潛流型復合人工濕地處理旅游區(qū)生活污水的

1、【環(huán)科園地】潛流型復合人工濕地處理旅游區(qū)生活污水的研究杜建強1 陳曉娟2皇甫錚2許偉2張燦娟1，張瑛1（1.蘇州德華生態(tài)環(huán)境科技有限公司；2.蘇州市環(huán)境科學研究所）摘要：利用潛流型復合人工濕地處理旅游區(qū)農家樂和旅游服務中心生活污水，水質監(jiān)測表明，系統(tǒng)出水水質穩(wěn)定，達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準一級A標準。分析此潛流型復合人工濕地的設計參數(shù)、工藝分析、社會環(huán)境效益分析等，并重點分析了其工藝特點及處理效果。該處理設施用電量低，屬于低能耗、低碳水處理方式；且社會環(huán)境效益顯著，對于生態(tài)文明及可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。關鍵詞：潛流型復合人工濕地；低能耗；可持續(xù)發(fā)展隨著太湖流域社會經濟迅速發(fā)展，過度消耗自

2、然資源，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，特別是水體污染與富營養(yǎng)化日趨嚴重。長期以來，我國鄉(xiāng)村及偏遠地區(qū)旅游區(qū)生活污水處理效果不顯著，一直得不到有效的解決方法1。旅游區(qū)全部通過管網集中收集處理是不現(xiàn)實的，各地區(qū)也正在為鄉(xiāng)村及偏遠地區(qū)旅游區(qū)生活污水處理尋找科學、環(huán)境安全、維護方便、經濟可行、生態(tài)可持續(xù)的手段，世界許多國家的成功經驗表明應用人工濕地系統(tǒng)是農村旅游區(qū)污水處理的有效方法2。1項目概況本項目引進德國生態(tài)工程協(xié)會人工濕地技術，消化、吸收后進行一定的改進，采用潛流型復合人工濕地和生態(tài)景觀相結合的方式，處理陽澄湖蓮花島旅游區(qū)農家樂和旅游中心生活污水，該設施現(xiàn)已進入正常運營階段。蓮花島地處蘇州古城區(qū)東北20公里

3、處的陽澄湖中心，四面環(huán)水，形似蓮花，鑲嵌湖中。島上總面積1.64平方公里，家家以蟹為業(yè)，以湖為生，是集吃、住、游、樂、購為一體的原生態(tài)休閑風情小島。蓮花島在臨湖建成農家樂及旅游服務中心，日接待能力為40005000人。農家樂及旅游服務中心運營后每天將產生2030噸生活污水。為了保護陽澄湖水質和生態(tài)環(huán)境，宜建設生態(tài)型污水處理系統(tǒng)。2 工藝設計 設計進出水水質考慮到旅游高峰期污水排放量將增加等情況，設計水量30 m3/d。出水水質執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準( GB18918-2002 )中的一級A標準，設計進出水水質見表1。表1 處理系統(tǒng)設計進出水水質項目SS/mgL-1CODCr/mgL-

4、1BOD5/mgL-1NH3-N/ mgL-1TN/ mgL-1TP/mgL-1進水503332005050出水105010515一級A標準1050105152.2 觀測方法系統(tǒng)運行期間，定期測定系統(tǒng)進水以及各級出水水質，包括進水、預處理出水、垂直流出水和最終出水。測定指標包括COD、BOD5、NH3-N、SS、TN和TP。COD采用酸性重鉻酸鉀法；BOD5采用稀釋接種法；NH3-N采用納氏比色法；SS采用濾膜法；TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法；TP采用鉬銻銨分光光度法 3。2.3 工藝流程針對蓮花島農家樂及旅游服務中心生活污水的特點及當?shù)刈匀粭l件，本研究在消化、吸收德國生態(tài)工程協(xié)會人

5、工濕地技術的基礎上，采用潛流型復合人工濕地處理設施處理旅游區(qū)生活污水。潛流型復合人工濕地主要包括預處理設施、垂直流生態(tài)濾床、水平流生態(tài)濾床、污泥干化濾床及濕地灣，總面積約1100m2。生活污水處理系統(tǒng)流程圖如圖1所示。圖1 生活污水處理系統(tǒng)流程3 主要構筑物及特點（1）布水系統(tǒng)潛流型復合人工濕地采用2個垂直流生態(tài)濾床交替布水，均采用間歇配水方式。生活污水經化糞池處理后排入污水收集管道，收集的污水先在三格式調節(jié)池沉淀預處理后，通過污水泵提升，每2h布水一次，每次布水約3m3，由管道布水噴流系統(tǒng)均勻分布在其中一個垂直流生態(tài)濾床表面。兩個圓形垂直流濾床面積均為200m2。這種間歇性布水和出水方式，可

6、以最大程度地利用床體上層的大氣復氧，同時通過布水壓力造成污水流噴射，一定程度起到跌水復氧的作用，提高污水中溶解氧含量。另外增加通氣管同濾床底部排水管相連接，使得氧氣能夠通到濾床底部，通過排水管環(huán)形切孔，向濾床內部擴散，同時局部區(qū)域厭氧反應產生的沼氣和硫化氫等氣體能夠向外界及時散逸。從而改善系統(tǒng)缺氧問題，強化硝化作用，提高氨氮去除效率。（2）生態(tài)濾床污水在垂直流生態(tài)濾床上重力下滲，經過濾床砂層基質和植物根系固定的無數(shù)微生物膜處理單元，在底部礫石排水層匯集，由環(huán)切孔排水管導流收集。出水通過無壓管道，自流進入水平流生態(tài)濾床一邊，然后橫向水平流向另一邊，垂直流生態(tài)濾床出水在此處得到進一步凈化。扇形的水

