毕业论文--农村污水处理工艺设计 25页

'农村污水处理工艺设计摘要:根据毕业设计任务书的要求，查阅国内外农村污水处理的一些案例，结合我国目前农村污水处理现状和未来发展方向以及所学专业知识进行工艺设计，此次设计主要是针对农村污水中的灰水进行处理，对其中排放的粪便和尿液通过化粪池单独收集再处理。然后对本设计任务进行方案比较，流程确定,初定污水处理工艺，对各工艺流程中对去除COD,BOD,SS,氮，磷的效果进行分析比较，并最终选定设计工艺流程，由于水量很小，所以污泥处理均采用人工清理。最后绘制出污水处理的总平面图、构筑物的施工图以及相应的高程图。关键字：农村污水处理;工艺设计;COD,BOD,SS,氮，磷去除;污泥处理Abstract:Accordingtothedesigntasksofthegraduationrequirements,domesticandinternationalinspectionoftheruralsewagetreatmentsomecases,withChina"scurrentruralsewagetreatmentstatusanddirectionoffuturedevelopmentandtheprofessionalknowledgeofthedesignprocess,thedesignistargetedmainlyruralsewageAshWatertreatment,forwhichemissionsthroughthefecesandurinecollectionofseptictankstohandlealone.Thenthetaskoftheprogrammedesign,processidentification,initialtreatmentprocess,intheprocessoftheremovalofCOD,BOD,SS,nitrogen,phosphorusanalysisoftheeffects,andeventuallyselectedthedesignprocess,becauseVerylittlewater,sludgetreatmentareusedartificialclear.Atlast,theplanforoverallwastewatertreatmentandshopofdrawingoftheconstructionsandthehighdistancedrawweredrawn.Keywords:Ruralsewagetreatment;processdesigning;COD,BOD,SS,nitrogenandphosphorusremoval;sludgetreatme1.设计说明书 1.1前言我所做的毕业设计的课题是“村庄污水处理设计”。该设计是为了解决农村污水不经处理任意排放的问题。在我国广大的农村地区，村庄生活污水通常不进行任何处理，就直接排放天然水体，对周边地表水体造成严重污染，甚至于已经对地下水体造成了不可逆转的污染问题。在广大农村，人们仍习惯于将污水倾倒在街上或是倒入坑式厕所，而后任其渗入地下水或溢流到院子里或街上。这样就很可能使未经处理的污水将供水污染。在全世界大流行的伤寒、霍乱、骨髓灰质炎都是由水传播的疾病，它们的流行过去是、现在仍然是供水被污染的结果。可见农村地区这种未经处理的排污方式所造成的后果是十分严重的。农村水环境污染防治正日益受到有关部门的关注。针对我国农村近期的现实情况：社会经济发展水平相对较低，公共基础设施建设相对落后，农民收入相对较低，国家尚无法投入大量资金于农村环保工作等，我们认为农村水环境污染治理应充分利用农村的自然资源优势，即合理利用农村自然界固有的土壤、池塘、植物和阳光对污染物的天然净化作用，构成良性循环的自然净化生态系统，最大限度地达到基建费用低、净化成本低、运行维护简单、满足当地居民身体健康和环境质量要求以及资源循环利用等目标。1.2对农村水环境污染防治的初步认识我国农村的主要特征是住户分散，地广人稀，污水量小但变化幅度大，污水水质较稳定，无特殊污染物质，缺乏公共基础设施，居民环保知识贫乏，但都自发地采用传统的土法防治水污染，其基本机理是利用当地的大自然天然净化能力(包括土壤。池塘、植物和阳光等)。我们认为科学合理地利用农村大自然的天然净化潜力是最可取的水污染防治技术措施，并有下列初步认识：(1)技术路线以采用自然净化系统为主，辅以必要的配套设施，尽量减少污水工程的基建投资。采用基建造价昂贵，运行成本高，维护管理复杂的人工净化系统在我国农村建不起、用不起。(2)排水系统划分宜根据当地地形，以河沟、坎丘、山岗等地物为界，自流就近收集，分散处理。不宜花较大代价将分散的污水集中，尽量减少收集输送污水管渠的长度，节省管渠造价。因为在污水工程投资中，管道造价所占比例很大。(3)净化工艺的选定以能在当地持续长期运行的永久性工程为出发点，不宜按临时性过渡性工程措施考虑，应维护管理简单，长效管理。 (4)净化水质宜符合当地的排放标准，包括在雨季或冬季等不利时期，全年均能保证当地居民的身体健康和环境质量。 (5)净化过程不宜对周围环境构成二次危害，防止土壤板结、植物质量下降，避免散发臭气对周围居民造成影响。