铭盛环境——工业污水，工业废水处理专家，提供污水处理解决方案
由于乡村各地环境的特殊性，使其无法依照统一的、范围化处置的形式推行，必需量体裁衣综合思索各方面要素，因而，笔者在大量现场调研的根底上，选择了成都平原地域极具代表性的一处乡村社区展开生活污水“A2/O生物前处置-人工湿地”组合工艺的探究与示范。本着“量体裁衣，分类管理，应集尽集，应治尽治”的准绳，在综合思索了当地经济开展程度、财政情况、污水范围和农民需求等多方面要素的状况下，改造并设计了该工艺。理论证明该工艺投资小、管理维护烦琐，运转半年以来生态环境效益明显，受益大众反响良好，为我省乡村社区生活污水管理形式的选择积聚了较胜利的经历。
一、工程概略
1.1 小区状况
本项目工程为一集中式乡村居民社区，地处四川省成都市都江堰市大观镇西南侧，小区目前有6栋居民楼，共285户，人口约900人。由于小区地势处于全镇最低，因而，该镇是目前独一未接入市政管网的社区。小区共设有4个化粪池，生活污水主要包括厨房用水、洗衣和洗浴用水、卫生间冲洗废水等。原污水处理工艺为：化粪池-搜集池-好氧池-人工湿地-排入河道。但由于原工艺疏于管理，目前各环节均已无法正常运转，污水搜集池污泥淤积严重。好氧池无曝气充氧。人工湿地植物发育不良，杂草丛生。湿地内部管道梗塞，涌水严重，分发恶臭，蚊蝇滋生。湿地后排水河沟生境毁坏，岸坡暴露，渣滓遍及，河道水体轻度黑臭，居民生活遭到严重影响，居民对小区环境改造意愿非常激烈。小区原污水处置工艺参数和流程分别如表1和图1所示。
1.2 生活污水水质水量调查
生活污水进水和人工湿地出水分别采集于化粪池前端的破损管道和人工湿地出口，水质监测结果见表2。监测发现，进、出水水质差异较小，阐明整个工艺流程并没有正常发挥作用。同时依据«四川省用水定额»(DB51/T2138-2016)，本地乡村居民生活用水定额为120L/人/d，并分离该区村民生活习气和建筑给排水设备程度，污水排放量按用水定额的80%计，推算该区最大污水排放量约86.4m3/d。依据主要污染物的均匀排放浓度，推算出小区主要污染物日排放量状况见表3。依据对本小区水质水量的调查，对组合工艺设计日处置污水范围为100m3/d。
二、污水处置工程改造
2.1 工艺流程改造
由于原工艺的有机物去除和脱氮除磷效果不佳，因而在原工艺的根底上增加一个地埋式“兼氧调理池”和曝气池后端的泥水“回流渠”，目的是在原来工艺流程中增加一个兼氧和回流过程，从而构成“A2/O”工艺，一是为了提升营养物和有机物质的去除率，二是提升系统整体脱氮除磷的效果。
增加的“兼氧调理池”一方面可稳定从污水搜集池溢流而来的污水水质和水量，另一方面还可促进反硝化过程的实施，同时进一步沉淀水体中悬浮物。在“A2/O”前处置工艺后再衔接潜流式人工湿地，以完成深度脱氮除磷以及美化乡村环境的作用。
2.2 人工湿地改造
2.2.1 湿地床体
床体内基质填充厚度约100cm，基质粒径级配从下至上依次为：40mm~50mm砾石(约30cm厚)。20mm~25mm陶粒(30cm厚)。15mm~20mm的小砾石(约20cm厚)。10mm~15mm小砾石+20%石英砂(约20cm厚)。距基质外表上方10cm处布设穿孔布水管，湿地底部及距底部20cm处分别设有排空管与出水取样口，床体垂直布有通气管(同时起到溢流作用)。出水取样口位于尾水池内，尾水池出水直接排入周边小沟渠。
2.2.2 植物配置
在植物配置方面，依据当地的气候、地形和人文景观条件，优先选用了本钱低廉、易于管理的本地植物。项目依据湿地进出水水质和植物抗污染负荷才能，首选了有一定欣赏价值且成活率较高、耐污力较强、根系兴旺的3种湿地植物，即菖蒲、美人蕉和伞草。依据湿地管网推流特征，湿地前1/3段种植菖蒲，中部1/3段种植美人蕉，后1/3段种植伞草，种植时均匀株高为30cm~40cm，种植间距均为20cm×20cm。
2.3 排水沟改造
人工湿地的出水直接排入一小河沟，该河沟长约70m，均匀水深缺乏30cm，流速迟缓，河沟水流最终汇入同一灌溉渠道。前期勘察发现该河沟水质纯净，渣滓腐叶漂浮，蚊蝇滋生，水体呈轻度黑臭。因而，河沟的改造首先采取清淤和渣滓打捞措施。其次，岸坡固土植物种植，选取了美人蕉、千蕨菜和栀子花三种“走根”较快且具欣赏性的植物。最后，沟底植物的种植，选择了金鱼藻，以增加水体复氧才能，重建水下生境。
