低能耗污水处理技术在楼观道文化展示区的应用研究 55页

' 西安建筑科技大学硕士学位论文低能耗污水处理技术在楼观道文化展示区的应用研究专业：市政工程硕士生：吴磊指导老师：解岳副教授摘要在世界闻名的古都西安，旅游产业非常发达，而随着近年来各式远郊旅游景区的大量开发，类似的分散式生活污水产量越来越大。市政规划一般都将城市的郊区和乡村从规划中剔除，因此，目前此类旅游区大部分没有可接入的市政管网。众所周知，有关旅游度假项目的环境卫生问题是决定项目优劣的一个关键因素，基于此，本研究针对楼观道文化展示区特殊的地理环境以及规划概况，对国内外的分散式生活污水处理技术进行了比选，并提出了对展示区生活污水采用地下渗滤技术予以处理，同时进行了工艺设计、数据监测以及处理效果分析。本文主要内容及应用结果：（1）西安楼观道文化展示区相关基础资料调查及预测：①对区域环境概况等基础资料进行调查分析；②预测游客数量、及污水排放规律，对人均用水量及排水量进行测算；③预测展示区生活污水水质，并根据回用要求确定出水水质；（2）低能耗污水处理适用工艺的比选：①收集、参阅大量的文献资料，对国内外低能耗的分散式污水处理技术进行了总结；②在总结前人研究成果的基础之上，对可能适用的处理工艺进行比选。比选研究表明：人工湿地、地下渗滤、厌氧无动力、各种生物膜改进工艺适合于无法接入城市市政管网并且对环境要求较高的远郊旅游景区。（3）经工艺比选，提出采用地下渗滤处理技术对展示区生活污水进行处理应用，并进行了工艺设计、现场实施以及检测分析。结果表明：①对于远郊旅游区，该处理工艺具有以下几点优势：基建投资低、能源消耗少、出水可回用；氮磷去除能力强、处理出水水质好，对进水负荷的变化适应性强；整个系统设置于地下，没有臭味，不影响地面景观，可与绿化结合；避免了占地大、遇暴雨可能引起二次污染和必须控制蚊虫等问题。②渗滤系统运行至30d时，COD的去除率逐渐趋于稳定，平均去除率达到了 西安建筑科技大学硕士学位论文90.79%；渗滤系统对氨氮的去除效果很高，平均去除率达到了89.92%；长期监测结果表明此方案对于旅游区的生活污水达到了显著的处理效果，出水BOD5均在+10mg/L以下，出水COD均在20mg/L以下，出水NH4-N均在5mg/L以下，达到了城市污水再生利用标准。可广泛应用于远离市政管网的独立社区、旅游区等。关键词：旅游区；远郊；生活污水；低能耗；地下渗滤 西安建筑科技大学硕士学位论文ApplicationresearchonlowenergyconsumptionsewagetreatmenttechnologyincultureexhibitionareaofLouGuantaiSpecialty：MunicipalEngineeringAuthor：WuLeiAdvisor：Prof.XieYueAbstractThetourismindustryisverydevelopedintheancientcapitalofXi"anthatwasfamousintheworld.Inrecentyears,alongwiththesubstantialdevelopmentofallkindsofsuburbtourism,theyieldofthedecentralizedsewagethatinsimilarareaaremoreandmore.Thesuburbanandruralarealwayseliminatedfromthemunicipalplanning.Atpresent,therearenotmunicipalpipenetworkthatcouldbeaccessedtoinsuchregional.Environmentalhealthproblemsoftourismprojectisakeyfactorthatdecidedtheprojectquality.Basedonthis,thespecialgeographicalenvironmentandinvestmentplanningstatusofRoadCulturalExhibitionAreawasusedtocomparingthedecentralizedsewagetreatmentprocessofdomesticandabroadinthispaper,andthen,theundergroundleachingtechnologywhichwasusedtotreatthesewageofthedisplayareawasproposed,theprocessdesign,fieldapplicationanddatamonitoringwerealsobecarriedout.Themaincontentandtheresultsofapplication:(1)TheinvestigationandforecastofthebasicinformationofRoadCulturalExhibitionArea:①Investigationandanalysistheregionalenvironmentalprofilesandotherbasicinformation;②Predictthenumberofvisitors,andsewagedisposallaw;calculatethepercapitadailywaterconsumptionanddailydisplacement;③Predictthesewagequalityofthedisplayarea,anddeterminethewaterqualityaccordingtothereuserequirements;(2)ThecomparisonandselectionstudyofLow-powerandapplicableprocessinsewagetreatment:①alargenumberofliteratureanddataaboutlow-powerdecentralizedsewagetreatmenthadbeencollectedandlearned,thelow-power 西安建筑科技大学硕士学位论文decentralizedsewagetreatmenttechnologyofthedomesticandabroadhadbeensummariedanalysis,②comparisonandselectionthetreatmentprocesswhichmaybeapplicable,basedonanalyzeandsummarizeoftheresultsofpreviousstudies.ThecomparisonandSelectionstudiesshowthat:Wetlands,subsurfaceinfiltration,anaerobicpower,biologicalmembranetreatmenttechnologythatwaslowpowerconsumptionwerefitforthesuburbantouristareaswhichcannotaccesstothecitymunicipalpipenetworkandhasahigherrequireontheenvironment.(3)Bythecomparisonandselection,theapplicationoftheundergroundpercolationinthedisplayareawasproposed.TheProcessdesign,on-siteimplementationandmonitoringanalysiswereaccomplished.Theresultsshowthat:①Theprocessingtechnologyforsuburbtourismhasthefollowingadvantages:Ithadlowinvestment,lessenergyconsumption,andwatercanbereused;theabilityofremovalonthenitrogenandphosphorusisgreat.Ithadgoodwaterquality,agreatadaptationcapacitytotheinfluentload;thewholesystemwasarrangedintheunderground,noodor,nothingaffectonthegroundlandscape,cancombinewithgreen;Italsohadagoodavoidingoftheproblemthatthelargeoccupying,twopollutioncausedbytherainstormandthecontrollingofthemosquito.②Whenthesystemwasrunningto30d,theremovalefficiencyofCODwasgraduallystabilized,andtheaverageremovalefficiencywas90.79%;theremovalefficiencyofammoniawashigh,remainingabove89.92%basically,long-termmonitoringresultsindicatethatthisprogramforsewageoftourismareahadreachedasignificanttreatmenteffect.TheBOD5ofeffluentwaslowerthan10mg/L,TheCODofeffluentwaslowerthan20mg/L,TheNH4+-Nofeffluentwaslowerthan5mg/L,whichhadreachedthecitywastewaterreclamationandreusestandards.Itcanbewidelyusedinindependentcommunitiesofthecitywhichisfarawayfromthemunicipalpipenetwork,suburbancommunities,touristattractionsandsoon.Keywords:Tourismarea;outersuburbs;domesticsewage;lowenergyconsumption;undergroundpercolation 