（环境工程专业论文）新农村小型污水处理系统研究.pdf

学位论文版权使用授权书 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊( 光盘 版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用 影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容 相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文 编入中国学位论文全文数据库并向社会提供查询，授权中国学术期刊( 光 盘版) 电子杂志社将本论文编入中国优秀博硕士学位论文全文数据库并向 社会提供查询。论文的公布( 包括刊登) 授权江苏大学研究生处办理。 本学位论文属于不保密口。 学位论文作者签名： - - 2 , , , 1 1 年月f 9 同 指导教师签名： 沙，l 年6 月“日 分类号x 煎3 ：! u d c 5 q 2 密级 坌五 编号1 0 2 9 9 g 0 5 1 3 0 9 江薛大擎 工程硕士学位论文 新农村小型污水处理系统研究 董雪明 指导教师昱壹篁教授 指导小组成员 申请学位级别 工程亟 专业名称坯境工程 论文提交日期2 q ! 羔生5 目论文答辩日期2 q ! 呈生鱼且 学位授予单位和日期江蕴太堂 答辩委员会主席 评阅人 2 0 1 1 年6 月 c l a s s i f i e di n d e x ： u d c ： s t u d yo nt h em i n i - s e w a g e t r e a t m e n ts y s t e mf o rr u r a ld o m e s t i c b y x u e m i n gd o n g m a j o r ： e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g s u p e r v i s o r ：p r o f c h u n d uw u j i a n g s uu n i v e r s i t y 2 0 1 1 江苏大学工程硕= b 学位论文 摘要 肜生物反应器工艺具有运行稳定、出水水质好、运行管理简单等优点，在 污水处理中具有较大的应用潜力。本研究基于膜生物反应器技术开发了小型智 能污水处理系统，并用于农村生活污水的处理；研究系统对污水中污染物的去 除效果，分析主要影响因素对污染物去除效果的影响；并将膜生物反应器系统 应用于张家港市金港镇两个村的污水处理，分析了系统对污水的处理效果、工 程投资和运行成本以及工程效益。 实验结果表明，智能化小型新农村污水实验系统对模拟农村生活污水中 c o d 、氰氮及t n 有较好的去除效果，出水c o d 及氨氮浓度较稳定；系统对t p 的 去除率不高，在稳定运行的6 1 天中，t p 的平均去除率为4 7 8 。在一定范围内， 污泥负倚对c o d 、氨氮、t n 及t p 去除效果的影响不大；随着污泥负荷增加，膜 生物反应器系统对c o d 及氨氮的去除率变化不大，说明污泥负荷的提高对系统 去除c o d 和氨氮几乎没有影响；随着污泥负荷的增加，膜生物反应器系统对t n 和t p 的去除率，均略有增大。p h 对c o d 的去除没有太大影响，当进水p h 在6 - 8 之间波动时，c o d 去除率均在9 0 3 以上：进水p h 对氨氮、t n 和t p 的去除效 果有影响；当进水p h 为6 左右时，氨氮去除率只有6 8 1 1 进水p h 值小于7 时，系统对t n 和t p 的去除率有明显的降低。因此，进水保持中性或弱碱性有 利于脱氮除磷。水量波动对c o d 、氨氮和t p 的去除效果有一定的影响，但对t n 去除率的影响不大。 智能化膜生物反应器系统在唐家墩头和肖家庄的运行结果表明，系统能有 效去除农村生活污水中的c o d ，平均去除率在9 1 以上；系统对氨氮的去除率较 高，在8 6 左右；系统对t n 的去除率保持在7 0 左右，对t p 的去除率为4 8 左 右；同时，系统在污水处理过程中，运行稳定。 张家港市金港镇新农村污水处理设施工程的建设既保护水资源，改善农村 生态环境，又可带动新经济的发展，具有较大的环境效益、社会效益和经济效 益。研究成果为进一步推广实施新农村建设污水治理提供参考。 