1.3任务的目的与意义： 当前，我国广大农村地区的基础生活设施落后，人粪尿多数不再回收回田，而是直接排入河道水塘；由此造成水被污染的现象，造成农村地区生态环境质量严重恶化。为改变这种落后状况，我国在全国范围内倡导开展社会主义新农村建设工程项目。本工程设计针对我国北方地区某农村进行，对日常生活污水进行治理，能够有效改善该村庄的水环境质量。1.4要求：污水处理后以回用鱼塘为主，因此处理水需达到GB8978-2002《城镇污水处理厂综合排放标准》中的一级（B）排放标准，然后排入到鱼塘进一步进行深度处理。1.5村庄环境条件及概况：1.5.1地形、地貌：地势东高西低，地处中纬度平原地区，温带季风气候，四季分明。1.5.2工程地质：土壤为砂壤土1.5.3气象资料：温带季风气候，四季分明。年平均降水量549.5mm，主要集中于5-9月份；年平均蒸发量1590mm；年平均气温为11.2℃。8月最热，月平均气温为25℃；1月最冷，月平均气温-2.1℃。最低水温10℃；最高水温25℃；1.5.4概况项目区土壤为砂壤土，地势东高西低，主要人群居住在村庄东部高处。村庄西部有一天然低洼地，常年有水，自然成为2个坑塘，面积分别为0.23公顷和0.17公顷，被用来养鱼。生活污水未经处理，无组织的直接排放，造成沿河水质污浊，空气恶臭，蚊蝇滋生，直接威胁着城区居民生活和群众生产生活及农业灌溉用水。因此，设计一套污水处理工艺，对村庄污水进行处理，可以保护村庄和生态统，促进村庄的可持续发展。1.6工程设计规模1.6.1污水总量该村庄有常住人口450名，村庄污水主要来源于生活日常排放，污水量按照每人每日排放60L计算。 1.6.2污水水质项目BOD5CODSSTNTP单位mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l进水水质31945625052.78出水水质≤20≤60≤202011.6.3工程设计规模污水处理厂的设计规模在村庄的预留空地上进行设计。1.7工艺方案的比较和选择1.7.1具有脱氮除磷功能的污水处理工艺有：氧化沟工艺、间歇式活性污泥处理工艺（SBR）、AB法污水处理工艺和A2/O工艺。处理工艺优点缺点备注氧化沟法⑴处理流程简单，构筑物少，基建费用较省；⑵处理效果好，有较稳定的脱氮除磷功能；⑶对高浓度工业废水有很大的稀释能力；⑷有抗冲击负荷能力；⑴处理构筑物较多；⑵回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定的影响；⑶容积及设备利用率不高。氧化沟具有多种多样的工艺参数和功能选择，以及构筑物型式和操作方式，往往可以根据实际需要和条件选择出最佳的工艺流程，具有相当大的灵活性。间歇式活性污泥法（SBR）⑴其脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧不时有空间划分，而是用时间控制的；⑵不需要回流污泥和回流混合液，不设专门的二沉池，构筑物少；⑶占地面积少。⑴容积及设备利用率较低（一般小于50%）；⑵操作、管理、维护较复杂；⑶自控程度高，对工人素质要求较高；此工艺是目前比较成熟的工艺，占地面积小，适用于中小型的污水处理厂。本次设计可以考虑。AB法⑴曝气池的体积较小，基建费用相应降低；⑵污泥不易膨胀，达到一定的脱氮除磷效果；⑶抗冲击负荷的能力较强。⑴构筑物较多；⑵污泥产生量较多。AB法的处理效果很好，但是由于其在活性污泥处理法之前添加了一个A 段（吸附段），对水中固体悬浮颗粒比较多的污水处理效果会优于其它三项，但是如果不是这种情况，这种处理方法会在使用上造成浪费，在造价和占地上会很高。A2/O法⑴基建费用低，具有较好的脱氮除磷功能；⑵具有改善污泥沉降性能，减少污泥排放量；⑶具有提高对难降解生物有机物去除效果，运转效果稳定；⑷技术先进成熟，运行稳妥可靠；⑸管理维护简单，运行费用低；⑹国内工程实例多，工艺成熟，容易获得工程管理经验。⑴处理构筑物较多；⑵需增加内回流系统。比较常用的方法。选取：这些方案都能达到处理水质的要求，BOD5，SS去除也都能达到出水水质要求。考虑当地的要求以及农村的自身条件，工艺占地面积，投资的多少，故选用SBR工艺法。1.7.2自然净化系统的分类 自然净化系统主要分土地处理系统、稳定塘处理系统和湿地处理系统三大类。土地处理系统主要由土壤层作为净化介质，包括地表渗滤和地下渗滤。稳定塘处理系统主要由藻菌共生生物体作为净化手段，包括好氧塘、兼性塘和厌氧塘。湿地处理系统是由土壤层、藻菌浮游生物和水生植物作为净化手段，包括表流湿地和潜流湿地。上列三类自然净化系统的净化机理各有特点，在开发和应用有关自然净化系统时，应结合当地的地质、气候和地形等自然条件慎重选用。(1)土地处理土地处理是应用历史最悠久，应用范围最广泛的污水自然净化法。污水灌溉在我国广大农村长期使用，积有丰富经验。其净化机理主要依靠污水在土壤表面和下部几厘米原土壤层生成的生物团，通过渗透过程发生的物理、化学和生物处理作用，去除大部分悬浮物、有机物、病原菌、氨氮和磷等污染物质，并且在有氧的条件下，使生物团不断新陈代谢，渗透层永远处于活性状态。