人工濕地處理集鎮生活污水技術探析
——以洪江市為例

王 丹 葛大兵 劉鈺欣(湖南農業大學生物科學技術學院，湖南 長沙 410128)

人工濕地處理集鎮生活污水技術探析
——以洪江市為例

王 丹 葛大兵 劉鈺欣
(湖南農業大學生物科學技術學院，湖南 長沙 410128)

如何在“十三五”規劃政策和新集鎮建設的大趨勢下，逐步提高我國集鎮生活污水處理水平。切實解決集鎮生活污水排放問題，是和諧社會發展的客觀要求。集鎮生活污水成為影響水資源環境的一個重要因素，尤其在飲用水源保護區、水庫區域尤其明顯。根據湖南洪江市集鎮生活污水特點，結合近年來對集鎮污水治理方面的大量技術革新和工程經驗，采取人工濕地以長期有效處理集鎮生活污水，并為以后的生活污水處理提供借鑒。

生態環境；生活污水；人工濕地；處理技術

近年來，國家財政的不斷支持，以及實行“三農政策”以來集鎮經濟不斷得到發展，集鎮居民生活水平有了顯著的提高，各項生活指標都逐步接近其標準值，但是集鎮的生態環境卻并不如此樂觀。隨著社會經濟的不斷發展，促使城鎮一體化不斷加深，集鎮生活污水的產量越來越大，污水成分越來越復雜，經化糞池處理后的生活污水，并不能達到國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)直接排放的標準。集鎮生活污水需要一套完善的處理設施，才能保障居民生活環境的質量和安全。

1 洪江市集鎮生活污水排放現狀和問題

洪江市位于湖南省西南部，沅水上游，云貴高原東部邊緣的雪峰山區，東接洞口縣和溆浦縣，南鄰綏寧縣、會同縣，西界芷江侗族自治縣，北依懷化市。地理座標為東經109°32′至110°31′，北緯26°91′至27°29′。總面積2173.54平方公里，其中陸地2105.36平方公里，水面68.18平方公里。2015年，洪江市人民政府通過一核三區規劃，一核是已黔城為中心，打造托口鎮、安江鎮、雪峰山片區三個增長極。

1.1 洪江市集鎮生活污水排放現狀

《中國環境狀況公報》在2009年公布，其中城鎮排放330.0×108t生活污水，由于缺乏合適的生活污水處理技術，95%的城鎮農業廢水、生活污水等直接排入當地河流、湖泊和水庫等[1]，威脅飲用水安全。集鎮生活污水的主要污染物為P、N、COD、BOD、纖維素動和植物食用油等，其中COD、BOD5、TN、TP的質量濃度分別可達到100～300、50～130、8～40、1～5mg·L-1。生活污水中的有機污染物濃度越高，可生化性越強[2-3]。

選取洪江市集鎮作為人工濕地處理集鎮生活污水技術探析，對洪江市集鎮生活污水治理情況進行了詳細的調查與資料收集，得出近年來洪江市政府對于集鎮建設的投入，有效地控制了部分集鎮生活污水和生活垃圾污染整治。但是由于集鎮污水處理技術滯后或基礎設施缺乏；生活污水外排導致水塘、河道、湖泊富營養化水體逐漸惡化，以及生活污水外流蔓延發臭；這些現象還是存在于集鎮中。生活污水導致環境污染問題，已經危及居民飲用水安全以及生活環境質量，危及可持續發展戰略的實施，嚴重阻礙洪江市集鎮經濟又好又快的發展，不符合新型城鎮化建設的總體目標。隨著城鎮化進程的不斷加快，大部分新建的集鎮都趨于水沖形式的廁所和水管供應到戶的供水方式，使集鎮生活更加便捷與舒適。但是后期污水處理設施不夠，污水管網建設滯后，居民污水處理意識薄弱等原因，導致集鎮水環境污染嚴重，水渠、河流、湖泊、農田，水體氮磷含量過高，水體富營養化嚴重。據估算，2015年洪江市17集鎮生活污水排放量總量約為1324220t，每日需處理污水總量3628t/d。

表1 洪江市集鎮生活污水TN和TP含量

1.2 洪江市集鎮生活污水問題

對照建設部制訂的《全國村鎮污水治理規劃(2011年—2015年)》，截止到2007年底，中國村級集中式污水處理設施的行政村比例僅為2.6%[4]。

洪江市集鎮區域居住人口密集的地方，生活污水產量大，排水量也大，污水濃度相對較低；集鎮經濟建設發展快，生活物質供應齊全，生活用水化學量增加，污水成分越復雜；就成分而言，目前大多數集鎮生活污水中重金屬和有害物質含量微乎其微，但是氮磷和有機物含量卻不斷升高[5]。