关键词：智能化，农村污水，膜生物反应器，去除率 新农村小型污水处理系统研究 江苏大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t m e m b r a n eb i o l o g i c a lr e a c t o r ( m b r ) h a sm a n ，ya d v a n t a g e s ，s u c ha ss t a b l e r u n n i n g ，h i g he f f l u e n tq u a l i t y , e a s i l y c o n t r o l l e de t c t h et e c h n o l o g yi s v e r y p r o m i s i n gi np r a c t i c a lu t i l i z a t i o n i n t e l l e c t u a l i z e dm b re x p e r i m e n t a ls y s t e mi s e s t a b l i s h e da n du s e dt ot r e a tr u r a ld o m e s t i cs e w a g e t h er e m o v a le f f i c i e n c yo f p o l l u t a n t sb yt h et r e a t m e n to fm b rs y s t e mi ss t u d i e d t h ee f f e c to fm a i ni n f l u e n c i n g f a c t o ro nt h er e m o v a le f f i c i e n c yo fp o l l u t a n t si s + a n a l y z e d t h ei n t e l l e c t u a l i z e dm b r s y s t e mi sa l s ou s e df o rw a s t e w a t e rt r e a t m e n to ft w ov i l l a g e so fj i n g a n gt o w ni n z h a n g i i a g a n gc i t y t h et r e a t m e n te f f i c i e n c yo fs y s t e m ，p r o j e c ti n v e s t ，r u n n i n gc o s t a n dp r o j e c tb e n e f i ta r ea n a l y z e d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d ，n h 4 + - na n d t ni s h i g hw h e nm b re x p e r i m e n t a ls y s t e mt r e a t i n gs i m u l a t i v er u r a ld o m e s t i c s e w a g e t h ec o d a n dn h 4 + - nc o n c e n t r a t i o no fe f f l u e n ta r es t a b l e d u r i n g6 1d a y s o fs t a b l er u n n i n g ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft pi sn o th i g h t h ea v e r a g er e m o v a l e f f i c i e n c yo ft pi s4 7 8 t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d ，n i - 1 4 + - n ，t na n d1 1 pi s n o to b v i o u s l ya f f e c t e db ys l u d g el o a d i n gi nc e r t a i nr a n g e t h er e m o v a le f f i c i e n c yo f c o da n dn h 4 + - nc h a n g el i t t l ew i t ht h ei n c r e a s eo fs l u d g el o a d i n g i ti n d i c a t e st h a t t h ei n c r e a s eo fs l u d g el o a d i n gh a sl i t t l ee f f e c to nt h er e m o v a lo fc o da n dn h 4 + - n t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft