农村生活污水处理毕业设计

第一章农村生活污水概述1.1农村生活污水现状农村生活污水是指农村居民在生活过程中形成的污水，主要来源为单户生活污水。根据国家环保总局国家农村小康环境保护行动计划，全国农村地区每年产生约80亿吨生活污水。然而，根据建设部村庄人居环境现状与问题的调查报告，对中国9个有代表性的省份的43个县的74个村庄进行的逐村调查显示，96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统，生产和生活污水随意排放，造成河流和池塘污染，导致农村人口饮水困难，影响村民生活环境，对农民健康构成严重威胁。在中国的农村地区，有3亿多人无法获得清洁水，其中60%以上是由于非自然因素导致的饮用水质量不合格，7亿人的饮用水超过了大肠杆菌标准，1.7亿人的饮用水受到有机污染。与此同时，由于杀虫剂和其他化学物质的广泛使用，许多地方的地方水不再适合饮用，严重影响了人民的健康和农村经济的健康发展。有人把中国农村目前的生活环境描述为：如果这个国家的村庄被合并成10个村庄，4个村庄将没有自来水。三个村庄在猪圈或厕所旁边钻了一口井，供人们饮用。十个村庄将脏水倒出。九个村庄仍在使用传统的干式厕所。九个村庄仍然随机找到一个掩埋垃圾的地方。四个村庄无法避雨。五个村庄晚上不能进入。随着新农村建设和农村城市化进程的加快，农村生活污水的有组织排放将大大增加。目前，我国小城镇污水处理率不到10%3，农村生活污水处理率更低。大多数生活污水未经处理直接排放。虽然城市生活污水二级生物处理技术已经完善，但目前农村生活污水处理仍存在较大困难，即一般城市污水处理厂的投资和运行成本较大。每天处理1万吨城市生活污水的处理厂，投资约1500万元，年运行费用约150-200万元。因此，农村生活污水处理厂即使建成也无法运行。此外，我国农村技术力量还比较薄弱，难以满足常规城市生活污水处理厂的技术要求。为了从根本上解决这一问题，有必要寻求一种投资少、运行成本低、操作简单、处理效果好的农村生活污水处理技术，以保证建成后的污水处理厂长期稳定正常运行。1.2农村生活污水的特点水质特征(1)农村生活污水的水质特点是有机物和氮磷浓度高，但由于生活污水的可生化性有机质含量高，农村生活污水的生化性一般较好。许鸿彬等4对我国太湖地区农村生活污水进行了研究，发现总体排水水质为(化学需氧量)=350 770毫克/升，(生化需氧量)=200 400毫克/升，(总磷)=2.5 3.5毫克/升(TKN)=30 40毫克/升，(生化需氧量)/(化学需氧量)在0.45 0.55之间。(2)农村生活污水中的黑水(包括粪便和冲厕水)和灰水(洗浴、洗衣和厨房产生的水)水质和水量有很大差异。灰色水量相对较大，一般占总水量的50% 80%，但水中的污染物质量含量明显较低，便于处理，具有回收利用价值。研究表明，6、灰水可重复用于冲洗或浇水，节约能源。约占生活总用水量的30% 50%。虽然黑水量少，但污染物和致病菌含量高，处理困难。阿尔梅达等人对生活污水进行了分析，发现黑水对生活污水中化学需氧量、总悬浮固体、氨氮、磷酸盐的贡献利率达到43 (1)总体而言，农村生活污水量相对较少。除小城镇外，农村人口分散，水量相对较少，生活污水量相对较少。(2)变异系数大，一般在3.0 5.0之间。居民生活规律相似，导致农村生活污水早晚排放量比白天大，晚上排放量小，甚至可能停止流动。水量变化明显，即无水流量不连续，具有变化范围大的特点。(3)早晚各有一个高峰期。第二章农村生活污水处理技术现状目前，国内外处理农村生活污水的技术很多，按工艺原理可分为两类：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，又称生态处理系统。常用的有：人工湿地处理系统、土地处理系统、稳定塘等。第二类是生物处理系统，可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理是利用动力给污水充氧，培养微生物菌种，利用微生物菌种分解和消耗污水中的有机物、氮和磷。