人工湿地工艺在阜新乡镇污水处理厂的应用及运营问题建议

马 玲（阜新市环境监测中心站 辽宁 阜新 123000）

1 前言

由于农村生产生活的分散性和特殊性，“十二五”以前，阜新地区农村普遍缺乏完善的污水排放系统。农村水污染问题对居民饮用水和生活用水的安全造成了不利影响，也严重影响了农民生活质量的提高。因此，“十二五”期间，辽宁省每年按全省乡镇总数20%左右的比例建设污水处理设施，5年累计建设900座以上。阜新市政府积极响应上级文件精神，大力推进乡镇污水处理工程建设工作。研究调查发现，采用人工湿地处理工艺的污水处理工程有3座，占阜新地区乡镇污水处理工程的37.5%；污水处理规模4600m3/d，占乡镇总体污水处理规模的33.1%；即阜蒙县地区运用人工湿地处理工艺的污水处理工程有：福兴地镇污水处理厂、泡子镇污水处理厂和伊吗图新镇区污水处理厂。

2 人工湿地工艺工程实例介绍

本研究选取福兴镇污水处理厂作为工程实例，对人工湿地乡镇污水处理工程进行详细介绍。

2.1 实例概述

福兴地镇污水处理厂工程运用生物接触氧化+人工湿地处理工艺，设计处理能力为600m3/d，服务人口5000人，占地面积为2500m2，工程直接投资约1184.07万元。

本项目污水处理工艺包括预处理、一级处理、二级处理和深度处理四个阶段。预处理：预处理就是在一级处理之前去除污水中大块的呈悬浮状或漂浮状态的污物以及沉降效果较好的砂砾等，以确保处理系统安全运行。一级处理主要目的是为二级处理减轻负荷。一级处理：一级处理主要目的是为了二级处理减轻负荷，通常采用的工艺为沉淀池，小规模污水处理设施，根据处理方式的不同可以省去初次沉淀池。考虑到该工程污水水量较小，未设置初沉池，仅设置调节池，其调节池具有一定的沉淀功能。二级处理：生物接触氧化工艺，提高污染物去除效率，使进入湿地系统的污水满足人工湿地进水水质要求，以保证湿地系统的处理效果。深度处理：深度处理是污水处理设施的中心环节，污水中大部分污染物在深度处理中得到降解和去除，从而使出厂污水达到排放标准。本项目选择潜流式人工湿地作为工程深度处理工艺。湿地面积总计为1800m2，在湿地入口处设置d8-16砾石过滤区。潜流湿地分3个序列，每个单元尺寸30m×20m。其中潜流湿地结构如下：压实粘土、防水土工膜，400mm厚砾石（d16-32），300mm厚砾石（d8-16），10mm厚粗砂，200mm厚种植土，湿地内均匀种植芦苇、茭白、香蒲等湿地植物，植物密度9株/m2以及观赏型花卉。底部夯实，湿地防渗采用HDPE防渗膜。

污水处理工艺见图1。

图1 福兴地镇污水处理设施工艺流程图

2.2 工艺特点

从技术的新颖性、先进性及技术的成熟程度分析看，MBBR反应器+潜流式人工湿地工艺是近年来城镇污水处理厂的新型处理工艺。不仅能满足乡镇污水处理的要求，水质稳定，能耗低，且维护管理简单；人工湿地处理系统同其他污水处理厂经济参数比较除了占地面积大于污水处理厂，其他各项费用都低于污水处理厂，单位污水的处理费用还不到污水处理厂的十分之一。

同时人工湿地系统能增加绿地面积，改善和美化生态环境等。人工湿地的系统内部生物体和非生物体之间可以进行连续的能量和物质交换，与一般农业生态系统不同，它是以污水处理为目标，包括资源再生和再利用的良性循环系统，湿地边沿可以种植粮食作物，以供野生动物食用。湿地部分为开放水面，其余种植植物，在湿地里有浅水区、深水区、植物区、岛、自然地和人工建造的开阔地带。同时，人工湿地系统也可检测类似于生态农业的优良生态系统，在湿地上种植经济作物，利用这些经济作物养殖水生生物和家禽家畜，提高人工湿地的整体经济效益。

