适合北方农村的人工湿地处理系统形式

张 丹

（奥诚寰佳实业（上海）有限公司 上海 201106）

引言

我国农村每年产生的生活污水大约为80多亿吨，主要污染物为COD、SS、氮、磷以及致病微生物[1]，由于衣物洗涤水在农村污水中含量比重高，因此，农村污水氮磷浓度要高于一般城镇污水[2]，而80%以上的村庄没有有效的污水处理设施，生活污水随意地排入周围水系中，导致地表和地下水源的严重污染。

我国北方农村多属于温带季风或大陆气候，夏季炎热，冬季寒冷，人口少且分散，生活污水成分复杂且水质及水量随季节，昼夜变化大，加之管网收集系统的落后，粗放形的排放，导致污水处理效率低[3]。此外，北方地区水资源匮乏，水体的严重污染导致可利用的水资源越来越少，形成恶性循坏，严重阻碍了当地经济的可持续发展，因此对北方农村生活污水的处理提出了更紧迫的要求。

本文对庭院式生活污水处理系统、村镇用人工湿地处理系统、复合流人工湿地的农村污水处理系统三种生活污水处理系统的技术原理及适用范围进行了分析及总结，为寻找一种适合处理北方农村生活污水的人工湿地处理系统提供参考，对推动社会主义新农村建设具有重大而现实的意义。

1 庭院式生活污水处理系统

农村住所分散，污水集中收集管网建设困难，加之农村千百年来传统思维，对从城镇大型污水集中处理场演化来的集中处理站，认知程度还比较低，多是直接随意泼洒或排放[4]。庭院式生活污水处理系统结合农村实际情况出发，将生活污水在庭院里进行自我的净化，使生活污水实现不排出用户，自给自足。

生活污水进入庭院式生活污水处理系统后，经过物理、化学和生物作用后除去大部分污染物，处理后的污水再进入一小块人工湿地，通过湿地基质的过滤吸附、湿地植物根系的吸收、好氧与厌氧生物菌群的分解等作用，使污水得以净化。

该系统优点在于适用于布局分散、人口规模小、地形条件复杂、污水不易集中收集、管网建设难的单户或3-5联户（3-5口人/户）。

但人工湿地的植物吸收对TN的去除作用很小，植物的死亡可导致湿地出水氮浓度提高。人工湿地在运行过程中季节性表现差异较大,低温环境下植物吸收作用下降，微生物活性降低,湿地的去除作用明显下降。人工湿地在运行过程中容易发生堵塞现象，当人工湿地发生堵塞时，其吸附能力下降,阻碍了系统中氧的传递，使得人工湿地处理能力骤降，还会产生臭气。

2 村镇用人工湿地处理系统

村镇用人工湿地处理系统主要处理农村生活污水，目前农民基本使用旱厕，生活污水多为灰水，分别来自厨房洗涤水、洗衣排水、淋浴排水等他排水[5]。处理系统主要包括格栅、初沉池、人工湿地，村镇用人工湿地处理系统示意图，如图1所示。

图1 村镇用人工湿地处理系统示意图

污水经过格栅处理，去除污水中废塑料、玻璃瓶等较大固体废物，为保障后续处理的顺利进行，格栅和格网选取建筑给水排水标准图集S321《格栅和格网》中Fs=0.26型号，工作网采用5mm×5mm方格网，网丝直径1mm，支撑网采用30mm×30mm方格网，网丝直径2.8mm。格栅与格网均采用低碳钢材质。此格栅和格网置于初沉池进口处，定期人工清渣。

初沉池主要去除可沉物和漂浮物，减轻后续处理设施的负荷；使细小的固体絮凝成较大的颗粒，强化了固液分离效果；一定程度上，初沉池可起到调节池的作用，对水质起到一定程度的均质效果；减缓水质变化对后续生化系统的冲击，初沉池规格按照各村污水排放量结合各村实际情况设计。

最后经过景观人工湿地降低水中有机质含量，人工湿地采用回形设计，以节省土地资源，全部为潜流人工湿地。人工湿地在前端做配水渠道一条，经前端配水渠道配水后污水流入潜流人工湿地处理。

