厌氧池_潜流人工湿地处理低浓度农村生活污水的研究_杨文婷

土壤(Soils),2010,42(3):485~491厌氧池-潜流人工湿地处理低浓度农村生活污水的研究①杨文婷1,3，王德建1*，纪荣平2（1中国科学院南京土壤研究所，南京210008；2扬州大学环境科学与工程学院，江苏扬州225009；3中国科学院研究生院，北京100049）摘要：研究了厌氧池-潜流人工湿地系统（anaerobictank-subsurfaceflowconstructedwetlandsysterm，AT-SFCW）对江苏省常熟市农村生活污水的处理，探讨了该系统对生活污水中主要污染物的去除效果，并将厌氧池部分与湿地部分的处理效果进行了比较。结果表明，该系统对化学需氧量(CODcr)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、硝氮(NO3--N)的总平均去除率分别达到44.3%、42.7%、73.9%、45.6%、37.5%，出水平均浓度分别为16.9、5.2、0.1、3.3、1.4mg/L，达到国家城镇污水处理厂污染物排放一级A类标准（GB18918-2002）。系统中厌氧池部分对CODcr、TN、NO3--N的去除率分别达到17.4%、6.7%、57.7%。TP经厌氧池后有较明显的上升，升高率达到15.3%。系统中湿地部分对TP、NH3-N、TN、CODcr的去除起主要作用，去除率分别达到89.2%、44.5%、36.0%、26.9%。该系统对农村生活污水的处理效果较好，建设运行成本低廉，维护管理方便，适合农村地区生活污水处理的运用与推广。关键词：农村生活污水；人工湿地；厌氧池；处理效果中图分类号：X131.2随着农村经济的发展、人民生活水平的提高以及环保意识的逐渐增强，农村生活污水的排放及处理问题越来越受到政府和广大人民群众的重视。尤其在太湖地区，农村居民的生活水平较高，人口居住比较密集，农村生活污水排放所引起的面源污染已经导致了严重的环境问题，引起了国家的高度重视。根据估计，到2010年，我国村镇污水的排放量可达270亿m3[1]。然而现阶段，我国小城镇污水处理率还不到10%[2]，农村地区生活污水的处理率更低，绝大部分生活污水未经处理直接排放。因此，找到一种适合农村地区生活污水处理的方法迫在眉睫。我国农村地区几乎没有管网收集系统，居民点比较分散，经济水平较低，因此，开发出设备简单、易于管理、投资运行费用低的新型农村生活污水处理技术已经势在必行[3]。人工湿地相比SBR、A2/O等机械化工艺具有投资少、运行费用低、处理效果好、耐冲击负荷较强等优点，在农村生活污水的处理中有非常强劲的竞争优势。然而，根据目前国内外对人工湿地处理污水的试验研究以及实践，也发现了一系列的问题，如占地面积大、出现恶臭吸引蚊蝇、易堵塞等[4-6]。另有研究表明，只要有较好的预处理系统或有足够大面积的湿地，湿地系统对有机物的去除效率可达90%以上，并且可以去除所有的N、P[7]。太湖地区经济比较发达，人口密集，农村耕地资源紧张，为尽量缩减占地面积，本研究设计的人工湿地污水处理系统采用厌氧池作为预处理设施，与潜流型人工湿地相结合形成组合工艺，对农村生活污水进行深度处理。目前对于人工湿地系统去除污染物的研究多采用黑箱理论，去除机理尚不明确，而将人工湿地系统各个部分处理机理及效果分别讨论并进行比较研究的报道较少。分步讨论及定量研究将有助于加深对人工湿地系统处理效果及机理的了解。本文将分别讨论组合工艺中厌氧池预处理部分与潜流人工湿地部分对有机物及N、P的去除效率及处理机制，旨在为人工湿地污水处理系统的设计与应用提供依据。1工艺及方法1.1运行系统基本情况该人工湿地系统位于江苏省常熟市辛庄镇学甸村（属于亚热带季风气候），集中处理村内一村民集中居住区中约30户农户每日排放的生活污水。工艺流程如图1所示。①基金项目：国家科技支撑计划课题项目（2006BAJ10B06）和中国科学院知识创新工程项目（KSCX2-YW-N-038）资助。*通讯作者（djwang@issas.ac.cn）作者简介：杨文婷（1985—），女，湖南常德人，硕士研究生，主要从事人工湿地方面的研究。E-mail:wtyang@issas.ac.cn486土壤第42卷农户每日排放的生活污水经管道收集后过隔栅进入集水池，然后经过带液位自动控制系统的水泵将污水抽到厌氧池中进行预处理，再通过自流进入湿地进行深度处理。其中厌氧池部分分为4级（图2），第一、四级采用生物挂膜（悬浮填料），利用生物挂膜及污水的上、下流动进行预处理，以减少悬浮物，防止湿地填料堵塞，确保人工湿地系统的稳定运行，增加湿地的处理寿命[8]，提高其处理效果。污水通过厌氧池后进入人工湿地。该人工湿地为水平潜流型，占地面积16m×12m，通过水泥沟道布水。湿地深70cm，填充基质从下往上依次为10cm砾石、30c