滇池流域農(nóng)村污水生態(tài)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要:采用表面流人工濕地、潛流式人工復(fù)合生態(tài)床和生態(tài)塘組合工藝,結(jié)合生態(tài)及景觀建設(shè)進(jìn)行了滇池流域農(nóng)村污水處理工程設(shè)計(jì)。該工程既處理了生活污水,又改善了生態(tài)環(huán)境,體現(xiàn)了污水處理與生態(tài)環(huán)境建設(shè)相結(jié)合的新理念。

關(guān)鍵詞:滇池流域,生活污水,人工濕地

1　設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料及依據(jù)

由于國(guó)內(nèi)缺乏對(duì)村鎮(zhèn)污水治理的基礎(chǔ)資料,設(shè)計(jì)前進(jìn)行了為期1年的場(chǎng)地信息調(diào)查以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),從而確定了工藝流程及相關(guān)的工藝參數(shù)。①　確定生活污水的排放量及水質(zhì)。在示范區(qū)的4個(gè)行政村,采取隨機(jī)抽樣的方法(內(nèi)容包括家庭人口、取水方式、日用水量、洗衣方式、洗澡方式、家庭廁所等)共調(diào)查530戶(占總戶數(shù)的27%),選擇其中的16戶作為典型,連續(xù)3ｄ跟蹤調(diào)查水量及水質(zhì)。②　人工復(fù)合生態(tài)床工藝研究[1]。通過(guò)1年的現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn),對(duì)不同運(yùn)行條件及工況下人工復(fù)合生態(tài)床的運(yùn)行進(jìn)行了系統(tǒng)研究,確定了工藝參數(shù)。③　示范區(qū)的氣象、水文資料。包括近3年氣溫、降雨量、蒸發(fā)量,地下水位及滇池的水位變化。④　地形勘測(cè)。為村里生活污水的溝渠收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)和場(chǎng)地選擇提供了依據(jù)。

2　設(shè)計(jì)水質(zhì)、水量

①　設(shè)計(jì)處理水量:80m3 /d(考慮20%的人口發(fā)展系數(shù))。②　設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì):COD為200mg/l,總氮為30mg/l,氨氮為23mg/l,總磷為5mg/l。③　設(shè)計(jì)出水水質(zhì):COD去除率≥80%,總氮去除率≥85%,總磷去除率≥85%。

3　工藝流程的確定

經(jīng)村里新建溝渠收集系統(tǒng)匯過(guò)來(lái)的污水將依靠重力流首先進(jìn)入到表面流人工濕地內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果,表面流人工濕地對(duì)氨氮有很好的去除效果(對(duì)氨氮去除率≥90 %) 。另外,污水處理系統(tǒng)位于低洼荒地處,在滇池高水位時(shí)期一部分土地將處于水淹狀態(tài),里面生長(zhǎng)著許多天然水生植物,因此稍加人工修整即可構(gòu)建成良好的表面流人工濕地�？紤]到表面流人工濕地對(duì)磷的去除效果差、S S 濃度高、出水渾濁,故在其后緊接著串聯(lián)一級(jí)潛流式人工復(fù)合生態(tài)床。在床內(nèi)填充水力傳導(dǎo)性能好和具有多孔結(jié)構(gòu)的介質(zhì),通過(guò)介質(zhì)吸附和微生物的作用來(lái)強(qiáng)化系統(tǒng)的除磷脫氮效果。濕地系統(tǒng)除具除污作用外,還應(yīng)具有景觀及生態(tài)效果,這對(duì)于滇池流域環(huán)境的恢復(fù)及保護(hù)具有特殊的意義,鑒于此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)作了適當(dāng)?shù)姆糯蟆Ｕ麄�(gè)系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1 。

4 各主要單元設(shè)計(jì)

4.1 　溝渠收集系統(tǒng)
設(shè)計(jì)中要求考慮與村莊未來(lái)規(guī)劃相協(xié)調(diào),能夠達(dá)到90 %以上的污水收集率,盡量利用原有溝渠以降低工程造價(jià)。首先,在村內(nèi)主干道修建“三面光”的石砌結(jié)構(gòu)干渠(鋪設(shè)蓋板) ,以連接主要的居民住宅區(qū)域。然后再修建磚砌結(jié)構(gòu)的支渠以匯集各部分住宅區(qū)的生活污水。最后修建支溝將各家的生活污水引入到溝渠系統(tǒng)里。
值得指出的是,在村外部分或一些特殊地段修建了生態(tài)溝渠,依靠其內(nèi)生長(zhǎng)的水草等植物和水流作用自然凈化污水。

