农村污水低耗能无人值守一体化污水处理设备

摘要：近年来随着农村居民生活水平的不断提高，农村污水的水质及水量现状不断变化，居民对生活环境要求越来越高，低耗能无人值守一体化污水处理设备+人工湿地景观系统，可以满足新形势下农村污水的特点，技术先进，节能降噪，适应不同水质数量变化，耐冲击，承受能力强，无人值守，保护生态环境，美好周围景观，确保水质达标。低耗能无人值守一体化污水处理设备，应用新技术，降低能耗，降低劳动力操作强度，操作方便，省时省力，远程监控设备运行状态，利用A2O生化工艺，将调节池，厌氧段，缺氧段，好氧段，沉淀段，消毒段等全部集中到一体化设备中，具有寿命长，工程建设快速，占地小，对周围环境适应性强等特点。湿地是一种独特的生态系统的作用，在地球的陆地和水的作用下形成，湿地是一种重要的生物栖息地，对物种生物多样性的保护和维持生态平衡起着重要的作用。随着社会的发展，越来越多的湿地，为保护生态和平发挥着越来越重要的作用。本文主要是针对低耗能无人值守一体化设备+人工湿地景观系统污水处理问题进行详细的探究。

关键词：农村污水；低耗能；无人值守一体化污水处理设备；远程监控；人工湿地；处理系统；构建与设计

中图分类号：R123文献标识码： A

一、引言：

低耗能无人值守一体化污水处理设备，利用A2O生化工艺，将调节池，厌氧段，缺氧段，好氧段，沉淀段，消毒段等全部集中到一体化设备中，选用先进技术设备，220V电机设备，适应农村用电水平，设备具有寿命长，工程建设快速，占地小，对周围环境适应性强等特点。人工湿地是一种人为的建构与监视控制以及自然湿地类似地，是人工石料，沙，土等一种或几种介质构成的矩阵。按一定比例，并选择性地植入植物生态污水处理系统。人工湿地具有良好的处理效果，低建设成本和运营成本，易于维护等优点，并获得了广泛的关注，人工湿地近年来成为一种新的废水处理技术，开展人工湿地技术的前提和基础是湿地的设计研究，这一直是人工湿地处理技术研究的重点。本文根据对低耗能无人值守一体化设备+人工湿地景观系统的构建与设计方面进行研究。

二、低耗能无人值守一体化设备+人工湿地景观系统工艺的构建与设计

1、低耗能无人值守一体化设备

（一）主要用电设备电机选用220V电压

农村普遍使用220V用电电压，低耗能无人值守一体化设备主要用电设备考虑农村用电水平，选用220V电机设备，适应农村现状，取电用电方便。系统选用电磁式鼓风机作为气源，噪音低，能耗低，故障率低，性能稳定，无需保养维护。

（二）系统应用新专利技术--电解除磷装置，确保出水水质达标

随着居民生活水平越来越高，农村污水中磷含量越来越高，确保系统出水磷含量达标，应用了新专利技术--电解除磷装置，电解除磷设备采用铁板或铝板作为电极，浸没在水中，通上直流电源后，阳极在电源作用下电解产生铁离子或铝离子，这些离子能与污水中的PO43-反应生产不溶性的化合物，然后通过固液分离将这些不溶化合物从污水中分离出去，随着沉淀及颗粒物得以去除，从而达到除磷的目的。电解除磷过程中磷的去除发生于沉淀、吸附和气浮等综合效应。本装置具有操作简单合理，实现除磷设备运行无人值守，与传统电解除磷设备、化学除磷方法需要人工配药，人工切换阀门等，相比省时省力，提高了除磷效率，降低了运行成本，更加节能环保，可以确保系统出水中磷含量达标，无需人工配药，降低劳动强度，新专利技术--电解除磷装置适应农村现状，全自动运行。

（三）系统高度集成，各处理单元可独立安装，占地面积小，对周围环境适应性强。

低耗能无人值守一体化污水处理设备，利用A2O生化工艺，将调节池，厌氧段，缺氧段，好氧段，沉淀段，消毒段等全部集中到一体化设备中，运输方便，寿命长，工程施工周期短，使用方便，根据实际现场情况，各处理单元可调整位置，单独放置，利用管道连接成一体，占地面积小，对各种地形及周围环境适应性强。设备运行状态远程监控，真正实现无人值守，设备运行稳定。低耗能无人值守一体化设备系统出水进入人工湿地景观系统，对系统出水可以储存利用，美好周围景观，提升农村环境资源价值。针对农村污水水量水质变化大的特点，低耗能无人值守一体化设备+人工湿地景观系统抗冲击负荷高，耐冲击性好，确保系统出水水质达标。

