东北地区我国农村生活污水处理技术指南 43页

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目录前言1东北地区农村生活污水特征与排放要求21.1水量21.1.1用水量21.1.2排水量21.2水质21.3排放要求32排水系统42.1农户庭院排水42.2村落排水43农村生活污水处理技术63.1化粪池63.1.1概述63.1.2类型和结构63.1.3设计事项73.1.4施工事项83.1.5造价指标83.1.6运行管理83.2厌氧生物膜池93.2.1概述93.2.2类型和结构93.2.3设计事项103.2.4施工事项103.2.5造价指标113.2.6运行管理113.3生物接触氧化池113.3.1概述113.3.2类型和结构123.3.3设计事项123.3.4施工事项153.3.5造价指标153.3.6运行管理153.4土地渗滤163.4.1概述163.4.2类型和结构163.4.3设计事项173.4.4施工事项183.4.5造价指标183.4.6运行管理193.5人工湿地1939 3.5.1概述193.5.2类型和结构193.5.3设计事项203.5.4施工事项233.5.5造价指标233.5.6运行管理233.6稳定塘243.6.1概述243.6.2类型和结构243.6.3设计事项253.6.4施工事项253.6.5造价指标253.6.6运行管理264农村生活污水处理工艺选择274.1以去除COD为目的污水处理设施和污水站284.1.1散户污水处理工艺284.1.2村落污水处理技术294.2以去除氮、磷为目的污水处理设施和污水站304.3污染物截流入河的处理技术315农村生活污水处理设施的管理325.1污水水质检测325.2排水系统的维护与管理335.3污水处理设施的维护与管理336工程实例346.1生物接触氧化+人工湿地处理农村污水工程案例346.1.1工程地点基本情况346.1.2污水水量346.1.3水质356.1.4污水处理工艺356.1.5技术经济评价376.1.6点评37参考文献3839 前言为推进农村生活污水治理，住房和城乡建设部组织编制了东北、华北、东南、中南、西南、西北六个地区的农村生活污水处理技术指南。本册《东北地区农村生活污水处理技术指南（试行）》所指的东北地区包括黑龙江省、吉林省、辽宁省和内蒙古自治区大部。在该区域内，既有大兴安岭、长白山等山地，也有东北平原等平原地形；重点流域有辽河和松花江。大部地区气候以干旱、多风，冬季较长而寒冷为主要特征。该区域的农村村落规模通常较小，村落间的距离较远。由于地区差异，各地经济发展水平不同，目前大部分农村尚没有污水处理设施。该区域地理、气候与经济发展特征决定冬季低温是影响农村污水处理技术效能的重要因素。本册包括6章内容：东北地区农村生活污水特征与排放要求、排水系统、农村生活污水处理技术、农村生活污水处理技术选择、农村生活污水处理设施的管理、工程实例。指南作为农村污水处理的技术指导，是可供住房城乡建设部门、设计单位、农村基层组织和其他农村用户使用的农村污水治理指导性技术文件。指南为首次发布，将根据农村人居环境管理要求及污水处理技术发展情况适时修订。在试行过程中如有完善和补充建议，请与住房和城乡建设部农村污水处理技术北方研究中心联系。指南由住房和城乡建设部发布，并由住房和城乡建设部解释。本册起草单位：中国科学院生态环境研究中心（住房和城乡建设部农村污水处理技术北方研究中心）哈尔滨工业大学39 1东北地区农村生活污水特征与排放要求1.1水量1.1.1用水量根据《农村生活饮用水量卫生标准》GB11730-89，东北地区集中给水用水量为20-35L/人.日，龙头安装到户的用水量为30-40L/人.日，有淋浴设施设备的为40-70L/人.日。