农村废水人工湿地处理.docx
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农村废水人工湿地处理
工程总体方案
1.1污水量预测
1.1.1综合生活污水量
本村人口为500人，平均日综合用水为89L/P.do则综合生活污水量为：
89X500=44.5m3/do
1.1.2其它污水量
其他污水量是指农作物栽培、牲畜饲养、农产品加工等过程中排出的污水。
按综合生活污水量的80%考虑，则其它污水量为44.5X80%=35.6m3/d
1.1.3污水总量
根据以上计算结果得出本村的污水总量为：
44.5+35.6=80.Im7d
1.2污水水质及处理程度
1.2.1进水水质
农村生活日渐城市化，生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、淋浴排水及其他排水等。
生活污水含纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等有机类物质，还含有氮、磷等无机盐类，其B0A浓度约为：
100〜250mg/L之间，T?
（的浓度为15〜30mg/Lo生活污水中含有多种微生物，新鲜生活污水中细菌总数在5X105〜5X10°个/L之间，并含有多种病原体。
生活污水中悬浮固体物质含量一般在200〜400吨/L之间。
山于生活污水中污染物以有机物为主，同时生活污水中还含有许多微生物，对有机污染物进行分解，因而生活污水是不稳定的、生物可降解的和易腐烂的，如果不经处理直接排放到环境中去会引起环境的污染。
1.2.2处理工艺选择
由于生活污水中的污染物是以有机物为主，其生化性较好，所以通常情况下生活污水的处理都是采用生物处理的方法。
生活污水的处理方法从处理丄艺上分有：
厌氧生物处理和好氧生物处理。
从处理方式上分：
有集中处理和分散处理。
集中处理的方法多采用好氧生物处理，运行可靠，处理效果好，但存在着基建投资大、动力消耗多、运行费用高、剩余污泥处理难等问题；分散处理方法大多数为厌氧生物处理，处理设施投资少、运行费用低，但相当一部分处理设施存在着处理效果不稳定、难以达到排放标准的问题。
城市生活污水处理大多数采用集中活性污泥法处理，但这种方法不完全适宜农村。
农村生活污水的处理应选用投资少、运行管理方便费用低的小型分散式处理方法为主。
经比较，选择人丄湿地污水处理技术在农村最为合适。
1.3人工湿地污水处理技术
“湿地”泛指暂时或长期覆盖水深不超过2米的低洼地、及低潮时水深不超过6米的沿海地区，包括各种咸水、淡水沼泽地、湿草甸、湖泊、河流以及泛洪平原、河口三角洲、泥炭地、湖海滩涂、河边洼地或漫滩、湿草原等。
人工湿地是通过模拟和强化自然湿地功能，将污水有控制地投配到土壤（填料）经常处于饱和状态且生长有芦苇、香蒲等水生植物的土地上，污水沿一定方向流动的过程中，在耐水植物和土壤（填料）的物理、化学和生物的三重协同作用下，污水中有机物通过过滤、根系截留、吸附、吸收和植物光合、输氧作用，促进兼性微生物分解来实现对污水的高效净化。
人工湿地按水流方式可分为潜流湿地和漫流湿地。
潜流湿地是在填料床表层面上栽种耐水、且根系发达的植物，污水经格栅池、沉淀池预处理后进入湿地床，以潜流方式流过滤料，污水中有机质被碎石滤料和植物根系拦截吸附过滤，和被微生物与植物根营养吸收、分解使污水获得净化。
漫流湿地（乂称自III水面湿地）是污水进入湿地后，在湿地表面维持一定厚度水层，水流呈推流前进，形成一层地表水流，并从地表出流。
污水中有机物经沉淀，根系拦截，吸附，吸收,分解而获净化的。
按水流方向可将人工湿地乂分为水平流湿地床和垂直流湿地床。
垂直流湿地床的水流通过导流管或导流墙的引导，在湿地床内上下流动，多个垂直流湿地床串联起来称之多级垂直流湿地。
水平流湿地床的水流是按一定方向水平流动。
在实际过程中有时将垂直流湿地床与水平流湿地床组合起来使用，这种湿地床称之组合式湿地床。
垂直流湿地床较水平流湿地床负荷高。
1.3.1特点
人工湿地有自山水面型（FWS）和潜流型（SFS）两类。
山于潜流型人工湿地处理效果好、受气温影响相对较少、卫生条件好等原因而釆用较多。
潜流型人工湿地根据污水的流动方向乂分成水平流和垂直流两种。
前者对
B0D5、CODCr、SS、重金属等污染物处理效果好，后者脱氮、除磷效果较
好。
人工湿地处理系统投资低，处理效果好，管理和维护简单，基本不用能源消耗,运行费用仅为常规处理的1/10，抗冲击性能强,适合广大农村地区、小城镇地区的污水处理。
