關于人工濕地工藝結合厭氧水解進行農村污水 處理的探討

唐 星

（上海市青浦區水利管理所，上海 201700）

中國農村居民居住比較分散，但總人口較多。中國最新人口數據顯示，2018年中國總人口數約為13.900 8 億，城鎮常住人口81 347 萬人，比2016 增加2 049 萬人；鄉村常住人口57 661 萬人，比2016減少1 312 萬人；城鎮人口占總人口比重（城鎮化率）為58.52%。據調查，中國生活污水排放量是80 億t/a，占全國污水排放總量的50%左右[1]。但是，農村基礎設施建設滯后，許多農村地區還沒有建成污水處理設施，即使有的已經建成污水處理設施卻不甚科學，部分村民有不良的污水排放習慣，這些因素使得農村地區日益受嚴重的環境污染。農村污染防治已成為我國環境治理的重要組成部分。選擇適當的污水處理技術是農村生活污水處理的關鍵。目前，農村生活污水處理一般采用人工濕地工藝，比如，上海市青浦區的朱家角鎮安莊村等38 個自然村落使用的是土壤滲濾或組合工藝（生物濾池-人工濕地）。隨著科學技術的發展，一些學者采用人工濕地工藝結合厭氧水解等多種方式來進行農村生活污水的處理[2]。基于農村實際，筆者認為人工濕地工藝結合厭氧水解進行農村污水處理，這個方法比較實用。

1 農村生活污水處理技術選擇的原則

根據農村的特點，本研究確定了農村生活污水處理技術選擇的原則。

1.1 性價比高，運行管理方便

農村生活污水處理技術的一次性投資少，運行成本低，有良好的治理效果。此外，該技術成熟、穩定，經營和管理都方便。在農村地區，專業技術人才相對缺乏。因此，污水處理技術需要具有穩定性，具有低故障率，便于操作和管理。筆者以農村生活污水處理技術為方向，結合實踐觀察，進行了研究，探討城市郊區使用人工濕地工藝結合厭氧水解進行農村污水處理的技術[3]。

1.2 農村生活污水處理占地不宜過大

隨著經濟的快速發展，農村土地資源的價值日益突顯。因此，土地占地面積已成為選擇農村生活污水處理技術時要考慮的關鍵問題，特別是在經濟快速發展的城市郊區。

2 人工濕地工藝結合厭氧水解進行農村污水處理的工藝與效果

根據農村生活污水工程設計實例，從處理效果、占地面積、經營管理等綜合復雜性因素考慮，特別是運營成本等，本文選用“厭氧水解酸化+人工濕地組合技術”的分散式處理工藝處理農村生活污水。

2.1 人工濕地工藝結合厭氧水解進行農村污水處理的工藝流程說明

農村生活污水通過格柵攔截功能去除污水中的漂浮物、懸浮物和雜質，然后污水根據導引進入沉砂池。經過沉淀池，污水中具有較高密度的無機粒子沉淀后被除去，然后進入調節池。調節水質和水量后，污水進入后續的生化處理系統。首先進入系統的厭氧水解罐，經過水解和產酸菌的作用，污水中的大分子有機物被分解成小分子有機物，從而顯著降低污水中溶解的有機物質；在相對短的時間和相對高的負荷下獲得更高的懸浮物去除速率，提高水的可生物降解性，提升人工濕地污水處理的質量[4]。另外，厭氧池的流出物進入人工濕地，流出物與污染物通過過濾、吸附，利用植物、微生物等與厭氧水結合，降解和去除污染物，從而達到污水處理標準。格柵中的柵渣，要經過沉淀池和厭氧水解池，綜合利用人工濕地和生態溝進行污水處理，其間需要人工定期清洗與維護。工藝流程如圖1所示。

圖1 農村生活污水處理工藝流程

2.2 人工濕地工藝結合厭氧水解的主要工藝參數與系統機理分析

以白鶴鎮為例，楊田涇村使用組合工藝（生態濾池-人工濕地），陳陸村、泗埭頭村1 號等30 多座村莊使用一體化膜法A2O（厭氧-缺氧-耗氧法）工藝，泗埭頭村+胥溝村+凌家村+馮家村2 號使用組合工藝（生態濾池-人工濕地），有些正在建設中，有些已經投入使用，使用下來，有好的地方，也有不足之處。不過，關于人工濕地工藝結合厭氧水解的方法，使用極少，其主要工藝參數如下[5]。

格柵池規格：1.00 m×0.60 m×2.58 m；沉砂池規格：4.0 m×2.0 m×2.5 m；調節池規格：8.0 m×4.0 m× 4.0 m；厭氧水解池規格：8.0 m×4.0 m×3.2 m，水力停留時間為10 h；人工濕地規格：33.0 m×16.0 m× 1.2 m，水力停留時間為40 h，水力負荷為0.30 m3/（m2·d）； 應急消毒池規格：8.0 m×1.0 m×1.2 m。

