农村生活污水处理毕业设计.doc

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第一章农村生活污水概述

1.1农村生活污水现状

农村生活污水是指农村地区居民在生活过程中形成的污水,主要来源是单户型的家庭生活污水。

据国家环境保护总局在《国家农村小康环境保护行动计划》中指出,全国农村每年产生生活污水约80亿t1。

而建设部《村庄人居环境现状与问题》调查报告，对我国具有代表性的9个省43个县74个村庄的入村入户调查显示，96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统，生产生活污水随意排放，造成河流和水塘污染，导致农村人口饮水困难，影响村民居住环境，严重威胁农民的身体健康。

在我国农村，有3亿多人喝不上干净的水，其中超过60%是由于非自然因素导致的饮用水源水质不达标，7亿人的饮用水中大肠杆菌超标，1.7亿人的饮用水受到有机污染2。

同时，由于农药等化学物质的广泛使用，致使许多地方的地方水已经不适用于饮用，严重影响了人民群众的身体健康和农村经济的健康发展。

有人这样形容中国农村的人居环境现状:

如果把全国的村庄合并为10个村的话,4个村没有自来水;3个村在猪圈或厕所旁打了一口井,供人们饮用;10个村庄都把脏水往外泼;9个村庄还在使用传统旱厕;9个村庄仍然随便找个地方填埋垃圾;4个村庄下雨出不来;5个村庄夜里进不去。

随着新农村建设和农村城镇化进程加快,农村生活污水的有组织排放量将会大大增加，而现阶段我国小城镇污水处理率还不到10%3,农村地区生活污水的处理率更低,绝大部分生活污水未经处理直接排放。

尽管城市生活污水二级生物处理技术已经较完善,但目前用于农村生活污水的治理还存在一个较大的难点,即一般城市污水处理厂投资和运行费用较大,对于一个日处理1万t城市生活污水的处理厂,投资约在1500万元左右,年运行费用约为150～200万元,因此农村生活污水处理厂就算建得起,也运行不起。

此外,我国农村技术力量还比较薄弱,很难满足常规城市生活污水处理厂的技术要求。

为了根本解决这一问题,必需寻求一种投资小、运行费用低、操作简便、处理效果好的技术用于农村生活污水的治理中,确保已建成的污水处理厂能长期稳定正常运行。

1.2农村生活污水特征

1.2.1水质特征

（1）农村生活污水水质呈现有机物和氮磷浓度高的特点,但由于家庭生活污水中可生化

有机物含量高,农村生活污水的生化性一般较好。

徐洪斌等4针对我国太湖地区农村生活污水研究发现,其总体排水水质为（COD）=350～770mg/L,（BOD5）=200～400mg/L,（TP）=2.5～3.5mg/L（TKN）=30～40mg/L,（BOD5）/（COD）在0.45～0.55之间。

