人工湿地处理农村生活污水课程设计.doc
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农村生活污水处理设计
摘要：
目前，我国每年的废（污）水排放总量很大，其中大部分未经处理就直接排入江河湖泊，部分湖泊受到了不同程度的污染，有近60%的城市没有污水处理厂，农村地区的生活污水基本上未经过处理就直接排放，农村生活污水治理已经影响到现代新农村的建设。
因此，农村环境污染越来越受到人们的关注。
文章针对农村生活污水的实际情况，介绍了农村生活污水处理的一些技术与措施，期望能为我国农村污水治理分析的研究提供有益的借鉴作用。
关键词：
农村生活污水；污水治理；农村建设
Abstract:
Atpresent,China'sannualwaste（sewage）wateremissionsgreatly,mostofthemwithoutanytreatmentdirectlyintoriversandlakes,somelakeshavebeenpollutedtovaryingdegrees,nearly60%ofthecitieshavenosewagetreatmentplantinruralareas,largelyuntreatedsewagedirectlydischargesewagetreatmentinruralareashasaffectedthemodernnewruralconstruction.Thus,environmentalpollutioninruralareasmoreandmoreattention.Aimingattheactualsituationofdomesticsewageinruralareas,introducingsewagetreatmentinruralareassomeofthetechnologiesandmeasures,expectationsfortheanalysisofChina'ssewagetreatmentinruralareasprovideausefulreferenceforresearch.
Keywords:
ruraldomesticsewage;sewagetreatment;ruraldevelopment
目录
任务书 1
1前言 3
1.1农村水环境污染现状 3
1.2主要污染源 3
1.3污染的特点 4
1.3.1水质特点 4
1.3.2水量特征 4
1.3.3排放体制特征 5
1.4治理意义 5
2农村生活污水处理技术的选择 5
2.1污水处理技术路线 5
2.2人工湿地处理系统 6
2.3地下土壤渗滤净化系统 7
2.4好氧生物处理系统 8
2.5厌氧生物处理系统 8
2.6生活污水净化池沼气 9
2.7高效生物化粪池（SW型生活污水自净装置） 9
2.8处理技术的比较总结 9
2.9厌氧发酵（沼气）—人工湿地 10
3工艺设计与计算 12
3.1生活污水排放量的确定 12
3.2工艺流程与说明 12
3.2.1工艺流程为 12
3.2.2工艺流程说明 12
3.2.3高程布置 12
3.3主要构筑物计算 13
3.3.1粗、细自动格栅 13
3.3.2格栅池 14
3.3.3集水井基本参数 14
3.3.4泵参数 14
3.3.5厌氧发酵池 15
3.3.6污泥池 16
3.3.7人工湿地 17
3.3.8工艺材料安装及人工湿地植物的栽种 20
3.3.9植被选择 21
3.4造价成本及运行管理 21
3.4.1处理工艺造价 21
3.4.2植被选择投资分析 22
3.4.3人工湿地植物栽种初期管理及日常的维护 23
3.4.4定期清掏污泥（沼渣） 23
3.5安全注意事项 23
3.5.1施工过程注意的安全事项 23
3.5.2日常管理过程中主要的安全事项 24
3.6禁止有毒有害物质进入处理设施 25
3.7二次污染防治 25
3.8不足地方说明 26
4小结与展望 26
注释和参考文献 27
谢辞 28
1
任务书
一．设计初始资料：
1污水测算：
生活污水量=总人口×生活用水量（110L/d）×0.85对于人口较少的村庄
生活污水量=总人口×生活用水量（180L/d）×1.3对于人口较多的村庄
