关于人工湿地工艺结合厌氧水解进行农村污水 处理的探讨

唐 星

（上海市青浦区水利管理所，上海 201700）

中国农村居民居住比较分散，但总人口较多。中国最新人口数据显示，2018年中国总人口数约为13.900 8 亿，城镇常住人口81 347 万人，比2016 增加2 049 万人；乡村常住人口57 661 万人，比2016减少1 312 万人；城镇人口占总人口比重（城镇化率）为58.52%。据调查，中国生活污水排放量是80 亿t/a，占全国污水排放总量的50%左右[1]。但是，农村基础设施建设滞后，许多农村地区还没有建成污水处理设施，即使有的已经建成污水处理设施却不甚科学，部分村民有不良的污水排放习惯，这些因素使得农村地区日益受严重的环境污染。农村污染防治已成为我国环境治理的重要组成部分。选择适当的污水处理技术是农村生活污水处理的关键。目前，农村生活污水处理一般采用人工湿地工艺，比如，上海市青浦区的朱家角镇安庄村等38 个自然村落使用的是土壤渗滤或组合工艺（生物滤池-人工湿地）。随着科学技术的发展，一些学者采用人工湿地工艺结合厌氧水解等多种方式来进行农村生活污水的处理[2]。基于农村实际，笔者认为人工湿地工艺结合厌氧水解进行农村污水处理，这个方法比较实用。

1 农村生活污水处理技术选择的原则

根据农村的特点，本研究确定了农村生活污水处理技术选择的原则。

1.1 性价比高，运行管理方便

农村生活污水处理技术的一次性投资少，运行成本低，有良好的治理效果。此外，该技术成熟、稳定，经营和管理都方便。在农村地区，专业技术人才相对缺乏。因此，污水处理技术需要具有稳定性，具有低故障率，便于操作和管理。笔者以农村生活污水处理技术为方向，结合实践观察，进行了研究，探讨城市郊区使用人工湿地工艺结合厌氧水解进行农村污水处理的技术[3]。

1.2 农村生活污水处理占地不宜过大

随着经济的快速发展，农村土地资源的价值日益突显。因此，土地占地面积已成为选择农村生活污水处理技术时要考虑的关键问题，特别是在经济快速发展的城市郊区。

2 人工湿地工艺结合厌氧水解进行农村污水处理的工艺与效果

根据农村生活污水工程设计实例，从处理效果、占地面积、经营管理等综合复杂性因素考虑，特别是运营成本等，本文选用“厌氧水解酸化+人工湿地组合技术”的分散式处理工艺处理农村生活污水。

2.1 人工湿地工艺结合厌氧水解进行农村污水处理的工艺流程说明

农村生活污水通过格栅拦截功能去除污水中的漂浮物、悬浮物和杂质，然后污水根据导引进入沉砂池。经过沉淀池，污水中具有较高密度的无机粒子沉淀后被除去，然后进入调节池。调节水质和水量后，污水进入后续的生化处理系统。首先进入系统的厌氧水解罐，经过水解和产酸菌的作用，污水中的大分子有机物被分解成小分子有机物，从而显著降低污水中溶解的有机物质；在相对短的时间和相对高的负荷下获得更高的悬浮物去除速率，提高水的可生物降解性，提升人工湿地污水处理的质量[4]。另外，厌氧池的流出物进入人工湿地，流出物与污染物通过过滤、吸附，利用植物、微生物等与厌氧水结合，降解和去除污染物，从而达到污水处理标准。格栅中的栅渣，要经过沉淀池和厌氧水解池，综合利用人工湿地和生态沟进行污水处理，其间需要人工定期清洗与维护。工艺流程如图1所示。

图1 农村生活污水处理工艺流程

2.2 人工湿地工艺结合厌氧水解的主要工艺参数与系统机理分析

以白鹤镇为例，杨田泾村使用组合工艺（生态滤池-人工湿地），陈陆村、泗埭头村1 号等30 多座村庄使用一体化膜法A2O（厌氧-缺氧-耗氧法）工艺，泗埭头村+胥沟村+凌家村+冯家村2 号使用组合工艺（生态滤池-人工湿地），有些正在建设中，有些已经投入使用，使用下来，有好的地方，也有不足之处。不过，关于人工湿地工艺结合厌氧水解的方法，使用极少，其主要工艺参数如下[5]。

