人工濕地與生態(tài)溫室聯(lián)合處理冬季農(nóng)村生活污水的應(yīng)用研究

1、    人工濕地與生態(tài)溫室聯(lián)合處理冬季農(nóng)村生活污水的應(yīng)用研究    徐慧+管蓓摘要：以南京市高淳縣椏溪鎮(zhèn)污水處理工程為實(shí)例，針對人工濕地系統(tǒng)冬季處理效果差的問題，研究了人工濕地配套生態(tài)溫室聯(lián)合處理污水的效果。結(jié)果表明：人工濕地與生態(tài)溫室聯(lián)合系統(tǒng)在冬季對cod、nh3-n和tp具有較好的處理效果，cod、nh3-n、tp的平均去除率分別為64.4%、68.5%和68.1%。關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活污水；人工濕地；生態(tài)溫室；冬季：x703：a：16749944（2017）120001021引言農(nóng)村生活污水具有面廣、量少、分散、處理率低等特點(diǎn)，污水一般不經(jīng)任何處理直接

2、排入附近河流湖泊，加劇了水環(huán)境的污染。我國從20世紀(jì)80 年代開始開展農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的開發(fā)和研究工作，厭氧沼氣池處理技術(shù)、穩(wěn)定塘處理技術(shù)、人工濕地處理技術(shù)和土壤滲濾技術(shù)都得到了一定的應(yīng)用。其中人工濕地處理技術(shù)人工濕地是一種為處理污水而采用工程手段模擬自然濕地系統(tǒng)建造的構(gòu)筑物1，憑借出水水質(zhì)好、運(yùn)行成本低、管理方便、抗有機(jī)負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用最為廣泛。然而，人工濕地系統(tǒng)冬季運(yùn)行受低溫影響，處理效果不穩(wěn)定，這也很大的限制了人工濕地的應(yīng)用。本研究依托南京市高淳縣椏溪鎮(zhèn)污水處理工程，擬采用人工濕地與生態(tài)溫室聯(lián)合處理農(nóng)村生活污水，利用生態(tài)溫室解決人工濕地系統(tǒng)冬季處理效果差等關(guān)鍵問題。2人工濕地

3、與生態(tài)溫室聯(lián)合處理系統(tǒng)構(gòu)建2.1人工濕地填料的選擇本研究采用煤渣、礫石、碎石作為基質(zhì)。在鋪設(shè)方式上，分水平和垂直兩個(gè)方向?qū)︿佋O(shè)粒徑進(jìn)行布置。垂直方向上，每個(gè)處理池中最底層鋪設(shè)30 cm的直徑510 cm的礫石，礫石上鋪50 cm厚，直徑為23 cm的煤渣，為防止煤渣漂浮在礫石上，最上層鋪5 cm厚的直徑為1 cm左右的碎石。水平方向上，在距進(jìn)出水口50 cm的距離內(nèi)主要鋪設(shè)粒徑較大的礫石，主要是防止進(jìn)水處發(fā)生堵塞和保持出水的通暢。2.2人工濕地植物的選擇植物在人工濕地中起著非常重要的作用，不但直接攝取利用污水中的營養(yǎng)物質(zhì)，而且輸送氧氣到根區(qū)，提供根區(qū)微生物生長、繁殖和降解有機(jī)物過程對氧的需求，

4、還能維持和加強(qiáng)人工濕地系統(tǒng)內(nèi)的水力學(xué)傳輸2。高吉喜等選擇了7種濕地植物，研究發(fā)現(xiàn)，慈姑和茭白的綜合凈化率最高3。袁東海等比較了菖蒲、燈心草和蝴蝶花3種植物的氮磷凈化能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以菖蒲氮素凈化能力最強(qiáng)，其次為燈心草和蝴蝶花4。本研究人工濕地的前端選擇耐污染能力強(qiáng)的植物品種，如茭白、菖蒲；末端由于污水濃度降低，因此可以更多考慮植物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和景觀效果，即種植一些水生蔬菜類，如慈姑、荸薺等5，6。2.3生態(tài)溫室的構(gòu)建本研究構(gòu)建的生態(tài)溫室長12 m，寬3 m，棚頂高1.5 m，肩高1 m。骨架材料選用a3鋼的圓形鋼管；溫室覆蓋薄膜為pvc防老化膜，具有一定的抗風(fēng)、雨、雪功能。保溫措施采用棉被加塑料

