本項(xiàng)目總投資費(fèi)用為181.23萬(wàn)元。主要包括構(gòu)(建)筑物施工費(fèi)、管材購(gòu)置安裝費(fèi)、植物購(gòu)置種植費(fèi)等費(fèi)用為129.55萬(wàn)元；勘察設(shè)計(jì)費(fèi)、運(yùn)行調(diào)試費(fèi)等費(fèi)用51.68萬(wàn)元。運(yùn)維成本主要包括人工濕地運(yùn)行維護(hù)費(fèi)及其他等，運(yùn)行費(fèi)用總計(jì)5.01元/d，折合噸水運(yùn)行成本為0.05元。

7 結(jié)語(yǔ)

工程實(shí)踐表明，采用格柵-隔油池-1#表流人工濕地-潛流人工濕地-2#表流人工濕地處理工藝農(nóng)村處理生活污水是切實(shí)可行的，出水水質(zhì)滿足河南省地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB41/1820-2019)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該工藝具有投資少、出水水質(zhì)穩(wěn)定、具有景觀效果等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)減少了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的污染。