供氧可有两种方式，一种是污水在土壤层表面间歇输入，如地表渗滤；另一种是污水在土层渗滤过程中，使空气在渗滤层两侧输入，如地下渗滤，故该处地下水位应较深，使渗滤层和地下水层之间保持一定距离的不饱和层。地表渗滤按灌水方式分为漫灌、垅灌和喷灌，易散发臭气，必须远离居民点。地下渗滤主要为穿孔管在沟内配水，配水长度受限制，故地下渗滤场规模不宜过大。它不散发臭气，故可靠近居民点，特别适用于分散的小流量就地处理方案。 (2)稳定塘处理其净化机理主要依靠塘中形成的藻菌共生生物体，藻类在阳光照射下进行光合作用，固定CO。，摄取氮磷等营养物和有机质，同时释放氧，供水中微生物氧化降解有机质，二者相辅相成。有时藻类释出的氧量不能满足微生物群体氧化需要时，要由塘水表面补充供氧。在此过程中可去除大部分悬浮物、有机物、病原菌、氮和磷等污染质。根据塘水中氧的存在情况分为好氧塘、兼性塘和厌氧塘。处理负荷较小，故占地面积较大。在土地辽阔、气候适宜的地区被广泛应用。近年来我国在不少城市采用稳定塘处理污水，效果较好。适用于当地阳光充足、气温适宜、土壤渗滤率慢的地区。一般均处于厌氧状态，即使在好氧塘也是，易散发臭气，故应远离居民点，限制了稳定塘的应用。(3)湿地处理 湿地不仅是“湿的地”，它是一种既不同于水体、又不同于陆地的特殊过渡类型生态系统，为水生、陆生生态系统界面相互延伸扩展的重叠空间区域。湿地类型包括沼泽、河口三角湾、泥滩、泥沼、水塘、三角洲、珊瑚礁、季节性河流、泻湖、浅海、泥炭地和泛滥草原等。湿地具有生物多样性富集的特定生物区系，生长栖集着众多的植物、动物和微生物，因此生物氧化作用强烈。湿地有三大特征：①地表长期或季节性处在过湿或积水状态，地表生长着湿生、沼生、浅水生植物，且具有较强的生长能力。②生活着适应该特殊环境的微生物类群。③具有水成或半水成土壤。污水在湿地通过土壤建立起来的水生生物生态系统对悬浮物、有机物、植物营养素和病原体等进行净化，并形成平衡的水生生态系统，形成藻类一浮游生物一水生植物一鱼类一水鸟的生态循环系统，使荒芜的洼塘泥泽变成生机勃勃、风景秀美的湿地，因此在有条件的地区很值得推广。有的国家应用人工湿地已获成功，我国在20世纪90年代开始试验研究人工湿地也取得一定成果。根据污水在湿地内的流态可分为表流湿地和潜流湿地。但人工湿地为满足天然湿地的生态条件，必须采取许多措施。良好的人工湿地甚至可比天然湿地获得更好的污水净化效果，但造价较高，其占地面积比稳定塘小。1.7.3自然净化系统的分析比较: 1土地处理系统优缺点(1)适用范围最广泛，我国广大农村长期使用污水灌溉，有丰富的实践经验；(2)适用于砂质类土壤，土壤渗滤率O．5 m／d左右，最高地下水位在渗滤层底部距离大于1．2 m，场地坡度小于15％的地区；(3)在渗滤率过快或过慢土层、喀斯特地层和地下有裂隙岩层的地区不可采用；(4)地表渗滤可能会造成人体与污水直接接触，会散发臭气，应远离居民点； (5)地下渗滤不会发生上述问题，可在居民点附近应用，场地面积不宜过大，适用于中小流量污水处理。2稳定塘处理系统优缺点    (1)适用于阳光充足、气温适宜、土壤渗滤率较小的地区；    (2)占地面积较大；    (3)塘底土壤渗水严重时应加铺防渗层；    (4)在春秋季散发臭气严重，即使是好氧塘也应远离居民点；    (5)四周应有保护围栏。3湿地处理系统优缺点    (1)是值得推广应用的处理工艺，天然湿地不如土地和池塘广泛存在，采用机会少；    (2)采用人工湿地；对于缺乏资金的小型城镇及农村地区,解决生活污水是人们所关注的问题。人工湿地处理技术与传统技术相比具有投资省、运行费低、管理要求低、处理效率高等优点,正日益受到人们的关注。    (3)占地面积比稳定塘少。为了改善农村生活环境，保护宝贵的地表水资源，拟利用人工湿地处理技术对农村污水进行处理，以削减进入天然水体的污染物负荷。选取：综合上述选湿地作为自然净化处理1.8湿地的认识1.8.1认识：要想利用人工湿地处理技术来解决问题，首先要先来认识湿地，了解湿地。何为“湿地”呢？目前国际上公认的湿地定义是《湿地公约》做出的，即：湿地系指不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者包括低潮时水深不超过6米的水域。湿地包括多种类型，沼泽、泥炭地、湿草甸、湖泊、河流及洪泛平原、河口三角洲、滩涂、珊瑚礁、红树林、水库、池塘、水稻田等都属于湿地。湿地，无论是自然形成的，还是人工产物，所展现的特殊魅力与迷人景色是其丰富多彩的生物种类和生命活动。今天，随着认识的深化，湿地在人类生存环境中所特有的生态功能已经受到社会的广泛的重视，成为科学家们研究的重点内容和学校、社区及自然中心的热点论题。湿地是人赖以生存的资源。湿地是以水为基本要素的地方，控制着环境及相连的植物和动物，湿地表现为水体在陆地表面和临近陆地表面、或那些被浅水水域覆盖的陆地。它是人类赖以生存的基础，是人类的生存和社会发展的重要资源。湿地所产生的效益在所有自然生态中是最高的。据美国科学家研究，每公顷湿地生态系统每年创造价值达4000美元至14000美元以上，分别是热带雨林和农田系统的2—7倍和45—160倍。