在我国农村水源地保护工作中，农村废水是饮用水源地最大的安全隐患，直接排入水体会加剧淡水资源的危机[1]。调查表明，当前我国农村每年产生日常污水约90 亿t ，而相对应的处理率却微乎其微。当前，全国661 个城市的废水处理率在77％左右，县城的废水处理率约为42％，而到乡镇和村一级则非常低[2]。人工湿地工艺是20 世纪70 年代开发的一种生态处理新工艺，具有建设运行成本低、耗能少、出水水质好、运行维护方便、系统配置可塑性强等特点，是当前我国处理农村废水常用的办法之一[3]，研究表明传统人工湿地处理农村废水时由于有机负荷太高，一般不能使废水达标[4]。所以，寻求适合饮用水源地的农村废水处理方式非常重要。

1 污水水量水质

示范项目位于福建省某饮用水源地，当前该村落基本没有废水收集及处理系统，多采用明渠或自然沟渠排放日常污水及雨水，没有经过处理就直接进入水体。居民洗衣、洗菜废水直接泼洒地面，只有少数的住户日常污水先经过化粪池然后排入现状的雨水沟渠，而大部分区域为雨污合流，日常污水、雨水等混合排放。调查研究表明，我国农村废水主要包括餐饮业废水、洗涤废水、居民生活粪便废水及农田耕地径流和山地林地地表径流等[5]。现场调查确定该村落废水主要为居民日常污水和山林径流。包含大量的营养盐、细菌和病毒等，氮、磷含量高于其它废水[6]，进入河道及水体后易造成湖泊的富营养化，降低流域的水质。根据现场调查及水质监测，确定该污水处理工程的设计水量为150m3/d，平均流量为6.25m3/h，按最大时变化系数Kz = 3．0 考虑，最大流量为19m3/h，具体水质见表1。由于该项目位于饮用水源地根据《水污染防治法》不可新增排污口，设计污水经处理后执行GB 5084—2005 《农田灌溉水质要求》直接回灌农田或山林。

表1 设计进水水质和出水水质 mg·L-1

2 污水处理技术设计

2.1 处理技术步骤

日常污水经过管渠排往污水处理站，经格栅截留大颗粒及块状漂浮物后进入沉淀池，大部分悬浮物得以去除，同时有机污染物浓度大大降低。由沉淀池排出的污水进入水解酸化池进行水解酸化，以提高污水的可生化性。为了防止人工湿地的堵塞，污水经水解酸化后进入二沉池，再次沉淀后进入人工湿地处理，出水达到GB 5084—2005《农田灌溉水质要求》回灌山林。技术步骤见图1。

图1 水解酸化-人工湿地组合技术步骤

2.2 技术特点

传统人工湿地处理工艺由于有机负荷太高，单独利用时一般不能使废水达标，而水解酸化-人工湿地组合处理工艺，水解酸化过程可以大幅度降低废水中有机物含量[7]，减少了人工湿地负荷，可以使废水达到GB 5084—2005《农田灌溉水质要求》。

传统人工湿地占地面积太大，采用组合处理技术由水解酸化处理单元减小了人工湿地的压力，从而可以大大缩小人工湿地的占地面积。

水解酸化处理单元前后均设置沉淀池，可以可行去除废水大量的悬浮物质，及水解酸化过程中产生的污泥，避免人工湿地由于长时间运行造成堵塞现象。

单独采用水解酸化处理工艺，出水常会产生恶臭气味，采用潜流式人工湿地或在人工湿地中设置部分区域为潜流式湿地可以避免臭味的产生。

可以实现处理和回用一体化，利用废水处理过程，合理选配水生或半水生及湿生植物，建造生态景观，美化生活环境。

整个处理技术无需动力，日常不需要维护，只要定期检查（一般3～6 个月1 次）。

2.3 主要构筑物设计

2.3.1集水井

设计流量150m3/d，采用方形池，人工定期清理池底沉淀物，池体尺寸L×B×H=0.6m×0.8m×1.5m，1 座，可行水深1.2m，采用密封砖砌结构，池壁砖混，池底混凝土，可行水深1.2m。

2.3.2格栅井

设计流量150m3/d，池体尺寸L×B×H=0.6m× 1.4m×1.5m，1 座，采用密封砖砌结构，池壁砖混，池底混凝土，采用栅间距为10mm的人工清渣格栅，功能：去除水中大颗粒或长纤维固体悬浮物。