格栅池规格：1.00 m×0.60 m×2.58 m；沉砂池规格：4.0 m×2.0 m×2.5 m；调节池规格：8.0 m×4.0 m× 4.0 m；厌氧水解池规格：8.0 m×4.0 m×3.2 m，水力停留时间为10 h；人工湿地规格：33.0 m×16.0 m× 1.2 m，水力停留时间为40 h，水力负荷为0.30 m3/（m2·d）； 应急消毒池规格：8.0 m×1.0 m×1.2 m。

人工湿地处理是一种化学与物理废水相互处理的生物效应。人工湿地稳定运行后，填充物表面和植物根上有大量微生物，以形成生物膜。当废水流过膜表面时，SS 是由填料和根系统堵塞，并将有机物吸附、水解，同化和异化通过生物膜[6]。在湿地床，由于氧气从植物根部释放，周围的微环境在需氧、缺氧和厌氧条件下，确保了废水中的氮和磷可用作营养物，被植物和微生物直接吸收，也可以从废水中硝化，反硝化后和磷的微生物积累除去。水生植物的氧供应和供应是25～30 g·m。污染物最终从系统通过收获或更新基片层移除。人工湿地可以除去的污染物包括N、P、SS、有机物、微量元素、病原体等。通过人工湿地工艺，有些农村已经创新出好氧生物处理系统，这是一种人工湿地工艺与生物处理结合的处理技术。该方法通过风机等设备给污水输氧，培养生物菌种和微生物，利用菌种和微生物把污水中的大部分有机物分解为无污染的物质，使污水得以净化排放。污水处理工程中，人工湿地工艺结合厌氧水解效果明显。

2.3 厌氧水解池和人工湿地2 个处理单元串联工艺技术

厌氧水解池技术出现得较早。近年来，我国积极开展生活污水厌氧生物法的开发工作，许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化污水处理装置得到应用。微动力地埋式生活污水处理装置采用厌氧生物膜技术，此类技术普遍能耗较低，在分散式污水处理项目中优势显著。

厌氧水解池和人工湿地2 个处理单元串联工艺过程面对的是人工湿地基质的土壤，湿填埋的过量泄漏和湿地水的过度损失，会造成地下水污染。天然结垢、基部土壤的泄漏会逐渐减少，并保持相对稳定。在捣固现场，砾石、碎石、砂和其他填料混合，以形成一个浸没流过滤层。种植土壤层，厚度为300 mm，实际充满过滤层，以形成表面层[7]。该项目采用2 级人工湿地的并联处理，单组人工湿地被设计为第2 级，第一级是水平流动流式浸没系统，污水通过系统介质，从入口向系统中接近水平表面下方的出口流动；第二级是一个垂直潜流系统，水分配系统被安装在整个表面上。水流从系统下部排出，排到系统的表面下方，这样可以保证排出水和氧气供应的最大化。其间，污染物被氧化降解后释放。

该项目采用的植物有芦苇、香蒲、水洋葱、美人蕉。该工艺具有较强的抗冲击负荷能力，操作简单，基本没有损耗，维护和管理方便，适合处理农村生活污水，人工湿地、稳定塘、组合池塘是经常用于农村生活污水处理的技术。在大液压负载条件下，人工湿地的净化效果较差。单个人工湿地和稳定塘处理效果难以令人满意，废水处理的稳定性不能保证。虽然厌氧酸化高负荷生物滤池具有良好的治理效果，但是建设和管理成本高，而厌氧水解酸化结合人工湿地技术，经济实用。

2.4 保障经费、优化模式，加强农村污水处理

一是既要保障农村生活污水处理资金。农村生活污染治理是公共福利事业，要充分发挥公共财政的支持和指导作用，政府部门要提供资金支持，建立运行维护费用保障计划，筹集农村生活污水处理资金。根据地方实际情况，可以鼓励多渠道融资，如出售沼气、有机肥、收取污水处理费、个人捐赠设备、向社会公开筹集资金等，以形成多元化、多渠道的投入和参与机制，保障经费的有效投入。

二是有必要优化农村生活污水处理的操作模式。对于处理设备的运行和维护问题，建议使用以下两种模式：一是政府采用公开招标方式，引入市场机制，合理选择污水处理企业。二是成立农村生活污水处理厂，负责设施的运行和维护[8]。维修单位必须建立工作台账。如果出现异常状况，如无水、漏水、管道堵塞、泵停止运转和植物死亡病例，应妥善处理和报告。

3 结论

在工程建设过程中，人们要根据农村特点，利用水解酸化来填料，采用人工湿地工艺和配水系统，选择好湿地和氧化塘的植物，从而便于操作和维护，确保治理效果的稳定性。在农村连片整治项目中，“厌氧-人工湿地氧化塘”处理技术被广泛应用，其可以稳定实现出水达标，符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B 标准。