它被科学家称为“地球之肾” 。湿地具有无法代替的多项功能和价值。首先，它是生物物种的基因库，是生物多样性的发源地，全球超过40%的植物和动物依赖湿地生存；湿地具有独特的水文功能，能提供水资源，在雨季涵养洪水，在旱季释放出来，防止暴风雨和减缓洪水，缓解旱情，稳固海岸线以及控制土壤侵蚀，供给、排出地下水，净化水中污染物；湿地孕育和传承人类文化，提供娱乐和教育场所；湿地具有较大的经济效益，出产鱼虾、稻米、莲藕等湿地产品，支持水上运输。“人工湿地”是一项比较新的技术。它作为一种低成本、高效率的废水和径流雨水中污染物质的自然处理技术，人工湿地的数量在世界各地日渐增多，应用的领域也在扩大。认识人工湿地的功能，要从基点开始。这就要求我们回到每个村民都具有的最基本的认识：植物生长需要水和肥料，污水本质上就是水和肥料。湿地植物需要水和肥料，与旱地植物不同的是，他们能生长在饱和的土壤里和持续水淹的地方，能消耗相当于旱地植物几倍的营养。因此利用湿地作为水处理工艺可以看作是一种农业形式，其“庄稼”或“产出”包括清洁的水。湿地通常被用作复合处理系统的一部分，可被看作具有某些基本功能和一定限度的生物过滤器。湿地的基本功能概述如下：①去除营养物（氮和磷）并使之再循环；②沉淀作用；③消化和去除生物需氧量（能被氧化的有机物质）；④使金属离子沉淀；⑤去除病原体；⑥降解有毒化合物。根据湿地的这些基本功能，人工湿地的处理技术可谓是一项可持续发展的技术。本设计“农村庭院污水处理设计”适用于应用点源处理的方法。点源处理的方法是指在废物源头进行分散处理。点源处理的方法在生活污水处理中有其实际应用价值，而且更符合可持续发展的理念。很多情况下，含有人工湿地单元的点源污水处理的系统不仅可以达到处理目标，还具有高效益、低能耗、污水回用作为灌溉水源、为野生动物提供栖息场所等优点。分散处理方法，尤其适合于远离中心污水处理厂的新发区和迫切需要改善或更新化粪池和土地过滤系统以防治地下水源污染的地区。通过在农村地区设置“人工湿地” 处理系统，村民们可以将经湿地处理系统消化后的排泄物用于浇灌菜园，经土壤过滤，营养物可以被蔬菜吸收，蔬菜在经人们食用后，一部分营养物又可以得到循环。而现在农村的情况是，把排泄物随意倾倒，而广大的农村地区大多数又没有设置集中污水处理系统，由此生活污水势必会污染到周边的河流、池塘等水源，而被污染的水又不知道将会流到何处。由此可见，在农村地区设置人工湿地，利用人工湿地来处理生活污水势在必行！而且，相比较建立集中污水处理系统来说，建立人工湿地的成本是相当低的。进行成本比较时不难发现，集中处理系统的成本是非集中处理系统（如设五套房子建立一个排污系统）的2.4倍，是单个家庭处理系统的3倍。相比较城市而言，农村地区的经济还比较落后，因而更适合选择这种低成本的非集中处理系统。综上所述，利用“人工湿地”处理技术来解决农村地区生活污水随意排放的问题有它的经济性和可行性。这项技术在我国并没有大规模的开展，但是在国外，尤其是发达国家已经取得了可喜的成绩。“人工湿地”处理技术是一项可持续发胀的技术，相信在不久的将来，这项技术可以应用到我国的农村地区，并且在广大农村地区普及推广。从而彻底解决农村地区污水得不到有效处理的难题。1.8.2机理：随着人工湿地污水处理技术不断发展和完善,对其处理机制已形成广泛的共识:依靠系统中基质-水生植物-微生物的物理、化学、生物的三者间协同作用,通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物的吸收与微生物的代谢活动来实现污水的净化。对SS、有机物、N、P、金属离子及细菌的处理作用,已有广泛深入的研究。岳春雷[6]等采用复合垂直流人工湿地处理了居民生活村庄污水,对NH3-N、TP、COD、BOD、TSS、细菌总数和浊度的去除率高达80%以上,出水水质达到了国家杂用水标准。(1)湿地基质基质是人工湿地污水处理技术的主要组成部分。在自由水面型人工湿地中,一般是土壤和植物根系构成基质层。而在潜流型湿地中,一般采用砾石填料和土壤或砂组成基质层。随着研究的不断深入,开发出了多种湿地基质。研究表明,在相同进水水质和水力负荷运行条件下[7],单一填料页岩对COD、TN、TP去除效果最好,去除率最高分别达到40%、88.9%、87.5%;组合填料COD去除率差别不大,页岩与粗砾石组合TN、TP去除率较高,分别达到87.7%、77.9%。考虑到填料物理特性及长期稳定运行的需要,可选择页岩与粗砾石组合作为人工湿地去污填料。卢少勇[8]等研究了处理农业污水人工湿地中的沸石和土壤对氮的吸附性能。表明土壤的氨氮吸附量为沸石的3倍以上;沸石使用时间越长,氨氮吸附量越低;前置沸石的氨氮吸附量大于表铺沸石。浅层(0～10cm)土壤的氨氮吸附量为中层(10～20cm)和深层(20～40cm)土壤的2倍以上。(2)植物处理机理种植水生植物的湿地,常常可以提高湿地的处理效率。水生植物不仅能对有机污染物和氮磷等营养型化合物进行分解、合成、代谢,而且能将氧传输到根系,形成好氧、缺氧、厌氧的环境,为微生物代谢活动创造良好的条件。一般采用耐污能力强、根系发达、茎叶茂密、抗病虫害能力强且有一定经济价值的水生植物。