農(nóng)村廢水人工濕地處理

1、工程總體方案1.1污水量預(yù)測(cè)1.1.1綜合生活污水量本村人口為500人，平均日綜合用水為89L/P.d。則綜合生活污水量為:89x500 =44.5 m3/d。1.1.2其它污水量其他污水量是指農(nóng)作物栽培、牲畜飼養(yǎng)、農(nóng)產(chǎn)品加工等過(guò)程中排出的污水。按綜合 生活污水量的80%考慮，則其它污水量為44.5x80% = 35.6m3/d1.1.3污水總量根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果得出本村的污水總量為：44.5+35.6=80.1m3/d1.2污水水質(zhì)及處理程度1.2.1進(jìn)水水質(zhì)農(nóng)村生活日漸城市化，生活污水主要來(lái)自農(nóng)家的廁所沖洗水、廚房洗滌水、 洗衣機(jī)排水、淋浴排水及其他排水等。生活污水含纖維素、淀粉、糖類(lèi)、脂肪

2、、 蛋白質(zhì)等有機(jī)類(lèi)物質(zhì)，還含有氮、磷等無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，其BOD5濃度約為：100250mg /L之間，TN的濃度為1530mg/L。生活污水中含有多種微生物，新鮮生活污 水中細(xì)菌總數(shù)在5X1055X106個(gè)/L之間，并含有多種病原體。生活污水中懸 浮固體物質(zhì)含量一般在200400mg / L之間。由于生活污水中污染物以有機(jī)物為 主，同時(shí)生活污水中還含有許多微生物，對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行分解，因而生活污水 是不穩(wěn)定的、生物可降解的和易腐爛的，如果不經(jīng)處理直接排放到環(huán)境中去會(huì)引 起環(huán)境的污染。1.2.2處理工藝選擇由于生活污水中的污染物是以有機(jī)物為主，其生化性較好，所以通常情況 下生活污水的處理都是采用生物處

3、理的方法。生活污水的處理方法從處理工藝上 分有：厭氧生物處理和好氧生物處理。從處理方式上分：有集中處理和分散處理。 集中處理的方法多采用好氧生物處理，運(yùn)行可靠，處理效果好，但存在著基建投 資大、動(dòng)力消耗多、運(yùn)行費(fèi)用高、剩余污泥處理難等問(wèn)題；分散處理方法大多數(shù) 為厭氧生物處理，處理設(shè)施投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，但相當(dāng)一部分處理設(shè)施存在著 處理效果不穩(wěn)定、難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。城市生活污水處理大多數(shù)采用集中 活性污泥法處理，但這種方法不完全適宜農(nóng)村。農(nóng)村生活污水的處理應(yīng)選用投資 少、運(yùn)行管理方便費(fèi)用低的小型分散式處理方法為主。經(jīng)比較，選擇人工濕地污 水處理技術(shù)在農(nóng)村最為合適。1.3人工濕地污水處理技術(shù)

4、“濕地”泛指暫時(shí)或長(zhǎng)期覆蓋水深不超過(guò)2米的低洼地、及低潮時(shí)水深不 超過(guò)6米的沿海地區(qū)，包括各種咸水、淡水沼澤地、濕草甸、湖泊、河流以及 泛洪平原、河口三角洲、泥炭地、湖海灘涂、河邊洼地或漫灘、濕草原等。人工濕地是通過(guò)模擬和強(qiáng)化自然濕地功能，將污水有控制地投配到土壤（填 料）經(jīng)常處于飽和狀態(tài)且生長(zhǎng)有蘆葦、香蒲等水生植物的土地上，污水沿一定方 向流動(dòng)的過(guò)程中，在耐水植物和土壤（填料）的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作 用下，污水中有機(jī)物通過(guò)過(guò)濾、根系截留、吸附、吸收和植物光合、輸氧作用， 促進(jìn)兼性微生物分解來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化。人工濕地按水流方式可分為潛流濕地和漫流濕地。潛流濕地是在填料床表 層面上