2.3.3初次沉淀槽

设计流量150m3/d，可行面积为4.5m2，池体尺寸L×B×H=1.0m×4.5m×2.5m，1 座，采用密封砖砌结构，池壁砖混，池顶为钢筋混凝土盖板，厚度为120mm，池底混凝土，可行水深2m。

2.3.4水解酸化池

设计流量150m3/d，可行面积为25m2，总尺寸：L×B×H=5m×5m×2.5m，1 座。可行容积50m3，停留时间8 h。采用密封砖砌结构，池底为混凝土结构，厚度为120mm，池顶为钢筋混凝土盖板，厚度为120mm。池中安装立体弹性填料。

2.3.5填料

ZH 弹性立体填料，总共25m3，填料与软支架配合使用，ZH 弹性立体填料、弹性生物环填料由高分子聚合物，并加以抗氧剂、亲水剂、稳定剂、吸附剂等添加剂种类，经特殊拉丝而成，由中心绳、弹性丝组成，弹性丝表面带有细小毛刺及间距扁平状结构，以达到增加比表面积，缩短挂膜时间，用于生物膜法处理各种污水、给水微污染处理用的填料。填料依靠中心绳，将弹性丝均匀嵌入中心绳制成，具有耐高温、耐酸碱、耐生物膜脱落容易，更新快，能保持较大的比表面积，布气、布水性能良好，对有机物去除率高，传质效果好，对氧的利用率和动力效率有大大的提高，长期使用不结球。

2.3.6二次沉淀槽

设计流量150m3/d，可行面积为4.5m2，池体尺寸L×B×H=1.0m×4.5m×2.5m，1 座，采用密封砖砌结构，池壁砖混，池顶为钢筋混凝土盖板，厚度为120mm，池底混凝土，可行水深2m。

2.3.7配水槽

设计流量150m3/d，可行面积为15m2，池体尺寸L×B×H=0.6m×5m×1.5m，1 座。池壁砖混，池底混凝土，停留时间1.2 h，可行水深1m。另一个配水槽圆形湿地系统为配水结构，配水系统为外圈布水，池体尺寸：宽0.6m，周长53m，高1.5m，1 座，池壁砖混，池底混凝土。

2.3.8人工湿地

设计流量150m3/d，采用潜流湿地床，设计负荷为0.5m3/（m2·d），由于用地有限，人工湿地床可行面积为300m2，一个可行面积为120m2，池体尺寸L ×B×H=5.0m×24m×1.5m，1 座，与前处理系统合建；另一个为圆形，可行面积为180m2。平面为半径7.5m的圆形区域，湿地的上部经过预留孔与配水槽相通，从上部进水，人工湿地填料粒径Φ20～40mm，厚度0.5m床平面布置设计，上部种植景观较好湿地植物，最后水经过顶部湿地围堰溢流出到集水槽里面，湿地床的可行高度为0.7m。

2.3.9出水槽

出水槽1 尺寸L×B×H=0.6m×0.8m×1.5m，出水槽2 尺寸为湿地系统中间出水，出水槽半径为0.4m，池高1.5m，1 座，池壁砖混，池底混凝土，可行水深1m。

2.3.10排放口

设计流量600m3/d，池体尺寸L×B×H=0.6m×1m×1.5m，1 座，池壁砖混，池底混凝土，可行水深1m。

3 工程运行效果分析

废水处理设备于2011 年8 月初进行调试，于2011 年11 月经过当地的环保部门的竣工监测验收。当前的平均水量约为130m3/d，正常运行时的水质数据见表2。

表2 废水处理设备正常运行时出水水质 mg·L-1

由表2 可见，处理出水水质达到排放要求。该工程人工湿地直接利用村落附近的荒地和废旧的菇棚，工程总投资约33.16 万元，其中废水的收集系统管网直接投资14.95 万元，废水处理设备工程直接投资为18.21 万元，技术运行成本为0.12 元/(m3·d)污水。

4 结论与建议

经过半年多的运行证明，采用水解酸化-人工湿地组合技术处理饮用水源地农村废水效果明显，出水满足《农田灌溉水质要求》，可直接回灌山林，不增设排放口，操作管理简便，运行成本低，具有较好的实际利用价值。