沼氣池與人工濕地凈化農村生活污水的效果

王俞薇，顧科菲，朱筱潔，姜培坤，徐 涌

(浙江林學院 環境科技學院，浙江 臨安 311300)

隨著經濟的快速發展和城市化進程的加快，我國生活污水排放量呈逐年遞增趨勢［1］。長期以來，經濟相對落后的農村村鎮生活污水處理沒有受到應有的重視，絕大部分處于放任自流的狀態。污水處理率低，缺乏配套的污水處理設施，排放的污水大部分未經處理就直接排入附近河道，成為村鎮水體污染的重要原因之一［2－3］。農村生活污水處理，是促進社會主義新農村建設的需要，我們通過在浙江省臨安市太湖源鎮里橫渡村進行的生活污水處理試驗，獲得凈化沼氣池與人工濕地對水體污染物去除效率的基礎數據，為農村生活污水處理模式和技術的研究與推廣提供參考。

1 研究區概況與方法

1.1 研究區概況

研究區位于浙江省臨安市太湖源鎮里橫渡村，屬于太湖流域源頭地區，村內山嶺環抱，屬中低山區，中間有盆地。近年來該地森林旅游業發展迅速，現有農戶52戶，其中44戶經營“農家樂”飯店。2008年，在村內建立起集中式的污水處理系統，將農戶排放的生活污水和“農家樂”污水通過納管收集，再依次經過凈化沼氣池和人工濕地集中處理。

1.2 研究方法

凈化沼氣池內設計有用于除去污水中紙張、飯粒、雜物等大顆粒懸浮物的格柵隔油區，用于對進水進行均質混合、貯存、預酸化的水解調節區，采用生物膜法和污泥法相結合的處理工藝凈化污水的間隙式接觸氧化曝氣區，將部分剩余污泥和脫落的生物膜沉淀分離的沉淀區，對人工濕地進行配水的出水區。人工濕地則利用碎石和植物根系表面的微生物及植物本身的吸收作用降低水中污染物濃度。

在凈化沼氣池的進水口、出水口和人工濕地出水口處設置水樣采集點，于2009年春、夏、秋、冬4次采集水樣，采集后當天對樣品中懸浮物(SS)、化學需氧量 (COD)、總氮 (TN)、總磷(TP)濃度進行測定。其中SS采用重量法，COD采用重鉻酸鉀法，TN采用過硫酸鉀氧化－紫外分光光度法，TP采用鉬銻抗分光光度法［4］。

2 結果與分析

2.1 對COD的去除效果

COD是表征水體受有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等還原性物質污染程度的指標。農村污水中有機污染物含量普遍較高，通過測定污水處理前后COD濃度的變化，可以檢驗沼氣池與人工濕地相結合的處理模式對有機污染物的去除效率。圖1表明污水經過凈化沼氣池后，COD濃度明顯降低，尤其是夏季采樣時，COD濃度從372 mg·L－1降至49 mg·L－1，說明對水體中有機物等還原性污染物質的去除效果明顯。同時可以看出，人工濕地對進一步降低COD濃度的效果不顯著，但從沼氣池入口處至人工濕地出口處，水體中COD去除率四季均維持在70% 以上，其中夏季為90%。處理后水體中COD濃度各季均小于40 mg·L－1，達到國家環境保護總局頒布的GB 18918—2002城鎮污水處理廠污染物排放標準的一級標準。

圖1 處理系統對污水中COD的去除率

2.2 對SS的去除效果

農戶排放的生活污水中往往含有大量固體懸浮物，若直接排放于附近溪流、河道中，會對其下游水質造成影響［5］。圖2表明，當地污水中 SS濃度四季差異較大，夏季高而冬季低。這主要是由于夏季人均食物日消費水平提高，生活廢棄物、排泄物量大及當地進入森林旅游旺季，游客增多造成的［6］。經過沼氣池和人工濕地后，SS濃度大幅度降低至10 mg·L－1以下，各季去除率均超過90%，凈化沼氣池對SS濃度降低的貢獻率較大。

圖2 處理系統對污水中SS的去除率

2.3 對TN、TP的去除效果

圖3－4表明，污水中 TN濃度各季都在28 mg·L－1以上，其中夏季為 42.6 mg·L－1，通過沼氣池和人工濕地后，各季濃度均降至10 mg·L－1以下。夏季TN去除率為84%，冬季為66%，春、秋季節去除率介于兩者之間。污水中TP濃度在2.6～3.7 mg·L－1之間，經過處理之后濃度降至1.2 mg·L－1以下。TP去除率最大為春季的78%，最小為冬季的55%。人工濕地對TN、TP濃度削減作用大，而冬季人工濕地上植物生物量減小，造成冬季的氮、磷去除率有所降低。

圖3 處理系統對污水中TN的去除率

圖4 處理系統對污水中TP的去除率

3 小結

廣大農村地區生活污水能否得到有效處理是關系到周邊河流水質、人民健康的重要環境問題。在臨安市太湖源鎮里橫渡村進行的生活污水處理試驗中，COD去除率全年達到70% 以上，SS去除率全年達到90% 以上，TN、TP除冬季外，其它各季去除率在70% 以上。其中沼氣池對COD、SS的去除起主要作用，人工濕地對降低TN、TP濃度作用明顯，兩者組合處理系統能有效地凈化農村生活污水。

［1］童晶晶，籍國東，周游，等.高效功能陶粒生物濾池處理農村生活污水研究［J］.農業環境科學學報，2009，28(9):1924－1931.

［2］吳樹彪，董仁杰，翟旭，等.組合家庭人工濕地系統處理北方農村生活污水［J］.農業工程學報，2009，25(11):282－287.

［3］翟鴻飛，鄒仲勛，杜華明.內置滲透墻型生態塘處理農村生活污水的研究［J］.環境科學與管理，2009，34(1):89－92.

［4］魏復盛，齊文啟，畢彤，等.水和廢水監測分析方法［M］.北京:中國環境科學出版社，2002.

［5］Jarvie H P，Withers P J A，Hodgkinson R，et al.Influence of rural land use on streamwater nutrients and their ecological significance［J］.Journal of Hydrology，2008，350:166－186.

［6］徐涌，葉正錢，姜培坤，等.太湖源林區水系源頭水質時空變異與原因探析［J］.浙江林學院學報，2009，26(5):607－612.