西安建筑科技大学硕士学位论文目录1绪论...........................................................................................................................11.1污水处理的两种主要模式.................................................................................11.1.1集中式的特点及其弊端.............................................................................11.1.2分散式的特点及其优势.............................................................................11.2国内外低能耗分散式生活污水处理技术研究现状.........................................21.2.1国外低能耗分散式生活污水处理技术.....................................................21.2.2国内低能耗分散式生活污水处理技术.....................................................41.3课题研究的背景.................................................................................................51.4课题研究的目的及意义.....................................................................................61.5课题研究内容.....................................................................................................71.5.1相关基础资料调查及预测.........................................................................71.5.2低能耗污水处理适用工艺的比选.............................................................71.5.3低能耗污水处理适用工艺的应用.............................................................71.6课题研究的方法与技术路线.............................................................................81.6.1课题研究的方法.........................................................................................81.6.2课题研究的技术路线.................................................................................82低能耗污水处理技术适用性比选...........................................................................92.1比选程序.............................................................................................................92.2影响因素分析.....................................................................................................92.2.1原水水质、排放量及出水水质.................................................................92.2.2地形、气候及水文条件...........................................................................102.2.3技术条件及投资、运行费用...................................................................102.3低能耗污水处理技术的比选............................................................................112.2.1人工湿地....................................................................................................112.2.2土地处理...................................................................................................142.2.3生物膜处理技术.......................................................................................202.2.4厌氧净化技术...........................................................................................252.2.5小结...........................................................................................................26I 西安建筑科技大学硕士学位论文3污水处理系统设计.................................................................................................273.1设计参数...........................................................................................................273.2处理站选址.......................................................................................................293.3工艺流程设计及总体布置...............................................................................293.4主要处理单元...................................................................................................303.4.1预处理........................................................................................................303.4.2地下渗滤....................................................................................................314应用结果与讨论.....................................................................................................334.1检测项目及分析方法.......................................................................................334.2地下渗滤段处理效果.......................................................................................334.3预处理段处理效果...........................................................................................364.4系统总体处理效果...........................................................................................374.5主要技术经济指标...........................................................................................384.6小结...................................................................................................................385结论与建议.............................................................................................................395.1结论...................................................................................................................395.2建议...................................................................................................................40致谢.......................................................................................................................41参考文献.......................................................................................................................42攻读学位期间发表的学术论文及成果.......................................................................47II 西安建筑科技大学硕士学位论文1绪论1.1污水处理的两种主要模式1.1.1集中式的特点及其弊端污水处理领域中，集中式污水处理系统一直是得到最为广泛的应用。集中式污水处理就是建立大规模区域性排水管网和综合污水处理系统。集中处理最主要[1]的特征是:统一收集、统一输送、统一处理。该模式有两种实施方案，一种是将城市的生活污水统一收集接入市政污水管网，利用城镇污水处理厂统一处理，这种处理模式投资大、建设周期长、管理复杂，只适用于城市等具有一定经济投入能力的地区；另一种是在一定规模的区域范围内建设一定规模的生活污水处理设施，将区域内所有用户产生的污水集中收集输送至此集中处理，这种模式适用于规模较大、人口居住密集、经济条件较好的村镇、工业区或旅游区的污水集中处理。