2.4 组合工艺运转方式设置
小区所处地域属中亚热带季风潮湿气候区，年均气温15.2℃，四季清楚，夏季最热为7-8月，均匀气温约15℃，最高气温约28℃。冬季最冷为1-2月，均匀气温为4.6℃，均匀最低气温约1℃。由于温度对整个工艺的影响较大，特别是水温对“A2/O”生物工艺酶促反响速率和微生物代谢速率的影响，以及气温对湿地植物生长的影响，因而总体来说夏季的处置效果优于冬季。经过前期重复测试，本工艺流程分别针对冬、夏时节设置了不同的运转方式，以尽可能保证稳定的出水效果。
经“A2/O”生物工艺处置后的污水，由爬动泵加压经过穿孔布水管引入湿地。湿地的进、出水均由PLC时控计及电磁阀实施控制。刚种植的湿地植物需经一段时间的缓苗，之后组合工艺中各环节依照序批式方式运转。
(1)冬季：采取“进水-厌氧3h-兼氧4h-好氧5h-人工湿地10h-出水-湿地空床2h-下一个周期”。
(2)夏季：采取“进水-厌氧3h-兼氧4h-好氧3h-人工湿地14h-出水-下一个周期”。
“A2/O”工艺好氧段采用变频罗茨风机供氧，依据DO仪表指数反应供氧量。此外，在湿地运转中，尝试采用“进水-反响-排水-空床”的方式(特别冬季)，一是使床体饱和浸润面产生周期性变化，将大气中的氧吸入地基质内，以改善湿地内的氧环境，从而强化湿地对有机物及氨氮的去除。二是由于冬季湿地植物中止生长以至枯萎，造成人工湿地的净化才能降低，因而，设置生物前处置工艺流程时间要多于夏季，以补偿低温湿地功用的缺乏。
三、组合工艺建立效果
3.1 组合工艺运转效果
本组合工艺工程完成后，前段“A2/O”生物处置工艺即可开端运转，经过前2个月的运转调试(包括充氧效率、泥水回流比、回流泵参数、MLSS浓度比等)，该段工艺出水水质较稳定。后段人工湿地在植物繁育茂密的第3个月后出水水质较为稳定。该组合工艺正常运转后，小区原来存在的主要水环境问题均得到处理，小区水体不再分发恶臭、湿地植物茂盛，排水正常、小区屋后排水沟水体变得明澈，大大改善了小区及周边河沟的生态环境，工程运转效果明显。
3.2 水样水质状况
组合工艺正常运转后，每月对进、出水实施采样监测，其中出水样采集2个：“A2/O”工艺出水(A口)、人工湿地出水(B口)，主要对pH、CODcr、BOD5、NH3-N、SS、TP等6项指标实施调查，水质监测数据见表4。
经过表4水样监测数据标明，将该组合工艺用于乡村生活污水处置，出水效果明显。前段“A2/O”生物工艺出水指标均到达了«城镇污水处置厂污染物排放规范»一级B规范，其中除NH3-N去除率为66%外，其他几个指标均到达了80%的去除率。然后段人工湿地处置则将污染物去除率进一步提升，出水根本能到达一级A规范，特别是BOD5、SS、TP三个指标去除率到达了90%以上，标明将人工湿地用于“A2/O”生物前处置措施之后能进一步有效提升污染物的去除率。关于脱氮除磷方面，人工湿地的作用也较明显，NH3-N去除率由66%提升到79%，TP去除率由80%提升到90%。
四、问题及倡议
4.1 “A2/O”生物前处置工艺
4.1.1 污泥收缩
在“A2/O”生物处置工艺中，有可能发作污泥收缩的问题，而污泥收缩分为丝状菌收缩和非丝状菌收缩两类。当水温较低，且污泥负荷较高时，则容易发作非丝状菌收缩，这种状况下细菌由于吸附了大量的有机物，使其沉淀紧缩难度增加，但这并不是坏事，由于当非丝状菌收缩时污泥尚具有较好的生化处置效能，出水质量也能保证，但是一旦丝状菌收缩发作，则会影响出水效果，因而应防止丝状菌收缩现象的发作。丝状菌收缩现象以污泥镜和出水水质作为判别根据，倡议可采用投加铁盐、铝盐等混凝剂的措施来加强污泥沉降性，以保证出水水质。亦可在回流渠中投加过氧化氢，以突破丝状菌构造，快速降低SVI值，但以上办法仅只作为暂时应急采用，并不是处理污泥收缩的基本性方法。长期有效措施则倡议动态监控“A2/O”各池中的DO浓度，以确保污泥混菌一直处于交替“缺氧-好氧”状态，使有机物浓度能坚持周期性变化，这样才是避免污泥收缩的基本措施。
4.1.2 O段(好氧池)曝气
