模块化人工湿地在农村生活污水处理中的应用

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1、模块化人工湿地在农村生活污水处理中的应用　　中图分类号：X703文献标识码：A：16749944（2016）02004503　　1引言　　由于过去农村长期粗放式的发展，致使我国农村约59万个村庄面临严重的环境污染问题。在环境污染治理方面，生活垃圾处理仅占1/3，生活污水处理更是不到10%。2015年环保部指出：在“十三五”期间全国将新增完成13万个建制村环境综合整治，农村水污染整治刻不容缓。目前，针对经济发展相对落后、技术水平有限的农村地区，我国应用的主要分散式处理技术有土地处理技术、人工湿地技术、厌氧生物处

2、理技术、稳定塘技术、生物膜处理技术以及膜反应器[1～4]。其中，人工湿地作为一种成本低、灵活、易于管理维护的分散式污水处理设施而获得更多关注[2，5～7]，这也给发展中国家的生活污水处理提供了理想的选择[8]。研究表明：人工湿地对有机污染物有较高的处理效率[9]，出水可通过农业灌溉等方式回用[10]。　　然而，相比于排放集中的城市生活污水，农村生活污水因人口居住分散具有排放分散、污水量小[11，12]的问题，施工队伍的施工水平难以保证人工湿地生活污水的处理效果，同时，堵塞后的维护问题是阻滞人工湿地推广应用的最

3、大障碍[13，14]。因此，在借鉴国内外人工湿地先进处理技术的基础上，立足于中国国情，国内学者在人工湿地的施工质量、堵塞等方面做了诸多探索。　　2农村生活污水分散式处理现状　　2.1农村生活污水的污染现状及水质特征　　20世纪80年代开始，我国农村水环境质量不断恶化，近几年每年生活污水排放量有80亿t。目前农村水环境问题主要表现在：①工业点源污染，乡镇企业和集约化养殖场布局不当、污染治理力度不够导致的污染；②农业面源污染，现代农业生产手段的过度使用带来的污染；③生活源污染，乡镇等农村聚居点因缺乏规划和环境管理

4、滞后造成的污染。其中，生活污水因人口居住分散、经济基础薄弱、地形条件复杂[15]不便进行集中处理。　　农村生活污水是指农村居住分散的居民生活过程中粪便及其冲洗水、洗浴污水和厨房污水等[16，17]，还包括一些农村分散养殖过程中所产生的污水。农村生活污水含有机物质、氮磷营养物质、悬浮物及病菌等污染成分，各污染物排放质量浓度一般为：CODCr为250～400mg/L，氨氮为40～60mg/L，TP为2.5～5.0mg/L。中国农村生活污水主要水质特征有以下几点：农村村镇人口较少，分布广泛且分散，大部分没有污水排放

5、管网；农村生活污水浓度低，变化大；大部分农村生活污水的性质相差不大，水中基本上不含有重金属和有毒有害物质，含一定量的氮、磷，水质波动大，可生化性强；不同时段的水质不同；厕所排放的污水水质较差，但可进入化粪池用作肥料[18]。因此，根据农村生活污水的水质特点，适合用生物法进行处理。　　2.2农村生活污水分散式处理现状　　目前，在农村生活污水的治理过程中，分散式污水处理已成为国内外生活污水处理的一种理念和方法[19]。国外较早对于农村生活污水分散处理技术展开了相关研究，并积累了一定经验[20]，形成了较为完善的体

6、系。　　我国从20世纪80年代开始开展生活污水分散式处理的研究工作，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。在我国农村常用的分散式污水处理工艺主要有：化粪池、沼气发酵、垂直流人工湿地、土地快速渗滤系统、高效藻类糖等以及上述各种工艺的组合[21～26]。例如，在上海针对相对落后的松江地区使用稳定塘、土壤入渗的人工湿地系统、稳定塘处理系统处理农村生活污水，展现出良好的可行性[27]；朱海波等[28]在陕西关中农村采用水解酸化池和人工湿地组合工艺，并提出冬季运行管理技术要点，确保了污水处理

7、效果的稳定。　　然而，受到经济条件和环保意识的限制，农村生活污水整体处理率仍然很低[1]。人工湿地作为一种灵活、成本低的分散式污水处理措施同样面临施工质量、堵塞的问题，这限制了人工湿地的推广应用[13，14，29]。　　3模块化人工湿地在处理农村生活污水　　中的应用我国第一座人工湿地于1987年建成[30]，随后约有450座人工湿地系统相继建立。截至2012年，人工湿地已占农村生活污水的20%。但是堵塞问题往往制约着人工湿地的推广应用[31]；同时，处理农村分散式农村生活污水的问题在于，工程量太小，专业施工队

8、伍参与的积极性不高，由村里的施工队施工的质量难以得到保证。人工湿地模块化是解决以上问题的可行思路，通过模块化和系列化实现施工过程的标准化，可以有效解决人工湿地基质堵塞后的快速更换及农村施工队伍专业化程度不高的问题。在我国，现有的人工湿地模块化设计思路主要有以下3种。　　3.1单元型模块化人工湿地　　将人工湿地分为一个独立的填料单元，两个单元可以交替运行实现人工湿地的轮休以解决堵塞问题。　　张统等[3