例如：
某村庄70户人家，每家按3口人计算，总人口为210人。
污水量=210×110×0.85=20m3/d
2农村设计人口80～300户；
3进水水质：
表1.1生活污水污染物平均浓度
（单位：
mg/L）
TSS
BOD
COD
NH4+-N
TP
pH
150～200
120～180
250～350
15～25
1.5～3.0
6～9
4出水水质：
表1.2《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
（单位：
mg/L）
TSS
BOD
COD
NH4+-N
20
20
60
15
二．设计内容：
1处理工艺选择；
2工艺流程及说明；
3主要构筑物及设计参数；
4确定并绘制污水处理工程平面布置图；计算并绘制高程图。
三．设计工作量：
1设计、计算说明书一份：
主要包括:
（1）处理工艺选择及其流程
0
（2）工艺参数选择
（3）主要构筑物的设计计算与说明
（4）污水厂平面布置说明
（5）污水厂机械设备、电器设置及其说明
（6）工艺处理污水成本核算
2图纸：
（1）污水处理厂总平面图1张
（2）污水处理主要构筑物图1－3张
（3）污水、污泥处理系统高程图1-2张
（4）其它格栅、管道布设图，泵站图等
注：
设计说明、计算书全部由Word输出，学年设计要求计算机大图（A3以上）两张以上，手工大图（A3以上）一张以上。
总图纸数要求三幅以上。
2
1前言
1.1农村水环境污染现状
农村水环境是指分布在广大农村的河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体的总称。
我国总计有乡镇45412个，村民委员会739980个，乡村户数23692.7万户，乡村人口达91960万人。
农村人口分散，人口数量多，没有任何生活污水的收集和处理设施，这使农村生活污染源成为影响水环境的重要因素。
据测算，全国农村每年产生生活污水80多亿吨，严重污染了农村地区居住环境，农村大部分地区河、湖等水体普遍受到污染，饮用水水质安全受到严重威胁，直接危害农民的身体健康，严重影响农村地区的环境卫生，极易导致一些流行性疾病的发生与传播。
据估算，农村环境问题每年造成的经济损失已超过千亿元，我国农村环境与生态状况令人担忧。
改革开放的三十多年来，我国农业生产能力获得了较大幅度的提高。
畜禽散养户的不断增多，大量畜禽粪便没有处理就直接排放，粪便污染逐年加重。
有资料显示，养殖一头猪所产生的废水是一个人的7倍，而养殖一头牛则是22倍。
这些有机物未经处理，渗入地下或进入地表水，使水环境中硝态氮、硬度和细菌总数超标，严重威胁着居民饮用水的安全。
1.2主要污染源
农村生活日渐城市化，生活污水主要来自农家的厨房炊事用水、沐浴、洗涤用水和冲洗厕所用水，这些用水分散，农村没有任何收集的设施，随着雨水的冲刷，随着地表流入河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体。
（1）主要点源：
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。
（2）农田氮磷污染
氮磷的径流流失量分别占当年施肥量的6.36%和1.93%。
氮素流失在不同季节表现出一定的形态差异性，稻季以氨态氮为主（53%），麦季以硝态氮为主（46%）。
磷素在稻季和麦季的流失均以颗粒磷为主（56%～69%）。
水稻种植初期是氮、磷流失量最大的阶段，分别占全季流失总量的64%～89%和42%～87%。
降雨和施
肥是影响农田养分流失的关键因素，施肥后降雨将会使径流水中的浓度迅速增大。
因此，加强种植初期的水分和养分管理是控制农田面源污染的关键。
（3）村镇聚落区降雨径流引起的氮、磷面源污染定位研究表明，交通干道商业区、镇区居民点以及农村居民点降雨径流引起的总氮、总磷负荷均超过国家规定的地面水V类水质标准。
乡镇和农村居民点的地表径流氮、磷的水环境负荷量分别达到20～40kg/hm2•a和3～12kg/hm2•a，接近或超过农田氮、磷面源排放量。
可见，镇、村居民点地表径流也已成为水环境污染或水体富营养化的重要来源。
同时，日益增加的人类活动和农村废弃物的乱堆乱放也增加了水体氮、磷的面源污染。
