中文译文-构建组合人工湿地系统对农村地区污水处理的作用.doc

1、文献翻译2题目：Performance of integrated household constructed wetland for domestic wastewater treatment in rural areas外文翻译2：构建组合人工湿地系统对农村地区污水处理的作用作者：吴树彪，David Austin，刘林，董仁杰国籍：中国出处：英航的农业工程重点实验室结构；农业、环境水工程学院,中国农业大学中文译文：摘 要：近年来，随着环保法规的愈加严格，农村的污水处理问题受到了越来越多的关注。在中国的农村地区，选择合适的现场纯化系统的关键问题是其适用性和经济性。本文介绍了一种组合家庭人工湿

2、地（IHCW）系统，在中国北方农村种植柳树（垂柳）来处理家庭生活污水。这种IHCW系统的预制框架结构坚固而且防水。这种设备可以大量生产并且为每一套设备安装一套标准规范。该IHCW在五日生化需氧量，悬浮固体，氨氮，总磷取得了较高的整体去除效率，分别为：96.0，97.0，88.4和87.8。在系统上的0.4米生物质层盖提供显著系统热保温，在寒冷的冬天条件下保持系统的高处理性能。关键词：人工湿地 农村地区 家庭污水处理1前言农村生活污水处理对防止水生环境的污染必不可少的，因此越来越多的研究人员和政府官员开始关注农村生活污水处理问题(Ichinari et al., 2008)。同时，对于农村生活污

3、水处理的担忧也是增韧环境立法的前奏。来自世界卫生组织（WHO）和供水和卫生合作理事会的估计表明，在发展中国家只有不到18的农村人口获得了卫生服务(Massoud et al., 2009)。城镇污水处理量占中国国内处理污水量的11%而农村村庄占有率不到1%(Pan et al., 2007)。针对这种情况，2005年，中国政府提出了“社会主义新农村建设”的战略计划。改善农村地区生活环境和生活污水处理的方法一直是中国国务院和国家环保总局的迫切关注的问题。 在没有公共污水渠的情况下，农村家庭必须依靠现场处理系统来管理他们的废水。许多现场的废水处理技术，如化粪池，漏场系统，泻湖，好氧生物处理单元，膜

4、生物反应器（MBR）和人工湿地都是可用的(Nakajima et al., 1999; Abegglen et al., 2008）。“最合适的技术”是一种经济实惠的，环境可持续的，并为社会所接受的技术。高悬浮固体（TSS）总量，生化需氧量（BOD），粪大肠菌群总量，氮（TN）量和磷量（TP），使化粪池污水不宜向水体排放(Carroll et al., 2006）。传统的浸场系统容易发生防渗故障，造成重粘土区，并使治疗不足的地区形成高渗透性的土壤和高水位。泻湖往往由于其美观性以及生产的气味而不受欢迎(Burkhard et al.,2000; Garca et al., 2001）。好氧生物处

5、理单元和膜生物反应器（MBR）虽能有效去除污染物，但是需要较高的资本，运营和维护成本，因而不适宜在发展中国家采用(Nakajima et al., 1999; Daudeand Stephenson, 2004; Ichinari et al., 2008; Ren et al., 2010）。人工湿地具有较高的污染物去除效率，以及成本低，操作简单的特点(Brix and Arias, 2005; Siracusa and La Rosa, 2006），但受限于其处理能力随季节的变化性大和占地面积大(Brix, 1994)。一个成功且可持续的制度必须涵盖很多的的条件，包括环境，技术和社会文化因

6、素。这是其他国家采取了一些当前可用的但与当地的要求、限制和条件不符的实践方法的根本原因（Massoud et al.,2009; Ren et al., 2010）。因此， 以符合当地需求以及中国农村典型的单家独户的污水处理条件为基础的研究是十分必要的。本文介绍了一种新的现场废水处理系统（组合家庭人工湿地，IHCW）来处理农村生活污水。该系统包括一个两阶段沉淀池和一个垂直流人工湿地床，预制结构坚固，防水。模块化结构可以由非熟练人员安装。因此，预计该系统可克服土壤条件和施工不熟练的本地性限制。此外，在湿床表面的绝缘层生物能够保证系统在冷冻温度下正常运行。这个概念为发展中国家的生活污水处理提供了优

