河源市滑滩村，地处黄沙河畔（黄沙河是新丰江水源保护区的支流），总人口约3600人，以板栗种植业为主要经济支柱。约30％村民聚居在新农村文化广场周边，其余村民靠山沿河分散居住。随着人民生活水平的提高，生活污水的水量与污染负荷均有所增加，污水直排入黄沙河，威胁着水源保护区的水质安全。本文采用生物塘+垂直流人工湿地+水平潜流人工湿地组合工艺对该村文化广场周边聚居区的生活污水进行处理，考察了该工艺的处理效果以及推广潜力。

1 工艺流程与方法

1．1 试验系统

本工程主要对聚居区的生活污水进行处理。为了不占用耕地，综合考虑地势等因素，配合现有排污管道，在污水进入河道前设处理系统，工艺流程如图1所示。

生活污水 经排水管网进入文化广场边上的池塘（30m×30m×1．5m）。在池塘里构建植物浮床，并且养鱼，将其改造成生物塘。并且引入一些自流的山泉水用于稀释污水。植物浮床（2．5m×2．5m）上种植美人蕉、水通菜、西洋菜。养殖鲫鱼、鲤鱼。污水通过生物塘的处理后，由潜水泵抽到人工湿地深度处理。

垂直流-水平潜流人工湿地分为两部分：第一级为垂直流人工湿地；第二级为水平潜流人工湿地，尺寸均为13m×4m×0．7m。垂直流人工湿地和水平潜流人工湿地都用粒径为20～40mm的碎石作填料。在两级人工湿地上都种植同样的植物，包括风车草、红花美人蕉、黄花美人蕉、纸莎草、再力花、花叶芦竹、蜘蛛兰。植物种植的间距为40cm。人工湿地水力负荷为0．52m3/（m2·d）。湿地出水流入景观回用池。

景观回用水池（3m×4m×1．5m），池内有观赏性锦鲤，池边摆放园林石种植观赏性植物。池底安装潜水泵，与文化广场的绿化喷淋系统连接，可给文化广场绿化浇水。景观池出水自流入黄沙河。

 图1 工艺流程

系统于2010年5月投入运行，旱季设计污水处理量200t/d，雨季最大处理量2000t/d，暴雨时停止运行两级人工湿地，污水经生物塘后经溢流口排入农田。

1．2 测试方法

2010年4—12月，每10d监测一次生物塘进、出水、垂直流人工湿地出水、水平潜流人工湿地出水。监测指标包括化学需氧量（COD）、氨氮（NH4+-N）、总磷（TP）。其中，COD、NH4+-N和TP均采用国家标准方法测定。

2 结果与讨论

2．1 系统进水水质

生物塘进水平均值为：ρ（COD）=（68．71±8．27）mg/L，ρ（TP）=（1．43±0．53）mg/L，ρ（NH4+-N）=（0．97±0．43）mg/L。污染浓度不是很高，但是如果直接排入黄沙河，还是会对其造成污染威胁。

2．2 各单元出水水质

系统运行期间各工艺单元出水水质见表1。

表1 系统各处理单元出水污染物浓度  mg/L

 由表1可知：运行期间生物塘出水的水质波动较大，但整个系统的运行较为稳定。系统对COD平均去除率为87％，对TP平均去除率为95％，对NH4+-N平均去除率为83％。出水水质达GB3838-2002的要求，出水排入黄沙河。运行期间发现，进水水质浑浊，有异味，经系统处理后，水体颜色逐渐变浅，景观池出水洁净透明，无任何异味。同时还发现，生物塘进水口远端的植物浮床生物量不如近端生物浮床，湿地2中的植物长势明显不如湿地1，这也是湿地2中水体污染浓度降低的表现。

2．3 不同单元的污染物去除作用

生物塘的缓冲和稀释作用，降低了污水浓度，为植物浮床和人工湿地减轻了冲击负荷，恰恰浮床和湿地都不适用于浓度太高的污水。由于生物塘是经过池塘改良而来，所以塘中有丰富的水草、藻类、软体动物等，都有利于水质的净化。在生物塘中，N、P的去除，藻类和植物的摄取作用可能是比硝化/反硝化作用及吸附、沉淀作用更有效的途径。由于pH，DO都比较稳定，接近天然水体，所以氨氮的挥发和磷的化学沉淀作用均不显著。但是丰富的藻类对氨氮具有一定的去除作用，因为藻类生长的最主要氮源是氨氮。McCarthy等在1977年指出浮游植物利用各种形式氮的优先顺序为氨氮＞有机氮＞硝酸盐＞亚硝酸盐。藻类摄取水中的氨氮，通过光合作用合成细胞所需要的氨基酸等物质。与此同时废水中的无机氮和无机磷都可作为植物生长过程中不可缺少的营养物质，在植物吸收及同化作用下被转化为植物的ATP、DNA、RNA、蛋白质等有机成分，最后通过植物收割而被去除。

人工湿地主要依靠填料和植物两个部分对污染物进行去除。悬浮物和有机物通过填料以及植物根系的拦截、过滤、微生物的吸附、凝聚作用而被截留，其中的有机组分附着在填料上形成的生物膜上，在细菌胞外酶的作用下逐步水解成小分子或可溶性有机物（DOM），之后通过微生物的异化作用被降解为CO2、H2O、NH3等物质而被去除。为了恢复填料和植物根系的截留能力，无机组分则结合成床体组成部分。植物在进行光合作用的过程中产生氧气并通过气道输送至根区，在植物根区的还原态介质中形成好氧微环境，在非根系区域形成缺氧、厌氧的微环境。氨氮在好氧微环境中被硝化菌氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，硝酸盐氮在反硝化菌的作用下被转化为N2O、N2。而磷在人工湿地中的去除途径主要是依靠基质的吸附、沉淀作用。跟生物塘时一样的，废水中的无机氮和无机磷都可作为植物生长过程中不可缺少的营养物质。

2．4 环境效益与经济效益

该系统投入使用后，原本直排入河的污水不再对河道构成威胁，而且生物塘作为蓄水池，干旱时节还能够起到灌溉农田的作用，景观池水可以用于喷淋文化广场绿化。另外，假如地势条件好，该处理系统不需要任何机械设备，不耗电，不需添加药剂。而且前期投入的工程基建费比传统污水处理设施要低很多。建成后，除管理费用外几乎不再需要其他费用。产出的美人蕉可以作为猪、牛的饲料，生物塘内养的鱼可以销售。所以该系统具有一定的经济价值和环境价值。。

3 结论

1）采用生物塘-人工湿地系统处理滑滩村生活污水，COD、NH4+-N和TP的平均去除率分别为87％、95％、83％，出水水质可达到地表水三类标准GB3838-2002。

2）该处理系统成本低廉，易于维护；不但降低了污染，而且养殖的鱼和系统内的植物具有经济和观赏价值。

3）由于广东地区农村大多依山傍水而居，且有很多鱼塘、风水塘，地势上大都有一定高差。该工艺的特点刚好与这些因素相吻合，把该系统工艺灵活的与每个村的具体情况结合起来，具有在农村聚居区推广的可行性。