由于一直以来，集中式污水处理模式慢慢的成为了污水排放的主要出路，各个地区纷纷效仿。但集中式污水处理模式在很多方面也存在很大的局限性：①投资较大，建设周期长，效果响应较慢。集中处理系统涵盖了两方面的内容，城市排水管网和污水处理厂。②污水回用效果差，回用投资大，难以做到水资源重复利用，出水一般直接排入海洋、湖泊或河流中，这会引起藻类的过度繁殖和水体的富营养化。③很多城市排水管网使用年限较长，管道细小的缝隙导致了管道的[2]渗漏，而反过来地下水的内渗又增加了污水处理厂的负担。④仅适用于人口密度高的城市地区。在我国，城市郊区有很多城市管网难以延伸到的地方。集中式污水处理模式虽然解决了很多水环境以及水污染方面的问题，但在这种处理模式长期运用的背景下，我们也付出了沉重的代价，在水资源短缺以及环境污染依旧严重的今天，我们或许该深思一下集中处理模式下巨大的能源消耗和经济投入是否值得我们继续坚持下去。1.1.2分散式的特点及其优势[2、3、4]污水的分散处理技术已经成为国内外生活污水处理的一种新概念。分散处理的方法主要是以一种新颖复杂的方式，来满足有排水系统和无排水系统地区废水管理的要求。即以若干较小区域为单独的处理单元，因地制宜的采用成套的1 西安建筑科技大学硕士学位论文小型污水处理设备或简单、高效、低能的污水处理工艺对单元内的生活污水进行就地处理。这种处理模式适用于水量较小、人口密度低、并且无市政管网配套的[5]地区。按照定义，分散式污水处理涉及污水的收集、处理和排放/回用，这些污水源自单独的住户、独立的社区、工业以及污水产生点和附近的部分社区。分散处理系统在污水产生点的附近承接了污水中的固体和液体部分，经过一定的处理以后，液体部分和少量残留的固体被输送到集中点进行进一步的处理和回用。[6]分散式污水处理系统与集中式污水处理系统相比具有以下优势：①容易回收中水，达到水资源的更合理利用，不需要配套的城市市政污水管网系统支持，[7]可根据回用水质要求灵活掌握污水处理的深度。②着眼于一些防范性的措施（如社区条件与需求的评估和现有处理系统的维护）来避免不必要的开支。建设周期短，可以取得立竿见影的效果。③小而灵活，如果控制得当，几乎对环境没有任何影响危害，有利于环境生态循环的要求。④为低密度社区提供适当的解决方案，如企业、居住小区、村庄、旅游风景区以及偏远的中小城镇。⑤为生态敏感区域提供有效的解决办法。分散处理系统可以提供非常划算的解决办法来满足当地深度处理的要求，如脱氮或消毒、地下含水层回灌等，并且可以提供在废水产生点附近进行污水回用的机会。现今，分散式污水处理技术已成为污水处理的重要组成部分甚至是主流方向，对于一些人口密度低的地区，采用分散污水处理系统是一种具有最佳投资效益的选择。近年来，随着人们生活水平的提高，一大批生活小区、高档别墅区、旅游区在市郊建设起来，这些生活污水无法进入排水管网；同时，一些工厂矿山、部队营房也存在生活污水和工业有机废水需就地处理达标排放或回用等问题。而分散式处理模式在这方面具有很大优势。1.2国内外低能耗分散式生活污水处理技术研究现状1.2.1国外低能耗分散式生活污水处理技术分散式污水处理技术很早就在美国的水污染控制方面得到了充分的重视和应用。从美国国家环保局（EPA）在2002年发布的《污水就地处理系统手册》到2005年发布的《分散式污水处理系统管理手册》，我们可以看出美国政府一直以来都在积极的鼓励和引导对高效、简易、低能耗的分散式污水处理技术的进行应用推广。由于国外对分散式生活污水处理及回用技术的研究工作开展得较早，目前在2 西安建筑科技大学硕士学位论文研究及管理方面已取得了一定的成就，已有较为成熟的技术与工艺，对于部分经验可以结合国内部分地区的实际情况进行参考借鉴。[8]（1）澳大利亚“FILTER”（非尔脱）污水处理系统。该系统是一种利用土壤过滤、暗管排水相结合的污水再利用系统，是一种高效、持续性污水灌溉新技术，实质上是以土地处理系统为基础，主要是利用污水进行农作物灌溉，污水通过灌溉经土地处理后，再用地下暗管将其汇集而排出。该系统一方面可以满足农作物对水分和养分的要求，同时可降低污水中氮、磷等元素的含量，使之达到污水排放标准。（2）日本农村污水处理协会主要负责日本乡镇污水处理的技术发展工作，研究了一系列适合于农村城镇以及一些郊区应用的分散式污水处理技术。例如，“石井法“：也就是生物接触氧化法，其属于淹没式生物滤池类。主要用于小型独立社区的生活污水处理，其本质上属于一种一体化处理装置。“石井法”是利用废弃的乳酸饮料瓶做曝气池填料。生态厕所：就是在不使用水冲的前提下，在座便器下方建造一长方形池，内填充锯木屑作为载体，并辅以较小的动力搅拌，利用微生[5,9]物的有氧发酵作用，将排泄物转化为无臭味的气体和较干燥的有机肥。（3）德国的膜生物反应器系统。针对偏远地区的污水处理问题，德国政府从2003年起开始进行“分散市镇基础设施系统”项目研究，目前，相关技术已经在处理分散市镇污水方面取得较大成果，已基本成熟。该系统采用在没有接入排水管网的偏远村镇里建造先进的膜生物反应器，平时把雨水和污水分开收集，然后通过膜生物反应器净化污水。这一系统不仅可以降低污水处理成本，还能在净化污水的过程中获得氮气。（4）韩国的湿地污水处理系统。该系统使污水中的污染物质经湿地过滤后或被土壤吸收，或被微生物转变成无害物。这种湿地污水处理系统，实质上也是一种土地—植物系统，至今已广泛用于欧洲、北美、澳大利亚和新西兰等。但其缺点是需要大量土地，并要解决土壤和水中的充分供氧问题以及受气温和植物生长季节的影响等。[10]（5）马来西亚的SS型生活污水处理装置。其实质上是一种升流式厌氧过滤化粪池。其设备的内部构造类似于双层沉淀池，此处理装置埋在地下、无需任何电耗。[11]（6）美国对传统的稳定塘进行了改进，推出了高效藻类塘系统。该系统充分利用塘里存在具有共生关系的细菌和藻类，将污水中的大量污染物进行分解3 西安建筑科技大学硕士学位论文去除。由于藻类产生的氧气在污水处理的过程中被最大限度地利用，故称之为高效藻类塘。（7）荷兰的一体化氧化沟。该技术是集氧化、沉淀、污泥回流等功能于一体的污水处理技术。该工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池、调节池和单独的二沉池，污泥自动回流，投资少，能耗低，占地少，管理简便。[12]（8）法国蚯蚓生态滤池。就是根据蚯蚓具有提高土壤通气透水性能和促进有机物质的分解转化等功能而设计，可应用于城市生活小区、景观旅游区、村和宾馆等。近年来，该工艺已在法国、智力成功的进行了中试试验和生产性规模的应用。1.2.2国内低能耗分散式生活污水处理技术在我国，分散式污水处理技术的研究开展的较晚。目前，国内研究较多的分散式生活污水处理技术主要有:厌氧沼气池技术、地埋式无动力厌氧处理技术、净化槽技术，土地处理技术、人工湿地等。土地处理系统作为我国污水处理技术政策的重要组成部分，尤其是对于中小城镇污水的处理，该技术具有一定的优势。同时，因地制宜的土地处理系统对于改善区域生态环境质量，可以起到重要的作用。在遵循整体优化、循环再生与区域分异等生态学基本原理的前提下，地下渗滤系统、慢速渗滤系统、人工湿地系统以及其它类型土地处理系统在我国的不同地区有着广阔的应用前景。（1）慢速渗滤土地处理系统。土地处理技术中应用最广泛的一种类型，由主系统，调节系统、辅助系统构成。污水慢渗土地处理已发展为替代三级深度处理的重要的水处理技术之一。（2）快速渗滤土地处理系统。该系统一般由预处理池、渗滤池、集排水系统、[13]贮存塘等部分组成。特别的，在冬季能够成功运行的快速渗滤系统具有以下几个特点：场地土壤质地较粗；土壤排水性能好；系统投配的污水浓度。（3）生活污水砂滤处理系统。它是土地处理系统的一种，在构建过程中一般以天然石英砂还有锰砂和无烟煤作为介质，污水经过砂体渗滤后排出系统，达[14]到净化的目的。根据原水和出水水质要求可具有不同的滤层厚度和过滤速度。（4）掺加媒介的地下渗滤系统。地下渗滤系统中基质是地下渗滤系统的核心组成部分，其构成和性质对于决定地下渗滤系统性能优劣至关重要。目前一般采用复合填料，并添加合适的辅料，基本原料与辅料之间通过不同的组合方式和优4 西安建筑科技大学硕士学位论文化配比来提高系统的污染物去除效果。（5）人工生态净化床处理系统。该系统是在人工湿地的基础上选择最佳的植物栽种方式，并在床体内部填充多孔的、有较大比表面积的介质以改善湿地的水力学性能，为微生物提供更大的附着面积，同时增强系统对污染物（尤其是氮、[15]磷）的去除能力。（6）兼氧接触氧化+土地渗滤系统。污水首先进入作为预处理设施的兼氧接触氧化装置；进入土地渗滤装置，地渗滤系统渗透速率高，毛细作用强，富含微生物，该系统充分利用了土壤、微生物、植物系统的净化能力。（7）脱氮池+自回流立体网框生物转盘+水耕蔬菜人工湿地。该组合工艺，是一种针对河网区污水的特性而开发的。适合于相对集中污水处理系统中大流量、低浓度生活污水的处理，处理尾水经水耕蔬菜型人工湿地地进一步除磷脱氮，达到处理技术指标。（8）立体循环一体化氧化沟+生态滤池+亚表层促渗污水处理技术。适用于对水质要求较高的水源保护地和旅游区。该技术和集成工艺具有出水水质好，管理简单、运行稳定等优点。由于一体化氧化沟污泥自动回流，不需要回流泵，还可以节省运行能耗。（9）小型循环间歇式生活污水处理系统。此技术是针对风景区、高层建筑、别墅区等生活污水进行分散式处理进行设计的。系统由下列部分组成：一个容器，此容器分成预处理池和生物反应池；曝气装置；出水滗水器；排泥器；进水滗水器；控制箱。（10）无动力厌氧处理系统。此污水处理系统采用生活污水自流的方式，应用厌氧生物膜技术及推流原理，利用附着于空心球状填料内外表面或悬浮的专门驯化的专性厌氧或兼氧微生物去除生活污水中的有机污染物、病原菌和部分氮、磷，从而达到净化生活污水的目的。上述国内外已有的分散式生活污水处理工艺可以为旅游区生活污水处理适用工艺的选择提供参考。1.3课题研究的背景与集中式污水处理模式相比生活污水的分散式处理和回用尤其适用于市郊别墅区、旅游区等，可根据处理后的出水水质的不同，回用于农业灌溉、冲洗厕所、浇灌绿地、冲洗汽车等。特别的，由于其采用的是就地处理，所以保证了回用水5 西安建筑科技大学硕士学位论文的质量，提高了水的重复利用率；并且由于其“小而灵活”的特点，所以在设计以及实施上更容易做到低能化、集成化。就当前形势而言，进行高效低能的分散式污水处理技术的研究与开发，使分散式污水处理工程实现低能化、低成本化已成为了污水处理领域的主流方向。在世界闻名的古都西安，旅游产业非常发达，近年来各式远郊旅游景区大量开发，类似的分散式生活污水产量越来越大。一般情况下，这些旅游开发项目大多上马快，所以城市污水管网很难及时建设或根本不可能到达该地区。有关旅游度假项目的环境卫生问题是决定项目优劣的一个关键因素，所以面对这些城市排水管网不能覆盖的区域，在污水处置方面尚存在投资、节能、与周边景观的协调性以及噪声、臭味的产生等诸多问题。1.4课题研究的目的及意义现今，水处理市场内的分散式污水处理技术多种多样，大多存在构造复杂、运行费用高、成本高以及能耗高等弊端，因此，研究低投入、低运行成本、低能耗且高效简易的分散式污水处理技术及设备将具有广阔的市场前景。