na n dt ps l i g l l t l yr i s e sw i t ht h ei n c r e a s eo fs l u d g e l o a d i n g t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d i sn o to b v i o u s l ya f f e c t e db yp hi nc e r t a i n r a n g e w h e nt h ep h o fi n f l u e n tc h a n g e sf r o m6t o8 ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d i sm o r et h a n9 0 - 3 t h ep ho fi n f l u e n th a se f f e c to nt h er e m o v a le f f i c i e n c yo f n h 4 + - n ，t na n dt p w h e nt h ep ho fi n f l u e n ti s6 ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fn h 4 + 一n i so n l y6 8 1 t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft na n dt pd e c r e a s e so b v i o u s l yw h e nt h e p ho fi n f l u e n ti sl e s st h a n7 t h e r e f o r en e u t r a lo rs l i g h t l ya l k a l i n ei n f l u e n ti sh e l p f u l t on i t r o g e na n dp h o s p h o r u sr e m o v a l w a t e rq u a n t i t yf l u c t u a t i o nh a sc e r t a i ne f f e c to n t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d ，n i - 1 4 na n dt p b u tt h ee f f e c to fi to nt h er e m o v a l 新农村小型污水处理系统研究 e f f i c i e n c yo ft ni sn o to b v i o u s t h er u n n i n gr e s u l t so fi n t e l l e c t u a l i z e dm b rs y s t e mi nt a 蛔i a d u n t o uv i l l a g e a n dx i a o j i a z h u a n gv i l l a g es h o wt h a tm b rs y s t e mc a ne f f e c t i v e l yr e m o v ec o di n r u r a ld o m e s t i cs e w a g e t h ea v e r a g er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o di sm o r et h a n9 1 t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fn h 4 + 一ni sa b o u t8 6 t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft ni s a b o u t7 0 t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft pi sa b o u t4 8 m e a n w h i l et h es y s t e mr u n s s t a b l yi nt h ep r o c e s so ft r e a t i n gw a s t e w a t e r b u i l d i n go fw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o j e c to fj i n g a n gt o w n i nz h a n 舀i a g a n gc i t y c a l lp r o t e c