近年来，随着新农村建设的推进，农民生活水平日益提高，部分发达地区农村的用水量已接近城市居民用水量，因此，在确定用水量时，可参考表1-1，在调查当地居民的用水现状、生活习惯、经济条件、发展潜力等情况的基础上酌情确定。冬季东北严寒地区基本无淋浴、水冲厕所排水。表1-1东北地区农村居民生活用水量参考取值村庄类型用水量（L/人.日）经济条件好，有水冲厕所，淋浴设施80-135经济条件较好，有水冲厕所，淋浴设施40-90经济条件一般，无水冲厕所，有简易卫生设施40-70无水冲厕所和淋浴设施，主要利用地表水、井水20-401.1.2排水量东北地区村庄生活污水排放量应根据村庄卫生设施水平、排水系统完善程度等因素确定，农村居民的排水量宜根据实地调查结果确定，在没有调查数据的地区，可采取如下方法确定排水量：洗浴和冲厕排水量可按相应用水量的70%～90%计算，洗衣污水为用水量的60%～80%（洗衣污水室外泼洒的农户除外），厨房排水则需要询问村民是否有它用（如喂猪等），如果通过管道排放则按用水量的60%～85%计算。1.2水质东北地区农村生活污水水质随污水来源、有无水冲厕所、季节用水特征等变化，因此，在确定污水水质时，可参考表1-2，在调查当地是否水冲厕所、厨房排水、淋浴排水水质的基础上酌情确定。39 表1-2东北地区农村居民生活污水水质参考取值单位：mg/LpHSSCODBOD5NH3-NTP6.5-8.0150-200200-450200-30020-902.0-6.51.1排放要求农村生活污水的排放要求需满足国家和地方的排放要求；在没有排放要求的农村地区，针对东北地区的特征，建议参考表1-3按照不同排水去向的排放要求确定。表1-3农村污水排放的相关参照标准排水用途直接排放灌溉用水渔业用水景观环境用水参考标准污水综合排放标准GB8978-1996城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002农田灌溉水质标准GB5084-2005渔业水质标准GB11607-89城市污水再生利用景观环境用水水质GB/T18921-200239 1排水系统农村排水系统包括农村污水、雨水排除系统。村落排水体制可分为分流制和合流制两种。分流制指用管道分别收集雨水和污水，各自单独成为一个系统，污水管道系统专门收集和输送生活污水和生产污水（畜禽污水）。合流制指单一管渠收集和输送污水、雨水和生产污水。对采用了水冲厕所的农村，排水体制原则上宜选分流制，用管道排除污水；雨水可采用明渠收集排放。应在污水排入管网前设置化粪池、沼气池等方法进行预处理，并在化粪池、沼气池适当位置设置粪便取运口，以便将粪便作为农家肥利用。1.1农户庭院排水图2-1(a)和(b)为典型东北地区农户院落图，农村庭院大部分厕所（旱厕）位于庭院大门口左右，或者位于房屋左右，使用旱厕的农户排水主要为厨房排水和院落洗漱排水，改厕后的农户排水可根据需要对厕所污水和厨房、洗浴污水分别收集处理。改厕后的厕所排水需经化粪池处理后进入排水管道。化粪池可单户设置，也可相邻住户集中设置。1.2村落排水村落排水系统在农户收集的基础上，可将多户污水集中收集至村污水处理站集中处理。农户冲厕排水经化粪池后可与厨余污水混和收集。村落排水管渠的布置，根据村落的格局、地形情况等因素，对便于统一收集的村落，污水收集宜采用分流制，通过管道或暗渠收集处理后排放；并应尽量考虑自流排水。排污管道管材可根据地方实际选择混凝土、塑料管等多种材料。污水管道依据地形坡度铺设，坡度不应小于0.3%，以满足污水重力自流的要求；同时应防止因地形坡度过大，冲刷管道或管道露出地面。污水管道铺设应尽量避免穿越场地，公路和河流，并应设置检查井。村落生活污水排水管径在150mm以上。严禁采用渗水井、渗水坑等排水方式，防止地下水受到污染。村落污水收集系统常用收集方式如图2-2和图2-3所示。