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摘要：针对辽宁省乡镇、村镇生活污水分散式特性和区域经济发展落后缓慢的特点，从乡镇分散式生活污水入手，研究人工湿地均匀配水技术和液位调节技术及设备，将进水、布水、集水装置全部制成玻璃钢材料的产品，现场只进行简单的拼接、安装。不仅安装，设计、操作简单，而且大大的缩短了工期，减少了投资成本。
关键词：分散式污水治理 人工湿地 成套技术 均匀配水 液位调节
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：
前言
2010年国家启动了“以奖促治”、“农村连片综合整治”[1]等一系列行动，辽宁省是国家“农村连片综合整治”的试点省，并于“十二五”期间启动了全省千座镇级污水处理设施建设。人工湿地技术具有投资和运行费用低、抗冲击负荷能力强、处理效果稳定、出水水质好、具有较强的氮磷去除能力、景观美学效应和环境效益，尤其适用于排水管网不完备和土地资源充足的村镇地区。人工湿地技术对于乡镇、村镇生活污水分散性特性、对操作人员的水平要求不高等要求具有较好的适用性，但是人工湿地技术存在脱氮除磷效率低、布水量均匀性差、出水水位调节性差等问题，影响了它作为一种新型污水处理技术的应用及推广。因此开展人工湿地成套技术及设备的研究，开展成套化及规范化应用，对于实现乡镇排水基础设施建设与生态景观建设一体化，推广人工湿地技术的产业化应用及工程建设具有重要意义。
1 均匀配水技术与设备的研究
1.1设计思路
目前，潜流式人工湿地污水处理方式主要采用的是混凝土结构，钢混池施工工艺复杂、周期长、结构设计烦琐、造价高，不太适用于中小型污水处理工程，本研究所研发的均匀配水系统采用了渠堰式均匀配水技术，降低了配水设施投资，并解决了传统管式配水不均等问题。
1.2布水系统构件设计
均匀布水系统有三部分构件组成，包括进水槽、导流槽和布水槽。见图1。
构件采用玻璃材料，在设计时考虑加工、运输、安装方便，分解成相同规格的多个部件，实现模块化生产，现场只进行组合、拼接。玻璃钢水槽具有重量轻、无锈蚀、不渗漏、使用寿命长、保温性能好，外形美观、安装方便、清洗维修简便、适应性强等特点。采用拼接的方式，进水、布水一体化，可根据现场的实际情况扩容或移动，增加的水处理的灵活性。不但减少了投资成本，而且大大缩小的制做工期。从而实现了少投资，快投产的目标。
图1 均匀布水系统组成示意图
进水槽
进水槽由包括进水槽体、进水口、法兰和进水槽体盖板组成。进水槽通过进水管与上级构筑物相连，将上级构筑物出水引入进水槽，进水槽标高设计要保证上级构筑物液面有足够的水头自由流入进水槽。进水槽通过法兰与导流槽相连接。见图2。
图2 进水槽构件立面图图3 布水装置示意图
管道设计按照压力管线设计，设计流速v=0.7~2.0m/s，管道选用钢管，设计进水管管径DN50~DN300六个级别，可保证进水量Q=150~12000 m3/d。设计流量选取相应管径相见表1。
表1 设计流量与进水管管径选取列表
导流槽
导流槽内部结构、宽、高与进水槽相同，长度不同。包括导流槽体、法兰和槽体盖板组成。导流槽的作用是保证水流稳定流动，导流槽通过法兰与布水槽相连接。见图4。
图4 导流槽构件立面图
布水槽
布水槽包括布水槽体、溢流堰板、法兰和槽体盖板组成。水流通过导流槽进入布水槽，溢流堰板将布水槽体内腔分割成导水室和布水室两部分，而且导水室和布水室上部相通，布水室通过布水孔与湿地填料相通，水流经过溢流堰板后均匀的进入湿地系统。示意图见图3。立面图见图5。
图5 布水槽立面图
二 液位调节技术及设备的研究
（1）设计思路
为了保证湿地的处理效率，需要对湿地的进水水位进行控制，为有效地控制湿地水位，一般在填料层底部设穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门。通常，潜流和垂直流人工湿地对水位的控制有几点要求：①在系统接纳最大设计流量时，湿地进水端不出现雍水，以防发生表面流；②在系统接纳最小设计流量时，出水端不出现填料床面的淹没，以防出现表面流；③为了利于植物的生长，床中水面浸没植物根系的深度应尽量均匀，并尽量使水面坡度与底坡基本一致。本研究通过设计集水构件将集水与液位调节功能得到统一的发挥。
（2）集水及液位调节构件设计
经过人工湿地处理的出水经过集水管收集至集水井的内腔，再经液位调节管的上溢流口进入湿地排水管内，由排水管排入受纳水体。湿地内的水位受水位调节管高度的影响，可通过更换不同长度的调节管达到调节湿地水位的目的。
