人工湿地处理技术在农村生活污水处理中的应用Word文件下载.docx
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英、美、日、韩等国都已建成一批规模不等的人工湿地。
2人工湿地技术在我国的应用和发展
人工湿地处理污水是我国近年来才兴起的一种新型生态处理法。
作为一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益[3]。
2.1复合垂直流人工湿地技术
近年来，我国不断地对人工湿地处理技术加以深入研究和实践，中国科学院水生生物研究所的专利———复合垂直流人工湿地技术在海南推广使用，并取得良好的社会效益和经济效益，其突出优点是系统净化功能强，劣Ⅴ类的地表水经过处理后出水指标可达到Ⅱ~Ⅲ类标准，原生活污水经过处理可达《污水综合排放标准》GB/T8978-1996一级排放标准。
这一技术不仅可对污水进行集中处理，而且可因地制宜进行分散处理，这一系统常年运行比较稳定，即使在冬季也有较好的净化效果[4]。
工程建设运行费用较低也是人工湿地技术的重要特点。
采用复合垂直流人工湿地技术的单位投资成本约1100元/t，大约为一般二级污水处理厂的1/3；
运行成本低于0.1元/t，仅为一般二级污水处理厂的1/6。
同时，这一系统日常运行管理维护只需1名兼职管理人员。
2.2组合式人工湿地处理生活污水技术
“物理—生物—人工湿地”组合的生活污水处理技术工艺流程为：
污水→格栅井→隔油池→调节沉淀池→厌氧消化池→生物滤池→填料池→人工湿地→排灌沟渠。
这项工艺不需建设居住区外的排水管道，投资省；
“物理＋生物＋人工湿地”可以分建或合建，利用河塘边坡、绿化地，不占或少占田地；
人工湿地可与小区绿化有机结合，栽种观赏植物，成为小区的一个景观，可谓一举多得。
人工湿地净化出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放控制标准》的Ⅱ级标准，可直接排入环境水体中，也可作小区景观水体的补充水，或用作农灌，在缺水地区是水资源循环利用的有效措施。
污水处理过程中如地形允许，可利用水位差，无须动力提升，故无运行能耗，只需少量定期维护管理的人工费。
在鄂州市百里长港示范区磨刀矶村等地，人工湿地已经成为农村新景观。
通过对生活污水进行处理，农村脏、乱、差现象大为改观，农村居民的生产、生活环境质量得到改善和提高。
广大术、好氧技术等综合处理，再利用土地自然净化或人工湿地净化处理或农田灌溉等技术。
3养鸡场
目前宁夏灌区中卫等养鸡业集中的地区在鸡粪资源化利用方便主要采取高温烘干制作有机肥的方法，并且已经实现商品化和产业化，在鸡场的污染控制及资源化利用方面起到了重要的作用。
鸡场对环境污染的另一个主要方面是臭气的控制，目前畜禽场臭气控制方面的研究也比较多，灌区养鸡场可采用吸附及吸收法，向粪便或舍内投放沸石、膨润土、海泡石、凹凸棒石、蛭石、硅藻土等常见的吸附剂来减少气味的散发，也可采用化学与生物除臭法减少臭气。
鸡粪的资源化利用除了有机肥制作外，间接饲料化利用对鸡粪的营养和资源利用更为充分。
因鸡粪养分含量比其他动物粪中养分含量要高，可利用鸡粪养蝇蛆和蚯蚓，蝇蛆和蚯蚓都含有丰富的营养成分，是畜禽和高档水产养殖的优质高蛋白饲料，蛆粉和蚓粉可代替鱼粉。
这种方法其实是将畜禽粪间接用作饲料，与直接利用相比，饲用的安全性和营养价值更高。
4结语
以上几个技术模式主要结合宁夏灌区奶牛、猪、鸡等畜禽养殖业的特点及某些问题初步从粪便、污水等的无害化资源化利用角度提出的建议。
而宁夏灌区畜禽规模化养殖业污染控制及治理等要靠畜牧业、农业、环保等相关部门的共同的努力，农业、畜牧、环境工程等相关技术的应用推广以及从业人员的环保意识的提高。
