鄉鎮污水處理廠人工濕地工藝設計

劉朝輝 李慧 李威 劉艷 黃華軍 歐陽賽

摘要闡述了人工濕地污水處理的基本原理、污水水量、水質及排放標準，著重介紹了工藝流程及主要構筑物，分析了投資及運行成本，最后評價了處理效果。

關鍵詞鄉鎮污水；微動力生物膜；人工濕地

中圖分類號X52文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）08-0048-02

Process Design of Artificial Wetland in Township Sewage Treatment Plant

LIU Zhaohui1，LI Hui1，2，LI Wei1 et al

（1.Modern Environmental Technology Co.，Ltd.，Changsha，Hunan 410000； 2.College of Resources and Environment，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128）

AbstractBasic principle，sewage water，water quality and emission standards of constructed wetland wastewater treatment were explored，process flow and main structure were mainly introduced，the investment and running cost were analyzed，finally，the treatment effect was evaluated.

Key wordsTownship sewage；Microbial biofilm；Artificial wetland

近年來，湖南省寧鄉縣各鄉鎮加快了生活污水處理設施的建設速度，污水處理能力不斷加大，治污減排效益日益明顯，基本實現了全縣鄉鎮污水處理全覆蓋，有效地改善了全縣范圍內的水質，提升了生態環境建設水平。2009—2013 年寧鄉縣建設的鄉鎮污水處理廠共14座， 其中采用人工濕地處理工藝的污水處理廠12座，處理規模為1 000～2 000 m3/d。鄉鎮污水處理廠一般污水量較小，進水水質和水量波動較大，直接套用大型污水處理廠的處理工藝難以滿足要求，且造價高，管理復雜。采用微動力生物膜+垂直潛流人工濕地工藝處理鄉鎮生活污水，出水水質可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級B標準。該工藝基建費用低、出水水質好、運行費用低、運行可靠、管理方便。筆者研究了鄉鎮污水處理廠人工濕地工藝設計，分析了投資及運行成本，并評價了處理效果，以期為提升鄉鎮污水處理水平及改善水質提供借鑒。

1人工濕地污水處理的基本原理

人工濕地污水處理系統是人工建造的類似于沼澤的濕地，主要由填料床和濕地植物組成[1]，是利用自然生態系統中的物理、化學和生物的三重協同作用，通過基質過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對污水的高效凈化[2]。

2污水水量、水質及排放標準

（1）某鄉鎮污水處理廠生活污水量為1 000 m3/d。

（2）進水CODCr≤300 mg/L，五日生化需氧量（BOD5）≤150 mg/L，懸浮物（SS）≤200 mg/L，氨氮（NH3-N）≤25 mg/L，總磷（TP）≤3 mg/L。

（3）出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級B標準，即CODCr≤60 mg/L，BOD5≤20 mg/L，SS≤20 mg/L，NH3-N≤8 mg/L，TP≤1 mg/L。

3工藝流程及主要構筑物

污水處理工藝的選擇直接關系到污水處理效果及運行成本和總投資，選擇時應根據進水水質、處理程度要求、占地面積、工程規模等多種因素進行綜合考慮。人工濕地污水處理工藝具有“一高三低”的顯著優勢，即對污水處理效果高，基建費用低、運行費用低和維護技術低[3-4]，還可與景觀綠化相結合，在實現污水凈化的同時起到改善景觀的功能。但人工濕地是一種較低負荷的污水處理系統，如果進水濃度高則處理效果不理想[5]。寧鄉縣某鄉鎮污水處理廠采用“預處理+垂直潛流人工濕地”的污水處理工藝（圖1），預處理工藝采用微動力生物膜法。

（1）格柵池。用于攔截污水中如原生污水中類似布片、木棍、塑料制品等雜物的漂浮物和懸浮物。設計尺寸5.0 m×1.5 m×3.0 m，鋼混結構，分2條渠道，1條安裝機械格柵，另安裝1條人工格柵，柵條間隙為10 mm，不銹鋼材質。