集水及液位调节装置采用玻璃钢材料，现场组合安装。集水装置内置插接的溢流管（用“O”型橡胶圈密封），设计时设计成不同的高度规格（300mm、600mm、900mm三种规格），可根据实际的需要，选择不同的规格，从而调整湿地出水。这种设计结构操作简单，安全可靠，而且节约了设计空间。见图6、图7。
图6 集水及液位调节装置示意图图7 集水及液位调节装置内部结构立面图
3 示范工程应用
阜新蒙古族自治县某镇污水处理工程，设计规模为600m3/d，示范工程处理的污水为镇区居民生活污水，根据《小城镇污水处理工程建设标准》（建标148-2010）要求如下：
规模在1000m3/d 以下定为Ⅳ类水厂。Ⅲ类及以下污水处理厂宜考虑设置水量调节设施。
Ⅲ类、Ⅳ类污水处理厂，出水水质应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918) 的三级标准。
有可利用的自然处理场地时，Ⅲ类、Ⅳ污水处理厂宜优先采用污水自然处理。
因此根据以上要求及进水水质示范工程采用格栅-调节池-水平潜流湿地工艺，其中水平潜流湿地进水、配水及液位调节设备采用的是本研究的技术成果，示范工程已经建成并成功试车运行。工艺流程图见图8。
图8 阜新蒙古族自治县某镇污水处理工程工艺流程图
示范工程水平潜流湿地由2块组成，每块占地面积为15.00m×17.00m，相应配套采用2套进配水、液位调节装置，湿地池体结构为原土层夯实后敷设土工膜覆盖作为池壁和池底，一类费用投资约89万元，若采用常规施工办法一类费用需120萬元，采用人工湿地处理系统大大减少了建筑施工工程量，缩短了工期，节省了投资。
4结论
本研究所研发的人工湿地处理系统，适合村镇生活污水分散性特性，突破了传统的混凝土结构池的设计方式，而将进水、布水、集水装置全部制成玻璃钢材料的产品，这些产品全部在工厂生产，现场只进行简单的拼接，安装。此种发明不仅安装，设计、操作简单，而且缩短了工期，大大减少直接投资费用。
5 建议
建议继续通过多项关键技术的集成和创新，开发出适合乡镇分散式污水处理的人工湿地污水处理技术，研制出高效的人工湿地成套化设备，在省内开展推广人工湿地技术的产业化应用及工程建设。
参考文献
国务院办公厅. 《关于实行“以奖促治”加快解决突出的农村环境问题的实施方案》（国办发[2009]11号）. 2009
《辽河流域水环境保护“十二五”规划》（初稿）；
辽宁省“十二五”环境保护规划（初稿）；
《小城镇污水处理工程建设标准》（建标148-2010）
《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）；
关键词：分散式污水治理 人工湿地 成套技术 均匀配水 液位调节
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：
前言
2010年国家启动了“以奖促治”、“农村连片综合整治”[1]等一系列行动，辽宁省是国家“农村连片综合整治”的试点省，并于“十二五”期间启动了全省千座镇级污水处理设施建设。人工湿地技术具有投资和运行费用低、抗冲击负荷能力强、处理效果稳定、出水水质好、具有较强的氮磷去除能力、景观美学效应和环境效益，尤其适用于排水管网不完备和土地资源充足的村镇地区。人工湿地技术对于乡镇、村镇生活污水分散性特性、对操作人员的水平要求不高等要求具有较好的适用性，但是人工湿地技术存在脱氮除磷效率低、布水量均匀性差、出水水位调节性差等问题，影响了它作为一种新型污水处理技术的应用及推广。因此开展人工湿地成套技术及设备的研究，开展成套化及规范化应用，对于实现乡镇排水基础设施建设与生态景观建设一体化，推广人工湿地技术的产业化应用及工程建设具有重要意义。
1 均匀配水技术与设备的研究
1.1设计思路
目前，潜流式人工湿地污水处理方式主要采用的是混凝土结构，钢混池施工工艺复杂、周期长、结构设计烦琐、造价高，不太适用于中小型污水处理工程，本研究所研发的均匀配水系统采用了渠堰式均匀配水技术，降低了配水设施投资，并解决了传统管式配水不均等问题。
1.2布水系统构件设计
均匀布水系统有三部分构件组成，包括进水槽、导流槽和布水槽。见图1。
构件采用玻璃材料，在设计时考虑加工、运输、安装方便，分解成相同规格的多个部件，实现模块化生产，现场只进行组合、拼接。玻璃钢水槽具有重量轻、无锈蚀、不渗漏、使用寿命长、保温性能好，外形美观、安装方便、清洗维修简便、适应性强等特点。采用拼接的方式，进水、布水一体化，可根据现场的实际情况扩容或移动，增加的水处理的灵活性。不但减少了投资成本，而且大大缩小的制做工期。从而实现了少投资，快投产的目标。
图1 均匀布水系统组成示意图
进水槽