tw a t e rr e s o u r c e ，i m p r o v et h er u r a le c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n dd r i v e e c o n o m i cg r o w t h o b v i o u s l ye n v k o n m e n t a lb e n e f i t ，s o c i a lb e n e f i ta n de c o n o m i c b e n e f i tc a nb ea c h i e v e d t h er e s e a r c hr e s u l t sp r o v i d er e f e r e n c e st op o p u l a r i z i n go f w a s t e w a t e rt r e a t m e n ti nn e wv i l l a g ec o n s t r u c t i o n k e yw o r d s ：i n t e l l e c t u a l i z e d ，r u r a ld o m e s t i cs e w a g e ，m e m b r a n eb i o l o g i c a lr e a c t o r , r e m o v a le f f i c i e n c y i v 江苏大学工程硕士学位论文 目录 摘要 a b s t r a c l i i i 第一章绪论。l 1 1 农村生活污水来源、特点及危害1 】【1 1 ：；i 乏源1 1 1 2 特点2 1 1 3 危害3 1 2 农村生活污水处理技术应用现状3 1 2 1 农村生活污水处理的技术要求3 1 2 2 生态处理技术现状一4 1 2 3 生物处理技术现状。7 1 2 4 组合处理技术现状8 1 3国外农村污水处理技术应用现状9 1 3 1 澳大利亚“f i l t e r ”( 非尔脱) 污水处理系统9 1 3 2 韩国湿地污水处理系统1 0 1 3 3日本农村生活污水处理系统1 1 1 3 4 美国高效藻类塘系统1 2 1 3 5 荷兰一体化氧化沟1 2 1 3 6 法国蚯蚓生态滤池1 3 1 3 7 土壤毛细管渗滤净化系统1 3 1 3 8l i v i n gm a c h i n e 生态处理系统1 4 1 4 新农村建设对污水处理的要求。1 5 1 5 农村生活污水处理存在的问题1 7 1 6 课题的研究内容与意义1 8 1 6 1 研究内容1 8 1 6 2 课题的研究意义1 9 第二章智能化小型污水处理系统研究2 0 2 1 工艺原理。2 0 2 2 系统组成分析2 1 2 2 1 预处理系统2 2 2 2 2 膜生物反应器系统2 2 2 2 3 消毒系统2 3 2 2 4 控制系统2 3 2 3 控制系统研究2 3 2 4 系统特点2 4 v 新农村小型污水处理系统研究 2 5 实验系统的构建及实验方法2 4 2 5 1 实验系统2 5 2 5 2 实验方法2 6 2 5 3 实验用水2 7 2 5 4 实验用活性污泥。2 7 2 6 本章小结2 7 第三章智能化小型污水处理系统处理效果分析。2 8 3 1 系统对c o d 的去除效果分析2 8 3 2 脱氮除磷效果分析2 9 3 2 1系统对n h 4 + n 的去除效果2 9 3 2 2 系统对t n 的去除效果3 0 3 2 - 3系统对t p 的去除效果3 1 3 3 污泥负荷对处理效果的影响3 1 3 3 1污泥负荷对c o d 和氨氮去除效果的影响3 2 3 3 2 污泥负荷对t n 和t p 去除效果的影响3 2 3 4 水质波动对处理效果的影响3 3 3 4 1 p h 值对c o d 和氨氮去除效果的影响二3 3 3 4 2 p h 值对t n 和t p 去除效果的影响3 4 3 5 水量波动对处理效果的影响。3 5 3 5 1 水量波动对c o d 和氨氮去除效果的影响3 5 3 5 2 水量波动对t n 和t p 去除效果的影响。3 6 3 6 本章小结3 6 第四章应用实例分析3 8 4 1 工程概述。3 8 4 2 工艺流程的确定3 8 4 3 污水处理站主要工程3 9 4 4 处理效果分析。4 0 4 5 工程投资及运行成本。4 2 4 5 1 工程投资4 2 4 5 2 运行成本4 4 4 6 工程效益分析：。4 5 4 7 本章小结4 5 第五章结论与建议4 7 5 1l ! 占论4 7 5 2 建议。4 9 参考文献 致 v i 江苏大学工程硕二生学位论文 第一章绪论 近年来，中央和地方政府高度重视“三农”问题，在改善农村地区人居环 境方面i 做了大量的工作，取得了明显成效。