農村生活污水主要通過以下三種途徑排入地表環境:(1)直接灑向地面;(2)就近排入河道;(3)通過下水道排入河道。農村生活污水收集處理不當,已對農村生態環境和人居環境造成嚴重破壞,對地表水和淺層地下水的污染,也已成為威脅農村飲水安全新的隱患。
根據農村生活污水沒有規范的集中排放設施, 農田灌溉排水影響,其具有相對濃度較低、水量大的特點,采用人工濕地工藝處理農村生活污水,該工藝運行費用低,生態效果好,工藝先進成熟可靠,管理簡單方便,建成后容易正常運行,不成為擺設,污水處理出水效果理想。對于水質污染嚴重的農村城市化地區,因其市政設施相對滯后、城市污水管網不完善,污水不能集中處理,但征地相對容易,此時采用人工濕地系統來進行污水處理有極大的優越性。
人工濕地是在一定長、寬比及地面坡度的洼地中, 由土壤和基質填料混合組成填料床, 污水在床體的填料縫隙或床體的表面流動, 并在床的表面種植水生植物, 形成一個獨特的“土壤—植物—微生物”生態系統。按照系統中水流方式差異,通常分為表面流人工濕地( FWS) 、水平潛流人工濕地(HSF) 和垂直流人工濕地(VSF) 三種主要類型。
針對農村生活污水來源的單一性和污水水量間歇性波動等特點,通過間歇性曝氣,進行生物接觸氧化,使好氧—兼氧生化過程在一個處理單元中得以完成,這一過程在滿足對主要污染物處理的同時,又提高了對氮的轉化和去除的效率,并且降低處理運行費用。污水經斜管沉淀池沉淀后,進一步取出水中污泥等顆粒物,降低后續處理負荷。
生態模塊(多介質生態床技術)是潛流型人工濕地的改進工藝,它將毛管浸潤(濾層分離)、微生物氧化、介質吸附、固定和生物提取有機結合,采用在亞表層布水的方式投配污水,將污水投配到具有一定構造和良好擴散性能的介質層中,模塊中綠化根系處于該層中,由于植物根系的左右,在根系周圍形成好氧—兼氧—厭氧帶,利于污水中氨氮的硝化與反硝化反應的進行,另外,布水管及集水管上的通氣孔也可以對模塊進行有效復氧,使污水中的污染物在生態系統的物質循環中進行分離、降解、吸附和固定,凈化水質,使污水中的能量通過生態系統的能量流動逐級充分利用,以維持生態系統的良性平衡。
潛流型生物濾池
潛流型生物濾池由推流式濾池和垂流式濾池串聯組成,污水經沉淀過濾后自流到潛流型生物濾池中的推流式濾池,布水管和集水管分設在池的兩端,池內兩邊是4-5公分的碎石,中間部分是多介質層,由下往上依次為2mm厚塑料薄膜、公分石、砂層、綠化層,污水以推流的方式從左往右流動,一次經過碎石層、多介質層、碎石層,最后由右邊碎石層中集水管收集后流入垂流式濾池。
垂流式濾池
垂流式濾池由多介質層由下往上依次為防滲膜、原質土保護層、碎石層、下層集水管道、公分石層、爐渣吸附層、上層布水管道、砂層、綠化層。污水進入垂流式濾池后,由上層布水管道進行向下布水,污水由于重力作用流經爐渣吸附層、公分石層后,由下層集水管道收集后流出垂流式濾池,達標排放。
潛流型生物濾池的作用主要是截留水中的污染物,在不同微生物的作用下,進行好氧、厭氧和兼氧反應,不同程度地把水中的含碳、氮、磷的有機物質分解成小分子物質及無機物質。同時,生長在潛流型生物濾池中的植物根據自身的需要,通過根系把廢水中的營養物質吸收到體內,在光合作用下把該類物質轉變成自身的組成部分。到此,水中的大部分氮磷等富營養化物質被轉移到植物體內,使污水資源轉化為植物體內的有用資源。水中的大量微小懸浮物流經生態模塊時,被模塊中的“土壤”攔截,從而污水得到凈化。
人工濕地植物選擇
人工濕地植物和所有進行光合自養的有機體一樣,具有分解和轉化有機物和其他物質的能力。植物通過吸收同化作用,能直接從污水中吸收可利用的營養物質,如水體中的氮和磷等。水中的銨鹽、硝酸鹽以及磷酸鹽都能通過這種作用被植物體吸收,最后通過被收割而離開水體。植物的根系能吸附和富集重金屬和有毒有害物質。植物的根莖葉都有吸收富集重金屬的作用,其中根部的吸收能力最強。在不同的植物種類中,沉水植物的吸附能力較強。根系密集發達交織在一起的植物亦能對固體顆粒起到攔截吸附作用。植物為微生物的吸附生長提供了更大的表面積。植物的根系是微生物重要的棲息、附著和繁殖的場所。相關文獻表明,植物根際的微生物數量比非根際微生物數量多得多,而微生物能起到重要的降解水中污染物的作用。植物還能夠為水體輸送氧氣,增加水體的活性。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
人工濕地沒有自然濕地那樣十分豐富的物種,但水田、水塘、湖泊等水域地區生長的動植物種類也很多,例如:水田中生育的植物隨季節和水田的狀態有所不同。在春耕之前,在水田中生長著雀枕草、野花之類,在干季則有蓮花草、野菊草等生長,在濕季則有田芥、六節草等發育。在水田雜草中還有很多濕生植物,以及水豆兒、黑藻、水葫蘆等水生植物,說明水田是多樣的濕生、水生植物的生育地。另外, 在水田中的動物也是多樣的。龍蝦要在水田中度過一生,青蛙、蜻蜓等要在水田中產卵,并且是幼蟲的生息場地,鷺鳥之類的水鳥要在水田中覓食。水田中還有高目魚、田螺等生存,以及生活在葉面的半翅蟲等。這些動物中有草食性動物,也有肉食性動物,水田中的多樣生物組成了復雜的食物鏈。同樣,在水塘和湖泊中也生長有大量的水生植物和各種各樣的魚類、蝦、蟹、蚌等動物和微生物,為鳥類、魚類提供豐富的食物和良好的生存繁衍空間,對物種保存和保護物種多樣性發揮著重要作用。