1.3.2构造
下面重点介绍潜流型湿地。
潜流式人工湿地构造山进水区、处理区、出水区三部分组成,并且底部应做好防渗层。
垂直流人丄湿地构造示意见图。
图-一垂直流人工湿地构造示意
处理区为人工湿地工作区，为保证流程的长度和水流均匀，一般设计成上向流分格串联运行。
每格中的基质采用砾石或卵石，颗粒山下而上递减，基质厚度取60〜80cm。
底层厚20cm，粒径40〜60mm，为粗碎石层；中层片30cm，粒径20〜40mm，为中碎石层;上层片13cm,粒径10〜30mm，为细碎石层。
进水区与集水区的布置应尽量保证布水和集水均匀,避免在池内形成死水区和短流。
人工湿地的防渗层很重要,应保证污水处理过程中污水不向外渗漏，防止污水对地下水的污染和影响周圉环境卫生。
一般湿地应选在片土层地区，厚土层上再设防渗层
，防渗层可用粘土、膨胀土、沥青和油毡铺设,现在也有做高密度聚乙烯树脂塑料膜铺垫。
人工湿地的植物品种对人工湿地的处理效果影响很大，所以湿地设计时应注意床内植物的选择和栽培。
植物选择通常选择根系发达，根茎粗壮的植物;光合作用好、输氧机能强的植物；当然也应考虑到植物的经济价值和观赏性。
1.4人工湿地污水处理工艺
采用生物接触氧化与人工湿地组合工艺对农村生活污水进行处理，其工艺流程见图。
污泥回流
图一-农村污水处理工艺流程
农村生活污水经过细格栅去除漂浮物和悬浮物后，进入集水调节池以达到均衡原水水质水量的U的，然后用污水泵提升至生物接触氧化池。
生物接触氧化池内设置填料，底部采用空气管曝气。
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的过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。
从填料上脱落的生物膜，随水流到沉淀池后被去除，污水得到净化。
经生物接触氧化处理后，污水中大部分有机物得到了去除。
沉淀池出水进入人工湿地处理，进一步去除N、P营养盐。
采用潜流型人工湿地，平面尺寸为1.8mX6.0m,床深为80cm,中间利用隔墙形成交替流，人工湿地上栽种芦苇、菰米等具有高效脱氮除磷功能的水生型植物。
处理后的出水直接外排。
2.1人工湿地处理工艺设计
2.1.1细格栅
设置台链条式格栅除污机，栅条断面形状取圆形，细格栅讣算结果如下:
（1）格栅的间隙数量
Qjsina
n=
b•h•v
式中n——格栅栅条间隙数（个）；
Q——设计进水流量（m3/s）,Qo=80.1m3/d,由于实际进水流量很小，对后续处理带来不便，且对集水调节池后面的泵站造成不必要的电力浪费，因此规定每天进水时间为0.2小时，即Q二0.28m7s；
□——格栅倾角（°）,a二60°；
b格栅栅条间隙（m）,b=10mm=0.01m：
h——格栅栅前水深（m）,h二lm：
v格栅过栅流速（m/s）,v二0.6m/s。
O・28jsin6O°..“木
n==43.43=44T
0.01x1x0.6
（2）格栅槽总宽度
B=S（n-\）+b^n
B=0.02（44-1）+0.01x44=1.3m
式中B——格栅槽总宽度（m）；
S——每根格栅栅条的宽度（m）,B二20mm
（3）进水渠道渐宽部分的长度
厶H
2tg0
式中Li——进水渠道渐宽部分的长度（m）；
B：
——进水明渠宽度（m）,Bi二1.0m：
5——渐宽部分展开角度（°）,一般采用10°〜30°,取aF10\
13-1.0
2tgl0°
=0.85/h
（4）栅槽与岀水渠道连接处渐窄部分长度
L2=O.5Li
L?
=0.5Lj=0.43m
（5）通过格栅的水头损失:
hx=&△人）=
=3xL79O3^isin6o£,=o-22w
式中虬一一过栅水头损失（m）；
B——格栅条的阻力系数，查表得圆形栅条的0二1.79；
k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k二3
（6）栅后槽总高度
H二h+山+h3
式中H——栅后槽总高度（m）；
h2——栅前渠道超高（m）,一般采用0.3和.5m,取0.3m。
H二h+hi+h:
=l+0.22+0.3=1.52m
（7）格栅总长度
H
L=L]+Lj+0.5+1.0+—-'tgc?
式中L——格栅总长度（m）；
Hi格栅明渠株度（m）；Hi二h+ha=1+0.3=1.3m
IT]3
L=Lj+L?