5、膜保護(hù)進(jìn)行保溫；通風(fēng)措施采用自然通風(fēng)，即在溫室上開設(shè)通風(fēng)窗，借助溫室內(nèi)外溫度差產(chǎn)生的“氣壓差”或室外自然風(fēng)力產(chǎn)生的“風(fēng)壓”促使空氣流動(dòng)。2.4聯(lián)合處理系統(tǒng)工藝流程污水首先經(jīng)過截留收集進(jìn)入到集水井中，集水井中設(shè)置潛污泵，可根據(jù)液位進(jìn)行自動(dòng)控制，將污水提升進(jìn)入接觸氧化池，在接觸氧化池中懸掛填料并進(jìn)行曝氣，利用微生物的新陳代謝來去除污水中的有機(jī)污染物和氨氮等污染物質(zhì)，出水自流進(jìn)入并聯(lián)的兩個(gè)潛流人工濕地處理系統(tǒng)中，濕地中的填料為礫石、煤渣和碎石，具體鋪設(shè)見圖1。濕地上種植一些水生植物來去除水體中的氮、磷。為了分析人工濕地與生態(tài)溫室聯(lián)合處理系統(tǒng)和一般潛流人工濕地在冬季處理效果的差異，本文選擇在其中一個(gè)人

6、工濕地上構(gòu)建生態(tài)溫室，另一個(gè)作為對照。3聯(lián)合處理系統(tǒng)運(yùn)行效果分析3.1生態(tài)溫室采光及保溫狀況分析春冬季光照狀況的好壞直接影響溫室獲取能量的多少和溫室內(nèi)溫度的高低。1月份一般為全年中的最低溫度時(shí)期，是考驗(yàn)溫室采光和保溫性能好壞的最佳時(shí)期。本文對2017年1月1014日揭保溫被后至蓋保溫被前溫室內(nèi)外光照測定數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明室外光照最強(qiáng)區(qū)間為10：30至12：30之間，室內(nèi)光照隨著室外光照的變化而變化，并無滯后。室外光照強(qiáng)度最大值出現(xiàn)在11：30左右，最大值約為120450lux，最小值出現(xiàn)在15：30，最小值為29320lux；室內(nèi)光照強(qiáng)度最大值出現(xiàn)在11：30左右，最大值為55060

7、lux，最小值出現(xiàn)在15：30，最小值為11240lux。室內(nèi)溫度隨太陽輻射的變化而變化，日間室內(nèi)最高溫度出現(xiàn)在13：00，為20.8，最低溫度出現(xiàn)在9：00，為11.0。日間最大溫差9.8。由圖2中溫室內(nèi)外植物生長狀況對比可以看出，由于溫室滿足了植物生長所必需的溫度和光照條件，溫室內(nèi)植物長勢良好，菖蒲、茭白、慈姑、荸薺四種植物的存活率均在90%以上?？梢?，生態(tài)溫室能夠在冬季給植物提供良好的生長環(huán)境。總體上，溫室的保溫性能良好。3.2聯(lián)合處理系統(tǒng)出水水質(zhì)分析為了能全面反應(yīng)整套處理設(shè)施的運(yùn)行效果，分別于2016年11月25日、12月10日、12月27日、2017年1月12日、1月27日、2月15

