農村汙水處理詳細方案設計

如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹一種先進、實用的水處理技術——農村汙水處理詳細方案設計。

         第一章   項目概況

一、工程概況

XXX村位於造甲鄉西北，總麵積56.76公頃，處於江淮分水嶺屋脊，屬於亞熱帶濕潤季風氣候，氣候溫暖，四季分明。年降雨量857.毫米，平均無霜期228天，最大冰凍深度約為9厘米左右。全村共有住戶1295戶，敬老院1個，村委會1個，幼兒園（托兒所）3個，衛生所（計生站）3個，小學1所。人口5380人。

該村規劃結合新農村建設，規劃建設配套的收水、排水管網和農戶分散式汙水處理係統，可就地處理生活汙水，有效避免汙水橫流現狀惡劣現象，解決農村汙水處理難題。

汙水處理即可提高水資源的重複利用率、緩解水資源供需矛盾、促進農業生產的發展，又可改善我縣江淮分水嶺地區農村的生態環境條件，促進社會的和諧發展，對我縣社會經濟的健康持續發展具有積極的作用。

二、設計基礎

1、設計目的及要求

（1）設計目的：

XX村實施新農村汙水處理係統，一是實現經濟效益，汙水處理的直接經濟效益與我縣水資源的短缺程度密切相關。處理後的生活汙水可作為灌溉水或其他用途使用，從而節約淡水資源。

同時，農村地區環境條件的改善可降低與汙染有關疾病的傳播，減少由此引起的經濟損失；二是實現環境效益，長豐縣農村缺乏治理條件，集中安置農戶采用此項目，可就地處理生活汙水，有效避免汙水橫流現狀惡劣現象，解決農村汙水處理難題。農村庭院綠化可結合此項目實施，再結合農村垃圾處理措施，可進一步改善居民居住環境，為村莊村容、村貌的美化、優化提供服務；三是實現社會效益，汙水處理既可提高水資源的重複利用率、緩解水資源供需矛盾、促進農業生產的發展，又可改善長豐縣江淮分水嶺地區農村的生態環境條件，促進社會的和諧發展，對我縣社會經濟的健康持續發展具有積極的作用。

（2）要求：

A、方案選擇合理

B、參數選取與計算準確

C、處理係統布置緊湊

D、所選設備質優、可靠、易於操作

E、圖紙繪製達到施工圖要求

F、概算部分盡量準確，詳細

2、環境條件

（1）地貌

地貌形態為丘陵，地麵坡向總的趨勢是東北高，南北低，崗衝相間，地勢起伏較大。地麵高程44m～74m，最低點在西南的衝底，最高點在東北崗地最大高差30m左右，地形坡度從1/10～1/200不等。

（2）水文地質

長豐縣境內主要河流有沿河、沛河、池河與南淝河；主要湖泊有瓦埠湖、高塘湖。

造甲鄉位於江淮分水嶺以北，全鄉有雙河、明城寺、青龍三個中型水庫，另有小型水庫6個。

（3）氣象條件

造甲鄉地區屬季風亞熱帶濕潤氣候，具有四季分明，氣候溫和，日照充足，雨量適中，無霜期較長的特點。

極端最高氣溫40℃極端最低氣溫-17.8℃

年平均降水量934.9mm年平均風速2.8m/s

3、設計基礎資料

造甲鄉麵積120.1平方公裏，人口32988人，本項目受益農戶數1295戶，人數3978人。

根據提供的規劃資料，宋崗村全村共有住戶1295戶，敬老院1個，村委會1個，幼兒園（托兒所）3個，衛生所（計生站）3個，小學1所。本工程采取各戶分散處理、匯集成流的處理模式，因此按照常住人口5人設計，每戶處理水量0.15m³/d。宋崗村總共設置1304個分散式汙水處理係統。

三、設計依據與設計原則

1、設計依據

（1）建設方提供的有關技術、經濟資料

（2）《中華人民共和國環境保護法》（1998年12月26日）

（3）《中華人民共和國水汙染防治法》（1984年11月）

（4）《中華人民共和國環境汙染防治法》（1984年5月）

（5）《室外排水設計規範》GBJ14—87

（6）《地表水環境質量標準》GB3838－2002

（7）《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》GBl8918-2002

（8）《工業企業設計衛生標準》（TJ36-79）

2、設計原則

（1）設計係統具有高效、高適應、高承受力及低投入、低運行費、低維護費等優點。

（2）係統淨化功能強，能有效去除水中懸浮物、有機物、氮、磷以及重金屬、細菌、藻毒素等；出水水質GB18918-2002《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》的三級標準，滿足作為工業水源、中水回用的用途。

