农村污水处理详细方案设计（二）

第 二章处理工艺选择

一、处理水量与水质

1、水量

宋岗村总共设置1304个分散式污水处理系统，每户处理水量0.80m³/d。

2、污水来源及水质

农村生活主要为洗浴、冲厕、洗衣服用水等主要污染物为COD、BOD、氨氮等。参考同类比其他污水水质，确定污水水质如下：

二、治理工艺路线选择

1、污水治理工艺选择

近年来,各种水处理技术在实际应用中取得了不断的发展,特别是作为二级处理的活性污泥法以其工艺相对成熟、运行稳定、处理效果好而成为城市污水处理的主流工艺,但传统的活性污泥不仅基建投资大,运行费用高,且主要以去除碳源污染物为目的,对氮、磷等营养物质的去除则微乎其微,经处理后的出水排入水体后仍将引起“富营养化”等环境问题。  

三级处理虽可解决上述问题,但因投资和运行费用昂贵而难以大面积推广。同时事实也说明,单纯依靠传统的人工处理方法在我国当前的情况下尚难以从根本上解决水污染问题,只能延缓其发展趋势。70年代以来,人工湿地处理技术的提出和发展,为综合解决上述问题提供了一种新的选择。

针对新农村建设的方针，农村污水处理也提到议程，根据农村的特点，人工湿地系统在农村污水治理方面更突出优越型，具有高适应、高承受力及低投入、低运行费、低维护费等优点。

2、人工湿地类型

人工湿地根据污水在人工湿地中的流动方式可以把人工湿地划分为自由表面流人工湿地和潜流人工湿地。

（1）自流由表面流人工湿地

水面位于湿地基质层以上，水深一般为0.3~0.5m，水流呈推流式前进，污水从入口缓慢流经湿地表面，部分污水或蒸发或渗入地下，出水由溢流堰流出。近水面部分为好氧层，较深部分及底部通常为厌氧层。在此种类型的湿地中，主要种植挺水植物，如芦苇、香蒲、水葱、灯心草等。浮水植物系统和沉水植物系统，常归为水生植物塘系统。种植挺水植物的自由水面人工湿地（FWS型）可应用于二级处理和三级处理。也有用于处理矿山废水，城市和农田径流，工业废水等。

FWS型湿地优点有：投资少，运行费用低，维护简单，效果比自然湿地好。

FWS型湿地缺点有：水力负荷一般较低，达到同等处理效果的条件下，其占地面积要比潜流大的多，并且易受季节影响（冬季会结冰，夏季有恶臭，蚊蝇滋生），去污能力有限。

（2）潜流人工湿地

根据污水在湿地中流动的方向不同可将潜流型湿地系统分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地2种类型。不同类型的湿地对污染物的去除效果不同，具有各自优缺点。

A、水平潜流湿地系统水平潜流人工湿地因污水从一端水平流过填料床而得名。由一个或几个填料床组成，床体充填基质。与自由表面流相比，水平潜流人工湿地的水力负荷和污染负荷大，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，且很少有恶臭和滋生蚊蝇现象，是目前较多研究和应用的一种湿地。其缺点有：控制相对复杂，脱氮、除磷的效果不如垂直流人工湿地。

B、垂直潜流湿地系统在垂直潜流人工湿地总污水从湿地表面纵向流向填料床的底部，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。该系统的硝化能力高于水平潜流湿地。但也有局限性。其缺点是落干/淹水时间较长，控制相对复杂。

潜流人工湿地主要有3部分组成：基质、植物、布水系统。目前人工湿地系统可用的基质主要有土壤、碎石、砾石、煤块、细砂、粗砂、煤渣、多孔介质、硅灰石和工业废物中的一种或几种组合的混合物。基质一方面为植物和微生物生长提供介质。另一方面通过沉积、过滤和吸附等作用直接去除污染物。

潜流人工湿地中使用的植物主要有香蒲、芦苇、灯心草等。这些植物可增加湿地基质的遇水性，此外还能与周围环境的原生动物、微生物等形成各种小环境，将氧气输至根区，形成特殊的根基微生物环境，这一微生物环境具有很强的净化废水能力。在美国，大约四成的潜流型湿地只种植香蒲一种植物，欧洲则多数种植芦苇，也有一些系统种植了多种组合植物。

布水系统主要是将进水均匀分布在处理系统中，并且保证不发生短流和堵塞。在潜流人工湿地处理系统中多采用穿孔布水系统。

潜流型人工湿地同时还能够对有机污染物有较强的降解能力。污水中的不溶有机物通过湿地的沉积、过滤作用。可以很快的被截留而被微生物利用。污水中的可溶性有机物则可通过植物根系微生物膜的吸附、吸收及生物代谢过程分解去除。