但与城市相比，由于底子薄、基础 差，兰1 前我国农村的基础设施建设还比较落后，人居环境差，环境安全隐患与 问题突出。据报道，目前全国农村每年有超过2 5 0 0 万吨的生活污水直接排放， 造成河流、水塘污染，影响村民居住环境，严重威胁农民的身体健康。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4 3 个县 7 4 个村庄的入村入户调查显示，9 6 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。农村污水除处理率低这一显著特点外，间歇排放、排量 少且分散，这是农村污水的又一典型特征。此外，氮磷浓度高及含有大量的营 养盐、细菌、病毒等特点，给农村污水的收集和处理带来了一定的难度。 党的十六届五中全会和“十一五”规划建议提出了建设社会主义新农村的 重大历史任务。建设部关于村庄整治工作的指导意见明确提出了村庄整治 是社会主义新农村建设的核心内容之一，要求各地从实际出发制定村庄建设和 人居环境整治规划，引导和帮助农民切实解决住宅与畜禽圈舍混杂问题，搞好 农村污水、垃圾治理，改善农村人居环境，并将此作为社会主义新农村建设的 一项重要内容与检验标准，促进农村地区社会经济的协调发展。 因此，重视与加强农村地区的污水排放收集和处理设施建设工作，避免因 污水未经处理直接排放而对农村地区的水体、土地等自然环境产生污染影响， 确保农村水源安全和农民身体健康，既是新农村建设中加强基础设施建设，推 进村庄整治工作的一项重要内容，同时也是当前农村人居环境改善工作中所要 解决的最急需、最迫切、最突出的问题，具有重要的现实意义 1 - 4 。 1 1农村生活污水来源、特点及危害 1 1 1 来源 农村污水是指农村地区居民在生活和生产过程中形成的污水。具体包括生 新农村小型污水处理系统研究 产污水和生活污水两方面。生产污水是指畜禽养殖业、水产养殖业、农产品加 工等产生的高浓度有机废水瞄1 。生活污水是生活过程中粪便及其冲洗水、洗浴 污水和厨房污水等。随着农民生活水平的提高以及农村生活方式的改变，生活 污水的产生量也随之增长吲。 农村污水的来源很多凹3 ，通常有： ( 1 ) 农村居民日常生活产生的污水； ( 2 ) 中小学、当地政府机关、民俗旅游、旅店排放的污水； ( 3 ) 农民养殖的畜禽排泄物； ( 4 ) 乡镇企业排放的各种污水等。 其中，农村生活污水占有很大的比重，一般来源于以下3 方面n 叫： 一是厨房污水，多以沈碗水、涮锅水、淘米和洗菜水组成。淘米洗菜水中 含有米糠菜屑等有机物，其他污水中含有大量的动植物脂肪和钠、醋酸、氯、 碘等多种元素。由于生活水平的提高，农村肉类食品及油类使用的增加，使生 活污水的油类成分增加。在张家港农村调查的一家农户，和几年前相比，人口 基本未变，但食用油用量从每月0 5 , - - - l k g 到现在的5 k g 多。农村居民的生活污 水成分正在朝不利于净化处理的方向发展。 二是生活洗涤污水。洗涤用品的使用使洗涤污水含有大量化学成分。其中， 太湖洗衣废水占生活污水的2 1 6 ，巢湖、滇池大约为1 7 9 。有调查显示，9 2 的农村家庭一直使用洗衣粉，6 的家庭同时使用洗衣粉和肥皂，只有2 的家庭 长期使用肥皂。洗衣粉的大量使用加重了磷负荷的问题。 三是冲厕水。部分农村改水改厕后，使用了抽水马桶，产生了大量的生活 污水。部分农村仍在使用旱厕，且有的农户养家畜家禽，产生了冲圈水，粪料 还田，粪水溢流。畜禽粪尿的溶淋性很强，其中所含的n 、p 及b o d 等溶淋很大。 1 1 2 特点 现在我国多数农村普遍没有排污措施，部分地区还使用旱厕，生活污水任 意排放，且雨、污不分。农村污水中含有大量的营养盐、细菌和病毒等1 ，高于 其他污水的氮、磷，容易污染地下水及地表水，造成湖泊的富营养化，降低流 域的水质。 江苏大学工程硕士学位论文 在沿海地带，单村的污水量大，季节性强，村落分布相对内地较集中，污 水污染物浓度高；在南方，气温普遍高，村落分布很分散，单村人口少，污水 量小，且季节性小，普遍没有排水管，污水污染物浓度相对低，且以有机污染 物为主；中部农村相对于南方，村落分散性小，污水污染物浓度高；在北方， 气温低，污水水质季节性强，污染物浓度高；西部农村分布集中，气温低，污 水量大，污染物浓度高n 吲。 1 1 3 危害 未经处理的生活污水肆意排放，严重污染了农村的生态环境，直接威胁了广 大农民群众的身体健康以及农村的经济发展。一方面，未经处理的生活污水自 流到地势低洼的河流、湖泊和池塘等地表水体中，严重污染各类水源；另一方 面，生活污水也是疾病传染扩散的源头，容易造成部分地区传染病、地方病和 人畜共患疾病的发生与流行。