农户污水可由单户修建化粪池处理后再收集；也可先收集后再经过化粪池处理。39 (a)(b)图2-1东北地区农户院落排水示意图进入下一级处理单元或直接利用农户污水化粪池农户污水图2-2多户污水统一预处理工艺流程农户污水经过化粪池进入下一级处理单元或直接利用农户污水经过化粪池图2-3多户污水独立预处理工艺流程39 1农村生活污水处理技术东北地区常年气温较低，特别是冬季非常寒冷，为保证污水处理效果，污水处理设施应考虑保温措施。根据不同经济发展水平及当地环境条件，东北地区可采用的农村污水处理技术包括：化粪池、厌氧生物膜、生物接触氧化、土地处理、人工湿地、氧化塘等技术。1.1化粪池1.1.1概述化粪池是一种利用沉淀和厌氧微生物发酵的原理，以去除粪便污水或其他生活污水中悬浮物、有机物和病原微生物为主要目的的小型污水初级处理构筑物。污水通过化粪池的沉淀作用可去除大部分悬浮物（SS），通过微生物的厌氧发酵作用可降解部分有机物（COD、BOD5），池底沉积的污泥可用作有机肥。通过化粪池的预处理可有效防止管道堵塞，亦可有效降低后续处理单元的有机污染负荷。但是化粪池处理效果有限，出水水质差，一般不能直接排放水体，需经后续好氧生物处理单元或生态技术单元进一步处理。化粪池的优点：化粪池具有结构简单、易施工、造价低、维护管理简便、无能耗、运行费用省、卫生效果好等优点。化粪池的不足：沉积污泥多，需定期进行清理；沼气回收率低，综合效益不高；化粪池处理效果有限，出水水质差，一般不能直接排放水体，需经后续好氧生物处理单元或生态技术单元进一步处理。化粪池适用范围：可广泛应用于东北地区农村生活污水的初级处理，特别适用于生态卫生厕所的粪便与尿液的预处理。1.1.2类型和结构化粪池根据建筑材料和结构的不同主要可分为砖砌化粪池、现浇钢筋混凝土化粪池、预制钢筋混凝土化粪池、玻璃钢化粪池、热塑性复合材料化粪池等。根据池子形状可以分为矩形化粪池和圆形化粪池。根据池子格数可以分为单格化粪池、两格化粪池、三格化粪池（如图3-1所示）和四格化粪池等。根据农村的水质和水量特点，宜采用两格化粪池或三格化粪池。39 图3-1三格化粪池典型结构1.1.1设计事项化粪池的具体设计可参见《给水排水设计手册》第2册。化粪池设计的注意事项如下：(1)为防止污染地下水，化粪池须进行防水、防渗设计。(2)化粪池的设计应与村庄排污和污水处理系统统一考虑设计，使之与排污或污水处理系统形成一个有机整体，以便充分发挥化粪池的功能。(3)化粪池的平面布置选位应充分考虑当地地质、水文情况和基底处理方法，以免施工过程中出现基坑护坡塌方、地下水过多而无法清底等问题。(4)化粪池距地下给水排水构筑物距离应不小于30m，距其他建筑物距离应不小于5m，化粪池的位置应便于清掏池底污泥。(5)当化粪池污水量小于或等于10m3/d，首选两格化粪池，第一格容积占总容积65%~80%，第二格容积占20%~35%；若化粪池污水量大于10m3/d，一般设计为三格化粪池，第一格容积占总容积的50%~60%，第二格容积占20%~30%，第三格容积占20~30%；若化粪池污水量超过50m3/d，宜设两个并联的化粪池；化粪池容积最小不宜小于2.0m3，且此时最好设计为圆形化粪池（又称化粪井），采取大小相同的双格连通方式，每格有效直径应大于或等于1.0m。(6)化粪池水面到池底深度不应小于1.3m，池长不应小于1m，宽度不应小于0.75m。39 1.1.1施工事项化粪池的设计和施工应参考《镇（乡）村排水工程技术规程》CJJ124-2008的相关规定。可根据当地气候和工期要求，购买预制成品化粪池安装，或现场建造化粪池。预制成品化粪池有效容积从2.0m3至100m3不等，应根据当地处理水量、地下水位、地质条件等具体情况，参照《给水排水标准图集》S2中相关内容，选择相应型号的预制成品化粪池。