7、势，即真正的低成本，施工方便，当然操作简单性是必不可少的。2材料和方法实验在中国北京常平的一个农村家庭的后院进行。这是一个绝缘的地面，用垂直流模型来避免在冬季低温条件下的影响（图1）。该系统包括一个两阶段沉淀池和一个垂直流人工湿地床部。框架结构预制了更为强力并防水的氧化镁水泥和玻璃纤维织物。在俯视图中，结构的底部是比顶部流通更加流畅的椭圆形。它可以开挖后直接安装。这个两阶段沉淀池由两个带有相等容积的空床体组成，每个部分的容积分别为0.5立方米。湿地床部的空体积为1.2立方米（面积深：1.2平方米1.0米）。阿钢筛安装在入口盆，用来防止过大的固体（如厨房中的植物的叶子和鱼鳞）流入罐中。废水从盆口

8、流入第一阶段，然后通过安装在第一阶段上用来让间歇系统馈送的浮阀进入第二阶段。为了让系统在冬季期间维持正常运作，在床上铺了0.4m的锯末。污水从沉淀池向下流过一个位于沙层的顶部5毫米孔的60mm口径的塑料管后流过湿地床。污水流入底部砾石层，然后通过放置在出口的脱水明矾污泥，最后流到地面。脱水明矾污泥是饮用水处理厂的副产品，并由于其含有很高的无定形铝，可以提高磷的去除效果(Babatunde and Zhao, 2007,2009; Razali et al., 2007）。图1.组合家庭人工湿地污水处理系统示意图从床的底部到顶部的介质是冲碎石，豆砾石和沙子，这是按设计标准(Brix and Ar

9、ias, 2005）设定的的：颗粒大小为10-30mm的水洗碎石15 cm，颗粒尺寸为5-12mm的粒径洗涤豆形砾石15cm，并用砂90厘米。该洗砂的有效尺寸为0.45-1MM（均匀系数为3.8）。从饮用水处理厂获得的0.5-1MM粒度派生洗净脱水明矾污泥75千克放置在系统的出口。分流管网周围的介质是10厘米的具有10-30mm粒度的碎石。种植在垂直流人工湿地床节的柳树采用树干直径为40mm的垂柳。柳树被选定为湿地植物有以下几个原因。在中国人们都喜欢后院种植柳树，不喜欢种植湿地植物。在丹麦一些人工湿地系统的实验成功展示了柳树良好的营养物质和重金属去除能力(Hasselgren, 1998;Sa

10、nder and Ericsson, 1998），这可能是得益于垂柳发达的根系。此外在中国北方恶劣的气候条件下柳树也很耐寒。该系统建立并接种于2007年11月，于2008年3月到2009年2月进行采样。在实验的操作过程中，生活污水水源是厨房和洗衣废水。水力负荷率每200毫升约为0.12md-1。基座样品每隔710天从进水，沉淀池（第二段）和流出物（图1）进行采样，以评估处理效果。生化需氧量（BOD5，5210 B.5天的BOD测定），总悬浮固体（TSS，在103-105下干燥），氨氮（NH4-N，4500克废水参数，自动化酚盐法），总磷（TP，4500楼自动化抗坏血酸还原法）按照标准方法在同一

11、天在中国农业部的农业工程结构与环境重点实验室测定采集（AWWA，1999）。pH和溶解氧均使用便携式仪表（猎户座 - 5星，510M-62）对每个原位样品进行测定。对于收集的每个样品参数以一式三份进行分析。对平均值和标准偏差值计入报告。日常空气温度方面的的最大值和最小值气等气象象数据由北京市气象局提供。垂直人工湿床的温度由（PT1000，永华，中国）安装在床中间的温度传感器（图1）来确定。面对面的问卷调查中共有158家受访者，用来评估农民进行污水处理的支付意愿，以及组合家庭人工湿地在农村的潜在应用。3.结果在一个家庭中生成用于实验的废水，不含盥洗室废水。进水的BOD5，TSS，NH4-N和TP