目前全国农村的自来水普及率只有3 4 左右，还 有3 亿多农民存在饮水安全问题。水源地水质差的状况，与农村生活污水未经处 理而直接排放有着直接的因果关系。 1 2 农村生活污水处理技术应用现状 1 2 1农村生活污水处理的技术要求 根据农村生活污水的具体特点，农村生活污水处理的技术要求如下。 ( 1 ) 低耗高效。由于大部分农村居民收入相对较低，当前生活污水处理设 施的建设主要来自政府的投资和支持，因此生活污水的处理应充分考虑造价 低、运行费用少、低能耗或无能耗、运行稳定高效的处理工艺。 ( 2 ) 低二次污染。农村生活污水处理设施的建立是为了消除农村生活污水 直接进入环境而带来的污染。污水处理设施容易带来空气污染、蚊虫增多等其 他环境问题，应尽量选择低二次污染或无二次污染的处理工艺。 ( 3 ) 抗冲击负荷能力强。由于农村生活污水排r i 水质不稳定，水量变化大， 为避免生活污水处理系统由于污水排放量的变化而造成系统资源浪费或者瘫痪， 应该选用抗冲击负荷能力强的污水处理技术设备。 3 新农村小型污水处理系统研究 ( 4 ) 管理维护简单。农村熟悉生活污水处理技术的专业人员较少，应尽量 选用运行、管理简单，维护方便的污水处理工艺，能有效节省管理和维护的人 力物力，以保证系统建成后正常发挥功能。 中国幅员辽阔，在农村选择适宜的生活污水处理技术时应该因地制宜，综 合考虑当地的地形地貌、水文、气候条件以及经济发展水平等因素。在经济发 达、人口密集的地区，可以采用占地较少的处理技术，如净化槽n 2 1 和地下微动 力氧化沟n 3 1 等，净化槽可以适用于单户、数户生活污水的处理要求，但投资和 运行费用较高，同时需要专业的管理和维护；而在土地资源相对充足的地区， 则可以采用处理效果较好尤其是脱氮除磷能力强的组合技术，如厌氧、好氧工 艺与土地处理组合工艺。地下渗滤n 4 1 适用于分散、小水量的生活污水处理，其 他技术则主要适用于农村相对集中居民点生活污水的处理。 中国农村分散式生活污水处理技术的发展，在设计规模上需要具备一体 化、设备可大可小的特点，要求结构紧凑，且小规模处理系统可实现设备化； 在系统构成上需要尽量简化，尽量利用当地易于获取的材质，节省工程造价， 从而简化管理，降低运行费用；同时还要保证处理效果，特别是氮和磷等营养 元素的去除；此外，由于分散式处理一般离生活区较近，二次污染应得到有效 控制。这几个方面同时达到最优化是农村生活污水分散处理的难点所在。 综上所述，发展有较高水力负荷，具备小规模设备化特征，多种生物处理 单元复合的创新技术是我国农村生活污水处理技术发展的主要方向。 1 2 2 生态处理技术现状 生态处理技术足运用生态学原理，利用土壤一微生物一植物复合系统的物理、 化学、生物特征，去除污水中可降解污染物，并对污水中的水、肥资源加以回 收利用的技术，比较适合农村地区的污水处理n 5 1 ： 1 2 2 1 土地处理技术 ( 1 ) 慢速渗滤技术。慢速渗滤土地处理可以简化用于农村生活污水的处理， 是土地处理技术中应用最广泛的一种n 钔。在中国沈阳西部的滞洪区建的面积约 为7 0 0h m 2 的慢速渗滤土地污水处理场，已用于农村生活污水的处理n7 1 。赵思平 n 8 。1 9 1 等人研究表明，慢速渗滤系统在农村污水土地处理方面的应用，具有易管 4 江苏大学工程硕士学位论文 理、经济效益显著的优点。 ( 2 ) 快速渗滤技术。快速渗滤处理系统是将污水有控制地投配到具有良好 渗透性能的土地表面，在污水向下渗透的过程中，在过滤、沉淀、氧化、还原以 及生物氧化、硝化、反硝化等一系列物理、化学及生物的作用下，得到净化处理 的一种污水土地处理工艺。该系统可以用于农村生活污水的处理，渗滤池的土 质要求具备通透性能强、活性高、水力负荷大、处理效率好等特点。一般在系 统运行4 - 5 周后，就需要对渗滤床耕作，以恢复其渗滤速度口卜2 引。 ( 3 ) 地表漫流技术。地表漫流是以表面布水或低压、高压喷洒形式将污水 有控制地投配到生长多年生牧草、坡度和缓、土地渗透性能低的坡面上，使污 水在地表沿坡面缓慢流动过程中被植物摄取、蒸发和渗入地下而得以充分净化 的污水处理技术。它适用于渗透性低的黏土或亚黏土，地面最佳坡度为2 - 8 堙制。 ( 4 ) 人工湿地技术。人工湿地污水处理系统是对自然湿地的模拟，它利用 自然生态系统中物理、化学和生物的三重协同作用，实现对污水的净化。湿地系 统由植物、动物、微生物形成一个独特的生态环境，通过过滤、吸附、沉淀、离 子交换、植物吸收和微生物分解等，实现对污水的高效净化处理畸1 。“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，通过过滤、根系截留、吸附、吸收、植物光合、输氧及微生物分解 等过程来实现对污水的高效净化。 