畜禽养殖业自身的饲养管理水平的提高，应用合理的配方，改善饲草料结构、应用绿色添加剂，选择适宜的饲喂方式以及合理的用药等，可从生产过程中减少污染物的排放，减轻对周围环境的影响。
畜禽养殖场的科学选址，合理的布局和排污系统、控制养殖规模等是畜禽养殖产前的重要环境污染控制措施。
通过划定禁养区、限养区和准养区等，可避免对重要水资源、风景区及居民居住区等造成环境污染。
在保证畜禽养殖业有充足资金支持的前提下，可以引进国内外一些先进的污染综合处理技术及相关配套技术。
但无论选择何种技术模式，一定要根据宁夏灌区的自然条件等进行技术改进或组装，这样才能取得预期的污染控制与综合利用的目的。
目前在畜禽粪便的资源化利用上主要采用的是肥料化还田技术，畜禽粪便无害化处理后的有机肥、沼渣、沼液等最终都要通过农田回归自然界。
畜禽养殖场周围及配有的土地消纳量有限，因此畜禽养殖场既使采取了粪便无害化处理，但在资源化利用上可能会有些困难。
畜禽养殖业粪便等的资源化利用，最终可能要走专业化、产业化、市场化的路子，结合当地有机种植业的发展才能真正解决污染防治与资源化利用。
另外畜禽粪便除肥料化还田技术外，寻找其他更好的用途和路子，比如牛粪新燃料的开发等将是另外一种趋势。
随着宁夏灌区社会的发展，规模化集约化饲养场呈急剧上升趋势，畜禽养殖业对环境的影响也日益突出。
在发展畜牧业生产的同时，要树立和增强环保意识，提高对清洁生产、环境友好型的生态畜牧业重要性的认识和宣传，发展既符合当地自然条件，又能改变不良生态环境的畜禽养殖业。
保证经济效益、社会效益和生态效益各方面兼顾，促进畜牧业的可持续发展。
5参考文献
[1]丁伟，额尔和花，王天新.宁夏黄灌区畜禽粪便排放量估算及对环境影响判断[J].宁夏农林科技，2009
（2）：
54-56.
[2]高定，陈同斌，刘斌.我国畜禽养殖业粪便污染风险与控制策略[J].地理研究，2006，25
（2）：
311-319.
[3]丁疆华.广州市畜禽粪便污染与防治对策[J].环境科学研究，2000，13（3）：
57-59.
[4]董克虞.畜禽粪便对环境的污染及资源化途径[J].农业环境保护，1998，17（6）：
281-283.
农村生活污水治理新途径——生态湿地处理
重庆日报更新时间：
8-1608:
39
农村生活污水、建在农村的小型工业企业的生产废水如何治理？
重庆市沙坪坝区环保部门探索出一种新的治理方法生态湿地处理法。
这一方法有效地破解了生活污水和工业废水对农村环境的污染难题。
昨日，记者在西永镇童善桥村桥沟生态湿地污水处理站，目睹了生态湿地处理污水的全过程。
沙坪坝区歌乐山镇新开寺村和九龙坡区含谷镇崇文村数千村民的生活污水、上百家小型企业的生产废水，通过一条名叫桥沟的小山溪流下来后，被截入一条铺了半槽炭渣的生态过滤沟里。
污水经过滤后，流入一座1000立方米大的生态厌氧池里，经过厌氧池的初步氧化处理后，然后流入种植有梭鱼草、水生美蕉、散草、水晶竹、菖莆、铜钱草等的生态湿地里，经过这几道水生植物湿地处理后，污黑恶臭的劣五类水，就变成了三类或四类水质了。
“以前，我家整天都在臭味中度过。
现在好了，再也闻不到臭味，看不到污水了。
”在桥沟边居住的村民刘志琴说。
目前，这座生态湿地污水处理站，每天可处理500余吨农村生活污水和小企业生产废水。
沙区环保局负责人介绍，经处理过的水，流入了下面的一座水库里，成为农业灌溉用水。
他告诉记者，这种生态湿地处理生活污水和小型企业生产废水的方法，很适合农村，成本低、处理效果好。
以桥沟生态湿地处理站为例，建造这座处理站只花了140万元，自投入使用后，不需任何化学处理药品，只需有一个人经常经管一下湿地里的水生植物就行了。