12、的平均浓度分别为302.4mg/l，128.6mg/l ，30.7mg/l和5.0mg/l，废水平均浓度均持续减少至11.8mg/l，3.8mg/l，3.5mg/l和0.6mg/l（图2）。 图2.综合家庭人工湿地系统的进水，沉淀池和污水（1.生化需氧量（BOD5），2.总悬浮固体（TSS），3.氨氮（NH3-N），以及4.总磷（TP）。BOD5，TSS，NH4-N和TP的冬季以外的平均去除率分别为96.3，97.3，90.0和87.6，在寒冬期分别为95.0，96.2，84.6，88.2（图3）。BOD5，TSS，和NH4-N在冬季平均去除率的下降可以忽略不计（分别为1.3，1.1和5.4）

13、。在冬季期间TP去除率同比增长0.6。锯末层是最有可能导致系统在冬季和其他季节(Wallace et al., 2001）之间性能的变化较小的原因。锯末绝缘层保持湿地床层温度即使是在外界最低气温下降到-8的冬季期间持续高于6（图4）。图3.综合家庭人工湿地系统（1.生化需氧量（BOD），2.总悬浮固体（TSS），3.氨氮（NH3-N），以及4.总磷（TP污染物去除效率）。图4.实验操作中的气象空气温度和湿地床层温度变化。综合家庭人工湿地系统的总建设成本为259美元，其中包括预制框架结构，碎石和沙子，以及安装费用（表1）。调查成本问题的住户中，有23的受访者不愿意支付用于污水处理设施建设的任何款

14、项，32采取了“观望”的态度，而45的人愿意支付（图5a）。户主愿意支付每年3元至6元的比例为54.1，但只是6.4的人愿意支付超过每年12美元（图5b）。这些态度可能与地方经济状况密切相关，尤其是农民的收入水平。显然，废水处理技术必须保持低成本必农村才能采用。表1.组合家庭人工湿地系统的建设成本问题费用预制和框架结构147碎石和砂子36安装30管道和接头22挖掘22柳树2总和259图5.支付意愿（a）和支付水平（二）户主对待自己的生活污水在农村地区。 （158受访者进行了调查。）4.讨论在研究系统中BOD5和TSS的高去除率与其他人工湿地观察现象到十分相似(Haberl et al.,199

15、5; Lakatos et al., 1997）。沉淀池的预处理也由于其去除32的BOD5和46的TSS（图6）而起着重要的作用。这种处理方法的性能与观察到的初沉相似(Metcalf and Eddy, 2003）。图6.污染物去除沉淀池和人工湿地床（一）生化需氧量（BOD），（二）总悬浮固体（TSS），（三）氨氮（NH3-N），以及（d）总平均贡献总磷（TP）。沉淀池的厌氧降解也可能已经在处理中发挥了重要的作用。传统的单一农村家庭生活污水来自于厨房和洗衣废水。它是可高度生物降解的(Elmitwalli and Otterpohl,2007）。沉淀池已溶解氧（DO）浓度小于0.8毫克/升，这基本上是在厌氧与小的温度变化条件下。沉淀池氨氮和磷去除量只有15和17。正如预期的那样，硝化作用受限于沉淀槽中氧溶解浓度低(Beccari et al., 1992; Paredes et al., 2007）。总磷去除率与沉淀过程是一致的(Metcalfand Eddy, 2003）。很显然，沉淀池通过调节进水浓度能满足BOD5和TSS对处理系统的主要的缓冲处理（图7）。沉淀池部分的好处不仅在于使BOD5和TSS浓度降低，同时也避免或减轻了人工湿地床过被大颗粒的堵塞和有机负荷(Austin et al., 2007; lvarez et