（2）农村生活污水中的黑水（包括粪尿及厕所冲洗水）和灰水（洗浴、洗衣和厨房产生的水）

在水质、水量上均存在很大差异。

灰水水量较大,一般占总水量的50%～80%5,但水中污染物

质含量明显较低,便于处理,且存在回用价值。

研究表明6,将灰水回用于冲厕或浇灌,可节

约家庭用水总量的30%～50%。

黑水虽然水量小,但污染物质、病原菌含量高,处理难度大。

Almeida等7针对生活污水进行分析,发现黑水对生活污水中COD、TSS、NH3-N、PO4-P的贡献

率分别达到了43～9%、77～4%、97～1%、79～8%,可见黑水是生活污水的主要污染来源。

（3）大部分农村生活污水的性质相差不大，水中基本上不含有重金属和有毒有害物质（但

随着人们生活水平的提高，部分生活污水中可能含有重金属和有毒有害物质），含一定量的氮、

磷，水质波动大。

（4）不同时段的水质不同。

1.2.2水量特征

（1）一般农村的生活污水量都比较小，除小城镇外，农村人口居住分散，水量相对较少，相应地产生的生活污水量也较小；

（2）变化系数大，一般在3.0～5.0之间。

居民生活规律相近，导致农村生活污水排放量早晚比白天大，夜间排水量小，甚至可能断流，水量变化明显，即无水排放呈不连续状态，具有变化幅度大的特点；

（3）在上午、中午、下午都有一个高峰时段。

第二章农村生活污水处理技术状况

目前国内外应用农村生活污水治理的处理技术比较多，从工艺原理上可归为两类：

第一类是自然处理系统,利用土壤过滤、植物吸收和微生物分解的原理，又称为生态处理系统。

常用的有：

人工湿地处理系统、土地处理系统、稳定塘等。

第二类是生物处理系统，又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。

好氧生物处理是通过动力给污水充氧，培养微生物菌种，利用微生物菌种分解、消耗吸收污水中的有机物、氮和磷，常用的有：

AB法、A2/O法、A/O法、SBR法、生物接触氧化法等。

厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧气的情况下把有机污染物转化为无机物和少量的细胞物质，常用的有：

厌氧-兼氧无能耗污水生物净化处理、厌氧滤池、复合厌氧处理技术等。

2.1生态处理系统

2.1.1人工湿地处理系统

人工湿地污水处理技术是利用人工水生态系统内多级生物的稀释降解作用来去除或削弱水中污染物的方法。

主要由人工基质、水生植物、微生物三部分组成。

其中，基质表面巨大的生物膜一方面为微生物的生长提供稳定依附表面，同时也为水生植物提供了载体和营养物质，目前，广泛应用的主要为砂、砾石和卵石;湿地中植物在污水净化工程中有直接和间接作用，水生植物通过通气组织的运输,将氧气运送到根区，在植物根系周围微环境中依次会出现好氧区、兼氧区和厌氧区，废水中大部分有机物可在好氧区被好氧微生物氧化分解，常见的微生物有放线菌、磷细菌、硫细菌、亚硝化细菌、硝化细菌等，它们在分解有机物、脱N除P的过程中发挥了重要作用。

人工湿地的造价和运行费用远比传统的生物吸附氧化和活性污泥处理工艺费用低，且土建施工较简单，污水可自流进入，无需额外动力，据调查，人工湿地处理系统比普通污水处理系统的工程投资节省40%～50%，运行费用仅为普通污水处理系统的10%～30%。

此系统不仅能使COD和BOD的去除率达到85%以上，还能除磷脱氮。

据统计，人工湿地对不同污染物成分的处理效果见表111。

因此人工湿地是一个综合的生态系统，具有显著的经济效益、生态效益和社会效益，适合我国国情，尤其适合广大农村、中小城镇的污水处理，具有极其广阔的应用前景。

2.1.2土地处理系统

污水土地处理技术属于土壤渗滤系统，是实现污水资源化的重要途径，它对BOD、COD、氨氮、总氮和总磷有着较高的去除率，具有投资省，运行费用低，管理简单和处理效果稳定等优点，有净化污水，美化绿化环境和节约水资源的综合效果，但有占地面积大、受气候影响大、对土质要求较高等缺点，一般以土质通透性能强，活性高，水力负荷大，处理效率好为原则。

适用于地下水位深、有废弃土地资源的村镇。

土地处理技术包括慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流等处理技术，进入土地处理前需考虑预处理，污水预处理的程度和方式应综合土壤性质、污水土地处理的方法、处理后水质要求及场地周围环境条件等因素确定，一般来说，慢速渗滤和快速渗滤系统需要一级沉淀预处理，地表漫流系统需要格栅和沉淀池。

2.1.3稳定塘

稳定塘是经过人工适当修整后设围堤和防渗层的污水池塘。

其净化原理类似自然水体的自净机理，通过微生物（细菌、真菌、藻类、原生动物等）的代谢活动，以及相伴的物理、化学、物化过程，使污水中污染物进行多级转换、降解和去除。

按净化作用机理分为兼性塘、曝气塘、好氧塘、厌氧塘和综合生物塘等。

稳定塘建造投资少、运行维护成本低、无需污泥处理，但负荷低、占地大、受气候影响大、处理效果不稳定。

适宜我国村镇以生活污水为主的小水量污水处理。

为进一步强化处理效果，国内外相继推出了许多新型塘和组合塘。

如装有连续搅拌装置的高效藻类塘、利用水生维管束植物提高处理效率的水生植物塘、多个好氧和厌氧稳定塘相连的多级串联塘以及高级综合塘等。

其中，高效藻类塘应用较多，是对传统稳定塘的改进，其充分利用菌藻共生关系，对污染物进行处理，正因其最大限度地利用了藻类产生的氧气，塘内的一级降解动力学常数值比较大，故称之为高效藻类塘15。