5、栽種耐水、且根系發(fā)達(dá)的植物，污水經(jīng)格柵池、沉淀池預(yù)處理后進(jìn)入濕地 床，以潛流方式流過(guò)濾料，污水中有機(jī)質(zhì)被碎石濾料和植物根系攔截吸附過(guò)濾， 和被微生物與植物根營(yíng)養(yǎng)吸收、分解使污水獲得凈化。漫流濕地（又稱(chēng)自由水面 濕地）是污水進(jìn)入濕地后，在濕地表面維持一定厚度水層，水流呈推流前進(jìn)，形 成一層地表水流，并從地表出流。污水中有機(jī)物經(jīng)沉淀，根系攔截，吸附，吸收， 分解而獲凈化的。按水流方向可將人工濕地又分為水平流濕地床和垂直流濕地 床。垂直流濕地床的水流通過(guò)導(dǎo)流管或?qū)Я鲏Φ囊龑?dǎo)，在濕地床內(nèi)上下流動(dòng)，多 個(gè)垂直流濕地床串聯(lián)起來(lái)稱(chēng)之多級(jí)垂直流濕地。水平流濕地床的水流是按一定方 向水平流動(dòng)。在實(shí)際過(guò)程中有時(shí)將

6、垂直流濕地床與水平流濕地床組合起來(lái)使用， 這種濕地床稱(chēng)之組合式濕地床。垂直流濕地床較水平流濕地床負(fù)荷高。1.3.1特點(diǎn)人工濕地有自由水面型（FWS）和潛流型（SFS）兩類(lèi)。由于潛流型人工濕地 處理效果好、受氣溫影響相對(duì)較少、衛(wèi)生條件好等原因而采用較多。潛流型人工 濕地根據(jù)污水的流動(dòng)方向又分成水平流和垂直流兩種。前者對(duì)BOD5、CODCr、 SS、重金屬等污染物處理效果好，后者脫氮、除磷效果較好。人工濕地處理系統(tǒng)投資低，處理效果好，管理和維護(hù)簡(jiǎn)單，基本不用能源消 耗，運(yùn)行費(fèi)用僅為常規(guī)處理的1/ 10，抗沖擊性能強(qiáng)，適合廣大農(nóng)村地區(qū)、小城鎮(zhèn) 地區(qū)的污水處理。1.3.2構(gòu)造下面重點(diǎn)介紹潛流型濕地。潛

7、流式人工濕地構(gòu)造由進(jìn)水區(qū)、處理區(qū)、出水區(qū)三部分組成,并且底部應(yīng)做 好防滲層。垂直流人工濕地構(gòu)造示意見(jiàn)圖。圖-垂直流人工濕地構(gòu)造示意處理區(qū)為人工濕地工作區(qū)，為保證流程的長(zhǎng)度和水流均勻，一般設(shè)計(jì)成上向 流分格串聯(lián)運(yùn)行。每格中的基質(zhì)采用礫石或卵石，顆粒由下而上遞減，基質(zhì)厚度取 6080 cm。底層厚20 cm，粒徑4060mm，為粗碎石層；中層厚30 cm，粒徑20 40 mm，為中碎石層；上層厚15 cm，粒徑1030 mm，為細(xì)碎石層。進(jìn)水區(qū)與集水區(qū)的布置應(yīng)盡量保證布水和集水均勻,避免在池內(nèi)形成死水 區(qū)和短流。人工濕地的防滲層很重要，應(yīng)保證污水處理過(guò)程中污水不向外滲漏， 防止污水對(duì)地下水的污染和

8、影響周?chē)h(huán)境衛(wèi)生。一般濕地應(yīng)選在厚土層地區(qū)，厚 土層上再設(shè)防滲層，防滲層可用粘土、膨脹土、瀝青和油氈鋪設(shè)，現(xiàn)在也有做高密 度聚乙烯樹(shù)脂塑料膜鋪墊。人工濕地的植物品種對(duì)人工濕地的處理效果影響很大，所以濕地設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意床內(nèi)植物的選擇和栽培。植物選擇通常選擇根系發(fā)達(dá)，根莖粗壯的植物;光合 作用好、輸氧機(jī)能強(qiáng)的植物;當(dāng)然也應(yīng)考慮到植物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞性。1.4人工濕地污水處理工藝采用生物接觸氧化與人工濕地組合工藝對(duì)農(nóng)村生活污水進(jìn)行處理，其工藝 流程見(jiàn)圖。細(xì)mnTtW接觸氧化衣村;虧水裝風(fēng)機(jī)圖-農(nóng)村污水處理工藝流程農(nóng)村生活污水經(jīng)過(guò)細(xì)格柵去除漂浮物和懸浮物后，進(jìn)入集水調(diào)節(jié)池以達(dá)到均 衡原水水質(zhì)水量的目的，