由于潜流人工湿地内的厌氧状态是造成脱氮效果差和胞外聚合物积聚的重要缘由，因而，经过前端好氧池曝气水体增氧来改善湿地的氧化环境是提升其脱氮效果的重要措施之一。该办法已在相关研讨中得到印证，Chazarenc等在程度潜流人工湿地中采用了湿地前端曝气办法，提升了总氮的去除率，同时减少了梗塞物(主要是有机物)的积聚，使湿地前端微生物的数量大大增加。但同时要留意曝气强度和碳源问题，以防反硝化强度不够造成硝酸盐过量积聚。
4.2 人工湿地工艺
4.2.1 湿地空床时间
本项目中冬季增加人工湿地空床时间主要是为了加强湿地的自然复氧才能。经过调控湿地运转方式，采取“进水-滞留-排水-闲置”的方式运转，使人工湿地的复氧主要包括植物根系泌氧、大气扩散输氧、排空霎时湿地饱和浸润面变化产生负压力吸入氧气，湿地空床期间由于床体与大气中的氧气存在浓度梯度而产生的对流输氧。有研讨标明，恰当地增加空床时间能提升人工湿地的复氧量，提升湿地内部微生物的数量与活性，从而加强对污染物的去除效果。但目前该类研讨较少，由于空床时间会直接影响植物的生长，因而，目前只是做了初步尝试，还应进一步增强人工湿地最佳空床时间的探究，以及空床时间对湿地脱氮除磷效果和植物生长指标的研讨。
4.2.2 基质的粒径及级配
本项目中人工湿地类型属于程度潜流，因而在如何减少短流和死区等方面做了一些探究。由于不同基质的吸附性能存在明显差别，且基质的孔隙率、浸透系数、含水率、化学成分等也直接影响着人工湿地梗塞状况的开展。粒径较大的基质，其孔隙大，能够有效地避免梗塞的发作。粒径较小的基质，其外表积大，有利于增加湿地中微生物的数量。应依据不同基质粒径下的流体特性，采取合理的基质级配，改恶人工湿地内流场散布，这样不但能减少湿地内的短流和死区，也能改善基质不同深度上的氧化复原状态，以减缓梗塞的发作。本项目设计的基质粒径与级配，在运转了6个月后效果良好，未发作梗塞现象。
4.2.3 湿地植物
在湿地植物的选择和配置方面，倡议选择耐污力强和净化力强的湿地植物。湿地植物的耐污才能、净化才能、吸收污染物类型等有所不同，要依据污水类型和污染水平，选择适宜的湿地植物。在本项目中运转第4个月发现伞草的耐污力较弱，由于前段生物工艺呈现过流程调试，湿地进水污染负荷较高，伞草呈现了大片倒伏死亡的状况，因而，后期湿地又补种了再力花和栀子花等走根较快的本地植物。因而，人工湿地倡议要选择抗性强的植物。
一旦前段工艺呈现毛病，人工湿地植物会接受较高的污染负荷，因长期接触浓度较高的污水，同时污水容易滋生细菌，易发作病虫害，所以要选择一些抗逆性强(包括抗病虫害才能、耐盐性、耐高温性以及耐寒性等)的湿地植物，保证生长稳定、易于管理，有利于污水净化。
五、结论与瞻望
(1)本项目采用了“A2/O生物前处置-人工湿地”工艺处置乡村社区生活污水，效果明显、流程控制烦琐、运维费用较低、出水较稳定。污水中CODcr、BOD5、NH3-N、SS、TP总的去除率分别能到达86%、94%、79%、95%、90%。各指标出水水质根本能到达«城镇污水处置厂污染物排放规范»(GB18918-2002)的一级A规范。湿地出水可直接回用于农田灌溉、畜禽饲养、渔业养殖等，示范效果明显。
(2)本组合技术前期投入主要集中在池体改造、工艺流程改造、人工湿地重构等方面，一旦流程肯定，经过时控器和PLC控制，后期可完成自动控制，运转维护烦琐。日常运维费则主要包括电费、少量药剂费和人工费等。项目的环境效益、经济效益、社会效益较明显，运转后受益大众反映良好。
(3)目前各地已有一些人工湿地与其它生物工艺相分离的工程案例，如“好氧+人工湿地”工艺处置屠宰场废水，“A/O+铝污泥填料人工湿地”组合工艺处置乡村生活污水，增强型化粪池/潜流人工湿地组合工艺处置乡村生活污水等，均获得了一定的效果，但是组合工艺的研讨更多的是注重实效性和应用性，而对后端湿地植物详细的净化过程并不非常分明。因而，在将来的研讨中，技术人员应注重以下两个方面：一是如何完成组合工艺的长效脱氮除磷以及湿地长期运转过程中的污染物去除机理和去除动力模型二是。增强湿地植物在冬季如何坚持其原有的去污才能方面的研讨，使构建的人工湿地尽可能全年坚持其原有设计净化才能。