总之，农业面源污染如部分地区地表水严重污染，直接影响农业灌溉和农村的饮用水源，大量的N、P等营养盐和污染物排放进入河湖水体，导致全流域70%的河湖受到污染，80%的河流水质达不到国
1.3污染的特点
1.3.1水质特点
（1）农村村镇人口较少，分布广泛且分散，大部分没有污水排放管网；
（2）农村生活污水浓度低，变化大；
（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，可生化性强；
（4）不同时段的水质不同；
（5）厕所排放的污水水质较差，但可进入化粪池用作肥料。
1.3.2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，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。
1.3.3排放体制特征
农村生活污水一般呈粗放型排放。
很多农村尚无完善的污水排放系统，污水沿道路边沟或路面排放至就近的水体。
少部分地区具有完善的污水排放系统。
农村生活污水中有机物含量高，N、P含量增多。
人们无意识的排放和雨水的冲刷，使大量的有机质和N、P等物质流入湖泊等水体，如果不加以处理利用，常常会引起富营养化，给人们的身体健康带来不利影响。
1.4治理意义
生活污水是人们在日常生活中排出的废水，由于生活污水中含有多种有机物及病菌、虫卵，如果不经处理直接排放到水体中，污染有机物分解腐烂，使水体中溶解氧消耗殆尽，发黑变臭。
因此，城市生活污水应送入污水处理厂处理，达标后才能排放到水体。
农村生活污水以往都是作为农田肥料来使用的，生活污水中的有机物在农田中被农作物吸收，转化为农作物的营养物质，很少流失到水体中去，因此，对环境影响不大。
但随着我国经济社会的快速发展，农民经济收入的不断提高，农民的生活方式也发生了巨大的变化，随着自来水的普及，卫生洁具、洗衣机、沐浴设施等走进平常百姓家。
农村的人均日用水量和生活污水排放量急增，产生了大量生活污水；其肥效亦大大降低，又因卫生要求，很难用作农肥了，同时由于化肥的大量使用，减少了传统的农家肥的使用。
造成农村生活污水失去了消化途径，使近年来农村生活污水的无序排放，成为农村环境的重要污染源，造成农村河道水体变黑发臭、鱼虾绝迹、蚊蝇孳生。
生活污水中病菌虫卵引起疾病传播，使群众的身体健康受到极大的影响。
2农村生活污水处理技术的选择
2.1污水处理技术路线
农村污水处理技术的选择要量力而行，充分考虑到农村地区财力状况薄弱、农民实际承受能力较低这一普遍情况，处理工艺的选择不能盲目攀比，不能一味地选择时髦先进、处理效果好、自动化控制水平很高的处理工艺，而着重应该考虑选用既成熟可靠，又适合农村特点和实际的污水处理适用技术。
建议污水处理技术的选择优先达到两个目标：
一是达标排放或回用；二是注重经济适用，运行成本低，管理维护简单。
目前国内外应用农村生活污水治理的处理技术比较多，名称也多种多样，但从工艺原理上通常可归为两类：
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、地下土壤渗滤净化系统等；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：
普通活性污泥法、AO法、生物转盘和SBR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：
厌氧接触法、厌氧滤池、UASB升流式厌氧污泥床等。
2.2人工湿地处理系统
1人工湿地简介
“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。
湿地是地球上具有多种独特功能的生态系统，它不仅为人类提供大量食物、原料和水资源，而且还在维持生态平衡、保持生物多样性和珍稀动物资源以及涵养水源、补充地下水等方面起到重要作用，享有“地球之肾”的美誉。
根据湿地形成的条件可把湿地分为自然湿地和人工湿地。
自然湿地即在自然状态下形成的，如上述所说的湿地。
而人工湿地是科学家受天然湿地净化功能的启发而发明的一项技术。
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（又称自由水面湿地）