据介绍，到目前为止，沙区环保部门已经在中梁、青木关、凤凰、西永、曾家等镇的农村，建起了21座这样的生态湿地污水处理站，日处理污水超过3000吨。
人工湿地工艺设计
2009-11-2017:
30:
21|
人工湿地污水处理技术还处于开发阶段、尤其在我国还没有比较成熟的设计参数，其工艺设计也还处于试验阶段。
人工湿地系统的设计受很多因素的影响，主要是水力负荷、有机负荷、湿地床的构造形式、工艺流程及其布置方式、进水系统和出水系统的类型和湿地所种栽植物的种类等。
由于不同国家及不同地区的气候条件、植被类型以及地理情况各有差异。
因而大多根据各自的情况，经小试或中试取得有关数据后进行人工湿地的设计。
（1）
表面流湿地的设计
由于表面流湿地（SFW）具有基建费用省、基质填料用量较少的特点，因此在美国最为广泛应用。
其填料常选择粘土和湿生土壤。
该类湿地具有地表水流较浅、流速低的特点。
按照美国自然资源保护机关（NRCS）基于城市污水人工湿地和田纳西洲河谷当局的工作经验制定的设计规范，表面流湿地的设计要求：
a.湿地允许的BOD5负荷是73kg/ha·
d；
b.停留时间至少有12天（BOD5负荷率是采用Reed提出的保守数据112kg/ha·
d，停留时间是由平均温度和BOD5降解所用的时间来确定的）。
湿地出水水质要求：
a.BOD5＜30mg/L
b.TSS＜30mg/L
c.NH3+NH3-N＜10mg/L
设计规范没有提供硝态氮及其他污染物的出水要求。
NRCS规范中提出了两种计算湿地尺寸的方法（两种方法都基于湿地BOD5负荷）：
a.假设法
给养殖场每天产生一定量的BOD5假定一个量，该方法适用于养殖场的实际污水排量无法确定或养殖场尚未建设好时应用。
b.实地监测法
是基于测得的BOD5浓度，NRCS建议对不同季节采得的样品来分析得出一个平均的BOD5值来进行估算。
在进行假设或实地监测后，将流速、孔隙率、水温和假设或实际的BOD5
浓度值代入公式计算，两种设计方法都是基于活塞流动力学，因此，人工湿地设计的一般模型如下：
式中：
Ce——出水BOD浓度（mg/L）；
C0——进水BOD浓度（mg/L）；
A——以污泥形式沉淀在湿地床前部而未得到处理的BOD5含量（小数表示）
Kt——设计水温下的反应速率常数（d-1）
Av——微生物活动的比表面积（m2/m3）
L——湿地床的长度（m）
W——湿地床的宽度（m）
D——湿地床的设计水深（m）
N——湿地床的孔隙率（n为小数形式）
n=V0/V
V0——空隙体积
V——总体积
Q——湿地系统平均处理水流量（m3/day）
当湿地坡度或水力梯度为≥1％时，应对（Ⅰ）式进行适当调整：
S——坡度或水力梯度；
LWdn/Q可由水流实际停留时间t来表示，故由此可确定水力停留时间。
对通过湿地植物的水流进行监测，湿地水流径道的孔隙率通常选用0.75。
这是由湿地中含水的体积和植物所占的体积之比而得出的。
设计规范提出了几种大型水生植物的孔隙率值：
香蒲属
cattail
（Typhaspp.）=0.95
藨草属
bulrush（Scipusspp.）=0.86
芦
苇
reed
（Phragmitescommunis）=0.98
灯心草属
rush
（Juncusspp.）=0.95
A表示由于沉积作用而去除的BOD量，其值通常取0.52（该值是从城市污水处理厂得出的经验数据，被认为是A取值的下限，而A的最大值应小于0.90）。
公式（Ⅰ）中的水力停留时间t（days）由下式得出：
当采用坡度>
1％，经调整后可得：
NRCS建议湿地床总的长宽比为3:
1到4:
1，每个单元比例为10:
1（但必须考虑是否有可利用的空间），因此，为满足这一点，单元格通常沿着宽边一个一个布设。
有人提出，可以把整个处理区域划成几个单元来使湿地纵向的进水保持均匀。
还有学者建议长宽比为5:
1，来减少在长而狭窄的单元进水口进水时易造成的负荷过大现象的发生。
人工湿地推荐深度为0.15~0.20m，美国大多数的处理湿地都是参照NRCS规范设计的。
以下是三个依照NRCS规范设计湿地的处理效果：
表7-25
依照NRCS规范设计的湿地的处理效果
污染物
去除率（%）
BOD5
61~78
其他污染物
>
50
（2）潜流式湿地的设计
欧洲大量使用潜流式人工湿地处理人畜产生的废水，填料通常为砂砾，或其他粗糙的材料，潜流式系统可能会堵塞，因此这种系统不适用于处理TSS含量高的污水。
适用于处理化粪池出水和稀释后的化学废水。
田纳西河谷当局进行了潜流式人工湿地的研究，考察了N、C和P的吸收机理，提出了设计和运行规范。
在欧洲，工程芦苇床湿地的设计是根据活塞流动力学。
湿地床通常由粘土或一种合成薄膜密封，种上芦苇（phragmitesaustralis）。
湿地尺寸的计算是基于德国的Kickuth的研究工作上得出的。
湿地的尺寸与流速，进水的BOD浓度，预期的出水BOD值及常数K1有关。
湿地床的进水口处的床身建议值为0.6m，坡度为2~6%，水深只有25mm。
所以大多数水流是潜流式的。
这样适合在坡面上栽种芦苇床来促进水力流动。
湿地面积可由以下公式得出：
Ah——湿地床表面积（m2）
K1——常数
Qd——日均废水流量（m3/day）
C0——进口处BOD均值（mg/L）
Ct——出水要求的BOD平均值（mg/L）
K1的值是根据废水的可生物降解能力得出的。
对于生活污水，取值5.2；
对于其他废弃物，必须通过实验来重新确定其值。
无论是Kickuth公式，还是NRCS规范，其常数取值都采用生活污水的取值，将它们用于畜禽废水处理的设计，是因为虽然畜禽废水的BOD值比生活污水有个数量级的扩大，但假定这些常数数值依然有效。
潜流式人工湿地水力停留时间计算方法与NRCS提出的方法一致，公式如下：
k——对于生活污水，8℃时，k值取0.032，对于其他废水，须重新确定
t——时间（days）
系统的水力停留时间是有效孔隙空间Vv和通过系统的平均流速的函数，也可由下式得出，即：
Vv——系统孔隙的体积，m3；
n——床的孔隙度，％；
t——停留时间，d；
V——系统总体机，m3；
L——系统长度，m；
W——系统宽度，m；
D——地下层深度，m；
Q——通过系统的平均流量，m3/d。
5．人工湿地植被的选择
人工湿地系统中，植物为微生物提供了生活空间和碳源，其主要作用如下：
（1）湿地植物使其根部周围的基质处于氧化状态，而且也可以增加湿地床其他厌氧区域的氧含量。
（2）在湿地植物的生长期，有助于去除污水中的营养物质，虽然植物吸收不是营养物质去除的主要途径，但研究发现，植物也可去除16~75%的TN和12~73%的TP。
植物的选择应按照以下条件：
（1）当地土著植物，最能适应当地气候条件
（2）有较高的生产力，对营养物质有较快的吸收能力
（3）根须发达
（4）移植后易成活
（5）多年生植物（不需每年种植）
（6）容易获得，价格低廉
（7）对高营养浓度污水有耐性（尤其要对NH3-N）
表7-26
推荐耐NH3-N植物
Commonname
Latinbinomial
耐NH3-N浓度
Giantbulrush
Scirpuscalifornicus
200mg/L
Softstembulrush
Scirpusvalidus
Giantcutgrass
Zizaniopsismilacea
Duckweed
Lemnaspp.