2.3 工艺运行效果

福兴地镇污水处理厂自运行以来，日进水量约320t，低于设计规模，全年处理效果良好，出水水质达到GB18918-2002《城镇污水处理设施污染物排放》一级B标准，达标后，COD排放浓度为60mg/L，氨氮排放浓度为8mg/L，则本项目每年向西大河排放COD13.14t，氨氮1.75t。本项目建成前，福兴地镇生活污水未经处理直接排放，以废水量320m3/d计，年排放COD37.61t，NH3-N6.92t。本项目建成后，减排COD24.47t/a，氨氮5.17t/a。达标出水消毒后用于农灌。

3 工程应用比较

泡子镇污水处理厂和伊吗图新镇污水处理厂的处理工艺与福兴地镇污水处理厂的处理工艺相似，主要都采用了人工湿地进行深度处理，同时，为了处理效果的需要，人工湿地前的二级处理-生物接触氧化工艺都选用了BFMS-MBBR反应器，即移动床生物膜反应器，将污染物浓度降低到满足湿地的要求，排入潜流式湿地系统进行深度处理，达到预期的处理效果。

通过分析三个污水处理厂 的处理工艺、工程概括，投资情况和运行现状，现将三个污水处理厂的现状进行比较，具体见表1。

表1 生物氧化+潜流式人工湿地污水处理工艺应用比较

4 运营问题分析

根据以上对比可以看出，建成的人工湿地工艺乡镇污水处理厂存在以下问题：（1）三个污水处理厂处理工艺相似，工程现状、投资情况、运行现状基本相似。（2）BFWS-MBBR反应器+潜流式人工湿地是人工湿地在阜新地区农村处理生活污水运用比较普遍的工艺，工艺可靠，污染物去除效率，出水水质好，运行稳定，且设备维护简单易操作。（3）污水处理规模大的污水处理厂，运营费用低于污水处理规模小的污水处理厂，即福兴地镇污水处理厂一次性投资较低，但吨水平均下来的运营费用较高。（4）由于各个镇的人口不一样，污水处理厂设计处理规模不同，但镇区普遍污水量较少，福兴镇设备现阶段运行较合理，而其他两个污水处理厂设计规模过大，现阶段污水收集困难，设备运行较不稳定。（5）由于北方冬季气候较冷，保证人工湿地植物存活率问题比较困难，很多植物在冬天不能存活下来，死亡率较高，而给植物保暖费用较高，人工湿地景观的可实行性出现问题。

5 人工湿地适用性改进建议

人工湿地对污染物的去除效率受环境影响较大，温度与季节的变化影响着人工湿地系统内的生物活性，所以在冬季人工湿地中，保持适宜微生物生长的温度对于出水水质是十分重要的。薄膜法的保温效果比较好，在冬季对湿地采取了地膜覆盖的保温措施，发现湿地内水温降低幅度较小，在2℃左右，气温对湿地的影响很小。因为在白天天气晴朗的时候，薄膜接受阳光照射，使得处理单元中的温度升高；在冬季夜间，辐射能集中在5～25μm的长波辐射，薄膜具有较好的阻隔能力，用作覆盖材料具有很好的保温性，使得系统中的温度长时间维持在较高的水平上，提高微生物的活性，而且在薄膜下覆盖了约40cm厚的植物体，对人工湿地起到了有效地保温作用，在沈阳浑南人工湿地选择炭化后的芦苇屑作为保温措施，湿地出水温度一直保持在9℃以上，出水水质较为稳定，说明湿地床内生物反应仍然进行较好。人工湿地工艺是国内乃至世界倡导的环保处理工艺，我市人工湿地问题只要改进湿地植物种植，保证温度和环境，人工湿地对污染物去除效率不受影响即可广泛应用。

在保证人工湿地冬季运行效率的基础上，针对阜新地区乡镇污水处理设施的建设、运营管理的主要问题，我们提出：坚持市场驱动，运营规范化，引进BOT管理模式；加大政府资金拨付，确保运行费用；将乡镇污水处理厂运行纳入政府绩效考核；加快污水收集管网等配套建设；因地制宜，科学规划污泥处置方式；加强监管，确保责任主体职责到位；人才支撑，加强专业人员引进培养；依法监管，强化责任追究。通过一系列措施，保证污水处理厂正常有效运行，控制污水排放、促进水生态系统良性循环。