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爱尔斯微课堂|农村生活污水治理中组合人工湿地技术的应用
提到农村生活污水，不少人都在治理这方面犯了愁。旱季流量小、难收集，雨季流量大、浓度低、可生化性差，污染物成分简单等排放特点，导致其处理难度较大、成本较高，而传统的人工湿地技术存在占地面积较大、出水水质不稳定、填料易堵塞、寿命较短的缺点，因此寻找一种快速解决农村生活污水问题且运行效果显著、景观优美、成本较低的技术迫在眉睫，组合人工湿地技术就出现在大众视野。
组合人工湿地技术依托生物处理和生态重建的组合工艺，采用“食藻虫引导的水体生态修复技术”，利用沉水植物替代传统的砾石、人工水草等填料，辅以强化预处理措施(如化粪池等)，针对项目的具体特点因地制宜，充分利用地势较低的现有塘体或闲置土地(新开挖塘体)，无需动力提升，恢复村落塘体自净功能，实现汇流入塘的农村生活污水净化，打造花园式零能耗的农村生活污水处理系统。此技术具有净化效率高、景观优美、零能耗、运营成本低、可持续发展等优点。
本文以江西省乐平市后港镇新田村为研究对象，充分利用农村闲置土地，以“生化预处理+生态深度净化”为主体工艺，构建组合生化池、植物碎石床、多功能接触氧化塘、沉水涵养塘四级净化系统，实现农村污水的深度净化。通过组合人工湿地技术对农村生活污水的治理效果和后期运行成本进行分析，以求为我国农村生活污水的治理寻找新的出路。
工艺流程图
组合生化池
组合生化池采用“地埋式+顶盖封闭”结构，单一池体组合了格栅、调沉池、厌氧池3种功能，以降低占地面积及建设成本。该工艺拦截水体中的杂物，均置水量水质，通过厌氧生物处理作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质，同时仅产生少量污泥。另外通过不同微生物的代谢过程相互影响、相互制约，形成了复杂的生态系统，提供稳定的预处理能力，确保后续构筑物的处理效果，降低了养护需求
组合生化池剖面图
格栅井
生活污水经管道流至格栅井，格栅井为组合生化池的第一道工艺构筑物，其作用是拦截污水中如树叶、塑料袋等大块的物质，避免生活垃圾进入生化预处理系统，保障后续处理工艺的安全和效率。
格栅井的设计规格为L×B×H =1.7m×1m×1.6m，有效容积为2.72m3，水力停留时间为0.64h。
调节沉砂池
调节沉砂池作用是初步沉降、分离，调节均衡水质，为下一道工序做铺垫。其设计规格为L×B×H=5.4m×2.4m×2.6m，有效容积为33.7m3，水力停留时间为7.93h。
本系统每天产生污泥约10.2kg，其相对整个调节沉砂池的容积较小，因此，每年仅需1次清泥。清理出的污泥，一部分作为污水处理系统周边的绿化使用，一部分运输至沉水涵养塘，作为沉水植物的肥料使用，通过沉水植物发达的根系，吸收氮磷营养盐，固封污泥。
厌氧池
厌氧池为砖混结构，其设计规格为L×B×H=5.4m×4.6m×2.6m，有效容积为64.58m3，水力停留时间为15.2h。
生活污水在厌氧池中，通过厌氧/兼氧微生物的作用，将污水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质，同时释放能量。降低后续结构处理的污染负荷，提高后续构筑物的处理效果。
植物碎石过滤床
植物碎石过滤床紧接组合生化池，其设计规格为L×B×H=14m×6m×1.85m，有效面积为84m2，表面水力负荷为1.21m3/(m2·d)。主体框架结构为砖混，内部结构由下而上依次为自然黏土垫层、防渗膜、层厚300mm细沙保护层、层厚800mm锁磷填料、层厚200mm种植土层、挺水植物。基质填料：采用级配填料：锁磷填料(粒径为8-20mm，火山岩磷的理论饱和吸附量为1.172mg/g)、细砂砾填料(3-6mm)。挺水植物主要选择风车草、美人蕉、花叶芦竹等适应能力强、根系发达、对氮磷等营养盐吸收效果好的挺水植物，同时对底部进行防渗处理。
碎石过滤床剖面图
植物碎石过滤床紧接组合生化池。该工艺经过挺水植物优选、间隔设置含氧区域以及基质材料选择配置，保障了反硝化碳源，实现了微生物与基质协同脱氮除磷。通过运行方式控制、结构优化以及生物投加槽等手段，解决了人工湿地系统普遍存在脱氮能力季节性差异和堵塞等问题，实现低成本、轻养护、高效果的设计需求。
多功能自然接触氧化塘
多功能氧化塘是一种由柔性生物载体、浮体或浮床以及水生植物构成的可移动式、不堵塞型湿地。利用微生物－植物联动作用实现来水污染负荷的进一步削减。充分遵循净化效率高、经济效益好、维护管理简单的设计原则，优选根系发达的水生植物。通过氧化塘的自然增氧、系统硝化、植物及其根系附着微生物群落作用，吸收NH3-N、沉砂沉淀、生态截留、削减COD和BOD5等。
多功能接触氧化塘剖面图
纤维填料形成生物净化膜，且填料由内而外紧密到疏松的特殊编织，使得材料本身具备由内而外的厌氧、兼氧、好氧的微AO环境，可同时承载大量的硝化菌和反硝化菌，具备同步硝化反硝化功能，对氮磷的去除力增强。借助水体的流动性及强降雨期的雨水冲刷，实现“脱膜换膜”，新陈代谢良好，使得微生物常保活力。
多功能氧化塘有效面积为276m2，表面水力负荷为0.37m3/(m2·d)。底部为开挖后稻田土底质，采用素土回填夯实；沿岸2m内设置为生态自然缓坡，种植挺水植物护坡；植物配置包括漂浮植物(大薸、狐尾藻)、浮叶植物(睡莲)及挺水植物(美人蕉+鸢尾+菖蒲)；其他材料为生物飘带(人工水草)及配套固定网绳、网兜。
沉水涵养塘
沉水涵养塘主要是采用“食藻虫引导水生态系统构建技术”，该技术以驯化后的大型枝角类浮游动物“食藻虫”提升水体透明度，搭配改良后的沉水植被“四季常绿矮型苦草”及其他沉水植物，辅以鱼虾螺贝等水生动物，通过虫控藻、鱼食虫等模式打通食物链，构建“食藻虫－水下森林－水生动物－微生物群落”共生体系，恢复“草型清水态”自净系统，在实现水质净化的同时，把水体打造成集休闲、娱乐、人文于一体的“水清气净的生态景观”水体。与传统人工湿地相比，不仅可以有效净化水质，而且不堵塞、使用寿命长、成本低。
沉水涵养塘剖面图
沉水涵养塘有效面积为1400m2，表面水力负荷为0.073m3/(m2·d)。植物配置包括沉水植物(四季常绿矮型苦草、小茨藻)以及浮叶植物(睡莲)；动物配置包括黑鱼、青虾、环棱螺、河蚌等水生动物；浮游动物为食藻虫；微生物为有益微生物菌群。
来源：净水技术 期刊
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