160mg/L
说明：
在marsh—pond—meadow湿地系统中，不能将duckweed和大型水生植物共同种植，duckweed的生长会遮盖水层，影响到大型水生植物产氧，进而影响到硝化作用。
人工湿地在农村生活污水中的应用
2009-09-20作者：
刘建事
本文概述农村生活污水的和厌氧—人工湿地的特点，结合农村自身的特点，提出了该工艺在农村生活污水的应用设计。
同时对该工艺日常运行管理作出总结，并对其在农村推广做了简要分析。
农村生活污水；
厌氧；
人工湿地
1、农村生活污水
1.1农村生活污水基本特点
农村生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、、淋浴排水猪圈及其他排水等。
生活污水富含蛋白质、纤维素、脂类等有机物，包括各种病原体，其主要的参数见表1。
表1中国城镇生活污水水质
mg/L
项目
范围
均值
BOD5
55～153
73.2
COD
77.9～578
197.4
SS
22～541
123
NH3-N
13～27.8
20
TN
18～30.7
23.4
TP
2.6～8.9
5.8
1.2农村污水处理难
（1）农村环保意识落后，对污水任意排放，且污水含有许多的病原体，有臭味。
（2）管道等基础设施不完备，资金不足，污水难以收集进行集中处理。
（3）
产业结构区域特定差异、受雨季影响及用水量时变化系数较大,造成污水水量、水质变化较大。
2厌氧——人工湿地技术
2.1厌氧处理技术
在厌氧条件下，有兼性厌氧细菌和专性厌氧细菌对污水中有机物的降解。
厌氧技术中在农村应用比较广的化粪池投资少运行稳定，对负荷较高的污水预处理不失为一种良好的选择。
污水通过化粪池，水中的悬浮固体或沉在池底，或在水面，定期进行清理，中间水流继续往前流，进行后续处理。
2.2人工湿地
人工湿地是一种为处理污水而利用工程手段模拟自然湿地系统建造的构筑物。
在构筑物底部按一定的坡度填充选定级配的填料（如碎石、砂子、沸石等）,池底坡降及填料表面坡降受水力坡降及填料级配的影响,一般选值范围为1%～8%。
其基本构造为：
植物-土壤（可略）-基质（级配填料）-微生物。
在填料表层土壤中,种植一些处理性能好,成活率高,生长周期长,美观及具有经济价值的水生植物（如芦苇,美人蕉）。
依靠系统中基质-水生植物-微生物的物理、化学、生物的三者间协同作用,通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物的吸收与微生物的代谢活动来实现污水的净化。
对SS、有机物、N、P、金属离子及细菌的处理作用,已有广泛深入的研究。
岳春雷等采用复合垂直流人工湿地处理了城镇居民生活污水,对NH3-N、TP、COD、BOD、TSS、细菌总数和浊度的去除率高达80%以上。
根据污水在湿地中水面位置和水流方向的不同,可分为:
表面流人工湿地、潜流型人工湿地和垂直流人工湿地。
并且应用经验比较成熟，推广较快。
其各自的负荷见表2
表2水力负荷cm/d
湿地类型
表面流湿地
潜流湿地
垂直流湿地
水力负荷
2.0～3.0
8.0～10.0
14.0～21.0
2.3厌氧—人工湿地技术及特点
生活污水净化化粪池，前处理厌氧发酵比较充分，有机物的去除效率也比较高，其主要问题是对悬浮物、氨氮和磷的去除效果差一些。
而人工湿地的缺陷是进水要求比较高，必须有前处理先去除生活污水中大颗粒杂质，避免引起湿地滤料的堵塞，而人工湿地去除氨氮和磷的效果却比较好。
这两项技术在处理生活污水方面恰好能取长补短，如果将它们有机地结合起来处理效果非常好。
据据氧和人工湿地处理的特点，将污水先进行厌氧，然后经过人工湿地在排放。
工艺如下图1
图1：
生活污水
化粪池
人工湿地
排放
该技术不需要建居住区外的排水管道，化粪池可以几户和建，投资省。
可以分建或合建，可利用河塘边坡、绿化地，不占或少占良地。
日常运行简单，维护费用低。
3工艺的设计
3.1厌氧池容积计算（参考给排水论坛资料）
其中：
v—化粪池的有效容积；
N—设计总人数；
—使用卫生器具人数占总人数的百分比；
q—每人每天排水量，；
t—污水在化粪池中的停留时间，h；
—污泥清掏的周期，d；
b—新鲜污泥的含水量取，95%；
c—浓缩发酵污泥的含水量，取90%；
K—污泥发酵后体积浓缩系数，取0.8；
m—清陶污泥后遗留的熟污泥量容积系数，取1.2。
一般可以6-10户一起建一个，其体积核算为选择化粪池的有效容积为：
4—6（取q为100，一户平均5人，参照给排水资料）。
3.2人工
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