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又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。
有条件的村庄，应充分利用现有的农田灌排渠道与附近的荒地、废塘、洼地和沼泽地等，建设人工湿地处理系统。
污水湿地处理系统分自然和人工湿地处理系统，自然湿地就是自然的沼泽地，人工湿地污水处理技术是一种基于自然生态原理，使污水处理达到工程化、实用化的新技术。
将污水有控制地投配到土壤经常处于饱和状态、生长有象芦苇、香蒲等沼泽生植物的土地上，利用植物根系的吸收和微生物的作用，并经过多层过滤，来达到降解污染、净化水质的目的，它是一种充分利用地下人工介质中栖息的植物、微生物、植物根系， 以及介质所具有的物理、化学特性，将污水净化的天然与人工处理相结合的复合工艺。
2工艺流程：
粗格栅→细格栅→强化酸化水解池（设弹性填料）→人工湿地。
或
格栅→格网→沉淀调节池→（提升）人工湿地→氧化塘→水体。
3湿地处理系统工艺的优缺点：
设备简单、运转维护管理方便、能耗低、工程基建低、运行费用低、对进水负荷的适应性强，能耐受冲击负荷，净化出水水质良好、稳定。
缺点占地面积大，易受气候影响，表面径流的臭味比较大。
2.3地下土壤渗滤净化系统
1地下土壤渗滤净化系统简介
分散的几户或十几户人家适合采用地下土壤渗滤净化系统。
地下土壤渗滤净化系统是一种基于自然生态原理，予以工程化、实用化而创造出的一种新型小规模污水净化工艺技术，是将污水有控制地投配到经一定构
造、距地面约50 cm深和具有良好扩散性能的土层中。
投配污水缓慢通过布水管周围的碎石和砂层，在土壤毛管作用下向附近土层中扩散。
表层土壤中有大量微生物，作物根区处于好氧状态，污水中的污染物质被过滤、吸附、降解。
所以地下渗滤的处理过程非常类似于污水慢速渗滤处理过程。
2地下土壤渗滤净化系统的优缺点
由于负荷低，停留时间长，水质净化效果非常好，而且稳定。
地下土壤渗滤净化系统建设容易、维护管理简单，基建投资少，运行费用低。
整个处理装置放在地下，不损害景观，不产生臭气。
2.4好氧生物处理系统
1好氧生物处理系统简介
好氧生物处理系统是新农村污水处理中最常用的一种处理技术。
好氧生物处理工艺众多，各有优缺点，选择时要根据实际情况仔细论证和比选，注重经济适用。
生物处理法就是通过风机等设备给污水输氧，培养生物菌种和微生物，通过菌种和微生物把污水中的大部分有机物分解为无污染的二氧化碳、水等物质，少部分合成为细胞物质，促使微生物增长，并以剩余污泥的形式排出，使污水得以净化排放。
如SBR法，集曝气、沉淀、排水功能于一体，不断地转换，省去了传统的污泥回流设备，大大降低了建设费用；A20法具有脱氮、除磷功能，还有如生物转盘处理工艺、膜生物反应器处理工艺等。
2好氧生物处理系统 的优缺点：
生物处理法和自然处理系统比较， 占地面积小，抗气候等外界影响的能力强，建设的地点选择范围大，处理稳定，处理效率高。
但基建投资、运行成本要高于自然处理系统。
2.5厌氧生物处理系统
1厌氧生物处理系统简介：
我国从上个世纪80年代开始开展生活污水厌氧生物法的开发和研制工作，许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化污水处理装置得到应用。
如无动力地埋式生活污水处理装置采用无动力厌氧生物膜技术。
2厌氧生物处理系统优缺点：
它的优缺点是：
工艺流程简单，不耗能，全部埋于地下，也无需专人管理。
与好氧生物处理相比，无动力地埋式生活污水处理装置技术设备的基建投资略高于好氧处理，无日常运行费用的支出。
厌氧生物法目前技术上还存在一些问题，主要表现在生物处理效率较低，尤其表现为氮磷去除率很低，在一定程度上限制了其应用。
2.6生活污水净化池沼气
1生活污水净化池沼气简介
生活污水净化沼气池是采用厌氧发酵技术和兼性生物过滤技术相结合的方法，在厌氧和兼性厌氧的条件下将生活污水中的有机物分解转化成CH4、CO2和水，达到净化处理生活污水的目的。
2处理工艺：
生活污水格栅池前处理区［一级厌氧发酵、二级厌氧发酵（膜）］ 后处理区（兼性生物滤池）排放
3生活污水净化池沼气优缺点