2、人工湿地景观系统

（一）湿地基质的构建

湿地的所有生物和非生物资源库中的植物生长基质载体，它会出现在各种连接成一个整体湿地内部流程。在污水净化过滤，沉淀和吸附污染物的过程。在人工湿地的设计中，需要考虑到从基质，粒径和三区的厚度类型建立矩阵。湿地各种不同的基材其净化效果也不同，朱夕珍，等用石英砂，粉煤灰和高炉矿渣为基质人工湿地，研究其对城市污水的净化效果，实验表明：对有机污染物的处理效果最好的是煤灰渣基质的人工湿地，COD和BOD5的去除率分别在71%~88%和80%~89%两个数值之间；高炉渣人工湿地的除磷效果最好，磷的总去除率到达83%~90%；而效果较差的石英砂人工湿地处理，COD、BOD5和 TP的去除率分别为36%~49%、65%~75%和45%~55%。富含Fe3+ 、Al3+ 、Ca2+ 等离子的基质容易通过配位体交换与污水中磷酸根离子发生吸附和沉淀反应，所以，污水以P为特征的，选择的基质最好为飞灰、页岩，次之是铝矾土、石灰石或膨润土等，泡沸石和油页岩对P的吸附能力有些差，不适合选择使用。污水有机污染物和悬浮物表征，常常作基质的会用土壤、细沙和砾石中一部分或多部分，就可以展现良好的效果。影响湿地系统水力传导性的主要原因是基质粒径的大小，直接关系到污染物在湿地中的停留时间和系统的空隙度。粒径大的基质，空隙度大，所能容纳的污水量也大，污水能在湿地内部受到较长时间的停留与吸收，对于污水净化是有帮助的。目前正在运行的人工湿地，基质粒径在0~30mm之间，经常参考的粒径范围是4~16mm，实践表明，粒径为8~16mm的基质，水力传导性好，适合植物的生长，处理效果好。

所述基板的厚度是一个重要的参数确定湿地横截面面积和污水处理的效果，通常需要根据物种的种植和确定根生长的深度，以确保必要的湿床需氧条件。现在实行的人工湿地，它的基质厚度一般是0.5~1.0m之间，大部分人工湿地的基质厚度一般是在0.6~0.8m之间。大部分垂直流湿地的基质层较厚在70~80cm之间，潜流湿地的基质厚度大概在60cm左右，表面流湿地对基质厚度的要求不太严格。

（二）构建人工湿地植物

植物在人工湿地中的作用有三个方面：一是直接吸收和利用营养物质的废水，过滤，吸附和一些有毒重金属和有害物质的富集；二是输送氧的需氧微生物的根区域，提供一个合适的环境的氧化还原各种生物化学反应的发生；三是增强和维持介质的水力传输。人工湿地中常选择使用挺水植物，这是因为挺水植物根系发达、生物量大、生长率高，在人工湿地中能起到固定床体表面、提供良好过滤条件、防止淤泥堵塞等作用。人工湿地植物的构建包括植物的选择、栽培和收割管理三个方面。在湿地植物种类常用的主要是芦苇，香蒲，菖蒲，灯心草，莎草和苔草，芦苇和香蒲是其中最多的应用。不同的植物对生活污水的净化效果是不一样的。长苞香蒲和水烛等大型植物具有很多发达的粗根和不定根，水净化效果都较好，而小香蒲根系不能与前者发展的水平相比较，它的效果是较差的水。含有高浓度污水的氨氮（氨氮24.7mg/ L的浓度），莎草，芦苇去除能力比香蒲显著较高的基础上，有机污染物去除污水能力比草和芦苇叶宽香蒲更好。因此，人工湿地植物的选择应考虑以下方面：一是生态可接受性，植物的选择是不是有害的杂草，对周围的自然环境，生态完整性不构成危害的基因；二是能够适应当地的气候条件，抗病虫害能有一定的能力；三是能忍耐污染物和水生的环境条件；四是容易繁殖和生长速度快；五是净化能力强。