目前已在太湖地区开展了高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水的实验研究。

2.2生物处理系统

2.2.1好氧生物处理

（1）AB工艺（Adsorption-Biooxidation）

AB工艺是吸附生物氧化工艺的简称，80年代初应用于工程实践。

该工艺是在传统两段活性污泥法（Z-A法）和高负荷活性污泥法的基础上开发的一种新工艺，对曝气池按照高低负荷分二级供氧。

A级负荷高，减省了曝气池的容积曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷在2.5KgBOD5/（KgMLSS.d）以上。

B级负荷低，污泥龄较长。

A、B两级各设沉淀池单独成系统。

系统负荷高，运行较稳定，污泥不易膨胀，有一定的脱氮除磷能力。

适用于进水浓度高的各种规模的污水处理厂。

但也存在流程较长，污泥回流量较大，能耗较高等问题。

（2）A2/O工艺（Anaerobic-Anoxic-Oxic）

A2/O工艺是随着污水中的氮、磷浓度越来越高,而排放标准对氮、磷的排放要求也越来越高的情况下开发出来的一种具有除磷、脱氮功能的二级处理工艺。

通过该工艺可获得优质的出水。

A2/O工艺通过污泥回流和内回流（硝化液回流），在流程中形成厌氧-缺氧-好氧三个反应阶段。

通过好氧菌、硝化菌、聚磷菌和反硝化菌的作用，达到除磷、脱氮的效果。

A2/O工艺出水优质、稳定，是一种高效的污水处理工艺。

但其具有流程长、占地面积较大、投资和运行费用较高、操作运行较复杂的缺点。

（3）A/O工艺

若在A2/O工艺的基础上取消缺氧阶段和内回流（硝化液回流），降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除CODcr、BOD5和磷为主，就是A/O除磷工艺；如果在A2/O工艺的基础上取消厌氧段,抑制磷的释放，以去除CODcr、BOD5和反硝化脱氮为主，就是A/O脱氮工艺。

A/O工艺出水除TN指标或总磷指标较A2/O工艺高外，其他方面具有与A2/O工艺相似的特点，且投资和运行成本均比A2/O工艺低，运行管理较A2/O工艺简单。

该工艺具有以下特点：

（1）总水力停留时间少于其它脱氮除磷工艺；

（2）缺氧（厌氧）、好氧交替运行，不利于丝状菌繁殖，无污泥膨胀之虞；

（3）A段维持缺氧（厌氧）环境，不需曝气，只需缓慢搅拌，运行费用较低。

（4）SBR法（SequencingBatchReactor）

SBR工艺又称序批式活性污泥法工艺，是一种一体化的工艺，其进水、反应、沉淀、出水均在一个池内完成，使污水在厌氧、缺氧、好氧不断交替的条件下完成对有机污染物的降解，同时达到脱氮除磷的目的。

在传统SBR工艺的基础上又发展了很多改良工艺，如ICEAS、CAST、UNITANK、MSBR等。

SBR工艺流程简单、占地少、处理效率较高、抗冲击负荷能力强的特点，因为间歇运行和水位变化，设备和构筑物闲置率较高，自动化控制水平要求较高，与后续处理工艺衔接上存在困难。

（5）生物接触氧化法

生物接触氧化法是生物膜法的一种。

该方法是在池内设置填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的速度流经填料。

填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触。

在生物膜微生物的作用下，污水得到净化。

生物接触氧化法适于可生化性较好的废水，无常规活性污泥法的污泥膨胀等问题，但存在耗电量高、设备材料维护困难等问题，处理效率不如常规活性污泥法。

2.2.2厌氧生物处理

（1）厌氧-兼氧无能耗污水生物净化处理

该系统利用生物膜、生物滤池等手段进行兼氧、好氧分解,以厌氧消化工艺为主体,辅以生物氧化塘作深度处理,通过多级自流、分段处理、逐级降解的形式,处理村内汇集来的污水,整个处理过程不耗用动力,而是利用重力自然推流。

由于采取厌氧消化工艺,污泥减量明显,一般仅需3-5年清掏1次,运行费用低、维护管理简便。

经该系统处理后的污水,SS、COD、