（3）為保證濕地的長期效果，在設計中考慮項目所在地水文因素和濕地生態特點之間的關係。對一些關鍵因素進行評價，如水的流速、深度和水位的漲落、停留時間、循環和分配因素、季節和天氣的影響、地麵水的狀況和土壤的透水性等。

（4）針對冬季氣溫低和植物枯萎等因素，設置係統出水的後續生物處理設施，通過對係統出水進行後續生物處理來彌補由於氣溫低和冬季植物枯萎而造成的處理能力減弱問題，以保證汙水處理係統各季節運行穩定、高效和經濟。

（5）係統可防止廢水對地下水的汙染，並具有控製濕地蚊蟲和氣味的措施。

（6）水循環係統與生態景觀建設有機結合，實現汙水處理、利用和生態景觀的統一，並實現部分汙水回用。

四、設計及施工範圍與處理規模

1、設計範圍及目的

（1）設計內容:

A、汙水處理係統的汙水處理工藝選擇。

B、本項目所采用的主要汙水處理設備的型號、規格及效能等。

C、汙水處理站平麵布置。

D、對汙水處理構築物的計算和設計，包括主體構（建）築物以及必要附屬建築物。

E、進行整個工程的投資預算。

（2）設計目的

對汙水處理處理工藝、設備選型等進行多方案比較，確定適宜的汙水處理係統建、構築物布置；采用技術先進、處理效果好、運行穩定、投資省、運行成本低的工藝。使工程獲得最佳的環境效益、社會效益和經濟效益。

2、設計範圍

設計範圍為汙水處理工程的工藝設計、設備供貨、安裝調試、試運行至達標排放標準等。

3、工程規模

工程規模：總共設置1304個分散式汙水處理係統，每戶處理水量0.80m³/d。

第二章處理工藝選擇

一、處理水量與水質

1、水量

宋崗村總共設置1304個分散式汙水處理係統，每戶處理水量0.80m³/d。

2、汙水來源及水質

農村生活主要為洗浴、衝廁、洗衣服用水等主要汙染物為COD、BOD、氨氮等。參考同類比其他汙水水質，確定汙水水質如下：

二、治理工藝路線選擇

1、汙水治理工藝選擇

近年來,各種水處理技術在實際應用中取得了不斷的發展,特別是作為二級處理的活性汙泥法以其工藝相對成熟、運行穩定、處理效果好而成為城市汙水處理的主流工藝,但傳統的活性汙泥不僅基建投資大,運行費用高,且主要以去除碳源汙染物為目的,對氮、磷等營養物質的去除則微乎其微,經處理後的出水排入水體後仍將引起“富營養化”等環境問題。  

三級處理雖可解決上述問題,但因投資和運行費用昂貴而難以大麵積推廣。同時事實也說明,單純依靠傳統的人工處理方法在我國當前的情況下尚難以從根本上解決水汙染問題,隻能延緩其發展趨勢。70年代以來,人工濕地處理技術的提出和發展,為綜合解決上述問題提供了一種新的選擇。

針對新農村建設的方針，農村汙水處理也提到議程，根據農村的特點，人工濕地係統在農村汙水治理方麵更突出優越型，具有高效、高適應、高承受力及低投入、低運行費、低維護費等優點。

2、人工濕地類型

人工濕地根據汙水在人工濕地中的流動方式可以把人工濕地劃分為自由表麵流人工濕地和潛流人工濕地。

（1）自流由表麵流人工濕地

水麵位於濕地基質層以上，水深一般為0.3~0.5m，水流呈推流式前進，汙水從入口以一定速度緩慢流經濕地表麵，部分汙水或蒸發或滲入地下，出水由溢流堰流出。近水麵部分為好氧層，較深部分及底部通常為厭氧層。在此種類型的濕地中，主要種植挺水植物，如蘆葦、香蒲、水蔥、燈心草等。浮水植物係統和沉水植物係統，常歸為水生植物塘係統。種植挺水植物的自由水麵人工濕地（FWS型）可應用於二級處理和三級處理。也有用於處理礦山廢水，城市和農田徑流，工業廢水等。

