0 引言

在我國農村水源地保護工作中，農村污水是飲用水源地最大的安全隱患，直接排入水體會加劇淡水資源的危機[1]。調查表明，目前我國農村每年產生生活污水約90 億t ，而相對應的處理率卻微乎其微。當前，全國661 個城市的污水處理率在77％左右，縣城的污水處理率約為42％，而到鄉鎮和村一級則非常低[2]。人工濕地技術是20 世紀70 年代開發的一種生態處理新技術，具有建設運行成本低、耗能少、出水水質好、運行維護方便、系統配置可塑性強等特點，是目前我國處理農村污水常用的方法之一[3]，研究表明傳統人工濕地處理農村污水時由于有機負荷太高，一般不能使污水達標[4]。因此，尋求適合飲用水源地的農村污水處理方式非常重要。

1 廢水水量水質

示范項目位于福建省某飲用水源地，目前該村落基本沒有污水收集及處理系統，多采用明渠或自然溝渠排放生活污水及雨水，沒有經過處理就直接進入水體。居民洗衣、洗菜污水直接潑灑地面，只有少數的住戶生活污水先經過化糞池然后排入現狀的雨水溝渠，而大部分區域為雨污合流，生活污水、雨水等混合排放。調查研究表明，我國農村污水主要包括餐飲業污水、洗滌污水、居民生活糞便污水及農田耕地徑流和山地林地地表徑流等[5]。現場調查確定該村落污水主要為居民生活污水和山林徑流。污水包含大量的營養鹽、細菌和病毒等，氮、磷含量高于其它污水[6]，進入河道及水體后易造成湖泊的富營養化，降低流域的水質。根據現場調查及水質監測，確定該廢水處理工程的設計水量為150m3/d，平均流量為6.25m3/h，按最大時變化系數Kz = 3．0 考慮，最大流量為19m3/h，具體水質見表1。由于該項目位于飲用水源地根據《水污染防治法》不可新增排污口，設計廢水經處理后執行GB 5084—2005 《農田灌溉水質標準》直接回灌農田或山林。

表1 設計進水水質和出水水質 mg·L-1

2 廢水處理工藝設計

2.1 處理工藝流程

生活污水通過管渠排往廢水處理站，經格柵截留大顆粒及塊狀漂浮物后進入沉淀池，大部分懸浮物得以去除，同時有機污染物濃度大大降低。由沉淀池排出的廢水進入水解酸化池進行水解酸化，以提高廢水的可生化性。為了防止人工濕地的堵塞，廢水經水解酸化后進入二沉池，再次沉淀后進入人工濕地處理，出水達到GB 5084—2005《農田灌溉水質標準》回灌山林。工藝流程見圖1。

圖1 水解酸化-人工濕地組合工藝流程

2.2 工藝特點

傳統人工濕地處理技術由于有機負荷太高，單獨應用時一般不能使污水達標，而水解酸化-人工濕地組合處理技術，水解酸化過程可以大幅度降低污水中有機物含量[7]，減少了人工濕地負荷，可以使污水達到GB 5084—2005《農田灌溉水質標準》。

傳統人工濕地占地面積太大，采用組合處理工藝由水解酸化處理單元減小了人工濕地的壓力，從而可以大大縮小人工濕地的占地面積。

水解酸化處理單元前后均設置沉淀池，可以有效去除污水大量的懸浮物質，及水解酸化過程中產生的污泥，避免人工濕地由于長時間運行造成堵塞現象。

單獨采用水解酸化處理技術，出水常會產生惡臭氣味，采用潛流式人工濕地或在人工濕地中設置部分區域為潛流式濕地可以避免臭味的產生。

可以實現處理和回用一體化，利用污水處理過程，合理選配水生或半水生及濕生植物，建造生態景觀，美化生活環境。

整個處理工藝無需動力，日常不需要維護，只要定期檢查（一般3～6 個月1 次）。

2.3 主要構筑物設計

2.3.1集水井

設計流量150m3/d，采用方形池，人工定期清理池底沉淀物，池體尺寸L×B×H=0.6m×0.8m×1.5m，1 座，有效水深1.2m，采用密封磚砌結構，池壁磚混，池底混凝土，有效水深1.2m。

2.3.2格柵井

設計流量150m3/d，池體尺寸L×B×H=0.6m× 1.4m×1.5m，1 座，采用密封磚砌結構，池壁磚混，池底混凝土，采用柵間距為10mm的人工清渣格柵，功能：去除水中大顆粒或長纖維固體懸浮物。