8、日和2月28日進(jìn)行采樣分析。通過對進(jìn)水、人工濕地出水和人工濕地與生態(tài)溫室聯(lián)合處理系統(tǒng)出水三個(gè)取樣點(diǎn)cod、氨氮、總磷三項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測。定量分析人工濕地與生態(tài)溫室聯(lián)合處理系統(tǒng)的凈化效果和穩(wěn)定性。由圖3可以發(fā)現(xiàn)單一人工濕地cod、nh3-n、tp出水濃度在3341 mg/l、3.174.32 mg/l、0.350.65 mg/l之間，而聯(lián)合處理系統(tǒng)cod、nh3-n、tp出水濃度在2026 mg/l、1.061.21 mg/l、0.190.24 mg/l之間，且變化相對比較平穩(wěn)。各時(shí)間段進(jìn)水濃度波動(dòng)較大，但人工濕地出水水質(zhì)和聯(lián)合處理系統(tǒng)出水水質(zhì)較為穩(wěn)定，可見，人工濕地和聯(lián)合處理系統(tǒng)具有一定的耐沖擊負(fù)

9、荷能力。由圖3可以發(fā)現(xiàn)污水經(jīng)過單一人工濕地后，cod、nh3-n、tp平均去除率為44.5%、28.2%、29.8%；而污水經(jīng)過聯(lián)合處理系統(tǒng)后，cod、nh3-n、tp平均去除率為64.4%、68.5%、68.1%。由此可見，由于溫室的保溫作用給水生植物提供了適宜的生長環(huán)境，保證了冬季的出水水質(zhì)可以穩(wěn)定達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb18918-2002）中確定的一級b標(biāo)準(zhǔn)。 3.3經(jīng)濟(jì)成本分析人工濕地與生態(tài)溫室聯(lián)合處理系統(tǒng)建設(shè)直接費(fèi)用為11.232萬元，其中兩套生態(tài)溫室的價(jià)格為1.6萬元，占工程總投資的14.24%。本處理設(shè)施操作簡單，日常只需安排1人進(jìn)行不定期維護(hù)，植物成熟季節(jié)，安排

10、人員進(jìn)行收割，并補(bǔ)種。按瑤宕村130戶人家每天總排放65 t污水計(jì)，本項(xiàng)目戶均建設(shè)成本為864元，由于處理設(shè)施利用太陽能發(fā)電運(yùn)行，因此基本無常規(guī)的運(yùn)行費(fèi)用。此外，生態(tài)溫室的構(gòu)建不僅保證了污水處理設(shè)施冬季的出水水質(zhì)，還能在冬季為村民提供新鮮的蔬菜，并創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由此可見，在綜合了處理效果、投資建設(shè)成本、運(yùn)行費(fèi)用和經(jīng)濟(jì)效益等因素的情況下，將人工濕地與生態(tài)溫室聯(lián)合處理系統(tǒng)應(yīng)用于農(nóng)村污水的深度處理在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上都是可行的，而且具有一定的優(yōu)越性。4結(jié)論搞好農(nóng)村生活污水治理工作，關(guān)系到改變農(nóng)村生活污水無序排放現(xiàn)狀，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)民生活水平，加快社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持

11、續(xù)發(fā)展。本研究采用人工濕地與生態(tài)溫室聯(lián)合處理農(nóng)村生活污水，開發(fā)適合南京市農(nóng)村的生活污水處理技術(shù)。接觸氧化池的出水進(jìn)入人工濕地與生態(tài)溫室聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)一步凈化，提高了出水水質(zhì)，并保證了冬季也有較高的污染物去除率。同時(shí)，生態(tài)溫室中選種具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的且對污染物處理效果好的濕生植物，兼具了生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：1姜翠玲，崔廣柏，濕地對農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的去除效應(yīng)明j.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2002，21（5）：471473，476.2王宜明.人工濕地凈化機(jī)理和影響因素探論j.昆明冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2000（6）：16.3高吉喜，葉春，杜娟.水生植物對面源污水凈化效率研究j.中國環(huán)境科學(xué)，1997，17（3）：