常用的方法有AB法、A2/O法、A/O法、SBR法、生物接触氧化法等。厌氧生物处理利用厌氧微生物的代谢过程将有机污染物转化为无机物和少量细胞物质，而不提供氧气。常用的有：厌氧兼性非耗能污水生物净化处理、厌氧滤池、复合厌氧处理技术等。2.1生态处理系统2.1.1人工湿地处理系统人工湿地污水处理技术是利用人工水生态系统中多级生物的稀释和降解来去除或削弱水中污染物的一种方法。它主要由人工基质、水生植物和微生物组成。其中，基质表面巨大的生物膜为微生物的生长提供了稳定的附着表面，也为水生植物提供了载体和营养。目前，砂、砾石和卵石被广泛使用。湿地植物对污水净化工程有直接和间接的影响。水生植物通过运输通气组织将氧气运输到根区。植物根系周围的微环境依次出现好氧区、兼氧区和厌氧区。废水中的大部分有机物可以被好氧区的好氧微生物氧化分解。常见的微生物包括放线菌、磷细菌、硫细菌、硝化细菌、硝化细菌等。人工湿地的建设成本和运行成本远低于传统的生物吸附氧化和活性污泥处理工艺，且土建结构更简单，污水无需额外动力即可自行流入人工湿地。据调查，人工湿地处理系统的建设投资比普通污水处理系统节省40% 50%，运行费用仅为普通污水处理系统的10% 30%。该系统不仅能使化学需氧量和生化需氧量的去除率达到85%以上，还能去除磷和氮。据统计，人工湿地对不同污染物组分的处理效果见表111。因此，人工湿地是一种综合生态系统，具有显著的经济、生态和社会效益，适合我国国情，尤其适合广大农村和中小城镇的污水处理，具有极其广阔的应用前景。土地处理系统污水土地处理技术属于土壤入渗系统，是实现污水资源化的重要途径。它对生化需氧量、化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的去除率高，具有投资少、运行成本低、管理简单、处理效果稳定的优点。具有净化污水、美化绿色环境、节约水资源的综合效果。然而，它具有占地面积大、受气候影响大、对土壤质量要求高等缺点。一般来说，它是基于土质渗透性强、活性高、水力负荷大、处理效果好的原则。适用于地下水位较深、土地资源废弃的乡镇。土地处理技术包括慢渗、快渗、表面溢流等处理技术。进入土地处理前应考虑预处理。污水预处理的程度和方式应由土壤性质、污水土地处理方法、处理后的水质要求和场地周围的环境条件等综合因素决定。一般来说，慢速渗透和快速渗透系统需要初级沉淀预处理，而表面溢流系统需要格栅和沉淀池。2.1.3稳定池稳定塘是经过人工和适当修整后的污水塘，有堤坝和防渗层。其净化原理类似于自然水体的自净机制。通过微生物(细菌、真菌、藻类、原生动物等)的代谢活动。)，以及伴随的物理、化学和物理化学过程，污水中的污染物经过多级转化、降解和去除。根据净化机理，可分为兼氧池、曝气池、好氧池、厌氧池和综合生物池。稳定塘建设投资少，运行维护费用低，不需要污泥处理，但负荷低，占地面积大，受气候影响大，处理效果不稳定。适用于我国乡镇少量生活污水的处理。为了进一步加强处理效果，国内外引进了许多新的塘和组合塘。如配备有连续搅拌装置的高效藻类池、利用水生维管束植物提高处理效率的水生植物池、与多个好氧和厌氧稳定池相连的多级串联池以及先进的综合池。其中，高效藻类塘应用广泛，是对传统稳定塘的改进。它充分利用细菌和藻类之间的共生关系来处理污染物。它被称为高效藻类池15，因为它最大限度地利用藻类产生的氧气，并且池中初级降解动力学的恒定值相对较大。目前，太湖地区农村生活污水的高效藻类塘处理系统已经进行了试验研究。2.2生物处理系统2.2.1好氧生物处理(1)AB工艺AB法是吸附生物氧化法的简称，于20世纪80年代初应用于工程实践。该工艺是在传统两级活性污泥法(Z-A法)和高负荷活性污泥法的基础上发展起来的新工艺。曝气池根据高负荷和低负荷分两个阶段供氧。A级负荷高，减少了曝气池的容积曝气时间，产生大量污泥。污泥负荷大于2.5千戈德5/(千克物质天)。乙级负荷低，污泥龄长。沉淀池应设置在A级和B级，以形成一个独立的系统。