5 新农村小型污水处理系统研究 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、分解等过程而获得净化。按水流方向又可将人工湿地分为水平流 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为多级垂直流湿地。水平流 湿地床的水流是按一定方向水平流动。在实际应用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，这种湿地床称为组合式湿地床。垂直流湿地床 较水平流湿地床负荷高。 ( 5 ) 地下渗滤技术。地下渗滤处理技术是将污水投配至i 惧有一定构造和良 好扩散性能的地下土层中，污水在经毛管浸润和土壤渗滤作用向周围和向下运 动过程中达到处理、利用要求的污水处理工艺类型嘲1 。上海市金山区陆家浜自 然村采用此技术处理全村的生活污水，监测结果显示，该系统对c o d 、b o d 。、n h 。 一n 及t p 的处理，都取得了立竿见影的效果，处理后的水质达到了国家一级b 排放标准啦7 l 。此技术的优点是，无损地面景观、不受外界气温影响、运行与维 护简单、运行费用低、对进水负荷的变化适应性强、耐冲击、出水可回用等； 缺点是受场地和土壤条件的影响较大、投资相对较高、且在生物脱氮时硝化反 应易受到土壤内部还原性质的影响瞰1 。 1 2 2 2 稳定塘技术 稳定塘是一种经过人工修整而且设有围堤和防渗层的池塘，它主要利用水 生生物系统，依靠自然生物净化功能，使污水得到净化，是实施污水资源化利用 的有效方法，因而稳定塘处理技术已成为国内近年来着力推广的一项技术1 。该 技术在处理农村生活污水时，实用性强。与常规处理技术相比，具有基建投资 省、运行费用低、管理维护方便、运行稳定可靠、出水水质稳定等诸多优点。 但其不足之处是占地面积大、净化效果受气温等自然因素影响。如果有可利用 的天然养鱼塘、天然废塘等条件，可考虑采用该处理系统。 6 ， 江苏大学工程硕士学位论文 1 2 2 ：；蚯蚓生态滤池处理技术 虫i 蚓生态滤池是在普通生物滤池基础上进行改进的一种新型生物处理技 术。其是根据蚯蚓具有吞食有机物质、提高土壤通透性能和促进有机物的分解 转化等特点而设计啪3 的生态净化床。该技术的核心是净化床，净化床包括植物 层、j ：壤层、填料层和防渗层。污水通过格栅和调节池后，从填料层进入，在 填料和土壤中的微生物作用和以及植物的吸收作用下，使污水得到净化。该技 术基础投资和运行成本小，维护简单，可适用于大小不同规模，灵活方便，在 全国有广泛的应用，尤其适合南方地区以及经济基础薄弱的地区。但是该技术 在北方冬季处理效果难以保证口5 1 。 1 2 3 生物处理技术现状 生物处理技术分为厌氧生物技术和好养生物技术。厌氧生物处理是在没有 游离氧俘在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。 在厌氧7 l 物处理过程中，复杂的有机化合物被转化为简单的化合物，同时释放 能量。无动力、地埋分散式厌氧系统是以厌氧为主、兼性生物滤池为辅的生活 污水处理系统啪1 。好氧生物处理是在有游离氧( 分子氧) 存在的条件下，好氧 微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。传统的生物污水处理工艺 包括：a o 、a 2 0 、氧化沟、生物膜技术和s b r 法等妇4 1 。 其中，生物膜技术是指用天然材料( 如卵石) 、合成材料( 如纤维) 为载体， 在其表面形成一种特殊的生物膜。生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附 着表面，有利于加强对污染物的降解作用1 。 此外，在传统的生物处理技术的基础上，又发展了新的生物处理技术，如 地埋式拔风溅水充氧生物滤池口羽、厌氧池+ 梯式生态滤池及小型合并处理净化 槽。 地埋式拔风溅水充氧生物滤池2 1 使用小型化污水处理工艺和地埋式的布置 方式，解决了部分农村和城市郊区土地资源相对紧张的问题。它采用h o 法， 搜集的污水流入厌氧池，然后经半管式溢流布水器自流入地埋式拔风溅水充氧 生物滤池，再进入沉淀区进行固液分离，出水排放。该工艺流程简单，维护简 便，费用低( o 1 3 8 元t ) ，比较适合有一定高差的农村，出水可以达到污水处 7 新农村小型污水处理系统研究 理厂出水一级a 标准。但该装置的运行稳定性有待进一步提高。 厌氧池+ 梯式生态滤池是将污水自流入厌氧池，经半管式溢流布水管自流入 多级梯式生态滤池后排放。其中，多级梯式生态滤池包括数个好养滤池与厌氧 滤池。