綜合上述分析，洪江市集鎮生活污水處理存在的問題，基礎設施缺乏，財政投入不夠；實施發展缺乏保障，后續資金不足；處理技術滯后。沒有更新發展；重建設，輕運營，運行效率低，后期維護力度不夠，使處理年限縮短等問題[6]。

2 人工濕地處理技術

2.1 人工濕地工藝原理

人工濕地(CW-Constructed Wetland) 發展于20世紀70年代末，是由人工建造和控制運行的污水處理措施，包括水環境修復和污水處理兩種技術。其原理在于模擬自然生態環境，濕地的基質由土壤和沙石等材料，人為的按一定比例組成，并選擇適合生長栽種的植物，培育多種微生物，組成類似于自然濕地的新型污水凈化系統[7]。人工濕地是一個復合的生態系統，它主要是由微生物、水體、基質、植被等四個基本要素構成，各部分協同作用，當污水通過濕地的時候，其中的污染物和營養物質被其吸收或分解，而使水質得到凈化。處理工藝流程：生活污水—格柵—沉淀池—自流管道—人工濕地—清水—回用綠化。

人工濕地處理技術，目前應用于河流、湖泊、水塘的生態修復，及中小型的城鎮生活污水處理。對于處理集鎮污水的體系，各類系統對于有機物和懸浮物一般都有比較好的去處效果。

表2 CW對有機物和懸浮物去除率

人工濕地適合于集鎮的主要優勢在于以下四個方面：第一，基建投資少，一般投資為600～800元/m3；第二，操作技能簡單、后期維修費用少、運行成本約為0.20元/m3；第三，水質出水量良好，抗逆性較強，增加綠化面積和碳匯功能，改善和美化生態環境，凈化空氣和污水；第四，單位處理水量的占地面積為1.20～2.80m2/m3，比較適用于農業經濟發展、用地不緊張的集鎮地區。

2.2 人工濕地處理洪江市集鎮生活污水

人工濕地適用于處理洪江市集鎮生活污水原因在于：第一，占地面積較大，一般是同等規模二級污水處理廠的4～10倍，而洪江市集鎮地區土地價格較低；第二，因為生物有毒性的物質會對人工濕地的生物有一定傷害，而洪江市集鎮生活污水有毒物質含量較少，所以人工濕地適宜建于在洪江市集鎮地區；第三，洪江市隸屬于丘陵集鎮等地區都分布有一定面積的天然低洼地，雨水以5、6月為最多，常年平均降雨量1485毫米。平均日照1354小時，無霜期304天。且有種植水生植物的生產經驗，故該地應優先采用此技術。

優勢明顯：不僅基建投資少、運行費用低、低能耗、工藝設備簡單，維護管理方便，凈化效果好；占地面積小、污水處理量大；管理簡便，自動化運行；出水效果好，污水處理站出水執行國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B標準，出水就近排入河道；無噪音、無二次污染；污水在處理的同時還能產生一定的環境和經濟效益。

綜合上述分析，積極開展“十三五”農村環境綜合整治，洪江市集鎮污水處理工程采用如下處理工藝流程。集鎮生活污水通過管道收集，在其地勢下方設置人工濕地污水處理站，收集的污水通過格柵化、均化池，除去表面漂浮物與大顆粒物質；隨后污水進入復合生物濾池，使其與內部優選微生物充分接觸，污染物被微生物吸附降解；污水從復合生物濾池出水后進入人工濕地系統，更進一步去除生活污水中的有機污染物、氮和磷[8]。其工藝流程圖：格柵化—均化池—復合生物濾—人工濕地。

3 分析與結果

3.1 洪江市集鎮生活污水處理成本分析

洪江市分別依據集鎮人口數量，產生污水量，設計建造50t/d、60t/d、80t/d、100t/d這四種污水設施。噸水處理成本分析，前期去處漂浮物與大顆粒物質，機器運轉費用為系統耗電產生，電費∶功率(kW)×24( h/天)×0.60(元/kW·h) =元/天，合計噸水處理成本∶電費÷噸水=元/m3。總體噸水處理環境效益COD削減量>18000g/d，COD去除率>83%。整個污水處理工程的綜合技術經濟指標見表3。