此外，目前已有的标准规范大部分都是针对城市污水处理的，几乎没有符合某些分散污水处理实际情况的设计规范和标准，因此设计时可参照的规范和标准很少。现有的一些一体化污水处理设备虽然在一定程度上为部分地区的污水处理提供了解决方案，出水水质也较好，但设计思路狭窄，仅是一味的将城市大型污水处理厂进行生产缩小，常见的做法是将多个工艺单元合并、组合在同一套设备之内，但是，由于各工艺仍然是传统方法的组合，是城市污水处理厂的小型化，因而存在运行费用高、能耗高、附属设备多等缺点。大多采用传统的曝气方法，动力消耗大，氧利用率低；而传统的曝气方式也难以承受冲击负荷，使装置对污水水质水量变化的适应性较差。综上所述对小规模的分散式污水继续采用这些代价不菲的一体化设备并非长久之计。基于此，针对楼观道文化展示区生活污水无处排放的现状，本课题提出在前人研究的基础上对低能耗的分散式污水处理技术进行比较总结，并尝试对比选结果进行现场应用以验证其可行性。本课题的研究对解决某些远郊旅游区的生活污水无处排放的现状具有重要的现实意义。可以避免因污水未经处理直接排放而对水体、土地等自然环境造成的污染，确保水源安全，同时在西安建设国际化大都市的背景下持续推动西安远郊旅游业的健康可持续发展。再者，低能耗的分散式生活污水处理适用工艺的研究6 西安建筑科技大学硕士学位论文对广大农村地区生活污水的处理也有借鉴作用。这既是新农村建设中加强基础设施建设、推进村庄整治工作的一项重要内容，同时也是当前农村人居环境改善工作中所要解决的最急需、最迫切、最突出的问题。1.5课题研究内容1.5.1相关基础资料调查及预测（1）对目前西安市楼观道文化展示区区域环境概况等基础资料进行调查收集。（2）根据文化展示区规模及特点预测游客数量、及污水排放规律，计算人均每日用水量、人均每日排水量。（3）根据类似地区的情况预测文化展示区生活污水水质，其中包括：COD、氨氮、色度、悬浮物浓度、浊度和细菌总数等。（4）根据展示区环境概况、规划情况及业主要求确定出水水质。（5）调查文化展示区周边生活污水管道情况，包括管道污水收集率和管道的铺设位置等。1.5.2低能耗污水处理适用工艺的比选（1）参阅大量的文献资料，同时对分散式污水处理领域相关的技术资料进行收集，在此基础上对国内外分散式生活污水处理工艺的研究现状进行总结。（2）对国内已有的分散式生活污水处理实用技术进行实地调研，分析、归纳目前国内类似地区的分散式污水处理技术的特点及应用现状。（3）在文献资料查找、成功案例调研以及展示区基础资料调查及预测的基础之上，依照旅游景区可适用和推广的可能性，优选和推荐一些适合在旅游景区应用的低能耗污水处理技术，确定其可行性，并对可能适用的低能耗污水处理技术进行比选。（4）初步选定展示区生活污水处理适用技术及工艺流程。1.5.3低能耗污水处理适用工艺的应用对选定的低能耗污水处理技术及工艺流程进行设计以及现场实施，通过长期的出水水质监测对选定的处理工艺处理景区生活污水的处理效果和运行特性进行评价并提出改进意见。7 西安建筑科技大学硕士学位论文1.6课题研究的方法与技术路线1.6.1课题研究的方法课题研究采用资料收集、实地调研、分析设计、水样监测分析等方法相结合。通过查阅国内外相关文献资料、书籍和互联网信息，搜集类似地区分散式生活污水处理现状及处理技术。通过现状调研，了解展示区生活污水排放规律、预测污水水质及出水水质、计算污水排放水量；通过分析比选确定对可能适用工艺的可行性以及适用性进行评价；最终结合展示区的实际情况，经过比选后制定污水处理适用工艺流程并进行工艺设计和现场实施。1.6.2课题研究的技术路线课题研究的技术路线如图1.1：展示区相关基础资料国内外低能耗污水处理调查及预测技术收集展示区低能耗污水处理适用工艺的比选展示区低能耗污水处理适用工艺的提出污水处理适用工艺在展示区的现场应用图1.1课题研究技术路线8 西安建筑科技大学硕士学位论文2低能耗污水处理技术适用性比选2.1比选程序西安楼观道文化文化展示区低能耗污水处理适用工艺的比选程序见图2.1。地质、地形及游客数量、污原水及出水水气候与水文条件地貌条件水排放量质各影响因素分析综方运行所需的技术可行性投资费用运行费用合案技术要求比确选定处理工艺各影响因素分析图2.1低能耗污水处理适用工艺的比选程序2.2影响因素分析对于远郊旅游景区，生活污水处理适用工艺的选择应考虑的因素是多方面的，主要有原水水质、排水量以及处理应达到的程度；当地的地形、气候等自然条件；运行管理所需要的技术条件与资金投入比例情况；可利用的场地面积和运行费用的高低等。2.2.1原水水质、排放量及出水水质污水水质是决定污水处理工艺的主要依据，展示区用水主要由员工办公、游客盥洗、绿化、景观用水等组成，有些也包括一些商业用途的餐饮用水。生活污+水所含主要污染物为COD、BOD、NH4-N等，排入水体后很容易导致水体严重污染。生活污水的排放量受旅游区规模、游客数量、各功能区域的规划状况以及卫9 西安建筑科技大学硕士学位论文生设备设计等情况影响较大。考虑到游客的流动性和季节性，污水的水质水量变化很大，呈现出旅游旺季水量大、浓度低；淡季水量小、浓度高；白天水量大、浓度低；夜晚由于未设住宿，水量小、浓度大。且污水可生化性较好，所以适于采用生化法为主的处理工艺。受纳水体的功能、水环境质量的要求、污染状况与自净能力及是否要求脱氮除磷等决定了要求的污水处理程度。根据项目环评报告的要求，景区污水需达到国家污水排放标准一级。2.2.2地形、气候及水文条件从地形看，景区内地形起伏，相对高差较大，规划中闲置用地也很相对有限；从地表看，植被总体发育好，项目周边土壤类型多样，主要为风化土、冲积黄土及落叶、阔叶林植被影响下形成的褐土；从气候条件来看，建设项目地处中纬度内陆地区秦岭北坡，属半湿润大陆性季风气候，受地形和海拔的影响，气候垂直变化明显，具有典型的冷温型山地气候特点。四季不十分明显，夏季短而凉，冬季长而寒。年平均气温8℃-10℃，7月平均最低温度12℃-18℃，平均最高温度20℃-28℃；一月份平均最低温度-8℃-12℃，平均最高温度0℃-3℃。多年平均降雨量为800-900mm，丰水年可达900-1000mm，自北向南随海拔增高而增加。年平均无霜期200-240天；年光照时间为2000-2200小时；主导风向为北风，年平均风速0.7-2.1m/s。设项目所在区域内有河流3条，自东向西依次为田峪河、就峪河、马岔河。建设项目所在区域地下水主要有裂隙水、潜水。裂隙水主要存在于山地的基岩带，以块状基岩裂隙水为主。潜水主要分布于山前地带，为第四系洪积黄土状土和沙、沙砾石、漂石夹杂亚粘土孔隙潜水。2.2.3技术条件及投资、运行费用有些处理工艺虽然能耗低且处理程度高，但运行管理复杂，需要有技术水平高的管理人员。投资费用和运行费用是选择处理工艺的重要因素。由于有些处理工艺会产生大量的剩余污泥，运行费用中不仅要考虑电费、药剂消耗费、管理费用等，还要考虑污泥的处理和处置费用。10 西安建筑科技大学硕士学位论文2.3低能耗污水处理技术的比选2.2.1人工湿地（1）特点湿地指的是水面与土壤表面相接从而使土壤保持湿润并生长大量植物的地方。简言之，湿地就是被水淹没的土地。在自然处理系统中人工湿地技术的处理[16]负荷最高，被认为是传统生化处理技术向生态工程技术转化的最佳结合点。湿地的水深通常小于0.6m，从而可生长挺水植物。植物本身以及根、茎为微生物的附着提供了巨大的表面，同时可起到过滤、吸附废水组分，将氧传递到水中和阻止阳光照射控制藻类生长等多种作用。人工湿地技术由于具有成本低、投资少、能耗低、出水水质好、运行管理方便、对负荷变化适应能力强及生态环境效益显[17-20][21]著等优点，正逐渐被应用于广大中小城镇和乡村地区的生活污水处理。（2）分类湿地有三种类型：天然湿地、减弱和增强的湿地、人工湿地，在废水处理中都有应用，其中，人工湿地最为常见，天然湿地的应用一般受二级或三级处理出水水质要求的限制。人工湿地系统的两种主要类型是自由水面（FWS）和地下水[22]流（SWF）。FWS系统环境条件差，处理效果受气温影响较大以及对基建要求较高，现已很少采用。现在所说的人工湿地大部分采用SWF系统，根据污水在湿地中流动的方向不同，SWF系统又可分为水平潜流、垂直潜流系统两种类型，不同类型的湿地对污染物的去除效果不尽相同，各有优势。与水平潜流系统相比，[23,24]垂直潜流系统应用较为广泛，其具有占地面积少、避免了恶臭和蚊虫问题等优点。但是垂直潜流系统由于使用砂砾作为介质可能堵塞，因此，费用较高。（3）比选水平潜流湿地：对有机物和悬浮物去除效果非常好并且满足多年持续运行要求。污水在湿地床表面下流动，可以充分地利用基质中的生物膜、植物根系和基质自身的截留作用，提高系统处理效果，保温性能和卫生条件也较好。但系统对[25-28]营养盐（氮和磷）的去除率较低，近年来水平潜流人工湿地主要应用于大型污水工程的二三级处理，单独作为小型分散式污水处理的效果还有待加强。同时水平潜流湿地的保温性能也较差，对于楼观台这种典型的冷温型山地气候系统的正常运行存在很大的障碍。再者水平潜流湿地一般占地面积较大，道文化展示区闲置用地有限，应用存在一定障碍。11 西安建筑科技大学硕士学位论文垂直潜流湿地：总体处理效果及保温效果要明显优于水平潜流技术，系统中污水从湿地表面纵向流向填料床的底部，氧气通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统，产生床体的不饱和状态，提高了系统的硝化能力。从流型上，垂直潜流与水平潜流人工湿相比，占地面积也较小。但是由于垂直潜流湿地填料床深度一般为水平潜流的两倍左右，这导致了此系统易堵塞的特性，所以建设方面所需的费用多，技术要求高。同时垂直潜流人工湿地不利于大气复氧，无形中对系统的能耗又是很大的负担，所以系统对有机物的去除能力相对较差。组合人工湿地：系统的工艺设计是将多种流态湿地相结合，通常是将垂直潜流和水平潜流系统组合起来。这样将两者的优点结合起来形成互补，很好实现完[29,30]全硝化和部分反硝化，从而提高对TN的去除效果。但是对不同的处理对象采用的组合方式、组合顺序及比例大小对出水水质都会有很大影响，技术及运行管理要求相对较高，因此还需要开展深入研究以获得更高的处理效率。基于上述分析比较，传统的人工湿地处理技术大多存在保温性能差、易堵塞、[31,32]氮磷去除能力差等问题，这些都将最终影响到湿地的处理效果和运行时间。基于此，研究者们提出了很多改进型人工湿地处理技术。下面将针对道教展示区的具体情况选取几种具有一定可行性的处理技术进行简单介绍和比选。①改进型水平潜流人工湿地处理技术-人工生态净化床就是使污水中的污染物质经湿地过滤或被土壤吸收，或被微生物转变成无害物得以实现污水的净化。系统示意图如图2.2。此技术在原有传统水平潜流人工湿地的基础上做了以下两点改进：1）在人工湿地的基础上在床体内部填充多孔的、有较大面积的、渗透能力强、易于微生物附着、不易堵塞和板结的填料介质以改善湿地的水力学性能，同时为微生物提供了更大的附着面积，增强了系统对污染物，尤其是氮、磷的去除能力；2）在生态净化床填料层上部覆盖适当厚度的壤土层，在进水温度不是很低的前提下，系统不但可以继续正常运行，而且仍然有较好的污染物去除功能。所以此种技术可广泛的运用于各种地区。处理系统示意图如图2.2所示。