4.2 　布水沉淀池
村里的生活污水多數(shù)為明渠收集,容易混入垃圾,因此在進(jìn)水渠中設(shè)置了格柵。格柵寬為0. 60m ,長(zhǎng)為1 m ,柵條間距為30 mm ,采用人工清渣。布水沉淀池一方面起到初沉池的作用,使污水中粒徑較小的無(wú)機(jī)和有機(jī)顆粒沉降下來(lái);另一方面起到了調(diào)節(jié)水量和布水的作用。池體長(zhǎng)×寬×深為20m ×2 m ×0. 8 m ,有效容積為27 m3 ,停留時(shí)間為8h 。池內(nèi)布水區(qū)采用矩形堰口,均勻布置,出水方向呈放射狀,使污水能夠更加均勻地流入濕地系統(tǒng)。

4.3 　表面流人工濕地
表面流人工濕地面積為2 000 m2 ,水力負(fù)荷為4 cmPd。地面以上維持30 cm 的自由水位,滇池流域氣候溫暖(平均溫度為14. 7 ℃Pa) ,故不用考慮冬季冰凍情況。濕地內(nèi)種植的水生植物主要為茭白,還有蘆葦、慈菇和水花生等,基本上是利用場(chǎng)地內(nèi)的原有植物,但對(duì)其進(jìn)行了分栽和移栽以保證分布均勻。由于濕地邊界不規(guī)則,平均長(zhǎng)寬比較小,而且布水區(qū)較長(zhǎng)(20 m) ,故沿布水方向?qū)�濕地分為面積狹長(zhǎng)的兩個(gè)區(qū),以保證布水均勻和一定的推流效果。設(shè)計(jì)時(shí)充分利用地形、地勢(shì),避免出現(xiàn)水流死區(qū),盡量減少工程開(kāi)挖量和對(duì)原水生植被的破壞。

4.4 　潛流式人工復(fù)合生態(tài)床
潛流式人工復(fù)合生態(tài)床為地上式,床體從池底開(kāi)始堆積,總面積為300 m2 ,設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為30 cmPd。床體長(zhǎng)×寬×深為50 m ×6 m ×0. 8 m ,里面填充了爐渣等水力傳導(dǎo)性能良好的填料。生態(tài)床上部種植水芹等常綠水生植物。為了防止暴雨對(duì)生態(tài)床的沖擊,在填料層里安裝了直徑為150 mm 的穿孔PVC管,高于正常水位時(shí)水流會(huì)直接從溢流管內(nèi)流走。地上式潛流人工復(fù)合生態(tài)床適用于地勢(shì)低、地下水位淺的場(chǎng)地,這樣既保護(hù)了地下水還可以大大降低工程量和工程費(fèi)用。

4.5 　綜合生態(tài)塘
綜合生態(tài)塘與濕地組成了一個(gè)完整的植物塘、床系統(tǒng)。綜合生態(tài)塘面積為1 400 m2 ,平均水深為0. 6 m ,該區(qū)除可對(duì)水質(zhì)進(jìn)行深度處理外,還具有生態(tài)和景觀作用。池塘區(qū)種植了蓮及慈菇等水生植物,也為魚(yú)、蝦等提供了生存環(huán)境。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

5 　生態(tài)、景觀設(shè)計(jì)
將生態(tài)和景觀設(shè)計(jì)納入到濕地系統(tǒng),是該污水處理工程的一個(gè)新思路。按照“紅、黃、綠”三種顏色協(xié)調(diào)搭配、植物高低錯(cuò)落有致的設(shè)計(jì)原則,對(duì)濕地周邊進(jìn)行了綠化:種植了花石榴、柳樹(shù)、千頭柏、毛葉丁香等,并鋪植了草皮。綜合生態(tài)塘內(nèi)填筑了“葫蘆島”,島上種植的紅葉小波和金葉女貞,從遠(yuǎn)處看去給人以美的享受。另外,預(yù)留了供人們活動(dòng)的場(chǎng)所。為了給魚(yú)類(lèi)等水生動(dòng)物提供一個(gè)良好的生存環(huán)境,對(duì)綜合生態(tài)塘進(jìn)行了人工清淤(30 cm) ,放養(yǎng)了泥鰍、田螺等,這些水生動(dòng)物可吞食濕地中的底泥,間接消耗水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。茂盛的水生植物以及生長(zhǎng)在其中的魚(yú)、青蛙、蛇及水鳥(niǎo)等構(gòu)成了一個(gè)良性的濕地生態(tài)系統(tǒng)。

6 　建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用
整個(gè)工程的建設(shè)費(fèi)用(溝渠收集系統(tǒng)除外) 為5. 2 萬(wàn)元,其中綠化及景觀建設(shè)費(fèi)用為2. 2 萬(wàn)元(約占總費(fèi)用的42 %) 。處理設(shè)施的運(yùn)行僅需要少量的人工費(fèi)用,其運(yùn)行成本為0. 03 元Pm3 。(清華大學(xué)環(huán)境模擬與污染控制國(guó)家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室)