表3 綜合技術經濟指標一覽表

3.2 洪江市集鎮生活污水處理結果

人工濕地具高效率、少投資、低耗能、低維持成本、低后期維護等優點。人工濕地建設選址因地制宜、安裝便捷，安全實用。造價成本低廉，耗能低，僅水力提升，無其他耗能，依據噸水處理成本分析，運行費用低(小于0.1元/ m3污水)，同時還具有一定的脫氮除磷能力，而且耐沖擊負荷。人工濕地處理技術特別合適于用水量較小、水質水量日變化較大特點的集鎮生活污水處理。其工程運行結果水質指標變化如表4。

表4 生活污水主要水質指標變化

注：括號內數值為水溫低于12℃時的控制指標。

表5 洪江市集鎮集中式人工濕地污水處理工程

處理過后的出水水質，達到國家標準(GB18918-2002)一級B標準，可以回用于農田灌溉，其出水質經過人工濕地等生態化技術的后續處理，完全可以達到包括TN和TP在內的一級排放標準。

洪江市集鎮區域現17個鄉鎮城鎮建成區生活污水排放集中戶數有9490戶，共計36280人，生活污水產量按照人均產生生活污水0.1t/d計算，需處理污水總量3628t/d。

4 結 論

洪江市集鎮生活污水未經過處理就直接排入附近湖泊、河流、水塘、水渠，這不僅使水資源環境惡化，影響生活環境，破壞生物多樣性，而且不利于社會主義新集鎮的建設，因此，建設集鎮污水處理工程是當務之急；第一，在政府部門的積極協調下，加強各部門監督力度，排查嚴重排污的村辦工廠企業，出臺強制措施使生活污水排放達到國家《污水排入城市下水道水質標準》(GJ3082-1999)之后才能排放，確保生活污水處理設施的正常運轉和良好的處理效果；第二，充分依靠科技進步、開展技術攻關是解決污染物排放總量控制工作關鍵問題的有力支撐；不斷發展創新配套的深度水處理技術，努力實現出水使用效率，保障居民生活質量以及有效地節約水資源。

[1]蔣紹階，左智敏.小城鎮供水系統存在的問題及對策[J].重慶大學學報(自然科學版)，2005，28(11)：114-117.

[2]劉春常，夏漢平，簡曙光.人工濕地處理生活污水研究：以深圳石巖河人工濕地為例[J].生態環境，2005，14(4)：536-539.

[3]何榮，周琪，張軍.表面流人工濕地處理生活污水的研究[J].生態環境，2004，13(2)：180-181.

[4]邱蘭.四川A縣農村集鎮生活污水治理問題調查研究[D].

[5]Surampalli RY，Banerji SK，Tyagi RD，et al.Integrated advanced natural waste water treatment system for small communities [J].Water Science & Technology，2007，55(11)：239-243.

[6]路璐，吳磊，李先寧.村鎮污水治理的市場化理論與模式[D].環境科學與管理.2012.37(6)：19-22.

[7]張力軍，趙華林，劉炳江，任南琪.城鎮分散型水污染物減排實用技術匯編[G].中國環境科學出版社，2009.

[8]周雙，葛大兵，黃靜虹，王文婕.岳陽縣公田鎮生活污水處理技術探討[J].湖南農業科學2013(09)：116-120.

Artificial Wetland Sewage Treatment Technology in Hongjiang City as An Example

WANG Dan GE DA-bing LIU Yuxin
(College of Biological and Biotechnology，HUAU，Changsha，Hunan 410128，PRC)

How in the trend of “13th Five-Year” policy and planning of new town construction，and gradually improve China's town sewage treatment level. To effectively solve the problems of sewage discharge in town life is an objective requirement for the development of a harmonious society. Town domestic sewage has become an important factor affecting the water environment，especially in the drinking water source protection area，especially in the reservoir area. According to the characteristics of sewage Hunan town Hongjiang City，combined in recent years on the town sewage treatment of a large number of technological innovations and engineering experience，take the artificial wetland in the long-term effective treatment of town sewage，not after the sewage treatment to provide reference.

ecological environment；domestic sewage；constructed wetland；treatment technology

王 丹，碩士，學生，研究方向景觀生態與規劃設計

葛大兵，博士，教授，博士研究生導師，主要從事生態規劃、生態設計、環境生態研究

X21

A

1673-288X(2017)01-0135-03

項目資金：洪江市農村環境綜合整治HJ2016HBO8

引用文獻格式：王 丹 等.人工濕地處理集鎮生活污水技術探析[J].環境與可持續發展，2017，42(1)：135-137.