（2）調節池。

調節池主要作用是調節水質水量，保證后續工藝設備的連續穩定運行。與粗格柵渠合建，提升泵采用帶自動耦合裝置的潛水泵。采用集中和就地2種控制方式。主要設計參數：有效容積400 m3，潛污泵2臺，1用1備，單臺流量（Q）為50 m3/h，揚程10 m，功率3.0 kW，并配有液位控制系統及空氣攪拌系統。

（3）微動力生物膜池。

調節池出水經提升泵進入微動力生物膜池。設1座微動力生物膜池，分2格，停留時間為6.0 h，平面尺寸為6.00 m×9.00 m，池深為5.00 m，有效容積為250 m3，半地上式鋼混結構。

（4）沉淀池。微動力生物膜池出水自流進入沉淀池。設1座斜板沉淀池，表面負荷為1.20 m3/（m2·h），平面尺寸為6.00 m×6.00 m，池深為5.00 m，半地上式鋼混結構。

（5）人工濕地池。

對沉淀池出水進行深度處理，進一步降低有機污染物、氮、磷及懸浮物的含量，使出水達標排放。設置2座并聯的垂直潛流人工濕地池，每座分2格。總濕地面積為1 200 m2，濕地填料厚度為1.30～1.60 m，濕地填料孔隙率為0.40%，BOD5表面負荷為108 kg/（hm2·d）。

（6）紫外線消毒渠。

對人工濕地出水進行消毒處理，設置1座紫外線消毒渠，分2條渠道。平面尺寸為10.00 m×3.00 m，渠道深為1.35 m，半地上式鋼混結構，采用2組紫外線燈模塊。

（7）污泥干化池。

污泥干化池布置在沉淀池附近，為地上式鋼筋砼池，平面尺寸12.00 m×4.00 m，池內裝過濾填料，以加快污泥干化脫水，使脫水效果穩定。

4投資及運行成本分析

4.1工程投資費用土建費95.23萬元，設備材料費72.18萬元，設計與調試費19.80萬元，運輸及安裝費12.27萬元，合計199.48萬元。

4.2工程運行費用工程運行費用主要包括電費、人工費。工程正常連續運行時設備功率為21.10 kW，平均工業電價為0.91元/（kW·h），電費為0.369元/m3。日常安排4名運行管理人員，為當地農民兼任，每月工資1 500元/人，人工費約0.197元/m3。合計運行費用為0.566元/m3，與同類污水的其他處理工藝相比較為經濟。

5處理效果

人工濕地處理污水的效果優于傳統的處理工藝[6]，系統出水水質達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級B標準（表1）。

6結語

（1）采用微動力生物膜+人工濕地工藝處理鄉鎮生活污水，對CODCr的去除率>85%，對BOD5的去除率>89%，對SS的去除率>95%，對NH3-N的去除率>76%，對TP的去除率>73%，出水水質優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級B標準。

（2）工程正式投入使用后，運行良好，操作簡便，出水水質穩定，剩余污泥量少，處理費用為0.566元/m3。對于鄉鎮生活污水處理廠，經濟基礎比較薄弱，運行管理技術人員相對水平較低，采用該工藝有利于系統長期穩定運行。

參考文獻

[1]

李文奇，曾平，孫東亞.人工濕地污水處理技術[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[2] 沈耀良，王寶貞.人工濕地系統的除污機理[J].江蘇環境科技，1997（3）：1-6.

[3] 王中華，項學敏，周集體.人工濕地污水處理技術及其在我國中小城鎮的應用[J].工業水處理，2009，29（12）：1-4.

[4] DRIZO A，FROST C A，GRACE J，et al.Physicochemical screening of phosphateremoving substrates for use in constructed wetland systems [J].Water research，1999，33（17）：3595-3602.

[5] 余杰，田寧寧，錢靖華，等.人工濕地在污水深度處理中的應用與工程設計[J].中國給水排水，2009，25（4）：53-55.

[6] 丁疆華，舒強.人工濕地在處理污水中的應用[J].農業環境保護，2000，19（5）：320-封三.