人工濕地處理村鎮(zhèn)污水董仁杰中國農(nóng)業(yè)大學教授，國際合作與交流處處長，生物質工程中心常務副主任，工學院能源工程與低碳技術研究室主任科技部沼氣工程沼液沼渣高值利用支撐方案工程主持人能源工程與低碳技術研究室EnergyEngineeringandLowCarbonTechnologyLaboratory中國村鎮(zhèn)污水排放特征人工濕地處理村鎮(zhèn)污水的優(yōu)勢人工濕地處理村鎮(zhèn)污水相關研究結語報告內容中國村鎮(zhèn)污水排放特征

據(jù)調查目前全國95%以上的村莊沒有排水渠道和污水處理系統(tǒng)。每年有超過2500萬噸的生活污水直接排放。[1]

南方北方因生活習慣、氣候狀況不同污水排放特征有一定的差異。[1]嵇欣國外農(nóng)村生活污水分散治理管理經(jīng)驗的啟示[J]中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2021〔02〕:57-61.中國村鎮(zhèn)污水排放特征類型綜合生活污水（L/P·d）南方北方村45-11035-80鎮(zhèn)85-16075-125表1人均綜合生活污水排水量[2][2]村鎮(zhèn)生活污染防治最正確可行技術指南?環(huán)境保護部，2021,7指標含量（mg/L）南方北方COD200-350350-500TN10-3020-50TP0.5-42-7表2村鎮(zhèn)生活污水水質[2]人工濕地處理村鎮(zhèn)污水的優(yōu)勢人工濕地技術的優(yōu)勢投資小、耗能少、運行費用低小型分散化的人工濕地系統(tǒng)有利于污水就地處理人工濕地維護管理方便、簡單村鎮(zhèn)污水處理的難點普通污水處理廠建造費用、運行本錢高污水分布分散缺少專業(yè)的技術管理人員村鎮(zhèn)污水處理的現(xiàn)狀絕大多數(shù)污水不加治理直接排放到水體中，嚴重污染了我國的水環(huán)境人工濕地技術的優(yōu)勢在污水凈化的同時能夠增加綠化面積，美化環(huán)境可在濕地系統(tǒng)中推廣生物質能源植物的作為濕地植物處理能力強且不產(chǎn)生污泥人工濕地處理村鎮(zhèn)污水的優(yōu)勢人工濕地處理村鎮(zhèn)污水相關研究潮汐流人工濕地相關研究自來水廠污泥除磷性能研究水力負荷對潛流濕地凈化效果和氧環(huán)境的影響北方地區(qū)濕地植物篩選家庭組合人工濕地污水處理系統(tǒng)污水處理廠好氧污泥生物脫水與資源化利用技術圖1實驗室規(guī)模潮汐流人工濕地床示意圖潮汐流人工濕地相關研究(a)COD(b)BOD5(c)NH4+-N(d)TP---●---進水，---○---出水圖2潮汐流人工濕地床污染物去除效果圖潮汐流人工濕地相關研究圖3潮汐流人工濕地污染物去除率及去除負荷圖潮汐流人工濕地相關研究供氧量（g/(m2·d)）耗氧量（g/(m2·d)）

潮汐吸氧量水體攜氧量總供氧量有機物耗氧量氨氮氧化耗氧量反硝化修正耗氧量總需氧量327.3±32.0-0.8±0.4326.5±32.1200.3±87.9115.5±71.041.7±31.2274.1±82.4注：表中數(shù)據(jù)以平均值±標準偏差表示。表3潮汐流人工濕地供氧耗氧關系表潮汐流人工濕地相關研究圖4捆綁式潮汐流人工濕地裝置示意圖