该系统负荷高，运行稳定，污泥不易膨胀，并具有一定的脱氮除磷能力。适用于各种规模、高进水浓度的污水处理厂。但是，也存在工艺流程长、污泥回流速度大、能耗高等问题。(2)A2/O工艺(厌氧-缺氧-好氧)A2/O工艺是随着污水中氮磷浓度的增加和排放标准中氮磷排放要求的提高而发展起来的具有除磷脱氮功能的两级处理工艺。通过这种方法可以获得高质量的废水。A2/O工艺通过污泥回流形成厌氧-缺氧-好氧三个反应阶段如果在A2/O工艺的基础上取消缺氧相和内回流(硝化液回流)，降低污泥浓度，压缩污泥龄，控制硝化作用，主要去除CODcr、BOD5和磷，则实施A/O除磷工艺。如果在A2/O工艺的基础上取消厌氧段，抑制磷的释放，主要去除CODcr、BOD5和反硝化，则为A/O反硝化工艺。除了出水总氮指数或总磷指数高于A2/O工艺外，A/O工艺出水的其他方面与A2/O工艺有相似的特点，投资和运行费用低于A2/O工艺，运行管理也比A2/O工艺简单。该工艺具有以下特点：(1)总水力停留时间小于其他脱氮除磷工艺；(2)缺氧(厌氧)和好氧交替运行不利于丝状菌的繁殖，没有污泥膨胀的危险；(3)A段保持缺氧(厌氧)环境，不曝气，只需缓慢搅拌，运行成本低。(4)序批式反应器SBR工艺，也称为序批式活性污泥法，是一种集成工艺。其进水、反应、沉淀和出水均在一个池中完成，使污水在厌氧、缺氧和好氧交替的条件下完成有机污染物的降解，同时达到脱氮除磷的目的。在传统SBR工艺的基础上，发展了许多改进工艺，如ICEAS、CAST、UNITANK、MSBR等。SBR工艺具有工艺流程简单、占地少、处理效率高、抗冲击负荷能力强的特点。由于间歇运行和水位变化，设备和构筑物的闲置率较高，自动化控制水平要求较高，难以与后续处理工艺衔接。(5)生物接触氧化法生物接触氧化法是生物膜法之一。该方法包括以下步骤：将填料置于池中，将所有填料浸入含氧污水中，并以一定速度流过填料。填料被生物膜覆盖，污水与生物膜接触。在生物膜微生物的作用下，污水得到净化。生物接触氧化法适用于生物降解性好的废水，不存在常规活性污泥法的污泥膨胀等问题，但存在能耗高、设备和材料维护困难等问题，处理效率低于常规活性污泥法。2.2.2厌氧生物处理(1)厌氧兼性无能源污水的生物净化处理该系统利用生物膜、生物滤池等手段进行兼氧和好氧分解。以厌氧消化工艺为主体，辅以生物氧化塘进行深度处理。该村收集的污水采用多级重力流、分级处理和分级降解的方式进行处理。整个处理过程不消耗能量，而是利用重力自然推动水流。由于采用厌氧消化工艺，污泥减量明显，一般3- 5年只需清洗一次，运行成本低，维护管理简单。系统处理后的污水中悬浮物、化学需氧量、生化需氧量、氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别为49%、21%、41%、51%、40%和45%。出水水质各项指标均优于GB8978-1996 污水综合排放标准一级标准的要求。(2)厌氧生物滤池厌氧生物滤池的结构类似于好氧生物接触氧化池，只是池的顶部是密封的12。其工程投资和运行成本低，对维修人员要求不高。它已经在中国农村地区得到应用。如北京胡家法村采用厌氧生物滤池处理生活污水，出水水质达到北京水污染物排放标准 (DB 11/307-2005)二级标准。此外，厌氧生物滤池技术与好氧生物技术相结合，出水水质可达到城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB 189182002) 20的一级标准。(3)复合厌氧处理技术复合厌氧处理技术是厌氧活性法和厌氧生物膜法的结合。上海市政工程设计与研究第三章人工湿地概述3.1人工湿地的含义在1971年，湿地公约，湿地被定义为：无论是天然的还是人工的，长期的还是临时的沼泽、泥炭地或水域，具有静态的或流动的，或新鲜的、微咸水的或盐水的水体，包括低潮时水深不超过6m的水域。湿地是地球上水和土地作用形成的独特生态系统。它是一个重要的生存环境和最具生物多样性的自然生态景观之