FWS型濕地優點有：投資少，運行費用低，維護簡單，效果比自然濕地好。

FWS型濕地缺點有：水力負荷一般較低，達到同等處理效果的條件下，其占地麵積要比潛流大的多，並且易受季節影響（冬季會結冰，夏季有惡臭，蚊蠅滋生），去汙能力有限。

（2）潛流人工濕地

根據汙水在濕地中流動的方向不同可將潛流型濕地係統分為水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地2種類型。不同類型的濕地對汙染物的去除效果不同，具有各自優缺點。

A、水平潛流濕地係統水平潛流人工濕地因汙水從一端水平流過填料床而得名。由一個或幾個填料床組成，床體充填基質。與自由表麵流相比，水平潛流人工濕地的水力負荷和汙染負荷大，對BOD、COD、SS、重金屬等汙染指標的去除效果好，且很少有惡臭和滋生蚊蠅現象，是目前國際上較多研究和應用的一種濕地。其缺點有：控製相對複雜，脫氮、除磷的效果不如垂直流人工濕地。

B、垂直潛流濕地係統在垂直潛流人工濕地總汙水從濕地表麵縱向流向填料床的底部，床體處於不飽和狀態，氧可通過大氣擴散和植物傳輸進入人工濕地係統。該係統的硝化能力高於水平潛流濕地。但也有一定的局限性。其缺點是落幹/淹水時間較長，控製相對複雜。

潛流人工濕地主要有3部分組成：基質、植物、布水係統。目前人工濕地係統可用的基質主要有土壤、碎石、礫石、煤塊、細砂、粗砂、煤渣、多孔介質、矽灰石和工業廢物中的一種或幾種組合的混合物。基質一方麵為植物和微生物生長提供介質。另一方麵通過沉積、過濾和吸附等作用直接去除汙染物。

潛流人工濕地中使用的植物主要有香蒲、蘆葦、燈心草等。這些植物可增加濕地基質的遇水性，此外還能與周圍環境的原生動物、微生物等形成各種小環境，將氧氣輸至根區，形成特殊的根基微生物環境，這一微生物環境具有很強的淨化廢水能力。在美國，大約40%的潛流型濕地隻種植香蒲一種植物，歐洲國家則多數種植蘆葦，也有一些係統種植了多種組合植物。

布水係統主要是將進水按一定方式均勻分布在處理係統中，並且保證不發生短流和堵塞。在潛流人工濕地處理係統中多采用穿孔布水係統。

潛流型人工濕地同時還能夠對有機汙染物有較強的降解能力。汙水中的不溶有機物通過濕地的沉積、過濾作用。可以很快的被截留而被微生物利用。汙水中的可溶性有機物則可通過植物根係微生物膜的吸附、吸收及生物代謝過程分解去除。

該技術已經在英國、美國、新西蘭、法國、澳大利亞、巴西、荷蘭等許多國家得到應用推廣，一些發展中國家也開始使用該技術解決國內的汙水處理問題。與此同時應用範圍不斷擴大，除了用於處理城市汙水外，還應用於工業廢水、農業麵源汙染、垃圾滲濾液暴雨徑流等多種廢水的處理，表現出良好的淨化效果。

3、推薦方案確定

考慮到造甲鄉宋崗村人工濕地工程的出水水質要求，采用潛流人工濕地比價較經濟適用。潛流與自由表麵流人工濕地兩種組合方案優缺點比較見下表：

通過比較，選用潛流濕地作為人工濕地處理設施，對BOD、COD、SS、重金屬等汙染指標的去除效果好，且很少有惡臭和滋生蚊蠅現象。

4、人工濕地工程工藝流程的確定

考慮到本工程出水水質標準較高，經過人工濕地處理很難保證出水能夠達到GB18918-2002《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》的三級標準，為保證出水達標，必須保證良好的硝化、反硝化效果，為此在人工濕地組合工藝前麵增加預處理過程，促進硝化，根據研究結果與實際工程經驗，提出利用生物濾池作為預處理手段，利用細菌和藻類的共同作用繼續進一步降解水中的汙染物。