9、然后用污水泵提升至生物接觸氧化池。生物接觸氧化池 內(nèi)設(shè)置填料，底部采用空氣管曝氣。已經(jīng)充氧的污水浸沒(méi)全部填料，并以一定的 速度流經(jīng)填料。填料上長(zhǎng)滿生物膜，污水與生物膜相接觸的過(guò)程中，水中的有機(jī) 物被微生物吸附、氧化分解和轉(zhuǎn)化為新的生物膜。從填料上脫落的生物膜，隨水 流到沉淀池后被去除，污水得到凈化。經(jīng)生物接觸氧化處理后，污水中大部分有 機(jī)物得到了去除。沉淀池出水進(jìn)入人工濕地處理，進(jìn)一步去除N、P營(yíng)養(yǎng)鹽。采 用潛流型人工濕地，平面尺寸為1.8 mX6.0 m,床深為80 cm,中間利用隔墻形 成交替流，人工濕地上栽種蘆葦、菰米等具有高效脫氮除磷功能的水生型植物。 處理后的出水直接外排。2.1人工

10、濕地處理工藝設(shè)計(jì)2.1.1細(xì)格柵設(shè)置臺(tái)鏈條式格柵除污機(jī)，柵條斷面形狀取圓形，細(xì)格柵計(jì)算結(jié)果如下:（1）格柵的間隙數(shù)量Q、sina n =b - h - v式中n格柵柵條間隙數(shù)（個(gè)）；Q 設(shè)計(jì)進(jìn)水流量（m3/s），Q0=80.1 m3/d，由于實(shí)際進(jìn)水流量很小，對(duì)后 續(xù)處理帶來(lái)不便，且對(duì)集水調(diào)節(jié)池后面的泵站造成不必要的電力浪費(fèi)，因此規(guī)定 每天進(jìn)水時(shí)間為0.2小時(shí)，即Q=0.28 m3/s；a格柵傾角（o）b格柵柵條間隙h一格柵柵前水深v格柵過(guò)柵流速0.28tsin60on = 43.43 = 44個(gè)0.01 x 1x 0.6（2）格柵槽總寬度B = S （n -1） + b nB = 0.02（

11、44 -1）+ 0.01 x 44 = 1.3m式中B格柵槽總寬度（m）；S每根格柵柵條的寬度（m），a=60o；（m），b=10mm=0.01m；（m），h=1m；B=20mm（m/s），v=0.6m/s。（3）進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度B - B 1 2tga式中L1進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度（m）；B1進(jìn)水明渠寬度（m），B1=1.0m；a1漸寬部分展開(kāi)角度（o），一般采用10。30。，取a1=10oor 1.3 -1.0L = 0.85m12tg10o（4）柵槽與出水渠道連接處漸窄部分長(zhǎng)度L2 = 0斗L2= 0.5L1=0.43m（5）通過(guò)格柵的水頭損失:43 V23sin以2 g7 c 1

12、0.02） 3 0.62 .h = 3 x 1.79 0 01 3 - sin 60o = 0.22m式中h1過(guò)柵水頭損失（m）；P格柵條的阻力系數(shù)，查表得圓形柵條的。=1.79；k一格柵受污物堵塞時(shí)的水頭損失增大系數(shù)，一般采用k=3（6）柵后槽總高度H= h+ h1+ h2式中H柵后槽總高度（m）；h2柵前渠道超高（m），一般采用0.30.5m，取0.3m。H= h+ h1+ h2=1+0.22+0.3=1.52m（7）格柵總長(zhǎng)度L = L + L + 0.5 +1.0 + 斗12tga式中L格柵總長(zhǎng)度（m）；H1格柵明渠深度（m）； H1=h+ h2 =1+0.3=1.3mL = L +

13、L + 0.5 +1.0 + 土 = 0.85 + 0.43 + 0.5 +1 += 3.53m12tgatg60（8）每日柵渣量w =業(yè)1 w = 5 x 86400核對(duì)公式1000匕 x 1000在格柵間隙為10mm的情況下，設(shè)柵渣量為0.1m3/103 m3污水，則柵渣量為W = 紋 =80.1 X 0.2 m3/d，宜采用手動(dòng)清渣。 100010002.1.2集水調(diào)節(jié)池計(jì)算公式WT=QTQ一在T時(shí)段內(nèi)廢水的平均流量m3/hT一時(shí)段h取 T=0.2h W=0.28x0.2x3600=201.6m3調(diào)節(jié)池尺寸有效水深取2m池面積為101m2 池寬取5m池長(zhǎng)為21m集水調(diào)節(jié)池簡(jiǎn)圖2.1.3生

