人工濕地工藝在阜新鄉鎮污水處理廠的應用及運營問題建議

馬 玲（阜新市環境監測中心站 遼寧 阜新 123000）

1 前言

由于農村生產生活的分散性和特殊性，“十二五”以前，阜新地區農村普遍缺乏完善的污水排放系統。農村水污染問題對居民飲用水和生活用水的安全造成了不利影響，也嚴重影響了農民生活質量的提高。因此，“十二五”期間，遼寧省每年按全省鄉鎮總數20%左右的比例建設污水處理設施，5年累計建設900座以上。阜新市政府積極響應上級文件精神，大力推進鄉鎮污水處理工程建設工作。研究調查發現，采用人工濕地處理工藝的污水處理工程有3座，占阜新地區鄉鎮污水處理工程的37.5%；污水處理規模4600m3/d，占鄉鎮總體污水處理規模的33.1%；即阜蒙縣地區運用人工濕地處理工藝的污水處理工程有：福興地鎮污水處理廠、泡子鎮污水處理廠和伊嗎圖新鎮區污水處理廠。

2 人工濕地工藝工程實例介紹

本研究選取福興鎮污水處理廠作為工程實例，對人工濕地鄉鎮污水處理工程進行詳細介紹。

2.1 實例概述

福興地鎮污水處理廠工程運用生物接觸氧化+人工濕地處理工藝，設計處理能力為600m3/d，服務人口5000人，占地面積為2500m2，工程直接投資約1184.07萬元。

本項目污水處理工藝包括預處理、一級處理、二級處理和深度處理四個階段。預處理：預處理就是在一級處理之前去除污水中大塊的呈懸浮狀或漂浮狀態的污物以及沉降效果較好的砂礫等，以確保處理系統安全運行。一級處理主要目的是為二級處理減輕負荷。一級處理：一級處理主要目的是為了二級處理減輕負荷，通常采用的工藝為沉淀池，小規模污水處理設施，根據處理方式的不同可以省去初次沉淀池?？紤]到該工程污水水量較小，未設置初沉池，僅設置調節池，其調節池具有一定的沉淀功能。二級處理：生物接觸氧化工藝，提高污染物去除效率，使進入濕地系統的污水滿足人工濕地進水水質要求，以保證濕地系統的處理效果。深度處理：深度處理是污水處理設施的中心環節，污水中大部分污染物在深度處理中得到降解和去除，從而使出廠污水達到排放標準。本項目選擇潛流式人工濕地作為工程深度處理工藝。濕地面積總計為1800m2，在濕地入口處設置d8-16礫石過濾區。潛流濕地分3個序列，每個單元尺寸30m×20m。其中潛流濕地結構如下：壓實粘土、防水土工膜，400mm厚礫石（d16-32），300mm厚礫石（d8-16），10mm厚粗砂，200mm厚種植土，濕地內均勻種植蘆葦、茭白、香蒲等濕地植物，植物密度9株/m2以及觀賞型花卉。底部夯實，濕地防滲采用HDPE防滲膜。

污水處理工藝見圖1。

圖1 福興地鎮污水處理設施工藝流程圖

2.2 工藝特點

從技術的新穎性、先進性及技術的成熟程度分析看，MBBR反應器+潛流式人工濕地工藝是近年來城鎮污水處理廠的新型處理工藝。不僅能滿足鄉鎮污水處理的要求，水質穩定，能耗低，且維護管理簡單；人工濕地處理系統同其他污水處理廠經濟參數比較除了占地面積大于污水處理廠，其他各項費用都低于污水處理廠，單位污水的處理費用還不到污水處理廠的十分之一。

同時人工濕地系統能增加綠地面積，改善和美化生態環境等。人工濕地的系統內部生物體和非生物體之間可以進行連續的能量和物質交換，與一般農業生態系統不同，它是以污水處理為目標，包括資源再生和再利用的良性循環系統，濕地邊沿可以種植糧食作物，以供野生動物食用。濕地部分為開放水面，其余種植植物，在濕地里有淺水區、深水區、植物區、島、自然地和人工建造的開闊地帶。同時，人工濕地系統也可檢測類似于生態農業的優良生態系統，在濕地上種植經濟作物，利用這些經濟作物養殖水生生物和家禽家畜，提高人工濕地的整體經濟效益。