该工艺为无动力运行，基本无运行费用，流程简单，管理简便，适合丘 陵山区农村利用高度差进行污水处理。该工艺能耗低，出水水质可以达到一级 a 标准。但是该工艺对n 、p 的去除还需要进一步提高，此外还需考虑长期运行 滤池堵塞的问题。 小型合并处理净化槽是在一个玻璃钢净化槽中完成污水处理的各个过程， 实现了功能的一体化设计，采用了地埋式以节省空间口引。它将污水经厌氧滤床 槽、接触氧化槽、沉淀槽和消毒槽处理后排出。该技术设备设计合理，处理效 果稳定，技术可靠，被广泛用于饭店、办公楼、医院、住宅等生活污水的处理， 在日本有长期而广泛的应用。但是目前该技术在推广应用中还存在投资成本高 和运行费用高( 0 6 元t ) 的问题n 副。 1 2 4 组合处理技术现状 组合处理技术是根据农村当地的实际水质及出水的用途，将2 个或3 个工 艺组合，提高处理效果和系统抗冲击负荷性能。常见的组合有生物接触氧化一 人工湿地组合、稳定塘一人工湿地系统组合、厌氧沼气一跌水充氧接触氧化一人工 湿地技术组合、水解池一滴滤池一人工湿地组合等。组合工艺灵活，在污染物去 除率方面优劣互补或相互促进瞳钔。 为得到较好的出水水质，特别是提高对氮、磷的去除效果，常采用生态及 生物一生态组合技术以强化系统对有机物去除及脱氮除磷的能力。目前，生物 + 生态组合模式在江苏农村应用较多。其中，人工湿地是目前应用最普遍的一 种后续生态处理技术，主要组合工艺有厌氧一跌水充氧接触氧化一人工湿地、 厌氧一滴滤一人工湿地、厌氧滤池一氧化塘一生态渠和水解一脉冲滴滤池一人 亡湿地等。浙江淳安县某村采用人工湿地稳定塘工艺对污水进行生态处理， f b 水水质达到g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 的一级标准。桂双林泓1 等人开发出的厌氧池一射流 充氧生物滴滤塔一人工湿地组合工艺，是一种比较适合湖泊流域农村分散式生 活污水处理的技术，出水水质能达到g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 的一级b 标准。 8 江苏大学工程硕士学位论文 此外，厌氧发酵( 沼气) 一人工湿地工艺由于其多方面的优势，也是新农 村建设中污水治理较佳的方案。该工艺的优点主要彳f i ： ( 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一沼气。各地实践结果显示，1 2 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，也可作为小区景观水体的补充水，或用来 农灌、浇花草等。在水资源缺乏地区是一种水资源循环利用的有效措施； ( 6 ) 在污水处理过程中，若地形允许，可利用污水排放的水位差势能，无需 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。 但厌氧发酵( 沼气) 一人工湿地处理技术，也有一定的缺陷，如一次性投 资稍高( 每户达7 0 0 - - 9 0 0 元) ，占地稍多( 每吨水占地约1 7 2m 2 ) ，冬季净 化效果稍差等5 | 。综合多种因素分析，该工艺是新农村建设中污水治理较佳的 方案。 1 3 国外农村污水处理技术应用现状 1 3 1澳大利亚“f il t e r 力( 非尔脱) 污水处理系统 澳大利亚科学和工业研究组织( c s i r o ) 的专家于最近几年提出一种“过滤、 土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统 ，称之为“非尔脱 高效、持 续倒：污水灌溉新技术啪3 。其目的主要是利用污水进行农作物灌溉，通过灌溉土 地处理后，再用地下暗管将其汇集和排出。该系统一方面可以满足农作物对水 分和养分的要求，同时降低污水中的氮、磷等元素的含量，使之达到污水排放 9 新农村小型污水处理系统研究 标准。其特点是过滤后的污水都汇集到地下暗管排水系统中，通过所设水泵， 可以控制排水暗管以上的地下水位以及处理后污水的排出量。 澳大利亚c s i r o 与我国水利水电科学院和天津市水利科学研究所合作，曾 在天津市武清县建立试验区b 7 1 ，试验总面积2 h m 2 ，暗管埋深1 2 m 。引取北京市 初级处理后的污水和沿程汇集的乡镇生活污水，灌溉小麦。试验结果表明， 9 7 一9 9 的磷通过土壤及农作物的吸收而被除去，总氮的去除率达8 2 一8 6 ，生 物耗氧量的去除率为9 3 ，化学耗氧量的去除率为7 5 一8 6 ；排水暗管的间距小， 则去污效率高。上述中澳双方试验研究成果，已经通过鉴定。 “非尔脱”系统对生活污水的处理效果好，其运行费用低，特别适用于土 地资源丰富、可以轮作休耕的地区，或是以种植牧草为主的地区