图2.2生态净化床剖面示意图12 西安建筑科技大学硕士学位论文区域内化粪池溢流排出的生活污水被污水收集管道引入污水处理站，首先进入格栅井，经由格栅去除较大块的漂浮物后自流进入调节池，调节池内安装有潜水提升泵，由潜水提升泵将调节池内的污水提升至生态净化床，生态净化床前后各有一个配水箱和集水箱，其中前者用于对床体的进水水量进行调节，后者用于对床体内部的水位进行调节。污水在生态净化床内靠重力自流的过程中与床体填料及其表面的微生物充分接触，由此完成水质的净化。②蚯蚓垂直潜流人工湿地技术向湿地中加入了一定密度的蚯蚓，对照传统的潜流式人工湿地，蚯蚓人工湿地在去除有机物、氮、磷等污染物方面表现出了一定的优越性，蚯蚓能够增强垂直潜流人工湿地对污染物的去除能力，并对水质波动具有一定的缓冲作用。[33、34]由于基质层中不可滤物质的积累是造成垂直潜流人工湿地出现堵塞的主要原因，而蚯蚓人工湿地的防堵塞效果就是利用蚯蚓摄食颗粒性有机物后，为满足自身生长需要而同化了一部分有机物，同时部分难降解有机物经过其消化作用也矿化成易生物降解的物质，使引起堵塞的难降解污染物数量得以降低。另外，蚯蚓的钻土等生命活动会在湿地内形成微小孔道，也可减轻湿地的堵塞状况。综上所述，蚯蚓对延缓或消除湿地的堵塞的确起到了一定的作用。③三级级人工湿地渗滤床（TSCW）就是以天然砾石为基质，并在其中设置煤渣和石灰石层；湿地内种植香蒲、茭白或芦苇等耐寒的水生植物，充分利用植物的净化功能，植物选择的基本要求为：适应本地区气候及土地条件；抗污染能力强；易于管理；经济价值和观赏价值高。生活污水通过管网收集系统收集后通过化粪池厌氧发酵后经格栅进入集水池，然后由通过人工湿地进水渠进入人工湿地系统。系统示意图如图2.3。图2.3三级人工湿地渗滤床系统示意图工艺第一级采用浅池深及大粒径填料，通过自然复氧和植物供氧构建良好的13 西安建筑科技大学硕士学位论文好氧环境，强化硝化功能；第二级采用大粒径填料以改善水力特性，防止堵塞，增加池深，减小占地，强化反硝化功能；第三级采用浅池深、短停留时间，以保证出水水质的稳定性。预处理系统集调节、生物絮凝、沉淀为一体，可去除部分SS及有机物。为节约能耗，污水站高程布置尽量利用地势，采用重力流模式，进行无动力收集。工艺系统示意图如图2.3所示。以上三种工艺在防堵塞、保温、氮磷的去除等方面都有所改进，见表2.1：表2.1三种改进型人工湿地的对比类型人工生态净化床蚯蚓人工湿地三级人工湿地渗滤床项目床体内部添加不易堵第一级、第二级采用防堵塞措施湿地内投加蚯蚓塞和板结的填料介质大粒径填料在填料层上部覆盖适保温效果无无当厚度的壤土层在床体内部添加易于氮、磷去除能力的提蚯蚓活动使更多氧气第一级采用浅池深；微生物附着的填料介高措施进入基质第二级增加池深质利用地势，采用重力蚯蚓的投加对水质波与水景观建设有机结备注流模式，进行无动力动兼具有缓冲作用。合，采用模块化设计收集（4）小结人工湿地处理技术由于其需要的构筑物、处理设备少，无需曝气、投加药剂和回流污泥，因而可大大节省投资和运行费用，同时也无需复杂的维护技术，所以近年来应用较为广泛。并且随着研究应用的深入，堵塞、占地面积大、氮磷去除效果差等问题也慢慢的得到了很大的改善，但是值得考虑的是面对道教文化展示区典型的山地冷温型气候，这些改进型人工湿地技术是否能保证系统正常稳定的运行。2.2.2土地处理（1）特点14 西安建筑科技大学硕士学位论文在自然环境中，当水、油、植物、微生物和大气之间相互影响时，就会发生物理、化学或生物过程。土壤是天然有效的过滤器，对悬浮物有极高的去除效果[34]，利用土地进行污水处理是最早报道的自然生态处理技术。一般情况下，土地处理系统规模都比较小，它是一种兼具有人工湿地技术特点的自然生态工程技术。污水土地处理系统是一种将自然生态净化与人工湿地工艺相结合的小规模[36]污水处理生态工程技术，适宜小规模的生活污水处理。对于市郊旅游景区，土地处理兼有成本低廉，经济效益显著；运转能耗低，无须添加化学品，不产生二[37]次污染；可再生利用于景观、绿化等优势。（2）分类传统的土地处理系统的主要可以分为地表漫流（OF）、快速渗滤（RI）、慢速渗滤（SR）等形式。这些土地处理模式的主要差别在于相应工艺中污水运移的水力方向和速率不同，这些都可以根据不同的处理对象及不同的处理条件进行技术选择。经过长期的发展，通过某些应用条件的更改与优化，在传统土地处理模式的基础之上出现了很多不同的土地改良型工艺，如：人工快速渗滤、地下渗滤、污水灌溉等。（3）比选地表漫流：作为土地处理系统的主要技术之一，它是将污水有控制地投配到土壤中，使之以薄层状沿地表缓坡流动，通过土壤的沉淀、吸附、过滤作用及土壤表层微生物的生物降解和植物的吸收等作用使污水中的污染物得以去除，该技术具有净化效果好、运行经济、操作简便等优点。但是处理场地土壤物理性质和水力学性质等都将影响到工程处理效果，且地表漫流系统对场地的平整度要求严[38]格，其平整与否对出水水质影响较大。快速渗滤：传统快速渗滤系统需要大面积平整的污水处理场地，景区所在区域地形高差相对较大、闲置用地也有限，所以应用有一定的困难。人工快速渗滤系统（CRI）是在综合传统土地快速渗滤和生物滤池两种技术的基础上发展起来的一种新型的污水处理技术。它克服了传统快速渗滤系统水力负荷低、占地面积大等缺点，同时采用的干、湿交替的运行方式大大提高了系统的复氧能力和对污[39][40]染物的去除效果。适用于市政污水管网无法覆盖的偏远地区。慢速渗滤：污水慢速渗滤土地处理是一种自然净化技术，该技术在去除氮、磷等污染物方面具有较好效果，系统中所投配的污水量与植物生长所需量、渗滤[41]量及蒸发蒸腾量总体上保持平衡，基本不会产生径流排放，也没有二次污染。15 西安建筑科技大学硕士学位论文系统受季节变化和植物生长的影响，在冬季、雨季、植物播种和收割期间不能往系统中投配污水，因此必须采取相应的措施对污水进行贮存，该技术适宜于在蒸[42]发量小、气候湿润的地区应用，而道文化展示区属半湿润大陆性季风气候，且冬季长而寒，降雨量较大，所以应用有一定的困难；污水灌溉：由于生活污水中的氮、磷等污染物是农作物和其他植物所必须的营养成份，利用污水来灌溉农作物，既可以减轻灌溉水资源短缺的压力，又可以使污水中的营养物质被农作物充分吸收利用，在这个过程中不仅对水资源进行了[43]重复利用，同时去除了污水中的污染物质。但是此系统占地面积很大，适用于土地资源丰富的地区。此外这种处理方法受作物生长季节的限制，非生长季节作物不灌溉。暗管排水和泵站的修建也会使得造价偏高，同时景区周边无合适的灌溉农田，应用有一定的困难。地下渗滤：就是将污水有控制地投配到具有一定构造、距地面一定深度和具有良好扩散性能的土层中，污水在土壤毛管浸润和渗滤作用下向周围扩散，利用物理截留、物化吸附、化学沉淀、微生物降解、动植物作用而被净化的土壤处理[44、45]技术。地下渗滤避免了占地大、遇暴雨可能引起二次污染和必须控制蚊虫等自然处理系统常常会出现的问题，整个处理装置放在地下，没有臭味，不影响地面景观，可与绿化结合；可以根据地形和土地面积设计不同形式的系统，有利于工程的实际操作；由于可生化性好，污水进入处理系统前只需经过化粪池或酸化水解池预处理即可。该系统以基建投资低、能源消耗少和再生水回用为主要特色，可广泛应用于城市较独立社区、近郊地区及风景旅游区等。基于上述分析比较，地下渗滤技术在道教文化展示区的污水处理中具有很高的推广应用价值。目前对于地下渗滤系统国内外还没有具体的分类方法，下面将对几种常用的地下渗滤处理技术进行介绍。①渗滤坑式地下渗滤系统也称为地下渗井，就是在地下建渗滤坑并利用渗滤坑周围和底部的土壤对化粪池出水进行处理的装置。渗滤坑由预处理池和砾石堆组成，预处理池由水泥、石头、塑料等组成，池壁上开有所需大小的孔，预处理池内部和周围由砾石填充，整个渗滤坑埋入具有合适渗滤性的土壤中。污水经过预处理之后首先由池壁上的孔眼分配进入周围的砾石堆，在流经砾石堆之后渗入四周的土壤中，在此运动过程中得到净化。地下渗滤坑也是一种比较原始的地下渗滤系统，适用于流量比较小的污水源。16 西安建筑科技大学硕士学位论文②渗滤沟式地下渗滤装置（土壤净化槽）渗滤沟式地下渗滤装置是目前国内外最常用的地下渗滤装置。有单管和多管之分，一般间歇运行。这种系统由预处理系统、布水管、砾石堆、处理场地等构[46]成，通常将布水管放入一系列并行的渗滤沟中并且在布水管周围填上砾石堆，系统示意图如图2.4所示。图2.4渗滤沟式地下渗滤系统污水先经化粪池、沉淀池或过滤池等预处理构筑物去除悬浮物，出水通过重力自流或者由泵输入埋在地下的渗滤沟中的布水管中，布水管下方开有渗滤孔，污水由渗滤孔进入由砾石组成的渗滤填料中，而后在土壤毛管作用下再缓慢地向周围土壤浸润、渗透和扩散。污水中的污染物被过滤、吸附和降解。砾石除了作为污水进入土壤的界面外，还具有储存污水的作，多孔的布水管由工程塑料PVC等构成，砾石和布水管都裹有防止土壤进入的合成纤维布。标准地下土壤渗滤沟工艺的处理过程与慢速渗滤处理工艺非常类似。渗滤沟式地下渗滤系统提高了系统的污水处理能力，处理出水的水质有所提高。水力负荷是维持渗滤沟正常工作的重要因素，通常根据地下渗滤系统的运行经验和细致地土壤理化分析来选择水力负荷。③渗滤腔式地下渗滤系统[47]其优点是在渗滤沟中去除了砾石堆，而是做成具有一定空间的腔体结构，腔体利用褶皱织物包裹。渗滤腔式地下渗滤装置的内部结构如图2.5所示，渗滤腔也可以理解为底部开孔的大管子，腔体通常由硬质塑料、玻璃钢、砖、石头等构成，在渗滤腔内不需要埋管子，腔壁也不需要合成纤维织物，渗滤腔四17 西安建筑科技大学硕士学位论文周和底部开有小孔，污水流入腔内后逐渐从底部和四周的小孔中渗入土壤中。一般需要在腔体上方都设有检查井以便检查和清除管子中可能堆积的污泥。图2.5渗滤腔式地下渗滤装置此系统近年来在国内外比较热门，处理能力强，安装费用低并且容易安装、特别的，可以消除砾石的风化效应、能够很方便地根据处理需要扩大或者缩小处理规模。④毛细管渗滤沟处理系统（尼米槽式地下渗滤系统）[48]国内称其为毛细管渗滤沟处理系统。该系统中所运用的毛管侵润型渗滤沟分为普通和强化两种类型。他们在构造方面的区别是强化型在普通型的基础上在底部增加了毛管强化垫层，由于这种设计，使得强化型的毛管侵润渗滤沟中的污水的毛管侵润作用面积要比普通型的大很多，所以使得布水布水更加平均，所以最终的处理效果也就更好。结构如图2.6所示。图2.6尼米槽式地下渗滤系统污水首先经过布水管均匀的进入尼米槽中，经过一定时间的厌氧反应后在土18 西安建筑科技大学硕士学位论文壤毛细力的作用下慢慢的向上方和周围侵润、扩散，并通过砾石层的分布作用进入四周的土壤同时上升至植物根系，在地表下一定深度的土壤层内聚集着大量的微生物，在此层土壤中同时还伴随着污水的非饱和渗透。污水在系统中的这一系列的运移促使其可以通过土壤的物理、化学以及需氧微生物和厌氧微生物的生化作用而得到净化，污水中的有机污染物被大部分去除。而污水中的氮、磷等无机养分则是通过伸入土层中的植物根系的吸收作用而得到去除，同时这些无机养分也充当了植物生长所必须的营养物质。以上四种地下渗滤系统在结构以及适用性方面的对比如表2.2表2.2四种地下渗滤系统的对比类型渗滤渗滤渗滤毛细管渗项目坑式沟式腔式滤沟不透水厌氧槽具有一定空间的预处理池（水泥、布水管、砾石堆、（砂子）、布水腔体结构（硬质结构石头、塑料）、砾砾石和布水管裹管、砾石堆、砾塑料、玻璃钢、石堆。有合成纤维布。石和布水管裹有石头等构成）。合成纤维布。出水水质好，结厌氧槽可减少土原始的地下渗滤构简单，投资较防止砾石在渗滤壤被堵塞的可能特点系统，适用于小小，目前最常用过程中风化所带性，并起到抗冲流量污水源。