+0.5+1.0+—-=0.85+0.43+0.5+1+—=3.53m
tgatg60
（8）每日栅渣量
一芻◎塔需核对公式
在格栅间隙为10mm的情况下，设栅渣量为0.lm7103m3污水，则栅渣量为^=-^=801--1<0.2m3/d,宜采用手动清渣。
10001000
2.1.2集水调节池
计算公式
WT=EtQT
Q—在T时段内废水的半均流量m3/h
T—时段h
取T=0.2hW=0.28X0.2X3600=201.6m3
调节池尺寸有效水深取2m池面积为101m2
池宽取5m池长为21m
集水调节池简图
213生物接触氧化池
生物接触氧化池进水B0D5浓度为200mg/L,污水在池内停留时间约为3h,池内溶解氧浓度3mg/L,曝气装置供气量按汽水比15：
lo活性污泥浓度X,•—般采用2000'，4000mg/L,设计中取X=3500mg/L，填料总高度一般取3m,釆用硬填料时应分层装填，每层高lm;每隔生物接触氧化池面积不宜大于25耐，以保证布水、布气均匀。
流污泥浓度
X=•z
SVI
io6io6
Xr=——・z=——xl.2=12000mg/L
rSVI100J
式中X=——回流污泥浓度（mg/L）；
SVI——污泥指数，一般采用100；
z——系数，一般采用z二1.2。
污泥回流比
1+r
3500=—9000解得：
r二64%
1+r
式中r——污泥回流比，r=64%；
X/——平均回流污泥浓度（mg/L）,X/=fXr=0.75X12000=9000mg/LoTN去除率
“_R贞N
〃小—7+R_~TN~
叶=—=—=^Z1J1=5O%解得混合液回流比R二100%。
1+RTN30
反应池总有效容积
V=Qt
V=Qt=80.1x3/24=10ni3
反应池主要尺寸
有效水深h二3m,有效面积：
S=V/h
S二V/h二10/3=3.33nV
2.1.4沉淀池
沉淀池表面积F
p_3600Q
q
F=-36（X）Q=3600x0.28/1.2=840m2
q
q表面水力负荷，一般采用0.5'1.5m3/m'h,取q二1.2m3/m'h。
沉淀池直径D
D=、些==32.71m设计中直径取为D=32.8m,半径为
r=16・36mo
二沉池有效水深h:
h2=qt
h2=qt=1.2x2.5=3m
t——沉淀时间（h）,一般采用1.5飞.Oh,取为t=2.oho径深比
—=—=10.9满足其取值在6~12的要求。
h.3
污泥部分所需容积
2（1+"QX
|（X+Xr）N
V=2（1+QQX=2（1+64%）x0・28x3600x3500=?
465?
m；丄（X+Xr）N丄（3500+12000）x2
22
沉淀池总高度
H=h}+h2+h3+h4+h5
H=hx+h2+h3+h4+h5=0.3+3+0.3+0.7825+1.5=5.8825in
hj沉淀池超高（m）,—般采用0.3^0.5m,取0.3m；
h3——缓冲层高度（m）,—般采用0.3m：
hs——沉淀池底部圆锥体高度（m）,根据污泥部分的容积及二沉池污泥的特点，采用机械刮吸泥机连续刮泥，池底坡度为i二0.05,rx——进水竖井半径（m）,一般采用1.Omo
h4=（r-/]）xz
h4=（r-i\）xi=（16.36-l）x0.05=0.768m
i一/\.746.57-233.43八“
hs沉Y疋池VV泥区Hj芟（m）,h5=———-==0・61m
v2——沉淀池底部圆锥体容积（n?
）,
V2=-^xh4x（r24-rxr,4-Tj2）
V9=—xh4x（r2+rxr.+r.2）=—x0.7825x（16.362+16.36xl+l2）=233.43m5「33
2.1.5人工湿地
有效面积
F二Q/0.5
F二80.1/0.5二160.2m2
式中：
F—湿地床有效面积（m2）:
Q—污水排放量，m3/日；
0.6（或0.5）—潜流湿地床面积负荷为0.5〜0.6m3/m2・日。
人工湿地床填料
一级湿地床填料粒径＜1）10〜40mm,厚度0.83m：
二级湿地床填料粒径＜!
＞10〜30mm,厚度0.81m：
三级湿地床填料粒径＜1＞7〜20mm,厚度0.79m：
四级湿地床填料粒径＜1）5〜15mm,厚度0.77m：
五级湿地床填料粒径＜1＞1〜3mm,疗度0.75m。
一至四级填料为建筑碎石、石灰石，碎砖等，五级为砂，砂粒径级配主要为滤清出水，使悬浮物达标。
若四级床串联，二级湿地床填料粒径为"10〜25mm,三、四级床采用四、五级床填料粒径。
污水在填料表层3cm以下流动，防止蚊蝇孳生，水面以上称之为保护层，保护层材质可用石屑、煤屑、砂或复土等。
一级至五（4）级人工湿地潜流总长度3.08m,一般潜流过程总停留时间达31小时左右，径流速度9.9-12cm/时左右。
人工湿地植物的选择
人工湿地植物应因地制宜选择，总体要求要耐水、根系发达、多年生、耐寒，具有吸收氮、磷量大，兼顾观赏性、经济性。
日前常用的有芦苇、香蒲、菖蒲、美人蕉、风车草、水竹、水葱、大米草、莺尾、蕨草、灯芯草、再力花等。
水芹、空心菜已试用于湿地，亦显较好效果。
栽种方法视植物而定，一般每平方米8〜10穴，每穴栽2〜3株。
亦可用行距10cm,簇距15cm控制。
3人工湿地处理工艺总结
农村污水处理项U作为一种公共工程，应通过环境影响评价论证其划建设的合理性，真正发挥其改善农村环境的作用，尽可能降低或消项U可能造成的二次污染和带来的环境风险。
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