它的优点是：
不消耗动力、运行稳定、收能源（沼气），建在绿化或菜地下，不占地，投资较少。
管理简便、剩余污泥少、还能回。
2.7高效生物化粪池（SW型生活污水自净装置）
1高效生物化粪池简介
高效生物化粪池是在普通化粪池上加以改造形成的，在城郊结合部城市污水管网未覆盖到的居住区可采用。
其处理工艺也是利用厌氧微生物对有机质发酵、分解作用，达到污水的净化。
2工艺流程为：
污水调节沉淀池 栅滤 多级厌氧
接触生化二多级厌氧 次接触生化滤清出水
3高效生物化粪池优缺点
它的优点是：
安装施工方便、快捷。
建在绿化底下，不耗能。
缺点是：
停留时间较长，不定期清掏污泥，造价稍高。
2.8处理技术的比较总结
实践证明，以上方法都能很好的解决农村生活污水治理的问题，但在运用中
要考虑到建设与运行成本等费用，要根据实际情况加以选择。
上述几种小型生活污水净化处理装置，既有各自的优点，同时也存在不少问题。
如何选择一种处理效果好、造价低、运行管理方便的处理技术，是解决目前农村生活污水处理问题的关键。
纵观以上几种处理工艺，其中生活污水净化沼气处理工艺和人工湿地生活污水处理工艺这两项技术，优点比较明显，技术也比较成熟。
生活污水净化沼气池，前处理厌氧发酵比较充分，有机物的去除效率也比较高，后处理兼性滤池的生物过滤效果也很明显。
其主要问题是对悬浮物、氨氮和磷的去除效果差一些。
而人工湿地的缺陷是进水要求比较高，必须有前处理先去除生活污水中大颗粒杂质，避免引起湿地滤料的堵塞，而人工湿地去除氨氮和磷的效果却非常好。
通过填料粒径级配合理调整，滤清出水，悬浮物定能达标。
这两项技术在处理生活污水方面恰好能取长补短，如果将它们有机地结合起来处理效果非常好。
经专家近一年调查、分析、评估，提出了厌氧发酵－人工湿地生活污水处理技术。
所以要因地制宜改造：
旧村庄扩建中，原有化粪池尽可能利用，可直接建二级厌氧发酵池与人工湿地床；相对集中几户合建一组厌氧发酵池+人工湿地床，或者分建一级厌氧发酵池，二级厌氧发酵池与人工湿地床集中异地建；附近有养殖场，建净化沼气池，亦可将生活污水引入合并处理。
2.9厌氧发酵（沼气）—人工湿地
1厌氧发酵（沼气）—人工湿地简介
厌氧发酵池与人工湿地床合建或分建：
在居住区绿化面积大，又适宜布置人工湿地，则将一、二级厌氧发酵池与人工湿地床合建，选用观赏植物，使人工湿地成为居住区一景；如居住区绿化地小，不宜布置人工湿地，可将一级厌氧发酵池建在住户宅旁，二级厌氧发酵池与人工湿地建在居住区附近洼地、荒地上。
可在人工湿地床上选栽经济性水生植物。
这里要强调的，一级厌氧发酵池要尽量建在住户宅附近，这样泥砂和悬浮物被截留下，排水管道不易堵塞，管坡可降低，管径可小点。
2厌氧发酵（沼气）—人工湿地生活污水处理的优点：
（1）不需要建居住区外的排水管道，投资省。
（2）厌氧发酵池+人工湿地，可以分建或合建，可利用河塘边坡、绿化地，不
占或少占良地。
（3）在污水净化过程中还能回收能源—沼气，各地实践结果，12户产生的沼气可供一户用。
厌氧发酵后的残留物－沼渣每年清掏一次，它是一种优质的有机肥，可作农肥和集中居住小区绿化的肥料，不存在剩余污泥处理问题。
（4）人工湿地可与小区绿化有机结合，栽种观赏植物，成为小区的一个景观，可谓一举多得。
（5）人工湿地净化出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放控制标准》的二级标准。
可直接排入到环境水体，也可作小区景观水体的补充水，或用来农灌、浇花草。
在水资源缺泛地区是一种水资源循环利用的有效措施。
（6）污水处理过程中地形允许，可利用污水排放的水位差势能，无须动力提升，故无运行能耗，只需少量定期维护管理的人工费，如果考虑到沼气的回收，还有一定的收益。
若排放水体水位高，则需架设水泵排水，付少量运行费。
（7）有不少地方采用土工膜或三灰土夯实方法作人工湿地床防渗漏，造价尚可降低。
但厌氧发酵（沼气）—人工湿地处理技术，也有一定的缺陷，如一次性投资稍高，占地稍多（每吨水占地约1.7－2m2），冬季净化效果有一定影响等。
综合多种因素分析，它是新农村建设中
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