農(nóng)村廢水人工濕地處理

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=44.5m3/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、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：100?250mg/L之間，TN的濃度為15?30mg/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5X105?5X106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200?400mg/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)“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60?80cm。底層厚20cm，粒徑40?60mm，為粗碎石層；中層厚30cm，粒徑20?40mm，為中碎石層；上層厚15cm，粒徑10?30mm，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。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，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(mǎn)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1.8mX6.0m,床深為80cm,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、sinan=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=80.1m3/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=0.28m3/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)0.01x1x0.6（2）格柵槽總寬度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)0.01x1x0.6（2）格柵槽總寬度B=S（n-1）+b?nB=0.02（44-1）+0.01x44=1.3m式中B格柵槽總寬度（m）；S——每根格柵柵條的寬度（m），B=20mm（3）進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度B-B12tga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=10oor1.3-1.0L==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:43V2??3——sin以2g7c10.02）30.62.h=3x1.790013^~^-^sin60o=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0.3?0.5m，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+L+0.5+1.0+土=0.85+0.43+0.5+1+=3.53m12tgatg60（8）每日柵渣量w=業(yè)1w=5x86400核對(duì)公式1000匕x1000在格柵間隙為10mm的情況下，設(shè)柵渣量為0.1m3/103m3污水，則柵渣量為W=紋=80.1X°」＜0.2m3/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=》Q(chēng)TQ一在T時(shí)段內(nèi)廢水的平均流量m3/hT一時(shí)段h取T=0.2hW=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來(lái)水T)i'H死水］?i來(lái)水T)i'H死水］?i1■'HLfr"最高水位集水調(diào)節(jié)池簡(jiǎn)圖2.1.3生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。活性污泥濃度Xv一般采用2000?4000mg/L，設(shè)計(jì)中取Xv=3500mg/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)饩鶆颉?06?zSVI流污泥濃度Xr106?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=——X'v1+rr3500=—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’=fXr=0.75x12000=9000mg/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%。tn1+RTN30反應(yīng)池總有效容積V=QtV=Qt=80.1x3/24=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=3600x0.28/1.2=840m2qq表面水力負(fù)荷，一般采用0.5?1.5m3/m2h，取q=1.2m3/m2h。沉淀池直徑DD=\笠,兀.'4F-4x840一...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=1.2x2.5=3mt——沉淀時(shí)間（h），一般采用1.5?3.0h，取為t=2.5h。

徑深比D32.8=10.9滿(mǎn)足其取值在6~12的要求。h23污泥部分所需容積v2(1+r)QXV=11-(X+X)N

2r“2(1+r)QX2(1+64%)x0.28x3600x35002(3500+12000)x2V==:=746.57m3112<X+X)N2(3500+12000)x2H=H=h+h+h+h+h

12345+h5=0.3+3+0.3+0.7825+1.5=5.8825mH=h+h+h+h1234h1沉淀池超高（m），一般采用0.3?0.5m，取0.3m；h3緩沖層高度（m），一般采用0.3m；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)xi1h4=(r-r)xi=(16.36-1)x0.05=0.768m一、一、_VV74657-23343h5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=—xhx(r2+rxr+r2)23411V=—xhx(r2+rxr+r2)=—x0.7825x(16.362+16.36x1+12)—233.43m3234'1132.1.5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0.5?0.6m3/m2?日。人工濕地床填料一級(jí)濕地床填料粒徑610?40mm，厚度0.83m；二級(jí)濕地床填料粒徑610?30mm，厚度0.81m；三級(jí)濕地床填料粒徑67?20mm，厚度0.79m；四級(jí)濕地床填料粒徑65?15mm，厚度0.77m；五級(jí)濕地床填料粒徑61?3mm，厚度0.75m。一至四級(jí)填料為建筑碎石、石灰石，碎磚等，五級(jí)為砂，砂粒徑級(jí)配主要為濾清出水，使懸浮物達(dá)標(biāo)。若四級(jí)床串聯(lián)，二級(jí)濕地床填料粒徑為610?25mm，三、四級(jí)床采用四、五級(jí)床填料粒徑。污水在填料表層3cm以下流動(dòng)，防止蚊蠅孳生，水面以上稱(chēng)之為保護(hù)層，保護(hù)層材質(zhì)可用石屑、煤屑、砂或復(fù)土等。一級(jí)至五（4）級(jí)人工濕地潛流總長(zhǎng)度3.08m，一般潛流過(guò)程總停留時(shí)間達(dá)31小時(shí)左右，徑流速度9.9—12cm/時(shí)左右。人工濕地植物的選擇人工濕地植物應(yīng)因地制宜選擇