的地下渗滤装来的不良效果。击的作用。置。（4）小结国内的地下渗滤系统工程多采用渗滤沟式地下渗滤系统，渗滤坑式地下渗滤系统在农村比较常见，适用于独户的小流量污水处治，渗滤腔式地下渗滤系统虽[49]可以消除砾石风化等不利影响，但处理效果并不理想，且水力负荷较低，易堵塞，在我国也鲜有相关的应用实例和文献报道，毛细管渗滤沟由于工艺结构较复杂，且在系统内由于有机碳源被截留会引起后续的反硝化过程中碳源的不足，所以脱氮效果往往不佳。19 西安建筑科技大学硕士学位论文2.2.3生物膜处理技术（1）特点生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使废水获得净化。同时，生物膜内微生物不断生长与繁殖。为了保持好气性生物膜的活性，除了提供废水营养物外，还应创造一个良好的好氧条件，亦即向生物膜供氧。目前，生物膜是一种常用、处理效率高的[50]污水处理技术。（2）分类生物膜处理工艺有多种，从传统的生物滤池、生物转盘、生物接触氧化到新[51,52][53,54]型的生物流化床、曝气生物滤池、膜生物反应器、移动床生物膜反应器及[55]复合式生物膜反应器等。（3）比选生物转盘：生物转盘不需要曝气也无需污泥回流，节约能源，在较短的接触[56]时间就可得到较高的净化效果。现今，生物转盘工艺也开始运用于农村的小流量生活污水的处理。但是此工艺由于盘材较贵，投资大，在国内主要用于高浓度含碳有机废水的处理，并且其性能受环境气温及其他因素影响较大，在北方不宜设置；生物流化床：由于生物流化床中的载体在流化速度下，微生物与污水接触面[57]积大，传质阻力小，使得其具有处理效率高，运行稳定等优点。但是，生物流化床必须在高速运行下才能使载体流体化，故存在投资造价高、运行维护管理复杂、设备的磨损较严重等缺点。同时设计时还存在生产放大方面的问题，如防堵塞、曝气方法、进水配水系统的选用和生物颗粒流失等问题，因此，目前在我国污水处理中还少有实践性应用，难以得到更加广泛的应用。曝气生物滤池：该工艺处理负荷高、占地面积小、投资少、是其他生物处理[58]技术不可比拟的。它能实现水资源再生及持续利用，是一种非常适合于我国国情的污水处理技术。但是由于其池体结构较复杂，设备较多，自动化程度较高，要求较高的建造质量及运行管理水平，且反冲洗能耗较大，所以目前仅在大型的污水回用处理中有所应用。在各种生物膜处理技术中，生物滤池和接触氧化技术在分散式污水处理中应用最为广泛，近年来在这两种生物膜处理技术的基础上还出现了很多低能耗的改进型工艺。20 西安建筑科技大学硕士学位论文①地埋式拔风溅水生物滤池[59]地埋式低能耗污水处理装置具有经济实用、占地少、操作管理方便等优点，解决了分散广、市政管网收集难度高的污水处理问题，是城市污水处理系统的有益补充。而近些年来，地埋式微动力污水处理技术成为了地埋式污水处理工艺的[60]主要发展方向。地埋式拔风溅水生物滤池是针对部分城市郊区土地资源相对紧张的问题，提出了小型化污水处理和地埋式的布置方式。工艺流程如图2.7所示。园区内污水经室外管网收集后，直接自流入缺氧池，缺氧池出水经半管式溢流布水器自流入拔风溅水生物滤池，生物滤池由溅水区和填料区两部分组成。滤池区出水流入沉淀区进行固液分离，上清液部分回流至缺氧池，部分作为出水排出。图2.7工艺流程图生物滤池剖面示意图如图2.8所示。传统生物滤池由于建立在地面以上，可[61]以充分利用自然通风达到好氧段微生物溶解氧需求的目的。而此技术埋于地下，限制了传统的自然通风方式，所以提出了在生物滤池区设置拔风管，通过拔[62]风溅水强化充氧效果，实现硝化及碳氧化功能。图2.8拔风溅水生物滤池剖面示意图[63]拔风溅水生物滤池通过溅水充氧不仅可以实现好氧生物处理，而且无需曝气，能耗低及运行费用低。该技术解决了部分城市郊区土地资源相对紧张并且缺21 西安建筑科技大学硕士学位论文少城市市政管网覆盖的区域性污水出路问题，是小型化的污水处理工艺。②梯式生物滤池梯式生物滤池是针对部分山地景区存在一定的地形高差，提出了采用多级生物滤池落差布置的方式。工艺流程如图2.9。如同上述的地埋式生物滤池处理技术，生活污水首先经室外管网收集后，自流进入厌氧池，厌氧发酵担负预处理、有效降低有机物浓度的功能，降低好氧滤池的需氧量；厌氧池出水经半管式溢流布水器自流入梯式生物滤池，滤池中填充滤料，可为煤渣、珍珠岩和陶粒等。图2.9厌氧池+梯式生态滤池处理工艺流程图梯式生物滤池的剖面示意图如图2.10所示。梯式生物滤池由好氧滤池与缺氧滤池交替串联呈阶梯式布置为四级，第一、二级为好氧滤池，主要是进行碳氧化去除有机物，并进行硝化去除氨氮；第三级为缺氧滤池，主要进行反硝化脱氮；第四级为好氧滤池，进一步去除污染物，起到水质保证的作用。出水流入沉淀区进行固液分离后排出。同时一部分厌氧池出水直接分流至第三级缺氧滤池，作为反硝化的碳源。好氧滤池表层种植植物主要担负氮、磷营养物质的去除，植物可以因地制宜选择本土植物。图2.10梯式生态滤池构造示意图22 西安建筑科技大学硕士学位论文此技术各单元分工明确，发挥了各自的特点，采用厌氧发酵、溅水充氧、集水穿孔管拔风供氧、反硝化脱氮和植物吸收相结合的形式，克服了传统工艺能耗高和生物滤池工艺脱氮效率较低的缺点，适用于存在一定地势落差的远郊地区，该方法处理效果好、能耗低、投资和运行费用低、操作方便、维护简单，是一项经济有效的小型污水处理方法。③跌水充氧接触氧化生物接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的一种新的废水生化处理法。在传统活性污泥的基础上增加填料载体，使水质得到净化。生物接触氧化法具有处理时间短、体积小、净化效果好、出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀、耗电小等优点。随着城市的人口化进程，使得市政污水处理厂难以涵盖城市的部分偏远区域难以得到很好的处置，生物接触氧化法在此方面具有很大[64,65]的市场潜力，在小型污水回用中已被广泛应用。一般的城市污水处理厂的接触氧化处理工艺构筑物繁多，不易管理，运行成本偏高；所以有人提出了低能耗[66]的厌氧+跌水充氧接触氧化技术。工艺流程如图2.11所示。生活污水经管网收集后进入厌氧池，接触氧化池的污染物负荷可以通过前段的厌氧池厌氧发酵得以降低，在接触氧化池内，通过跌水充氧技术以及微生物的降解污染物得到了大量的去除和充分的硝化。经接触氧化池处理后的污水部分回流至前端厌氧段进行反硝化脱氮。图2.11厌氧+跌水充氧接触氧化系统工艺流程图接触氧化池构造示意图如图2.12所示。接触氧化池由5个单池串联而成，池内装有填料。为了提高污水的分散程度及与空气的接触时间，在跌水高度上设置了两极挡板。单池中设隔板，水流从隔板一侧流入，穿过隔板底部，从另一侧流出。出水采用三角堰。在接触氧化池内，微生物对有机污染物进行好氧降解和充分硝化；接触氧化池出水部分回流到前端厌氧池进行脱氮。23 西安建筑科技大学硕士学位论文图2.12跌水充氧接触氧化池构造示意图跌水充氧接触氧化技术充分利用污水提升后的部分水头，和池与池之间的高度差，采用跌水充氧技术，使水在跌落的过程中与空气接触进行充氧，提供好氧反应的需氧量，省去了曝气所需的鼓风机动力消耗，降低了运行成本，实现了低能耗污水处理。（4）小结地埋式拔风溅水生物滤池：处理装置完全埋于地下，建成覆土后仍可用于景观绿化，基本不占用地表面积。此系统运行简单，基本为自动化操作，运行维护不需要专业人员。而且只有一台提升泵消耗动力，因此，运行费用很低。但是由于拔风气流直接与生物滤池中的薄膜水层相接触，故在北方寒冷地区使用这种处理装置有可能引起构筑物内结冰，而气温越低、拔风越强烈、气流与水流的接触时间越长，则结冰的可能性越大，这将严重影响装置的正常运行；梯式生物滤池：可针对山地景区或存在一定地势落差的旅游景区，充分利用势能，不仅脱氮除磷效果好，而且无动力运行，几乎没有能耗，这样使得工艺的投资和运行费用大为降低，简单的工艺流程使得工艺的运行维护十分简便。但是由于景区所属区域昼夜温差大，冬季甚至有较长的冰雪期，所以厌氧池的处理效果难以得到保证。跌水充氧接触氧化技术：适用于坡度较大（不需提升）地区，有一定的闲置地，楼观道文化文化展示区地势坡度大，利用跌水充氧可以节省能耗降低运行费用，但此技术有臭味逸散的问题，而旅游度假景区对环境要求很高，所以此技术在展示区的推广运用存在一定障碍。24 西安建筑科技大学硕士学位论文2.2.4厌氧净化技术（1）特点[67,68]厌氧生物处理技术具有以下几方面的特点：节省动力消耗；对营养物的需求量小，减少了补充氮、磷营养的费用；污泥产量低；可处理水质波动性较大的污水；可产生大量的沼气作为燃料等。随着世界范围的能源危机的加剧，人们对利用厌氧效果过程处理有机废水的研究得以强化，从此低能耗的厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理，真正成为一种可以与好氧生物处理工艺相提并论的废水生物处理工艺。（2）分类当前，厌氧废水处理工艺主要包括：厌氧接触法、厌氧生物滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）反应器、厌氧流化床（AFB）、附着膜膨胀床工艺（AAFEB）、厌氧生物转盘（ARBC）、挡板式厌氧反应器和折流板式厌氧反应器（ABR）等；随着以颗粒污泥为主要特点的UASB反应器的广泛应用，在其基础上又发展起来了同样以颗粒污泥为根本的颗粒污泥膨胀床（EGSB）反应器和厌氧内循环（IC）反应器。（3）比选由于厌氧工艺处理低温低浓度污水时效果不好，首先出水水质不能满足排放要求，需要后处理才能得到较高的处理要求，其次低温下动力学速率低，不能去除废水中的氮和磷；同时厌氧工艺卫生条件差，如果反应器不能做到完全密闭，就会散发出臭气，引起二次污染。所以现今单独的厌氧工艺更多的还是用于高浓度生活污水以及工业废水的处理，而道教文化展示区生活污水是典型的低温低浓度废水，所以厌氧技术仅适于作为预处理或前处理工艺并与好氧工艺连用。同时，作为预处理构筑物，厌氧净化设施占地面积小、具有生态和经济上的优点，可以降解好氧过程中不可生物降解的物质，性能明显优于初沉池等预处理构筑物，同[69,70]时能为后续的脱氮除磷工艺创造良好的条件。水解酸化：池体不需要密闭，也不需要三相分离器，运行管理方便简单；出水中也就没有厌氧发酵所产生的难闻气味；解酸化反应所需时间较短，因此所需构筑物体积很小，可节约基建投资；而池底部配水系统可能出现的堵塞问题对于[71,72]低浓度的景区生活污水处理并不构成障碍；三格式化粪池：一个简单的粪便沉淀预处理装置，能从液体中分离出固体粪便，并对有机物进行一定的厌氧消化，具有施工工程量比较小、投资小、易于推25 西安建筑科技大学硕士学位论文[73,74]广、能去除COD和虫卵、不耗能、日常管理方便等优点。2.2.5小结（1）在水处理领域，紧凑、先进的好氧处理方法得到了普遍应用，但是无论是操作、还是维护，这种方法都是一个比较昂贵的系统。即使近年来出现了很多低能耗的生物膜处理技术，但是相比于自然生化处理系统其在运行管理以及投资费用方面还是很难占有优势。而且，生物膜法更适合于高浓度的生活污水和有机工业废水的处理。（2）大多数的自然处理系统不仅经济而且环境友好，已经发展成为分散污水处理可供选择的重要方法之一。