7、平流生態(tài)濾床面積為100m2。生態(tài)濾床所用基質層濾料通過格蘭特（Grant）濾料滲透試驗和篩分試驗的兩步實驗方法確定，試驗表明所用濾料符合標準級配曲線?；|層濾料的嚴格選用可確保潛流型復合人工濕地能夠保持相同標準，并長期穩(wěn)定運行?；|層底層鋪設排水層濾料，保證排水通暢，中層鋪設過渡層濾料，防止上層處理層濾料下沉堵塞排水管，上層鋪設蘇州德華生態(tài)環(huán)境科技有限公司VF100型處理層濾料，保證氮磷的高效去除。生態(tài)濾床選取根系發(fā)達的植物作為濾床植物，如蘆葦、美人蕉等。一方面，植物根系能夠有效疏通堵塞，防止濾床板結，改善濾床內部結構，大大延長運行壽命；另一方面，通過大量植物的光合作用吸收大量二氧化碳和有機

8、碳，減少周圍大氣中二氧化碳的含量，降低溫室效應，增加氧氣含量，改善周邊的生活環(huán)境4，冬季還能形成天然的保溫層，減輕反應設施受溫度下降的影響。（3）污泥干化濾床初沉污泥定期輸入污泥干化濾床，沉積穩(wěn)定處置，成熟后可資源化利用。污泥干化床面積約50 m2，其上種植蘆竹。增設的通氣管把氧氣帶到底部，改善厭氧呼吸狀況，植物發(fā)達的根系保證濾床良好的導水性，保證污泥的良好干化效率；由于植物根系和填料迅速過濾作用，大部分時間污泥層能保持相對干燥，處于好氧狀態(tài)，衛(wèi)生狀況良好；且微生物代謝產生的污泥會自然消化，不會堵塞系統(tǒng)，運行期間無需清理。污泥干化床的設置，使整個污水處理工藝真正安全、環(huán)境無害化。（4）濕地灣水

9、平流濾床出水流入面積約550 m2的濕地灣，濕地灣與陽澄湖天然銜接。濕地灣不但可以進一步凈化水質，構建微生態(tài)系統(tǒng)，同時帶來一定的景觀效應5。4 技術經濟分析 技術分析系統(tǒng)運行階段，從2010年3月10日到6月30日每周測定一次出水水質。測定結果表明，COD、TN和TP濃度在各級處理中呈現(xiàn)逐漸下降趨勢（圖2），尤其潛流型復合人工濕中由于結合了垂直流生態(tài)濾床和水平流生態(tài)濾床，可加強硝化-反硝化作用，因此相對一般單一人工濕地能夠更加高效的去除TN。水平流生態(tài)濾床最終出水COD、BOD5、NH3-N、TN和TP等均達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）一級A標準（圖3），且去除率

10、均達到85%以上（表2）。由于植物生長狀況相對良好，6月份去除率相對于3月份增加，推測由于植物根系的生長有利于向濾床內部輸送氧氣，進一步促進微生物對有機物的分解以及P的吸附。表2 不同污染指標去除效率COD(mg/L)SS(mg/L)TP(mg/L)TN(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)糞大腸菌群(個)進水104出水65去除率95%87%92%88%97%99% 99%注：數(shù)據均為2010年3月到6月監(jiān)測值的平均值。圖2 潛流型復合人工濕地各級處理出水的COD、TN和TP濃度變化趨勢圖3 潛流型復合人工濕地進、出水水質變化 經濟分析本工程無須專人看管，配置一人定期現(xiàn)場巡視即

11、可，并且德國已有工程項目表明，該系統(tǒng)能穩(wěn)定使用15年以上，無需其他維護費用。此外，目前該系統(tǒng)每天運行耗電約2-3度，污水處理總費用不足元/噸。因此，相對于傳統(tǒng)污水處理廠，發(fā)展?jié)摿餍蛷秃先斯竦刂挝奂夹g可以為社會節(jié)約大量資金如能將本研究成果在我國廣大的農村及偏遠地區(qū)旅游區(qū)得以推廣，將產生極大的環(huán)境和生態(tài)效應；且該設施屬于分散處理系統(tǒng)，與自然界更加協(xié)調，并且位于旅游區(qū)，能夠有助于增強游客的環(huán)保意識，加強環(huán)保事業(yè)的公眾參與度。5 總結對陽澄湖鎮(zhèn)蓮花島西咀旅游區(qū)生活污水進行有效處理，使污水處理全過程運用生態(tài)技術成為現(xiàn)實。垂直流生態(tài)濾床和水平流生態(tài)濾床組合的潛流型復合人工濕地既可以有效去除COD、SS等

12、，也能夠高效去除TN、TP，因為它使垂直流和水平流優(yōu)勢互補，使硝化反應和反硝化反應不在同一環(huán)境下進行，是一種值得研究和推廣的濕地形式6。潛流型復合人工濕地具有良好的經濟效益、社會效益和景觀效應，即節(jié)約資源，低碳環(huán)保，又可以美化環(huán)境，改善地面景觀，為旅游業(yè)錦上添花，造福于民。此外，潛流型復合人工濕地是一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，可以在防止土壤侵蝕、保護生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性，調節(jié)氣候7、降解污染、緩解城市“熱島效應”等方面發(fā)揮巨大作用。參考文獻：1 盧小麗, 賈競波生態(tài)旅游區(qū)餐飲發(fā)展的問題及對策的思考J 東北林業(yè)大學學報，2003，31（1）：46- 482 International Water Association. Constructed wetlands for pollution control, processes, design, and operation M. London: IWA Publishing, 2000: 198-211.3 國家環(huán)保總局. 水和廢水監(jiān)測分析方法M. (第四版). 北京：中國環(huán)境科學出版社，2003.4 張麗，朱曉東，鄒家慶人工濕地深度處理