金卫红[9]等人研究发现植物净吸收随植物生长情况而改变,按全年衡算,当湿地进水TN和TP负荷分别为61.39g/(m2·a)和7.39g/(m2·a)时,植物地上部分吸收的TN和TP分别占湿地TN和TP总去除量(3)微生物去污机理微生物是人工湿地净化废水的重要部分。它们把有机质作为丰富的能源,将其转化为营养物质和能量。人工湿地中的优势菌属主要有假单胞杆菌属、产碱杆菌属和黄杆菌属。这些优势菌属均为快速生长的微生物,其体内大多含有降解质粒,是分解有机污染物的主体微生物种群。人工湿地系统中的微生物主要去除污水中的有机物和氮。郭如美[10]等通过试验测定了泗洪潜流式人工湿地芦苇根面及填料表面上氨化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌的数量分布情况,结果显示湿地中细菌数量丰富,氮去除效果较好,其中NH3-N、凯氏氮、TN的去除率分别为55.5%、60.1%、53.6%。1.8.3分类： 按照污水在湿地床中流动的方式不同可将人工湿地分为三种类型：表面流湿地(SFW)、潜流湿地(ss·FW)和垂直流湿地(VFW)。1表面流湿地SFW型：湿地系统也称水面湿地系统，污水在湿地床体表面流动，水位较浅，多在0．1～0．6m之间。这种湿地不能充分利用植物根系的作用，而且发出难闻气味、易滋生蚊虫及传播疾病，虽然造价在三种湿地中最低廉，且在除P方面有其独特的作用，但除了北美应用较多外，我国及其他国家较少采用。2潜流湿地SsFw型湿地：系统也称渗滤型湿地系统，是在床体中充填一些填料(如砾石、煤渣等)，水在填料中流动，不直接暴露于空气，它不仅充分利用了植物根系和微生物的作用，使得处理效果更好，而且由于水体在地表以下流动，具有保温性好、处理效果受气候影响小、卫生条件好的特点，是目前研究和应用较多的一种湿地处理系统。但是这种湿地系统的投资要比表面流湿地高些。3垂直流湿地VFw型湿地：综合了上述两种湿地的特点，出水效果最好，但基建要求太高及较易滋生蚊虫，除了欧美有少数国家投入使用外，目前我国还处于实验阶段，实际应用不多。1.8.4应用人工湿地是一种为处理污水而利用工程手段模拟自然湿地系统建造的构筑物。在构筑物底部按一定的坡度填充选定级配的填料(如碎石、砂子、沸石等),池底坡降及填料表面坡降受水力坡降及填料级配的影响,一般选值范围为1%～8%。在填料表层土壤中,种植一些处理性能好,成活率高,生长周期长,美观及具有经济价值的水生植物(如芦苇,美人蕉)。农村生活污水的排放较分散,不利于集中治理。可因地制宜地选择不同类型和规模的人工湿地对其进行净化。村庄附近有一定坡地的农村,可考虑采用表面流湿地或潜流湿地来处理生活污水;若村庄周围有低洼地带,而且用地比较紧张,可采用垂直流湿地处理生活污水。工湿地用地面积的大小,取决于设计水力负荷。提出人工湿地典型的水力负荷为2.5～5.0cm/d,在此范围内,提高水力负荷将会相应地降低处理效率。设计水力负荷的选取,与所采用的人工湿地类型及污水中污染物浓度有关。综合我国有关人工湿地处理农村生活污水的研究和工程实践，村庄采用人工湿地既保证了处理效果又节省了投资和运行费用,是一种经济可行的处理工艺。1.9污水净化处理系统工艺流程：本设计为农村污水处理设计,粪便和尿液都是通过化粪池单独排放，不参与到污水的处理，所以本次污水处理设计只考虑污水中灰水的治理，该处理水质的特点是以生活污水为主，而且每日的处理污水的水量不大。该污水中主要要去除的物质是有机物以及磷。针对这一特点，设计了以下三种工艺流程的方案。1.9.1方案方案一：生活污水-----潜流人工湿地------出水方案二： 生活污水------水解酸化池-----SBR工艺----出水方案三：粪便，尿液------化粪池（单独收集处理）生活污水（灰水）------隔油池------格栅------水解酸化池-----SBR工艺-----潜流人工湿地----出水1.9.2各方案分析比较：方案一比较简单，只是将生活污水直接排放到潜流湿地。该方案的优点是选择潜流湿地，则处理污水就不受到季节的变化的影响。即冬天也可以处理污水。如果选用表流湿地的话，就要考虑冬季是否要运行的情况。，方案一的缺点是直接把污水排入潜流湿地，有可能污水中的悬浮物质及固体杂质会阻塞湿地的管道，而且直接排入也加重了该湿地的处理的负荷，处理后的出水不能达到出水的标准。方案二是采用了组合工艺对水质进行处理，对水质处理有良好的效果，但方案二还是略显单薄，而且也不能很好的达到出水水质要求。方案三相比一和二而言，是最完善的。在前两者的基础上加了一个化粪池。化粪池在处理污水中的作用是十分重要的。化粪池是家庭或其他小规模废水处理过程中的第一步。化粪池为厌氧细菌和兼氧微生物（在有氧或者缺氧的环境中都能生存）提供了理想的生活环境，在池中不同种类的细菌各司其职，消化分解池中的有机废物。一个设计和维护合理的化粪池，为在处理废水的最初过程中起关键作用的厌（兼）氧细菌提供了一个适宜的栖息地。这样就可以去除从化粪池中挥发出来的臭气。除去进入化粪池的其余生活污水进入以下工艺，污水进入水解酸化池后水量比较稳定，而SBR对BOD,COD,N,SS有很好的去除效果，在SBR处理后，又加了一块潜流湿地。