成品化粪池的加工在生产厂家完成，其现场安装和施工工序主要包括：开挖坑槽、安装化粪池、分层回填土、砌清掏孔和砌连接井。由于化粪池易产生臭味，现场建造化粪池最好建成地埋式，并采取密封防臭措施。若周围环境容许溢出，且地质条件较好，土地渗滤系数很小，则可采取砖砌化粪池，其内外墙可采用1:3水泥砂浆打底，1:2水泥砂浆粉面，厚度20mm。若当地地质条件较差，比如山区、丘陵地带，临近河流、湖泊或道路，则建议采取钢筋混凝土化粪池，对池底、池壁进行混凝土抹面避免化粪池污水渗漏污染周边土壤和地下水，同时配套安装PVC或混凝土管道。1.1.2造价指标化粪池类型和材质不同，其造价亦不同。国标砖砌化粪池与预制钢筋混凝土组合式化粪池的单池价格预算如表3-1所示。表31国标砖砌化粪池与预制钢筋混凝土化粪池单池预算表容积（m3）1.82.51520304050100国标砖砌化粪池（万元）0.170.211.371.421.982.513.086.27预制钢筋混凝土化粪池（万元）----0.821.231.642.132.504.931.1.3运行管理化粪池的日常维护检查包括化粪池的水量控制、防漏、防臭、清理格栅杂物、清理池渣等工作。(1)水量控制：化粪池瞬时水量不宜过大，过大的水量会稀释池内粪便等固体有机物，缩短了固体有机物的厌氧消化时间，会降低化粪池的处理效果；且大水量易带走悬浮固体，易造成管道的堵塞。(2)防漏检查：应定期检查化粪池的防渗设施，以免粪液渗漏污染地下水和周边环境。39 (1)防臭检查：化粪池的密封性也应进行定期检查，要注意化粪池的池盖是否盖好，避免池内恶臭气体溢出污染周边空气。(2)清理格栅杂物：若化粪池第一格安置有格栅时，应注意检查格栅，发现有大量杂物时应及时的清理，防止格栅堵塞。(3)清理池渣：化粪池建成投入使用初期，可不进行污泥和池渣的清理，运行1~3年后，可采用专用的槽罐车，对化粪池池渣每年清抽一次。(4)其他注意事项：在清渣或取粪水时，不得在池边点灯、吸烟等，以防粪便发酵产生的沼气遇火爆炸；检查或清理池渣后，井盖要盖好，以免对人畜造成危害。1.1厌氧生物膜池1.1.1概述厌氧生物膜池是通过在厌氧池内填充生物填料强化厌氧处理效果的一种厌氧生物膜技术。污水中大分子有机物在厌氧池中被分解为小分子有机物，能有效降低后续处理单元的有机污染负荷，有利于提高污染物的去除效果。正常运行时，厌氧生物膜池对COD和SS的去除效果可达到40%~60%。厌氧生物膜池优点：投资省、施工简单、无动力运行、维护简便；池体可埋于地下，其上方可覆土种植植物，美化环境。厌氧技术不足：对氮磷基本无去除效果，出水水质较差，须接后续处理单元进一步处理后排放。适用范围：可广泛应用于东北地区各区域污水经化粪池处理后，人工湿地或土地渗滤处理前的处理单元。1.1.2类型和结构厌氧生物膜池典型结构如图3-2所示。其中填充的填料应有利于微生物生长，易挂膜，且不易堵塞，从而提高厌氧池对BOD5和悬浮物的去除效果。39 进水出水泥斗填料图32厌氧生物膜结构示意图1.1.1设计事项厌氧生物膜池的设计参数主要包括：水力停留时间HRT、有机负荷、池体有效容积、污泥排泥时间、污泥斗有效容积、填料类型及规格、填料安装高度和间距等。厌氧池HRT一般取2~5d。由于增加了填料，使微生物附着生长于填料上，脱落的生物膜污泥定期排放，其排泥时间可为3个月至1年，具体可视污泥斗的容积和处理量而定。污泥斗的有效容积可取上层反应池有效容积的1/8~1/4。厌氧池中的填料特征需满足以下条件：(1)具有高比表面积，有利于微生物生长；(2)材料抗腐蚀性，在厌氧酸化条件下稳定可靠；(3)不易堵塞，质量轻，易于安装或悬挂；(4)价格低廉，运输方便。常用的填料有纤维填料、软性填料、弹性填料或其组合。1.1.2施工事项厌氧生物膜池通常可位于化粪池后，建为地下式或半地下式，但应注意冬季保温。