人工濕地處理是一種化學與物理廢水相互處理的生物效應。人工濕地穩定運行后，填充物表面和植物根上有大量微生物，以形成生物膜。當廢水流過膜表面時，SS 是由填料和根系統堵塞，并將有機物吸附、水解，同化和異化通過生物膜[6]。在濕地床，由于氧氣從植物根部釋放，周圍的微環境在需氧、缺氧和厭氧條件下，確保了廢水中的氮和磷可用作營養物，被植物和微生物直接吸收，也可以從廢水中硝化，反硝化后和磷的微生物積累除去。水生植物的氧供應和供應是25～30 g·m。污染物最終從系統通過收獲或更新基片層移除。人工濕地可以除去的污染物包括N、P、SS、有機物、微量元素、病原體等。通過人工濕地工藝，有些農村已經創新出好氧生物處理系統，這是一種人工濕地工藝與生物處理結合的處理技術。該方法通過風機等設備給污水輸氧，培養生物菌種和微生物，利用菌種和微生物把污水中的大部分有機物分解為無污染的物質，使污水得以凈化排放。污水處理工程中，人工濕地工藝結合厭氧水解效果明顯。

2.3 厭氧水解池和人工濕地2 個處理單元串聯工藝技術

厭氧水解池技術出現得較早。近年來，我國積極開展生活污水厭氧生物法的開發工作，許多形式各異的無動力或微動力的低能耗型一體化污水處理裝置得到應用。微動力地埋式生活污水處理裝置采用厭氧生物膜技術，此類技術普遍能耗較低，在分散式污水處理項目中優勢顯著。

厭氧水解池和人工濕地2 個處理單元串聯工藝過程面對的是人工濕地基質的土壤，濕填埋的過量泄漏和濕地水的過度損失，會造成地下水污染。天然結垢、基部土壤的泄漏會逐漸減少，并保持相對穩定。在搗固現場，礫石、碎石、砂和其他填料混合，以形成一個浸沒流過濾層。種植土壤層，厚度為300 mm，實際充滿過濾層，以形成表面層[7]。該項目采用2 級人工濕地的并聯處理，單組人工濕地被設計為第2 級，第一級是水平流動流式浸沒系統，污水通過系統介質，從入口向系統中接近水平表面下方的出口流動；第二級是一個垂直潛流系統，水分配系統被安裝在整個表面上。水流從系統下部排出，排到系統的表面下方，這樣可以保證排出水和氧氣供應的最大化。其間，污染物被氧化降解后釋放。

該項目采用的植物有蘆葦、香蒲、水洋蔥、美人蕉。該工藝具有較強的抗沖擊負荷能力，操作簡單，基本沒有損耗，維護和管理方便，適合處理農村生活污水，人工濕地、穩定塘、組合池塘是經常用于農村生活污水處理的技術。在大液壓負載條件下，人工濕地的凈化效果較差。單個人工濕地和穩定塘處理效果難以令人滿意，廢水處理的穩定性不能保證。雖然厭氧酸化高負荷生物濾池具有良好的治理效果，但是建設和管理成本高，而厭氧水解酸化結合人工濕地技術，經濟實用。

2.4 保障經費、優化模式，加強農村污水處理

一是既要保障農村生活污水處理資金。農村生活污染治理是公共福利事業，要充分發揮公共財政的支持和指導作用，政府部門要提供資金支持，建立運行維護費用保障計劃，籌集農村生活污水處理資金。根據地方實際情況，可以鼓勵多渠道融資，如出售沼氣、有機肥、收取污水處理費、個人捐贈設備、向社會公開籌集資金等，以形成多元化、多渠道的投入和參與機制，保障經費的有效投入。

二是有必要優化農村生活污水處理的操作模式。對于處理設備的運行和維護問題，建議使用以下兩種模式：一是政府采用公開招標方式，引入市場機制，合理選擇污水處理企業。二是成立農村生活污水處理廠，負責設施的運行和維護[8]。維修單位必須建立工作臺賬。如果出現異常狀況，如無水、漏水、管道堵塞、泵停止運轉和植物死亡病例，應妥善處理和報告。

3 結論

在工程建設過程中，人們要根據農村特點，利用水解酸化來填料，采用人工濕地工藝和配水系統，選擇好濕地和氧化塘的植物，從而便于操作和維護，確保治理效果的穩定性。在農村連片整治項目中，“厭氧-人工濕地氧化塘”處理技術被廣泛應用，其可以穩定實現出水達標，符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級B 標準。