这样不仅可以进一步处理污水中的氮及有机物元素，同时可以把它做成一个景观湿地，美化村庄。综上所述，选择方案三进行设计。1.10构筑物设计说明书1.10.1化粪池：最早的化粪池起源于19世纪的欧洲，距今已有100多年的历史，化粪池就是流经池子的污水与沉淀污泥直接接触，有机固体藉厌氧细菌作用分解的一种沉淀池。最初化粪池作为一种避免管道发生堵塞而设置的截粪设施，在截留、沉淀污水中的大颗粒杂质、防止污水管道堵塞、减小管道埋深、保护环境上起着积极作用。在我国，化粪池是人民生活不可缺少的配套生活设施，几乎每一个建筑物都设有相应的化粪池设施。设计、建设和应用时必须理解，即使建造了一个人工湿地处理系统，在废水进入人工湿地系统之前，仍然需要对其进行适当的预处理。预处理设施通常是化粪池，在处理过程中化粪池需要进行定期的维护。另外，还有必要指出，经过人工湿地系统处理后的出水仍需要合理的处置。 化粪池是家庭或其他小规模废水处理过程中的第一步。化粪池为厌氧细菌和兼氧微生物（在有氧或者缺氧的环境中都能生存）提供了理想的生活环境，在池中不同种类的细菌各司其职，消化分解池中的有机废物。一个设计和维护合理的化粪池，为在处理废水的最初过程中起关键作用的厌（兼）氧细菌提供了一个适宜的栖息地。随着国民经济的迅猛发展，城乡规模不断扩大，工业及居民生活污水总量也逐年递增，大量未经处理的污水（包括厕所粪便污水）直接排入自然水系，不但严重污染了江河湖泊和地下水质，而且大量传播病菌病毒。为保护人类赖以生存的环境，利用高科技微生物处理污水技术，不断的研究、治理着众多领域的水污染；近年来，为了有效防治水污染，全国城市污水处理厂的建设逐步受到重视，很多城市将污水处理厂建设纳入了市政基础建设，但是因经济和其他原因，建设速度远远赶不上水污染防治的需要。根据建设部的预测，2005年我国大中型城市入管网的污水处理率将达到47%，2015年将达70%。中小型城镇在短期内建设污水处理厂的可能性不大，每年我国将有200多亿立方米的生活污水急待处理。我国的水资源匮乏问题日益严重，我国许多内陆城市面临着"水荒"的威胁。面对步步紧逼的水危机，政府已将城市污水处理及再生利用技术、工业废水处理及循环利用工艺技术、节水技术与装备作为当前国家优先发展的环保产业重点领域。如何实现居民生活污水就地处理，达到水资源的合理回收利用将是未来我国实现节水的主要发展方向和途径。对于农村地区的生活污水处理的问题，第一步假设化粪池构筑物来对污水进行第一步的处理势在必行。设计化粪池处理的优点是化粪池为厌氧细菌和兼氧微生物（在有氧或者缺氧的环境中都能生存）提供了理想的生活环境，在池中不同种类的细菌各司其职，消化分解池中的有机废物。为在处理废水的最初过程中起关键作用的厌（兼）氧细菌提供了一个适宜的栖息地。从而提高污水的处理效率。但是传统的化粪池的密封性不是很好，很可能会发出臭气。这样就影响了居民的生活环境。因此为了克服这一缺点，本设计在化粪池上方又增加一个土壤滤池，从而来吸收由化粪池中挥发出来的臭气。避免周围的环境受到臭气的污染。1.10.2格栅：由于设计水量很小，所以格栅只采用简单的挡板作为格栅。故在计算中不考虑。1.10.3水解酸化池：1.工艺特点；（1）以功能水解池取代功能专一的初沉池，水解池对各类有机物去除远远高于传统初沉池，因此，从数量上降低了后续构筑物的负荷。（2）利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物，大分子物质分解成小分子物质，使污水更适宜于后续的好氧处理。可以用较短的时间和较低的电耗完成净化过程。（3） 污水经水解池可以在短的停留时间和相对较高的水力负荷下获得较高的悬浮物去除率。出水BOD/COD值有所提高，增加了污水的可生化性。（2）由于采用厌氧处理技术，在处理水的同时也完成了对污泥的处理，使污水污泥处理一元化，简化了传统处理流程。2．设计参数及要求；反应器池体；一般可采用矩形和圆形结构。圆形反应器在同样的面积下，其周长比正方形的少12.但是圆形反应器的这一优点仅仅在单个池子时才能成立。当设有两或两个以上反应器时，矩形反应器可以采用共用池壁。反应器高度；最经济的反应器高度一般是在4—6m之间，反应器上升流速，水解反应器的上升流速v=0.5—1.8m/h.反应器分格。采用分格的反应器对运行操作和管理是有益的，分格的反应器的单元尺寸减少，可避免单体过大带来的布水均匀问题。同时多池有利于维护和检修。10.4序批式活性污泥法（SBR法）：10.4.1工艺特点：SBR法最显著的一个特点是将反应和沉淀两道工序放在同一反应器中进行，扩大了反应器的功能，SBR是一个间歇运行的污水处理工艺,运行时期的有序性,使它具有不同于传统连续流活性污泥法的一些特性。1．流程简单,运行费用低；SBR法的工艺简单,便于自动控制,其主要设备就是一个具有曝气和沉淀功能的反应器,无需连续流活性污泥法的二沉池和污泥回流装置,在大多数情况下可以省去调节池和初沉池,系统构筑物小,流程简单,占地面积小、管理方便,投资省,运行费用低。2．固液分离效果好，出水水质好；SBR在沉淀时属于理想的静止沉淀，固液分离效果好,容易获得澄清的出水。