反应区装填填料，以强化厌氧处理效果，兼具厌氧反应和沉淀双重功能；也可对现有三格式化粪池的第三格进行改造，在其中安装填料，形成厌氧生物膜池。其施工中应注意三防：(5)防水：防止地下水渗入，应注意地下水位对池体的影响；应防雨水落入或流入，特别是在本区降雨量大的地方，因此需做封顶处理，并预留人孔。(6)防漏：防止厌氧池污水渗漏39 污染周边池塘和河流等水体或者地下水，因此厌氧池底和池壁需做防渗处理，其渗漏系数应达到相关国家标准。(1)防臭：微生物厌氧分解有机物，会产生氨气和硫化氢等臭味气体，因此需对厌氧池进行密封，必要时可增加除臭装置，对厌氧池产生的臭味气体进行原位除臭。1.1.1造价指标厌氧生物膜池用于处理污水，其费用主要产生于厌氧池建造，其建造费用因池壁采取的材料、内部安装的填料和池体大小不同而不同，一般而言池壁采用钢筋混凝土建造比砖砌抹面高，处理规模越大，单位污水量的建造费用越低；池体建造费用和填料购置费用可咨询土建结构专家和填料供货商。厌氧生物膜池运行费用仅来自于池底污泥的定期排放处置和日常检查，基本无电耗，运行费用很低。1.1.2运行管理厌氧池的运行管理主要为污泥的定期排放与处置，污泥排放后不能随意堆置，否则易生蚊蝇，渗漏水会对周边水体环境造成二次污染。排放污泥量少，建议返回化粪池，进行循环处理。1.2生物接触氧化池1.2.1概述生物接触氧化池是生物膜法的一种。其特征是池体内填充填料，污水浸没全部填料，通过曝气充氧，使氧气、污水和填料三相充分接触，填料上附着生长的微生物可有效地去除污水中的悬浮物、有机物、氨氮、总氮等污染物。生物接触氧化池优点：结构简单，占地面积小；污泥产量少，无污泥回流，无污泥膨胀；生物膜内微生物量稳定，生物相丰富，对水质、水量波动的适应性强；操作简便、较活性污泥法的动力消耗少，对污染物去除效果好。生物接触氧化池不足：加入生物填料导致建设费用增高；可调控性差；对磷的处理效果较差，对总磷指标要求较高的农村地区应配套建设出水的深度除磷设施。适用范围：适合东北地区农村单户、多户或村落污水处理，但东北地区冬季寒冷，生物接触氧化池应建在室内或地下，并采取一定的保温措施以保证冬季运行效果。39 1.1.1类型和结构生物接触氧化池根据污水处理流程，可分为一级接触氧化、二级接触氧化和多级接触氧化。二级接触氧化和多级接触氧化可在各级接触氧化池中间设置中间沉淀池，延长接触氧化时间，提高出水水质。根据曝气装置位置的不同，接触氧化池在形式上可分为分流式和直流式，分流式接触氧化池污水先在单独的隔间内充氧后，再缓缓流入装有填料的反应区，直流式接触氧化池是直接在填料底部曝气；若按水流特征，又可分为内循环和外循环式，内循环指单独在填料装填区进行循环，外循环指在填料体内、外形成循环。应用最广的是内循环直流式接触氧化池，其基本结构如图3-3所示。排泥进水装置曝气管填料支架填料池体液面出水槽出水进水空气图3-3内循环直流式接触氧化池基本结构图1.1.2设计事项生物接触氧化池前应设置沉淀池等预处理设施，以防止堵塞。沉淀单元可以是单独的沉淀池或一体化设备中的沉淀单元，已建符合防水要求的化粪池也可作为沉淀池。此外，需要合理布置生物接触氧化池的曝气系统，实现均匀曝气。填料装填要合理，防止堵塞。接触氧化池主要由池体、填料、支架及曝气装置、进出水装置以及排泥管道等部件组成，如图3-3所示。1)池体及内部构筑体处理规模在200人以下的生物接触氧化池的设计参数39 200人以下生物接触氧化池的有效容积宜按下列公式计算：V=nQ（La-20）/M式中：V——生物接触氧化池的有效容积（m3）;Q——每人每天污水量（m3/人.d）；n——人数；La——进水BOD5浓度；(mg/L)M——BOD5负荷（gBOD5/m3.d）,宜按照表3-2计算：表3-2生物接触氧化BOD5负荷参数单位：gBOD5/m3.d处理对象人数n1≤n≤5050