该技术已经在英国、美国、新西兰、法国、澳大利亚、巴西、荷兰等许多地区得到应用推广，也开始使用该技术解决国内的污水处理问题。与此同时应用范围不断扩大，除了用于处理城市污水外，还应用于工业废水、农业面源污染、垃圾渗滤液暴雨径流等多种废水的处理，表现出良好的净化效果。

3、推荐方案确定

考虑到造甲乡宋岗村人工湿地工程的出水水质要求，采用潜流人工湿地比价较经济适用。潜流与自由表面流人工湿地两种组合方案优缺点比较见下表：

通过比较，选用潜流湿地作为人工湿地处理设施，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，且很少有恶臭和滋生蚊蝇现象。

4、人工湿地工程工艺流程的确定

考虑到本工程出水水质标准较高，经过人工湿地处理很难保证出水能够达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的三级标准，为保证出水达标，保证良好的硝化、反硝化效果，为此在人工湿地组合工艺前面增加预处理过程，促进硝化，根据研究结果与实际工程经验，提出利用生物滤池作为预处理手段，利用细菌和藻类的共同作用继续进一步降解水中的污染物。

生物滤池法是在砂滤池基础上发展起来的一种生物处理法。该方法是利用滤料表面形成一层生物膜来净化水质。在滤池内，废水由于重力作用自上而下的连续流经滤料，使被吸附和吸收的物质在氧气的作用下进行氧化分解。同时，微生物以有机物的营养进行自身繁殖。一部分附着力差的微生物在废水的冲刷下会不断脱落，随水流流出滤池，此时新的微生物不断生长，随着水膜和流动水膜之间的混合稀释，氧的扩散和吸收，微生物新陈代谢，有机物分解等过程。整个过程是一个复杂的物理化学和生物化学的综合过程。

各户污水经化粪池出水由管道进入生物滤池，利用滤料表面形成的一层生物膜净化水，由于经过污水处理厂处理，进入到该系统中的有机物主要为难降解的。故在此种情况下，自养菌的硝化菌占有优势，氨氮去除率能达到百分之八十以上，该生物滤池出水进入人工湿地采用配水管均匀分配到每湿地床中，在湿地床中，水中的剩余污染物质经过吸附、微生物降解、吸收等多种途径去除。从潜流出水水质基本可以达到设计要求。在人工湿地上种植芦苇、香蒲等挺水植物，使整个湿地的物种呈现多元化特征，提升湿地的自然价值和人文价值。经过人工湿地净化后，经给水管到出水收集池。

各户污水经人工湿地出水汇集到氧化塘在阳光照射下可能会有藻类进入出水中。

综合考虑后，推荐采用如下污水处理工艺流程。

利用生物滤池作为预处理手段充分硝化，减轻后续负担，出水流入到潜流湿地中，进入人工湿地采用配水管均匀分配到每湿地床中，在湿地床中，水中的剩余污染物质经过吸附、微生物降解、吸收等多种途径去除。从潜流出水水质基本达到设计要求，各户经人工湿地出水汇集到氧化塘，经氧化塘后可农用或排放河道。

5、所选用工艺的特点

（1）工艺完善、技术成熟、功能稳定可靠,具有耐冲击负荷。

（2）预处理采用生物滤池，增强硝化能力，提高氨氮的去除率；根据水平潜流段工艺特点，在此阶段主要发生反硝化，大大降低总氮含量，且剩余有机物得到进一步去除；后续自由表面流湿地和氧化塘起巩固，强化作用；

（3）考虑污水成分复杂等特点，在工艺设计上采用了低负荷，长水力停留时间，有利于进一步提高污染物的去除，且具有抗水力、有机负荷能力。

（4）在生态段通过基质吸附、植物吸收、微生物利用等综合作用，脱氮除磷，且整体工艺采用低负荷、长水力停留时间的运行方式，更有利于难降解污染物的去除。

6、工段说明

化粪池：化粪池采用砖混结构，外表涂上防水砂浆，主要用于废水的预处理，降低污染负荷。

生物滤池：采用砼构造，外表涂上防水砂浆。主要功能是利用其中的生物填料增加表面积，增加生物菌的附着，通过微生物的代谢特性分解有机物。污水在此停留一段时间，以利于污水中的有机物得到充分降解。

人工湿地：采用砼构造，外表涂上防水砂浆。人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。是人工湿地法处理污水的核心部分。湿地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，从而通过硝化、反硝化作用将污染物除去，实现达标排放。

出水池：通过分布在人工湿地末端的管道集水并自留入出水池，出水池中的水经过沉淀后排入下水管道，通过对集水池的采样化验，可以判断人工湿地系统的运行情况。

氧化塘：分散式人工湿地污水处理系统经污水汇集进入氧化塘，氧化塘经过自净能力，有效的进一步净化废水。