当地理条件适宜时，自然处理系统投资少、运行费用低，而且耗能也比人工系统低。此外，所有自然处理系统的出水都有可能达到回用的要求。（3）楼观道文化展示区地处周至县东南15公里的终南山北麓，土壤为渗透率较强的Ⅰ级轻微非自重湿陷性黄土为主，丰富的地表水资源有利于土壤生物的繁殖与生长，地下2-5m即为不透水的岩层，因此，具有非常有利的土壤自然净化处理条件。（4）相对于人工湿地，地下渗滤系统对环境的影响小，不会产生不良气味和滋生蚊蝇；系统完全处于地下，几乎不受气候条件的影响，亦不受冬季冰期冻土影响，在南北方皆可实施；如强化前端预处理措施，也可大大减少其占地面积和堵塞的可能性；投资与运行费用非常低廉，所以在道教文化展示区土地处理技术相比于人工湿地更为适用。（5）由于景区所属区域昼夜温差大，冬季甚至有较长的冰雪期，为了保证污水处理工艺反应效果，所以整个工艺系统最好采用地埋式，这样将确保各处理单元的处理效果，同时还可以利用地面面覆土植树种草，美化环境。（6）经过上述分析总结，本研究提出对展示区生活污水采用厌氧预处理+土地处理的组合处理工艺。污水经厌氧“粗”处理后，后续土地处理“精”处理单元的负荷相对较小，这样可节省土地处理的占地面积，污水中的悬浮物经厌氧反应器处理后，大部分能被有效的去除，这样也可以防止土地处理单元的堵塞。因此，这种组合不但能耗低、处理效果好，还能有效解决目前污水处理中难以做到的氮、磷皆不能同时达标的难题。26 西安建筑科技大学硕士学位论文3污水处理系统设计通过对各种分散式污水处理技术的比选，可知地下渗滤技术是道文化展示区一种相对适宜的污水处理方式，本章将对“厌氧预处理+地下渗滤”的低能耗污水处理系统进行工艺设计，以期在展示区能够达到良好的应用效果。3.1设计参数（1）设计排水水量西安楼观道文化文化展示区的污水主要由厕所污水、员工日常生活污水和部分绿化、景观污水。景区内生活用水在节假日用水量大，非节假日及旅游淡季用水量很低；且由于规划中园区在冬季夜间基本不予开放。笔者结合当地实际用水情况，对项目的用水量进行如下核算：楼观道文化展示区运行期办公人员约6022人，旅游人员约7000人，各类人员共7060人/d；绿地171342m，水景面积6667m，2园路及地面铺装面积149400m。根据以上项目计算各用水量和排水量如表3.1所示。表3.1项目用水量、排水量表使用时间用水量排放量排放用水项目用水系数用水规模3系数3天（d）年（y）M/d104t/am/d104t/a员工用水50L/人·d60人/d1027030.08185％2.550.069游客用水25L/人·次7000人/d82701754.72585％148.754.01622绿化用水2L/m·d171342m2003436.86000022地面浇洒2L/m·d149400m2002995.9760002水景用水补给水8%/d6667m·0.5m2702677.209000小计108724.851151.34.08527 西安建筑科技大学硕士学位论文水量平衡计算如图3.1：根据以上项目及建筑室内卫生设备的完善程度确定生活污水平均排水量为3150m/d。（2）原水水质由于该生活污水是由旅游项目的配套设施所产生的，排出的污水主要由粪便污水和餐厅废水组成。所产生的污水氮磷浓度高且含有大量的营养盐、细菌、病毒和油类物质等。依据该项目环境评估报告和现场踏勘，确定生活污水水质见表3.2所示。表3.2项目原水水质预测项目COD（mg/L）BOD5（mg/L）氨氮（mg/L）处理前水质35020020（3）出水水质污水处理后应达到《生活污水排放标准一级A标准》（GB18918-2002）：COD+（mg/L）≤50，BOD5（mg/L）≤10，NH4-N/（mg/L≤8）。28 西安建筑科技大学硕士学位论文3.2处理站选址楼观台道教文化展示区位于西安市周至县楼观台中轴线，北起环山路，南依老子说经台，景区总占地面积约49.8万平方米。南北轴线达1400多米，东西长240余米。景区北端西侧为宗圣宫原址，东侧为新建游客服务中心、道文化博物馆及老子学院。展示区平面图如图3.2所示。图3.2西安楼观道文化展示区总平图景区整体走势为南高北低、西高东低，污水先由西向东重力流，再由南向北汇入北侧终端，为节省能耗，选择地势较低的景区东北角作为污水处理场。预处理段采用地下式构造，地上部分绿化。3.3工艺流程设计及总体布置（1）工艺流程设计前端预处理主要包括沉砂池、水解酸化池，以保障系统冬季正常运行。自然生化处理段主要是地下渗滤系统。生活污水经排污系统汇集到污水处理站。污水首先进入沉砂池，在沉砂池前设置格网，拦截生活污水中的漂浮物、粗大的悬浮物和塑料袋等不易降解之物；必要时还可截留游客意外从厕所掉入的贵重物品，方便打捞防止土壤处理系统配水管网堵塞，污水在沉砂池中沉淀大颗粒物质后自流入水解酸化池进行水解酸化作用，使难降解的大分子有机物转化成为易降解的小分子有机物，降低后续处理负荷，然后自流入土地处理系统，污水在土地处理系统中首先进入布水管中，布水管下方开有渗滤孔，污水由渗滤孔进入由砾石组成的渗滤填料中，而后在土壤毛管作用下再缓慢地向周围土壤浸润、渗透和扩散，29 西安建筑科技大学硕士学位论文通过土壤植物根系中所发生的物理、化学净化和微生物降解作用，使污水得到净化。采用的处理工艺流程如图3.3所示。污水处理站污水全为自流，系统无动力设备，不需直接运行费用。图3.3处理系统工艺流程图（2）总体布置污水处理场平面布置尽可能结合景区南高北低，西高东低的地形特点，使各处理构筑物的组合满足重力流模式，以节省能耗。3.4主要处理单元考虑到旅游景区对生态环境、投资、占地等要求较高，所有构筑物采用地埋式。污水处理场地上部分为绿化景观式设计。3.4.1预处理为防止渗滤场堵塞，维持系统长期正常稳定的运行，所以在渗滤系统前设置了有效的预处理构筑物，其作用是对污水中的COD、氨氮、硝态氮以及悬浮物做到一定程度的去除，以降低后续渗滤系统的有机负荷。（1）沉砂池沉砂池的主要功能是沉淀污水中的大颗粒态物质，使污泥产量减少，性能稳定，降低污水中的悬浮物含量。考虑到沉砂池同时具备水质、水量调节作用，设计尺寸（L·B·H）为5000mm·3000mm·2000mm，有效水深1.5m。采用地下式钢筋混凝土结构。（2）水解酸化池污水在沉砂池中沉淀大颗粒物质后自流入水解酸化调节池，一方面进行水解酸化作用，使难降解的大分子有机物转化成为易降解的小分子有机物，降低后续处理负荷。尺寸（L·B·H）设计为4500mm·3000mm·2000mm，有效水深1.5m。采用地下30 西安建筑科技大学硕士学位论文式钢筋混凝土结构。3.4.2地下渗滤地下渗滤系统的主要功能是向选定的土地区域均匀配水，它是本系统的关键所在，分为配水单元和渗滤单元2个部分。处理后的出水排入附近的小河。（1）配水单元地下渗滤系统能否均匀配水和布水直接影响出水水质。为保障均匀配水和布水，配水管采用非均匀打孔技术，保障整根配水管均匀布水，同时配水管间距不宜过大。布水管管材设计为高强度的UPVC管，其具有配水性能好、耐腐蚀、寿命长的优点。配水管间距为1m。（2）渗滤单元渗滤单元在设计过程中需要考虑的因素很多，具体见表3.3。表3.3地下渗滤系统主要技术参数投配污土壤类水力负荷土壤渗土层厚地下水地面坡典型植水最终32型（m/m·d）透系数度位度物去向地下集砂壤土0.01-0.040.15-5.0＞0.65＞1.5＞0.15水管回草皮用在上述所需考虑的渗滤场参数中，水力负荷值的确定尤为重要，它将直接影响到地下渗滤系统是否能正常运行。一般情况下，水力负荷值可以根据已有的经验值进行有效确定。根据大量相关资料的查阅可知地下渗滤系统的水力负荷值可32[75]在0.01-0.04m/m·d之间进行选取，同时通过对西安大部分地下渗滤系统的考32察可知土壤的水力负荷≤0.033m/m·d，由于楼观地区土壤为渗透率较强的Ⅰ级轻32微非自重湿陷性黄土为主，所以本次设计的水力负荷选取为0.03m/m·d。2根据上述确定的水力负荷值，确定所需土地处理单元面积约为500m。沟槽采用人工开挖的方式，沟宽0.60m，沟深0.8m。底层为土工布做成的防渗层，其上为20cm厚的砂石作为垫层；中间为散水用穿孔管，布水管的位置约距地面40cm左右，采用双侧穿孔配水方式，为了防止穿孔排水管堵塞，在管周围铺设40cm31 西安建筑科技大学硕士学位论文厚的砾石堆，原土回填，砾石除了作为污水进入土壤的界面外，还具有储存污水的作，砾石和布水管都裹有防止土壤进入的合成纤维布；最上面为覆土层。具体构造见示意图3.4。图3.4地下渗滤系统构造（剖面）32 西安建筑科技大学硕士学位论文4应用结果与讨论本章将对“沉砂+水解酸化+地下渗滤”的污水处理系统在展示区的现场应用进行研究，并对其实际处理效果进行了监测分析，以期为地下渗滤技术在陕西黄土地区分散式污水处理中的应用及推广提供一定的理论依据和实践支持。4.1检测项目及分析方法（1）检测项目[76-80]地下渗滤系统对磷通常有很高的去除率。所以本试验主要对进水、出水[81]中的COD、氨氮、总氮等指标进行检测，具体分析方法见表4.1。表4.1检测项目及分析方法监测项目分析方法BOD5标准稀释法COD快速密闭催化消解法总氮过硫酸钾氧化—紫外分光光度法+NH4-N纳氏试剂分光光度法（2）污染物浓度去除率污染物浓度去除率一般是指相对浓度去除率：C−Cioμ=×100%Ci式中μ为相对去除率，C为进水浓度（mg/L），C为出水浓度（mg/L）。io4.2地下渗滤段处理效果（1）COD去除效果地下渗滤系统的处理效果以及COD的进出水变化情况如图4.1所示。33 西安建筑科技大学硕士学位论文250200150100进水浓度出水浓度COD浓度（mg/L）5000102030405060708090运行时间（d）100908070605040COD去除率（%）30200102030405060708090运行时间（d）图4.1COD进出水浓度及去除率由图4.1可知，系统运行至30d时，COD的出水浓度以及去除率开始趋于稳定，这是因为经过一个月的运行，渗滤系统逐渐达到了熟化，熟化后进水COD的浓度在120-210mg/L之间波动，平均浓度为160mg/L，出水COD的浓度在13.72-18.32mg/L之间，平均浓度为15.27mg/L，平均去除率为90.79%，可见，当渗滤系统熟化后可对COD达到良好的去除效果，同时对水质波动也具有良好的适应能力。（2）氨氮的去除效果地下渗滤系统对氨氮的处理效果如图4.2所示。34 西安建筑科技大学硕士学位论文201816141210进水浓度8氨氮浓度（mg/L）出水浓度642030405060708090运行时间(d)1009590氨氮去除率（%）858030405060708090运行时间(d)图4.2氨氮进出水浓度及去除率由图4.2可知，进水氨氮浓度在13.17-17.91之间波动，平均浓度为15.55mg/L，随着进水浓度的变化，出水氨氮浓度也随着变化，但变化幅度并不是很大；在1.12-2.09mg/L之间波动，平均浓度为1.55mg/L，从此数值范围可以看出系统对氨氮的去除效果良好，这是由于土壤胶体大都具有的负电性，对氨态氮的吸附作用很强，但这种吸附作用在一定程度上会达到饱和。系统对氨氮的去除率保持在85%以上，（3）总氮的去除效果总氮进出水的浓度变化情况如图4.3所示。