脉冲双层滤料生物滤池与人工湿地组合工艺处理农村生活污水应用技术研究.docxVIP

脉冲双层滤料生物滤池与人工湿地组合工艺处理农村生活污水应用技术研究

一、研究背景与意义

农村生活污水具有分散性强、水质波动大、氮磷浓度高的特点，传统单一处理技术（如简易化粪池、普通生物滤池）存在去除效率低、抗冲击能力弱等问题。本研究提出脉冲双层滤料生物滤池+人工湿地组合工艺，通过前端高效降解有机物与后端深度脱氮除磷、生态净化的协同作用，实现农村污水低成本、易运维的达标处理，为乡村水环境治理提供技术支撑。

二、组合工艺设计与创新点

1.脉冲双层滤料生物滤池（前端处理单元）

结构设计：采用“脉冲布水系统+双层滤料层（上层无烟煤+下层石英砂）+承托层”结构，滤料级配优化（无烟煤粒径1.2-2.0mm，石英砂粒径0.8-1.2mm），提升孔隙率与传质效率。

核心创新：通过脉冲进水模式（周期30min，进水5min+静置25min），形成“好氧-缺氧”交替环境，强化微生物对COD、NH?-N的降解；双层滤料分层截留污染物，延长滤料反冲洗周期（30-45d），降低运维成本。

2.人工湿地（后端深度处理单元）

工艺选型：采用水平潜流人工湿地，基质选用“沸石+砾石”（沸石粒径5-8mm，砾石粒径10-15mm），强化氮磷吸附；植物选用本土耐污物种（芦苇、香蒲），形成“基质-植物-微生物”三维净化体系。

协同设计：滤池出水直接进入湿地，无需中间提升，利用湿地的生态拦截与微生物反硝化作用，深度去除TN、TP及残留有机物，确保出水达标（GB18918-2002一级A标准）。

三、实验验证与结果分析

1.实验条件

进水水质：COD150-300mg/L，NH?-N20-40mg/L，TN30-50mg/L，TP3-8mg/L（模拟农村生活污水）。

运行参数：滤池水力负荷0.8m3/(m2?d)，湿地水力停留时间2d。

2.关键处理效果

污染物指标

滤池出水去除率

湿地出水总去除率

最终出水浓度

COD

75%-85%

90%-95%

≤15mg/L

NH?-N

80%-90%

95%-98%

≤1mg/L

TN

40%-50%

75%-85%

≤5mg/L

TP

30%-40%

80%-90%

≤0.5mg/L

3.优势验证

抗冲击能力：进水COD、NH?-N波动±30%时，系统出水仍稳定达标，脉冲模式提升微生物群落抗干扰能力。

经济性：单位水处理成本0.3-0.5元/m3，仅为传统活性污泥法的1/3，适合农村低成本运维需求。

四、应用前景与推广建议

适用场景：集中式农村社区（50-500户）、乡镇小型污水处理站，尤其适用于地形有自然落差、用地宽松的区域。

推广价值：

技术层面：解决单一工艺“有机物去除不彻底、氮磷难达标”的痛点，实现“高效处理+生态净化”一体化。

实践层面：模块化设计可灵活组合，滤池与湿地可分阶段建设，降低初期投资；湿地植物可兼具景观价值，助力乡村生态振兴。

优化方向：后续可探索滤料再生技术、湿地植物资源化利用（如生物质能源），进一步提升工艺经济性与可持续性。