剩余污泥含水率低,这为后续污泥的处置提供了良好的条件。3．运行操作灵活，效果稳定；SBR在运行操作过程中,可以根据废水水量水质的变化、出水水质的要求调整一个运行周期中各个工序的运行时间、反应器内混合液容积的变化和运行状态。4．脱氮除磷效果好；SBR工艺在时间序列上提供了缺氧、厌氧和好氧的环境条件,使缺氧条件下实现反硝化,厌氧条件下实现磷的释放和好氧条件下的硝化及磷的过量摄取,从而有效的脱氮除磷。5．有效防止污泥膨胀；由于SBR具有理想推流式特点，有机物浓度存在较大的浓度梯度，有利于菌胶团细菌的繁殖，抑制丝状菌的生长，另外，反应器内缺氧好氧的变化以及较短的污泥龄也是抑制丝状菌的生长的因素，从而有效地防止污泥膨胀。6．耐冲击负荷；池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。7．出水水质好：SBR工艺的沉淀阶段属于静止沉淀,加之污泥的沉降性能好,不需要污泥回流,反应池MLSS浓度一般较高,因此,SBR工艺在理论上处理效果比连续流活性污泥法稳定,出水水质也较好。8．不设出沉池，二沉池，回流污泥泵房，消化池和沼气贮存利用设施，整个工序不及常规活性污泥法的一半。 9．管理方便：由于处理设施少，又没有沼气系统，不存在危险性，管理大大简化，小型污水处理厂甚至可以实现无人管理。10．占地少：比常规活性污泥法少占地30—50，是目前各种污水二级处理工艺中最少占地之一。11．缓冲能力强：污水进入反应池后立即与大量池液混合，具有很强的承受冲击负荷能力，对水量水质变化剧烈的中小型污水处理厂有特别有利。12．建投资省。13．处理成本低。14．对自控要求高：人工操作基本上不可能正常运行，自控系统必须质量好运行可靠。15．对操作人员技术水平要求较高：主要是技术型操作管理，要求操作人员具有一定的文化程度和技术水平。16．设备利用率不高：这是间歇周期运行的必然结果，因而设备费用和装机容量都要增大。17.设备国产率高。10.4.2适用范围；（1）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。（2）需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。（3）水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。（4）用地紧张的地方。（5）对已建连续流污水处理厂的改造等。（6）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。10.5潜流人工湿地：10.5.1潜流人工湿地的效能1．污染物质的去除 潜流人工湿地的主要污染物去除机理包括微生物转化、矿化和吸附、沉降、挥发、蒸腾、沉淀等。BOD去除包括几个生物化学过程:好氧呼吸,厌氧消减,硝酸盐、锰和铁的厌氧氧化1～3〕。悬浮固体去除性能较好,出水值多低于10mg/L。为防止在进水口附近发生堵塞,进水前必须设置预处理以降低总固体浓度,一般设沉淀池即可。通过沉淀、过滤、吸附、捕食以及死亡等作用,系统中的病原菌将减少。去除磷的主要机理为土壤或颗粒介质的吸附、植物吸收和沉淀。植物吸收有限而且需要定期收割以防止磷的再释放,磷去除率在30%～40%。潜流系统可以通过离子交换、植物吸收、化学沉淀和微生物氧化后的沉淀等去除一定量的金属。发生在叶片及根系的金属离子沉积层以及微生物对离子和锰的氧化,对微生物活动过程起到重要作用。植物吸收所去除的金属可以再释放,但微生物氧化的金属是热力学稳定的。氮的去除是潜流人工湿地效能的限制性因素,尤其是在冬季。一般总氮TN及NH3-N去除率为45%左右。要获得较低氨氮(<2mg/L)浓度的出水,在温暖的夏季,潜流人工湿地水力停留时间HRT需要6～8天,而自由水面系统则需要10～14天。2．湿地植物植物根系提供了放氧表面,利于生物和化学转化,根系放氧和为微生物提供栖息空间是湿地植物的主要功能。通过根系的生长、死亡和代谢来维持床体较好的水力传导性,腐烂的根叶为反硝化细菌提供了必要的碳源。对于潜流人工湿地来说,种植具有浓密和较长根系的湿地植物是较为理想。通过大根系水生植物对硝化作用影响的研究表明,通气组织具有很重要的作用。通气组织是存在于所有植物体内的、并具有在植物体内传递气体的空间结构,起到了将氧从大气传递到根系区和将二氧化碳从根系区传递到大气的疏通管道作用。但有关湿地植物氧传递量和氧传递潜能的研究报导较少。研究发现,根系放氧的范围从夜间的015mm到白天日照几个小时后的5mm。如果考虑将潜流人工湿地设计为间歇进水,或预测季节性的效果,这些昼夜间的影响是很重要的。光照条件下每厘米新生长植物根茎所释放的氧是老植物的两倍。在白天,根系的溶解氧比大气的饱和氧含量高〔4〕这表明,如果是为硝化目的,除了考虑植物根系密度,根系表面积和地下茎(引起氧扩散进入根系的结构)也是选择湿地植物的主要指标。根系表面积、地下茎密度和根系密度具有明显的相关性,但针对不同植物,这种相关性需要进一步研究。提高氧的传递可以通过植物种类选择或植物管理以激发新根生长来解决。3．床体填充材料的选择 微生物可以在很大程度上降解多种污染物质,但对大量去除磷意义不大。