进水槽由包括进水槽体、进水口、法兰和进水槽体盖板组成。进水槽通过进水管与上级构筑物相连，将上级构筑物出水引入进水槽，进水槽标高设计要保证上级构筑物液面有足够的水头自由流入进水槽。进水槽通过法兰与导流槽相连接。见图2。
图2 进水槽构件立面图图3 布水装置示意图
管道设计按照压力管线设计，设计流速v=0.7~2.0m/s，管道选用钢管，设计进水管管径DN50~DN300六个级别，可保证进水量Q=150~12000 m3/d。设计流量选取相应管径相见表1。
表1 设计流量与进水管管径选取列表
导流槽
导流槽内部结构、宽、高与进水槽相同，长度不同。包括导流槽体、法兰和槽体盖板组成。导流槽的作用是保证水流稳定流动，导流槽通过法兰与布水槽相连接。见图4。
图4 导流槽构件立面图
布水槽
布水槽包括布水槽体、溢流堰板、法兰和槽体盖板组成。水流通过导流槽进入布水槽，溢流堰板将布水槽体内腔分割成导水室和布水室两部分，而且导水室和布水室上部相通，布水室通过布水孔与湿地填料相通，水流经过溢流堰板后均匀的进入湿地系统。示意图见图3。立面图见图5。
图5 布水槽立面图
二 液位调节技术及设备的研究
（1）设计思路
为了保证湿地的处理效率，需要对湿地的进水水位进行控制，为有效地控制湿地水位，一般在填料层底部设穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门。通常，潜流和垂直流人工湿地对水位的控制有几点要求：①在系统接纳最大设计流量时，湿地进水端不出现雍水，以防发生表面流；②在系统接纳最小设计流量时，出水端不出现填料床面的淹没，以防出现表面流；③为了利于植物的生长，床中水面浸没植物根系的深度应尽量均匀，并尽量使水面坡度与底坡基本一致。本研究通过设计集水构件将集水与液位调节功能得到统一的发挥。
（2）集水及液位调节构件设计
经过人工湿地处理的出水经过集水管收集至集水井的内腔，再经液位调节管的上溢流口进入湿地排水管内，由排水管排入受纳水体。湿地内的水位受水位调节管高度的影响，可通过更换不同长度的调节管达到调节湿地水位的目的。
集水及液位调节装置采用玻璃钢材料，现场组合安装。集水装置内置插接的溢流管（用“O”型橡胶圈密封），设计时设计成不同的高度规格（300mm、600mm、900mm三种规格），可根据实际的需要，选择不同的规格，从而调整湿地出水。这种设计结构操作简单，安全可靠，而且节约了设计空间。见图6、图7。
图6 集水及液位调节装置示意图图7 集水及液位调节装置内部结构立面图
3 示范工程应用
阜新蒙古族自治县某镇污水处理工程，设计规模为600m3/d，示范工程处理的污水为镇区居民生活污水，根据《小城镇污水处理工程建设标准》（建标148-2010）要求如下：
规模在1000m3/d 以下定为Ⅳ类水厂。Ⅲ类及以下污水处理厂宜考虑设置水量调节设施。
Ⅲ类、Ⅳ类污水处理厂，出水水质应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918) 的三级标准。
有可利用的自然处理场地时，Ⅲ类、Ⅳ污水处理厂宜优先采用污水自然处理。
因此根据以上要求及进水水质示范工程采用格栅-调节池-水平潜流湿地工艺，其中水平潜流湿地进水、配水及液位调节设备采用的是本研究的技术成果，示范工程已经建成并成功试车运行。工艺流程图见图8。
图8 阜新蒙古族自治县某镇污水处理工程工艺流程图
示范工程水平潜流湿地由2块组成，每块占地面积为15.00m×17.00m，相应配套采用2套进配水、液位调节装置，湿地池体结构为原土层夯实后敷设土工膜覆盖作为池壁和池底，一类费用投资约89万元，若采用常规施工办法一类费用需120萬元，采用人工湿地处理系统大大减少了建筑施工工程量，缩短了工期，节省了投资。
4结论
本研究所研发的人工湿地处理系统，适合村镇生活污水分散性特性，突破了传统的混凝土结构池的设计方式，而将进水、布水、集水装置全部制成玻璃钢材料的产品，这些产品全部在工厂生产，现场只进行简单的拼接，安装。此种发明不仅安装，设计、操作简单，而且缩短了工期，大大减少直接投资费用。
5 建议
建议继续通过多项关键技术的集成和创新，开发出适合乡镇分散式污水处理的人工湿地污水处理技术，研制出高效的人工湿地成套化设备，在省内开展推广人工湿地技术的产业化应用及工程建设。
参考文献
国务院办公厅. 《关于实行“以奖促治”加快解决突出的农村环境问题的实施方案》（国办发[2009]11号）. 2009
《辽河流域水环境保护“十二五”规划》（初稿）；
辽宁省“十二五”环境保护规划（初稿）；
《小城镇污水处理工程建设标准》（建标148-2010）
《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）；