35 西安建筑科技大学硕士学位论文80进水浓度70出水浓度605040总氮浓度（mg/L）302010102030405060708090运行时间（d）45403530252015总氮去除率（%）1050102030405060708090运行时间（d）图4.3总氮进出水浓度及去除率由图4.3可知，系统的进水总氮浓度在32.32-71.49mg/L之间波动，系统出水总氮浓度在21.19-48.67mg/L之间波动，显然，系统对总氮的去除效果很差，去除率也非常不稳定，平均值为28.77%。这是由于地下渗滤系统进水总氮主要由有机氮和部分氨氮组成，合适的碳氮比是保证系统内部硝化/反硝化反应有效进行的关键，由于有机碳源在硝化阶段被大部分去除，导致后续的反硝化过程中碳源不[80]足，从而导致系统内部的反硝化反应进行的很差。所以系统对氨氮可以达到很好的去除效果，而对总氮的去除效果却非常差。4.3预处理段处理效果该项目于2011年7月土建及设备安装完成，并于2011年10月完成系统的调试运行。待系统稳定运行后对预处理出水水质做了多次监测，选取其中两次具有代表性的水质检测结果见表4.2。36 西安建筑科技大学硕士学位论文表4.2预处理出水监测结果+BOD5CODNH4-N项目浓度浓度去除率浓度去除率%去除率%%（mg/L)（mg/L)（mg/L)11039.415442.51417.6预处理出水11341.117039.31521.119826817原水19228019从表4.2的水质检测结果可见，污水经预处理系统处理后，污染物得到大幅度削减，可有效减小地下渗滤系统的占地面积、防止其堵塞并大大增强其最终处理效果。4.4系统总体处理效果工程建设时在地下渗滤段设置了5个底部埋深为2.0m的取样集水井，待系统稳定运行后对最终处理出水水质做了多次监测，选取其中两次具有代表性的水质检测结果见表4.3。表4.3最终处理出水监测结果+BOD5CODNH4-N项目浓度浓度去除率浓度去除率%去除率%(mg/L)(mg/L)%(mg/L)10.294.823.591.21.983.01号井8.095.815.894.41.690.66.996.517.393.51.591.22号井5.497.215.694.41.194.27.796.12192.21.889.43号井8.995.417.593.81.791.19.395.321.891.92.386.54号井5.797.016.294.22.188.97.596.213.994.81.591.25号井7.296.314.594.80.895.819826817原水19228019从表4.3水质检测结果可见，经过长时间的运行，地下渗滤系统任然保持良好的处理能力，出水水质优良，各项指标均达到了很好的处理效果，完全满足国37 西安建筑科技大学硕士学位论文+家污水排放标准。BOD5、COD、NH4-N的平均去除率分别达到95.96%、93.52%、90.19%，处理出水中BOD、COD、氨氮的平均浓度分别为7.7mg/L、17.7mg/L、1.5mg/L。系统运行稳定后运转至今，经多次采样测定，检测处理后的水质基本维持不变，均能稳定达标。4.5主要技术经济指标表4.4主要技术经济指标指标数量备注说明3处理污水量（万m/a）5.4360d/aCOD消减量（t/a）38.4项目总投资（万元）202占地面积（m）500埋地式构筑物，地上为景观绿化3污水建设投资（元/m）13333运行费用（元/m）0.14不计药剂费用4.6小结在3cm/d的水力负荷下，进行了地下渗滤系统处理旅游区生活污水的现场应用与试验。结果表明系统对COD、氨氮等污染物质均有良好的去除效果，但是对总氮的去除效果很差。渗滤系统在运行至30d后对COD、氨氮以及总氮的去除率逐渐趋于稳定，这是由于渗滤系统在30d天后达到了熟化，平均去除率分别为90.79%、89.92%、28.77%。从系统的最终处理效果及投资分析来看，该方案设计合理，投资较少，处理效果好，运行稳定。污水处理后，处理出水中BOD、COD、氨氮的浓度分别为7.7mg/L、17.7mg/L、1.5mg/L。出水完全能满足《生活污水排放标准一级A标准》（GB18918－2002）一级排放标准要求，而且几乎无运行费用，管理方便。该方案可以根据现场实际情况和用户要求做一定的调整和修改，做到因地制宜，充分节约用地，并尽量保留空地。因此，该工艺完全具有技术、组织、经济、环境和社会可行性。38 西安建筑科技大学硕士学位论文5结论与建议5.1结论该论文系统地总结了国内外低能耗的分散式污水处理技术，并就其在楼观道文化展示区中的适用性进行了比选。在此基础上，提出了采用地下渗滤处理技术对展示区生活污水进行处理应，并进行了工艺设计及处理效果分析。从技术可行性、运行和处理效果分析以及经济投入等角度分析了最终的工程应用效果。在上述工作基础上，得出以下结论。3（1）展示区生活污水平均排水量为150m/d；原水水质为COD（mg/L）≤350，+BOD5（mg/L）≤200，NH4-N（mg/L）≤20；污水处理后应达到《生活污水排放标准一级A标准》（GB18918-2002）：COD（mg/L）≤50，BOD5（mg/L）≤10，+NH4-N（mg/L）≤8。（2）地下渗滤、厌氧无动力、低能耗的生物膜工艺、地埋式无动力处理技术对于无法接入市政管网并且对环境要求较高的远郊旅游景区均有一定的适用性。在北方黄土地区，地下渗滤是远郊旅游渡假项目的一种适宜的污水处理技术，其对环境的影响小，不会产生不良气味和滋生蚊蝇；几乎不受气候条件的影响，亦不受冬季冰期冻土影响。（3）经比选研究，最终选定地下渗滤处理技术对园区的生活污水进行处理应用，系统起始90d的试验结果表明：当运行至30d时，渗滤系统基本达到了熟化，对COD的去除率逐渐稳定，平均去除率达到了90.79%；系统对氨氮的去除效果很高，基本维持在89.92%以上；渗滤系统对总氮的去除效果不是很好，也不稳定。（4）系统运行稳定后进行了长期的监测，两次代表性的检测结果表明：此方案对于旅游区的生活污水达到了显著的处理效果，出水BOD5均在10mg/L以下，出+水COD均在20mg/L以下，出水NH4-N均在5mg/L以下，完全满足国家污水排放标准，甚至可以予以回用。（5）楼观道文化展示区污水处理站总投资为20万元，运行费用平均为0.1433元/m左右。该项目实施后每年总处理水量为5.4万m，节约了水资源，保护了郊区生态环境，对于同类型的地区具有很高的推广应用价值，有利于西安国际化大都市的建设。39 西安建筑科技大学硕士学位论文5.2建议（1）随着我国内外分散式污水处理技术的不断进步，新的研究成果将不断的涌现，本文在工艺的总结以及比选方面可能存在不完善的地方。（2）有待通过进一步运行、管理，监测和效果评估，完善不同工艺单元的技术参数，提出旅游渡假区生活污水处理技术规范，总结优化远郊旅游渡假区污水分散式处理模式和运行机制。（3）由于工程项目特殊条件所致，未能在小试以及中试研究的基础上对各适用工艺的实际处理效果进行比选，建议有条件时进行此方面的试验研究。同时，现场监测中可能还存在一定的误差。40 西安建筑科技大学硕士学位论文致谢硕士论文研究工作即将完成，回顾三年来的学习经历，在此对曾给予我帮助的人表示最真诚的谢意，特别感谢下列师长、领导、同学和朋友。我首先要忠心感谢培养我的导师解岳副教授三年来对我的悉心指导，他以渊博的知识、严谨的学风、开阔的视野和敏锐的洞察力指引着我的求学。导师为我提供了良好的研究条件和学习氛围，导师渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风使我在这三年里收获颇丰。在三年里，老师给与我学习上的悉心指导和生活上无微不至的关怀。从论文的选题、实验方案的设计到论文的撰写都凝聚着导师大量的精力和心血。从他那里我学会了更好地为人处事，学会了独立做科研的能力，培养了分析解决问题的能力，在这里，我衷心祝愿老师一生平安幸福!此外，还要感谢大明宫集团设计管理部陈部长，康明等给予的支持与帮助，感谢环境工程实验室老师，在实验过程中提供的巨大帮助。衷心感谢在项目实施过程中协助我的王树峰、张鹏程等同学。感谢我的家人对我多年的关怀和鼓励，他们的爱永远是我人生中前行的动力！最后，衷心感谢所有关心和帮助过我的同学和朋友，祝愿他们一生平安、永远幸福!吴磊2012年5月于西安41 西安建筑科技大学硕士学位论文参考文献[1]王君如,杨健,等.分散性污水处理技术研究进展[J].油气田环境保护,2005,12(4):24-27.[2]王琳,王宝贞.分散式污水处理与回用[M].北京:化学工业出版社,2003.[3]HellstromD,JonssonL.evaluationofsmallwastewatertreatmentsystems[J].WaterScienceandTechnology,2003,48(11-12):61-68.[4]全向春,杨志蜂.生活污水分散处理技术的应用现状[J].中国给水排水,2005(21):4-26.[5]曹群,佘佳荣.农村污水处理技术综述[J].环境科学与管理,2009,34(3):118-121.[6]贺墨梅,刘焱.膜生物反应器在废水处理中的研究及应用[J].环境研究与监测,2006,28(4):20-23.[7]美国管理分散污水处理系统的政策和经验[J].中国给水排水,2004,20(6):104-106.[8]曾令芳.简评国外农村生活污水处理新方法[J].国农村水力水电,2001,(9):30-31.[9]潘理黎.我国免水生态厕所的发展现状与展望[J].科技导报,2005,(11):67.[10]关怀民.马来西亚小型生活污水处理装置[J].给水排水,1996,22(7):55-57.[11]Gmoez.C,Casellas.B.Picoteta1.eliminationprocessesinstabilizationandhigh-ratealgaepondsystems[J].WaterScienceandTechnology,1995,31(12).[12]郝桂玉,黄民生,徐亚同.蚯蚓及其在生态环境保护中的应用[J].环境科学研究,2004,17(3):75-77.[13]高廷耀,顾国维.水污染控制工程（第二版）[M].北京:高等教育出版社,1999:90.[14]苏东辉,郑正,王勇,等.农村生活污水处理技术探讨[J].中国农村水利水电,2005,1(4):79.[15]刘超翔,胡洪营,张健,等.人工复合生态床处理低浓度农村污水[J].中国给水排水,2002,18(7).[16]李怀正,叶建锋,王晟,等.垂直潜流人工湿地技术在上海市农村污水处理中的应用和发展[J].环境污染与防治,2005,30(8):84-89.[17]DrizoA,FrostCA,GraceJ,etal.physico-chemicalscreeningofphosphate-removingsubstratesforuseinconstructedwetlandsystems[J].WaterResearch,1996,33(17):3595-3602.[18]ShackleVJ,FreemanC,ReynoldsB.carbonsupplyandtheregulationofenzymeactivityin42 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