生物濾池法是在砂濾池基礎上發展起來的一種生物處理法。該方法是利用濾料表麵形成一層生物膜來淨化水質。在濾池內，廢水由於重力作用自上而下的連續流經濾料，使被吸附和吸收的物質在氧氣的作用下進行氧化分解。同時，微生物以有機物的營養進行自身繁殖。一部分附著力差的微生物在廢水的衝刷下會不斷脫落，隨水流流出濾池，此時新的微生物不斷生長，隨著水膜和流動水膜之間的混合稀釋，氧的擴散和吸收，微生物新陳代謝，有機物分解等過程。整個過程是一個複雜的物理化學和生物化學的綜合過程。

各戶汙水經化糞池出水由管道進入生物濾池，利用濾料表麵形成的一層生物膜淨化水，由於經過汙水處理廠處理，進入到該係統中的有機物主要為難降解的。故在此種情況下，自養菌的硝化菌占有優勢，氨氮去除率能達到80%以上，該生物濾池出水進入人工濕地采用配水管均勻分配到每濕地床中，在濕地床中，水中的剩餘汙染物質經過吸附、微生物降解、吸收等多種途徑去除。從潛流出水水質基本可以達到設計要求。在人工濕地上種植蘆葦、香蒲等挺水植物，使整個濕地的物種呈現多元化特征，提升濕地的自然價值和人文價值。經過人工濕地淨化後，經給水管到出水收集池。

各戶汙水經人工濕地出水匯集到氧化塘在陽光照射下可能會有藻類進入出水中。

綜合考慮後，推薦采用如下汙水處理工藝流程。

利用生物濾池作為預處理手段充分硝化，減輕後續負擔，出水流入到潛流濕地中，進入人工濕地采用配水管均勻分配到每濕地床中，在濕地床中，水中的剩餘汙染物質經過吸附、微生物降解、吸收等多種途徑去除。從潛流出水水質基本達到設計要求，各戶經人工濕地出水匯集到氧化塘，經氧化塘後可農用或排放河道。

5、所選用工藝的特點

（1）工藝完善、技術成熟、功能穩定可靠,具有一定的耐衝擊負荷。

（2）預處理采用生物濾池，增強硝化能力，提高氨氮的去除率；根據水平潛流段工藝特點，在此階段主要發生反硝化，大大降低總氮含量，且剩餘有機物得到進一步去除；後續自由表麵流濕地和氧化塘起鞏固，強化作用；

（3）考慮汙水成分複雜等特點，在工藝設計上采用了低負荷，長水力停留時間，有利於進一步提高汙染物的去除，且具有一定抗水力、有機負荷能力。

（4）在生態段通過基質吸附、植物吸收、微生物利用等綜合作用，脫氮除磷，且整體工藝采用低負荷、長水力停留時間的運行方式，更有利於難降解汙染物的去除。

6、工段說明

化糞池：化糞池采用磚混結構，外表塗上防水砂漿，主要用於廢水的預處理，降低汙染負荷。

生物濾池：采用砼構造，外表塗上防水砂漿。主要功能是利用其中的生物填料增加表麵積，增加生物菌的附著，通過微生物的代謝特性分解有機物。汙水在此停留一定時間，以利於汙水中的有機物得到充分降解。

人工濕地：采用砼構造，外表塗上防水砂漿。人工濕地對廢水的處理綜合了物理、化學和生物的三種作用。是人工濕地法處理汙水的核心部分。濕地係統成熟後，填料表麵和植物根係將由於大量微生物的生長而形成生物膜。廢水流經生物膜時，大量的SS被填料和植物根係阻擋截留，有機汙染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被去除。濕地係統中因植物根係對氧的傳遞釋放，使其周圍的環境中依次出現好氧、缺氧、厭氧狀態，從而通過硝化、反硝化作用將汙染物除去，實現達標排放。

出水池：通過分布在人工濕地末端的管道集水並自留入出水池，出水池中的水經過沉澱後排入下水管道，通過對集水池的采樣化驗，最終可以判斷人工濕地係統的運行情況。

氧化塘：分散式人工濕地汙水處理係統經汙水匯集進入氧化塘，氧化塘經過自淨能力，有效的進一步淨化廢水。

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