2.3.3初次沉淀槽

設計流量150m3/d，有效面積為4.5m2，池體尺寸L×B×H=1.0m×4.5m×2.5m，1 座，采用密封磚砌結構，池壁磚混，池頂為鋼筋混凝土蓋板，厚度為120mm，池底混凝土，有效水深2m。

2.3.4水解酸化池

設計流量150m3/d，有效面積為25m2，總尺寸：L×B×H=5m×5m×2.5m，1 座。有效容積50m3，停留時間8 h。采用密封磚砌結構，池底為混凝土結構，厚度為120mm，池頂為鋼筋混凝土蓋板，厚度為120mm。池中安裝立體彈性填料。

2.3.5填料

ZH 彈性立體填料，總共25m3，填料與軟支架配合使用，ZH 彈性立體填料、彈性生物環填料由高分子聚合物，并加以抗氧劑、親水劑、穩定劑、吸附劑等添加劑種類，經特殊拉絲而成，由中心繩、彈性絲組成，彈性絲表面帶有細小毛刺及間距扁平狀結構，以達到增加比表面積，縮短掛膜時間，用于生物膜法處理各種廢水、給水微污染處理用的填料。填料依靠中心繩，將彈性絲均勻嵌入中心繩制成，具有耐高溫、耐酸堿、耐生物膜脫落容易，更新快，能保持較大的比表面積，布氣、布水性能良好，對有機物去除率高，傳質效果好，對氧的利用率和動力效率有大大的提高，長期使用不結球。

2.3.6二次沉淀槽

設計流量150m3/d，有效面積為4.5m2，池體尺寸L×B×H=1.0m×4.5m×2.5m，1 座，采用密封磚砌結構，池壁磚混，池頂為鋼筋混凝土蓋板，厚度為120mm，池底混凝土，有效水深2m。

2.3.7配水槽

設計流量150m3/d，有效面積為15m2，池體尺寸L×B×H=0.6m×5m×1.5m，1 座。池壁磚混，池底混凝土，停留時間1.2 h，有效水深1m。另一個配水槽圓形濕地系統為配水結構，配水系統為外圈布水，池體尺寸：寬0.6m，周長53m，高1.5m，1 座，池壁磚混，池底混凝土。

2.3.8人工濕地

設計流量150m3/d，采用潛流濕地床，設計負荷為0.5m3/（m2·d），由于用地有限，人工濕地床有效面積為300m2，一個有效面積為120m2，池體尺寸L ×B×H=5.0m×24m×1.5m，1 座，與前處理系統合建；另一個為圓形，有效面積為180m2。平面為半徑7.5m的圓形區域，濕地的上部通過預留孔與配水槽相通，從上部進水，人工濕地填料粒徑Φ20～40mm，厚度0.5m床平面布置設計，上部種植景觀較好濕地植物，最后水通過頂部濕地圍堰溢流出到集水槽里面，濕地床的有效高度為0.7m。

2.3.9出水槽

出水槽1 尺寸L×B×H=0.6m×0.8m×1.5m，出水槽2 尺寸為濕地系統中間出水，出水槽半徑為0.4m，池高1.5m，1 座，池壁磚混，池底混凝土，有效水深1m。

2.3.10排放口

設計流量600m3/d，池體尺寸L×B×H=0.6m×1m×1.5m，1 座，池壁磚混，池底混凝土，有效水深1m。

3 工程運行效果分析

污水處理設施于2011 年8 月初進行調試，于2011 年11 月通過當地的環保部門的竣工監測驗收。當前的平均水量約為130m3/d，正常運行時的水質數據見表2。

表2 污水處理設施正常運行時出水水質 mg·L-1

由表2 可見，處理出水水質達到排放標準。該工程人工濕地直接利用村落附近的荒地和廢舊的菇棚，工程總投資約33.16 萬元，其中污水的收集系統管網直接投資14.95 萬元，污水處理設施工程直接投資為18.21 萬元，工藝運行成本為0.12 元/(m3·d)廢水。

4 結論與建議

經過半年多的運行證明，采用水解酸化-人工濕地組合工藝處理飲用水源地農村污水效果明顯，出水滿足《農田灌溉水質標準》，可直接回灌山林，不增設排放口，操作管理簡便，運行成本低，具有較好的實際應用價值。