捆綁式潮汐流人工濕地為7個直徑為20cm的潮汐流柱組成。濕地高度180cm。32～64mm礫石4～8mm石英砂潮汐流人工濕地相關研究自來水廠污泥除磷性能研究不同粒徑條件下去除率隨時間的變化不同初始濃度條件下去除率隨時間的變化不同溫度條件下去除率隨時間的變化脫水明礬污泥是自來水廠副產(chǎn)物，目前大多進行填埋處理。明礬污泥中含有豐富的鋁、鐵離子，能大大提高其對磷的吸附能力。中國農(nóng)業(yè)大學能源工程與低碳技術研究室主要研究脫水明礬污泥對磷吸附過程中的關鍵控制因素〔如粒徑、溫度、濃度等〕，動力學、熱力學模型。采用自來水廠污泥，作為人工濕地基質。研究說明，此濕地系統(tǒng)對磷的去除率由40～50%增加到87%，系統(tǒng)出水TP的濃度為0.66mg/L。脫水鋁污泥強化除磷區(qū)設置在系統(tǒng)出水處，便于更換基質。自來水廠污泥除磷性能研究圖5自來水廠污泥人工濕地床污染物去除效果圖水力負荷對潛流濕地凈化效果和

氧環(huán)境的影響圖6水力負荷對濕地凈化效果和水體DO的影響(n=7)

隨著水力負荷由454mm/d下降至91mm/d，濕地對NH4+-N、NO3--N、TN、TP、COD的凈化能力分別提高了約35%、8%、20%、25%、20%。北方地區(qū)濕地植物篩選考察了香蒲、黃花鳶尾、柳樹、蘆葦、千屈菜和菖蒲6種我國北方地區(qū)常見的植物的凈化效果和耐污能力。優(yōu)選順序為香蒲>蘆葦>水蔥>千屈菜。柳樹對各種污染指標都有較好的處理效果，TP和TN的去除率分別到達了99.6%和92.1%。家庭組合人工濕地污水處理系統(tǒng)圖7系統(tǒng)示意圖針對排水管網(wǎng)不完備的城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村等地區(qū)，將家庭組合人工濕地系統(tǒng)應用于農(nóng)村分散式污水處理中，考察其對于農(nóng)村家庭生活污水的凈化處理效果。家庭組合人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種農(nóng)村污水處理的新型生態(tài)系統(tǒng)，建設運營本錢低、工藝簡單，適合農(nóng)村分散式污水的處理。為滿足單戶家庭的污水處理需求，將傳統(tǒng)濕地床的外維護機構改用鎂水泥預制模具，可滿足工業(yè)化批量生產(chǎn)的需求，便于交通運輸，簡化建設過程，簡約建設時間。小規(guī)模和綜合型采用整表達澆混凝土池體或磚砌池體。家庭組合人工濕地污水處理系統(tǒng)圖8開發(fā)的模具（a）（b）（c）（d）（e）（f）時間時間時間時間時間時間圖10系統(tǒng)進出水污染物濃度及去除率〔a:TP;b:NH3-N;c:TN;d:COD;e:TSS;f:濁度〕各污染指標較好的去除效果為家庭人工濕地組合系統(tǒng)在農(nóng)村的推廣應用奠定根底，為解決農(nóng)村污水肆意排放問題提供了一種新途徑。家庭組合人工濕地污水處理系統(tǒng)技術推廣過程中形成的模式：小戶型連戶型村鎮(zhèn)型家庭組合人工濕地污水處理系統(tǒng)小戶型小戶型生態(tài)凈化技術主要針對農(nóng)戶分布相對分散的村莊設計，適用于處理單戶農(nóng)戶日常生活生產(chǎn)的污水以及廁所廢水。生活污水化糞池濕地系統(tǒng)出水收集廁所廢水

圖11小戶型污水生態(tài)凈化系統(tǒng)工藝圖小戶型建設地點：北京市延慶縣下屯村；山東省德州市陵縣王家院村；天津市武清區(qū)梅廠鎮(zhèn)周莊村等。工程案例：王家院村共有302戶居民，總人口數(shù)為1056人，無生活污水集中收集管道。中國農(nóng)業(yè)大學工學院能源工程與低碳技術研究室于2021年11月為該村設計了農(nóng)村小戶型家庭組合人工濕地系統(tǒng)，2021年4月竣工，出水均滿足國家排放標準。連戶型連戶型污水生態(tài)凈化技術可以處理十戶農(nóng)戶左右的生活污水，適用于有集中污水排放系統(tǒng)的農(nóng)村地區(qū)。在技術上兼有小戶型技術的優(yōu)點，同時由于規(guī)模的擴大，大大降低了污水處理本錢、降低占地面積、操作管理更為方便。建設地點：山東省德州市陵縣徽王鄉(xiāng)1套天津市武清區(qū)梅廠鎮(zhèn)周莊村1套