研究发现,通过床体填充介质的选择可以在很大程度上去除磷。磷和介质之间的非生物作用是去除磷的主要机理之一。湿地对磷的吸附能力取决于两个因素:吸附位(正比于介质颗粒的表面积)和PH值。在含大量钙的碱性湿地以及含高浓度铝和铁的酸性湿地对磷的吸附能力最强,磷通过与这些金属反应而沉淀下来。例如在高pH值下,钙与溶解性磷反应生成磷酸钙而析出溶液。磷的吸附能力也与水力传导率和表面积有关。欲获得大的水力传导率,需避免发生堵塞,堵塞将导致介质表面积缩小,进而使磷吸收能力下降。例如土壤作为湿地介质可以去除98%的磷,但由于水力传导率低而易于堵塞。砂砾水力传导率较大,但对磷的去除能力很低,低至20%,但富铁砾石除磷高90%。10.5.2潜流人工湿地特点：表面流湿地和立式流湿地因环境条件差(易孳生蚊虫)，处理效果受气温影响较大以及对基建要求较高，现多不再采用。故人工湿地大部分采用潜流湿地。潜流湿地的优点：不受季节的限制，冬季也可以运行。处理效果好，因此处理同等条件下的水占地面积较小。潜流湿地的缺点是不如做成景观湿地的表流湿地美观。缺点：目前人工湿地技术最大问题在于缺乏长期运行系统的详细资料。1.11各个构筑物的去除率：项目BOD5CODSSTNTP单位mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l进水水质31945625052.78出水水质≤20≤60≤20201水解酸化池去除率：项目BOD5CODSSTNTP去除率25%35%40%00出水：项目BOD5CODSSTNTP出水239.25296.415052.78SBR的去除率：项目BOD5CODSSTNTP去除率88%90%80%00出水：项目BOD5CODSSTNTP出水3029.63052.78 人工湿地的去除率：项目BOD5CODSSTNTP去除率80%70%60%80%70%出水：项目BOD5CODSSTNTP出水68.81210.831.12污水处理的平面布置1.12.1平面布置的内容平面布置的内容主要包括：各种构（建）筑物的平面定位；各种输水管道的布置；集配水井的布置；道路、绿化、围墙及辅助建筑物的布置等。1.12.2平面布置的原则1、按功能分区，配置得当。主要是指对生产、生产管理、生活福利等各部分的布置，要做到分区明确、配置得当、而又不过分独立分散。2、功能明确，布置紧凑。首先应保证生产的需要，结合地形、地质、土方、结构和施工等因素全面考虑。布置时力求减少占地面积，减少连接管（渠）的长度，便于操作管理。3、顺流排列，流程简捷。指处理构（建）筑物尽量按流程方向布置，避免与进（出）水方向相反安排，各构筑物之间的连接管（渠）应以最短路线布置，尽量避免不必要的转弯和同水泵提升，严禁将管线埋在构（建）筑物下面，目的在于减少能量（水头）损失，节省管材、便于施工和检修。4、充分利用地形，平衡土方，降低工程费用。某些构筑物放在较高处，便于减少土方，便于放空、排泥，又减少了工程量，而另一些构筑物放在较低处，使水按流程按重力顺畅输送。5、必要时应预留适当余地，考虑扩建和施工可能。6、构（建）筑物布置应注意风向和朝向。将排放异味、有害气体的构（建）筑物布置在居住与办公场所的下风向；为保证良好的自然通风条件，建筑物布置应考虑主导风向。1.12.3平面布置的确定污水处理的平面布置是在工艺设计计算之后进行的，根据工艺流程、单体功能要求及单体平面图形进行，污水处理总平面图上应有风向玫瑰土、构（建）筑物一览表、占地面积指标表及必要的说明，比例尺一般为1：（200～500），图上应有坐标轴线或方格控制网。 1、首先对处理构筑物和建筑物进行组合安排。布置时对其平面位置、方位、操作条件、走向、面积等通盘考虑。安排时应对高程、管线和道路等进行协调。为了便于管理和节省用地、避免平面上的分散和零乱，往往可以考虑把几个构筑物和建筑物在平面、高程上组合起来，进行组合布置。2、生活附属建筑物的布置，亦应尽量与处理构筑物分开单独设置，可能时尽量放在厂前区。应避免处理构（建）筑物与附属生活设施的风向干扰。3、道路、围墙及绿化带的布置。污水平面布置除应保证生产安全和整洁卫生外，还应注意美观、充分绿化，在构（建）筑物处理上，应因地制宜，与周围情况相称，在色调上做到活泼、明朗和清洁。应合理规划花坛、草坪、林荫等，使厂区景色园林化。本次设计按照这些原则我将污水处理的核心流程放在了荒地的中心部分从东到西根据高程依次布置，在在构筑物周围进行附属构筑无布置，以及绿化和道路的布置，建立公园健身场等。1.13污水处理厂高程设计1.13.1高程布置的内容高程布置的内容主要包括：各处理构（建）筑物的标高（例如池顶池底、水面等）；管线埋深或标高；阀门井、集配水井井底标高。污水厂处理流程高程布置的主要任务是计算确定主要控制点（水高、接管等）的标高，使污水能够沿流程在各处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理的正常运行。高程图上的垂直和水平方向比例尺一般不相同，一般垂直的比例大（取1：100），而水平的比小些（1：500），使图纸醒目、协调。1.13.2高程计算 '