14、物接觸氧化池生物接觸氧化池進(jìn)水BOD5濃度為200 /L，污水在池內(nèi)停留時(shí)間約為3h, 池內(nèi)溶解氧濃度3mg/L，曝氣裝置供氣量按汽水比15： 1?；钚晕勰酀舛萖v一般 采用20004000mg/L，設(shè)計(jì)中取Xv=3500 mg/L，填料總高度一般取3m,采用硬 填料時(shí)應(yīng)分層裝填，每層高1m;每隔生物接觸氧化池面積不宜大于25皿，以保 證布水、布?xì)饩鶆?。流污泥濃?06 zSVI106106X = svf z =而 X1.2 = 12000理/L 式中Xr一回流污泥濃度（mg/L）；SVI污泥指數(shù)，一般采用100； z系數(shù)，一般采用z=1.2。污泥回流比rX =Xv 1 + r r3500 =

15、 9000解得：r=64%1 + r式中r污泥回流比，r=64%；Xr平均回流污泥濃度（mg/L），Xr=f Xr =0.75x12000=9000 mg/L。TN去除率RMN門(mén) =邛 1+RTN門(mén)=- = TN = 30-15 = 50%解得混合液回流比R=100%。tn 1 + R TN 30反應(yīng)池總有效容積V = QtV = Qt = 80.1 x 3/24 = 10m3反應(yīng)池主要尺寸有效水深h=3m,有效面積：S=V/hS=V/h=10/3=3.33 皿2.1.4沉淀池沉淀池表面積F 3600QF =qF = 3600Q = 3600 x 0.28/1.2 = 840m2qq表面水力負(fù)

16、荷，一般采用0.51.5 m3/ m2h，取q =1.2 m3/ m2h。沉淀池直徑DD =笠,兀.4F-4 x 840一 . .D =、；=、; - = 32.71m 設(shè)計(jì)中直徑取為D=32.8m，半徑為r=16.36m。二沉池有效水深h2h = qt2h = qt = 1.2 x 2.5 = 3mt沉淀時(shí)間（h），一般采用1.53.0h，取為t=2.5h。徑深比32.8 = 10.9滿足其取值在612的要求。h23污泥部分所需容積v2(1 + r)QXV = 11 -(X + X )N2 r“2(1 + r)QX2(1 + 64%) x 0.28 x 3600 x 3500V = = 74

17、6.57m3111(X + X )N2 (3500 +12000) x 2沉淀池總高度H = h + h + h + h + h12345H = h + h + h + h + h = 0.3 + 3 + 0.3 + 0.7825 +1.5 = 5.8825m12345h1沉淀池超高(m)，一般采用0.30.5 m，取0.3m；h3緩沖層高度(m)，一般采用0.3 m；h4沉淀池底部圓錐體高度（m），根據(jù)污泥部分的容積及二沉池污泥的特點(diǎn)，采用機(jī)械刮吸泥機(jī)連續(xù)刮泥，池底坡度為i=0.05, r1進(jìn)水豎井半徑（m）， 一般采用1.0m。h4 = (r r) x i1h4 = (r r ) x i

18、= (16.36 1) x 0.05 = 0.768m一、一、_V V 746 57-233 43h5沉淀池污泥區(qū)高度(m)， h5 1. 2 = 840- = 0.61mV2沉淀池底部圓錐體容積(m3)，V = xh x(r2 + rxr + r2)23411V = xh x(r2 + rxr + r2) = x0.7825x(16.362 +16.36x 1 +12) 233.43m3 2341132.1.5人工濕地有效面積F=Q/0.5F=80.1/0.5=160.2 皿式中：F 濕地床有效面積（m2）；Q 污水排放量，m3/日；0.6（或0.5）一潛流濕地床面積負(fù)荷為0.50.6m3/m2日。人工濕地床填料一級(jí)濕地床填料粒徑6 1040mm，厚度0.83m；二級(jí)濕地床填料粒徑6 103