連戶型污水生態(tài)凈化系統(tǒng)工藝圖生活污水化糞池家庭濕地出水收集廁所廢水沉淀池連戶型工程案例：周莊村位于天津市武清區(qū)梅廠鎮(zhèn)，全村總戶數(shù)為100戶，總人口為330人，人口勞動力數(shù)為170人。能源工程與低碳技術研究室為該區(qū)設計了連戶型組合垂直流人工濕地，并于2021年3月施工修建，2021年4月完工投入使用。至今使用效果較好，出水到達國家排放標準。村鎮(zhèn)型村鎮(zhèn)型針對迅速開展的農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)，人工濕地結合其它有機物處理系統(tǒng)，如化糞池、沼氣發(fā)酵等，有效地提高了系統(tǒng)的處理能力，減小了占地面積，實現(xiàn)可靠、高效的污水處理，順應了我國農(nóng)村經(jīng)濟開展的需要。

圖12村鎮(zhèn)型污水生態(tài)凈化系統(tǒng)工藝圖小型沼氣工程二級沉淀池出水收集生活污水廁所污水畜禽污水濕地系統(tǒng)如何符合國家標準？村鎮(zhèn)型建設地點：山東省德州市陵縣徽王鄉(xiāng)鄉(xiāng)政府1套天津市武清區(qū)梅廠鎮(zhèn)周莊村1套安徽潛山高速公路1套村鎮(zhèn)型工程案例：2021年11月，中國農(nóng)業(yè)大學能源工程與低碳技術研究室考察徽王鄉(xiāng)鄉(xiāng)政府的根本情況后，根據(jù)其具體的氣候和地理條件，為其設計了用于處理廁所廢水的沼氣池+潛流人工濕地組合生態(tài)凈化系統(tǒng)，其出水可達國家二級排放標準，同時出水收集并作為回用水沖廁。該系統(tǒng)不僅將農(nóng)村污水進行有效處理，同時出水回用節(jié)約水資源。

改建前后廁所狀況比照污水處理廠好氧污泥生物脫水與資源化利用技術CW4SD基礎建設濕地植物種植穩(wěn)定運行濕地清泥脫水污泥資源化利用系統(tǒng)重建圖13歐洲CW4SD建設運行與重建過程該技術起源于20世紀70年代的歐洲，主要用于處理農(nóng)村小型污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥，一般效勞人口在5000至100000人。中國農(nóng)業(yè)大學能源與低碳技術實驗室在丹麥等歐洲國家成功實踐和我國的研究成果的根底上，提出“利用人工濕地進行污泥除水〔CW4SD〕〞的污泥處理和資源化利用的創(chuàng)新技術集成。圖14丹麥蘆葦床人工濕地污泥處理工程[3]污水處理廠好氧污泥生物脫水與資源化利用技術OperationalcycleLifetimeSludgereductionDrymattercontentMineralization8to12years>30years90-98%25-40%25%[3]HansBrix，SLUDGEDEWATERINGANDMINERALIZATIONINREEDBEDS中國農(nóng)業(yè)大學能源工程與低碳技術研究室擬研究內容如下，如果有意愿，歡送合作：〔1〕CW4SD濕地植物的篩選，解決濕地植物耐污和冬季保溫難題；〔2〕CW4SD濕地介質污泥除水機理研究，篩選和優(yōu)化基質配比；〔3〕CW4SD濕地氧傳輸機理研究和復氧技術開發(fā)，優(yōu)化濕地結構；〔4〕CW4SD示范工程建設和功能驗證