该系统的优点在于可以节省土地资源、投资少、后期维护低，只需要派人不定期进行维护，清理格栅，即可保证人工湿地的正常运转，净化后的水质较好等特点。但由于系统中存在人工湿地系统，也就存在对TN的去除作用很小的问题，当植物死亡后经过人工湿地净化后的水中氮浓度升高。此外运行过程中季节性表现差异较大，低温环境下微生物活性降低，植物吸收作用下降，人工湿地去除效果明显下降，此外特殊的自然生态系统特性导致人工湿地在实际推广运行时，面临诸多问题。

3 复合流人工湿地的农村污水处理系统

复合流人工湿地的农村污水处理系统主要由化粪池和输水管网、厌氧生物滤池、兼氧池、垂直潜流人工湿地、水平潜流人工湿地、生物滤池等几部分组成。

自化粪池产出的水经过输水管网和细格栅流入厌氧调节池，厌氧调节池是一个内部填充有供微生物附着的填料的厌氧反应器。填料浸没在水中，微生物附着在填料上。通过固定填料床，在厌氧微生物的作用下，废水中的有机物被厌氧分解。处理后的污水流入兼氧池，兼氧池的作用是兼具厌氧微生物和好氧微生物的污水净化池。厌氧微生物与好氧微生物并存，充分发挥兼氧微生物消除污水中有机物的作用。水池中上层为好氧生物生长的环境，下层为厌氧生物生存，分别作用，其共同作用对污水净化。净化后的污水再进入垂直潜流人工湿地，在垂直潜流系统中，污水由表面纵向流至床底，在纵向流的过程中污水依次经过不同的专利介质层，达到净化的目的。净化后的水流入水平潜流人工湿地，水平潜流人工湿地是潜流式湿地的另一种形式，污水由进水口一端沿水平方向流动的过程中依次通过砂石、介质、植物根系，流向出水口一端，以达到净化目的。净化后的水流入生物滤池中，池中物化除磷或生物不饱和填料处理水中的磷，保证总磷指标达到出水水质要求并放到水库或者河流中。

该系统的优点在工艺运行可靠、技术成熟、处理效果良好，能保证出水水质达到排放标准，从而减小污水对水环境的影响；工艺投资省、占地面积小，能耗少，运行费用低；安全稳妥的处理处置污泥，既节省投资，又避免二次污染；操作管理简单方便，便于实现处理过程的自动控制，降低劳动强度和人工费用，提高管理水平。但系统中存在人工湿地，不可避免的出人工现湿地常见的缺陷，例如：湿地植物死亡后净水中氮含量增加；植物、微生物吸收效果受季节影响；此外化粪池对SS去除效果差,当进水中有机负荷高时,容易引起系统堵塞等缺陷。

结语

本文首先介绍了北方农村生活污水产生、排放以及处理等特点，然后对庭院式生活污水处理系统、村镇用人工湿地处理系统以及复合流人工湿地的农村污水处理系统三种生活污水处理系统的技术原理、适用范围进行了分析总结。人工湿地在对处理农村生活污水中具有一定的作用，但是单一的一种人工湿地不能满足北方农村的特殊环境，应该根据北方农村的实际情况因地制宜，选择多种人工湿地相结合互补互助的北方农村生活污水处理方式，使北方农村的生活污水处理更佳高效快捷、方便经济。

[1]Mark Wang,Michael Webber,Brian Finlayson Jon Barnett.Rural in-dustries and water pollution in China [J].Journal of Environmental Management,2008,86(4):648-659.

[2]王云龙,张徵晟,陶琪等.四种农村生活污水处理工艺比较[J].水处理技术，2011,37(7):133-136.

[3]谢良林,黄翔峰.北方地区农村污水治理技术［J］．建设科技，2009(13):58-59．

[4]黄海琴，毛玉婷．村镇生活污水处理技术发展趋势分析［J］．江西科学，2014(6):856-859．

[5]沈坚,罗刚,周琪等.适合我国农村的污水处理模式探讨[J].安徽农业科学,2008(29):12859-61.