总之，选择越来越多的人工湿地植物往往具有区域特色，耐沾污性，该品种的净化率。种植湿地植物多发生在春季和秋季，春季播种更有利于植物的成活和生长。栽培植物的主要靠自然移栽，直接种植和三个育苗移栽。移栽容易引入来自大自然杂草和限制的气候条件，一般发生在春季。直接种植湿地植物成活率高，但增长缓慢。移栽是国外普遍采用的方式，这样一来，植物的成活率高，生长快，整个湿地可以在短期内覆盖。种植密度增加氧气的植物可增强其能力，以帮助提高系统的氧含量，从而提高其效率。加强湿地管理，控制杂草，定期收获植物还有助于保持该系统的处理效果。

（三）人工湿地构造与工程参数

人工湿地和工程参数是核心湿地工艺设计，包括湿地床的配置和两个系统的水力特性。其中，湿地床结构设计包括两个宽高比和系统的底坡参数。液压系统的功能包括系统流程方法中水力负荷，有机污染负荷，污水停留时间。湿地床的长度通常为20〜50米。时间过长，易造成湿地床死了，让人很难调节水位，不利于植物生长。湿宽高比不是太大，建议控制3:1或更少，目前，1:1〜2:1大多数欧洲国家的湿地的纵横比，与土壤的系统之间，该纵横比应小于大于1。

湿地底面坡度的大小，需要根据矩阵的性质和湿地的大小来决定，目前湿地的设计，底部坡度，一般1％至7％，大多数在1％左右的砾石层湿地可取2％，0.5％或更少的表面流湿地，潜流人工湿地小于1％。

目前，人工湿地设计的机械特性是薄弱环节湿地工艺设计，没有统一的技术标准和设计规范，国外大部分的设计都是由简单的计算模型，并结合所获得的实际经验进行。一般来说，当液压系统进行设计负荷时，应考虑场地条件，污染物和水质降解动力学要求的气候，土壤条件，渗透性和植被类型，与由于在加工和夏季可行性设计湿地蒸发，蒸腾作用特别注意在干旱地区。通常情况下，潜流湿地水力负荷可达150〜500立方米/（公顷•d）中，名列前茅，在水力负荷187〜374立方米/（万hm2•d）所示。降低液压加载系统有利于提高水的效益。

人工湿地处理废水的性质和条件的变化，这一般为18〜110kgBOD5/（公顷•d）的有机污染负荷。湿地停留时间和治疗效果之间密切相关，停留时间太短，生化反应不充分，停留时间长，可导致水滞留和扩展厌氧区，治疗效果，一般为10〜20d中的影响。各种污染物的最好的治疗效果。欧洲国家建议使用以下参数水力特性：表面流人工湿地，有机污染负荷10。水平潜流人工湿地，有机污染负荷

三、结语

低耗能无人值守一体化设备+人工湿地景观系统，具有低能耗，技术先进，无人值守，全自动运行，远程监控，节省占地面积，对周围环境适应性强，抗冲击负荷高，耐冲击性好，确保系统出水水质达标。系统适应农村污水特点，对系统出水可以储存利用，美好周围景观，提升农村环境资源价值。随着设备不断进步，技术不断发展，相信会有更多新技术应用到农村污水处理系统中。湿地生态系统是一个完整的人工生态系统，它已经取得了不错的成绩，同时也不断地被研究，应用和发展。除了其投资少，操作简单，还具有低运行和维护成本，有良好的水质，一个巨大的绿色区，抗冲击力强，改善生态环境美化景观等。这项技术最重要的是，低耗能无人值守一体化污水处理设备+人工湿地景观系统非常适合污水处理和管理农村和小城镇，具有非常广阔的应用前景。我们的低耗能无人值守一体化设备+湿地污水处理系统技术还处于探索发展的阶段，需要技术创新，并从各个方面学习，现在面临着在技术发展中遇到的问题，需要进行不断的改造和加工技术，从而为确保我们的农村污水处理技术更好的发展。

参考文献：

[1] 赵桂瑜,杨永兴,杨长明. 人工湿地污水处理系统工艺设计研究[J]. 四川环境, 2005,24(6).