2.3 工藝運行效果

福興地鎮污水處理廠自運行以來，日進水量約320t，低于設計規模，全年處理效果良好，出水水質達到GB18918-2002《城鎮污水處理設施污染物排放》一級B標準，達標后，COD排放濃度為60mg/L，氨氮排放濃度為8mg/L，則本項目每年向西大河排放COD13.14t，氨氮1.75t。本項目建成前，福興地鎮生活污水未經處理直接排放，以廢水量320m3/d計，年排放COD37.61t，NH3-N6.92t。本項目建成后，減排COD24.47t/a，氨氮5.17t/a。達標出水消毒后用于農灌。

3 工程應用比較

泡子鎮污水處理廠和伊嗎圖新鎮污水處理廠的處理工藝與福興地鎮污水處理廠的處理工藝相似，主要都采用了人工濕地進行深度處理，同時，為了處理效果的需要，人工濕地前的二級處理-生物接觸氧化工藝都選用了BFMS-MBBR反應器，即移動床生物膜反應器，將污染物濃度降低到滿足濕地的要求，排入潛流式濕地系統進行深度處理，達到預期的處理效果。

通過分析三個污水處理廠 的處理工藝、工程概括，投資情況和運行現狀，現將三個污水處理廠的現狀進行比較，具體見表1。

表1 生物氧化+潛流式人工濕地污水處理工藝應用比較

4 運營問題分析

根據以上對比可以看出，建成的人工濕地工藝鄉鎮污水處理廠存在以下問題：（1）三個污水處理廠處理工藝相似，工程現狀、投資情況、運行現狀基本相似。（2）BFWS-MBBR反應器+潛流式人工濕地是人工濕地在阜新地區農村處理生活污水運用比較普遍的工藝，工藝可靠，污染物去除效率，出水水質好，運行穩定，且設備維護簡單易操作。（3）污水處理規模大的污水處理廠，運營費用低于污水處理規模小的污水處理廠，即福興地鎮污水處理廠一次性投資較低，但噸水平均下來的運營費用較高。（4）由于各個鎮的人口不一樣，污水處理廠設計處理規模不同，但鎮區普遍污水量較少，福興鎮設備現階段運行較合理，而其他兩個污水處理廠設計規模過大，現階段污水收集困難，設備運行較不穩定。（5）由于北方冬季氣候較冷，保證人工濕地植物存活率問題比較困難，很多植物在冬天不能存活下來，死亡率較高，而給植物保暖費用較高，人工濕地景觀的可實行性出現問題。

5 人工濕地適用性改進建議

人工濕地對污染物的去除效率受環境影響較大，溫度與季節的變化影響著人工濕地系統內的生物活性，所以在冬季人工濕地中，保持適宜微生物生長的溫度對于出水水質是十分重要的。薄膜法的保溫效果比較好，在冬季對濕地采取了地膜覆蓋的保溫措施，發現濕地內水溫降低幅度較小，在2℃左右，氣溫對濕地的影響很小。因為在白天天氣晴朗的時候，薄膜接受陽光照射，使得處理單元中的溫度升高；在冬季夜間，輻射能集中在5～25μm的長波輻射，薄膜具有較好的阻隔能力，用作覆蓋材料具有很好的保溫性，使得系統中的溫度長時間維持在較高的水平上，提高微生物的活性，而且在薄膜下覆蓋了約40cm厚的植物體，對人工濕地起到了有效地保溫作用，在沈陽渾南人工濕地選擇炭化后的蘆葦屑作為保溫措施，濕地出水溫度一直保持在9℃以上，出水水質較為穩定，說明濕地床內生物反應仍然進行較好。人工濕地工藝是國內乃至世界倡導的環保處理工藝，我市人工濕地問題只要改進濕地植物種植，保證溫度和環境，人工濕地對污染物去除效率不受影響即可廣泛應用。

在保證人工濕地冬季運行效率的基礎上，針對阜新地區鄉鎮污水處理設施的建設、運營管理的主要問題，我們提出：堅持市場驅動，運營規范化，引進BOT管理模式；加大政府資金撥付，確保運行費用；將鄉鎮污水處理廠運行納入政府績效考核；加快污水收集管網等配套建設；因地制宜，科學規劃污泥處置方式；加強監管，確保責任主體職責到位；人才支撐，加強專業人員引進培養；依法監管，強化責任追究。通過一系列措施，保證污水處理廠正常有效運行，控制污水排放、促進水生態系統良性循環。