新农村污水处理方案设计讲课稿Word文件下载.docx

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年平均降水量934.9mm年平均风速2.8m/s

1.2.3设计基础资料

造甲乡面积120.1平方公里，人口32988人，本项目受益农户数1295户，人数3978人。

根据提供的规划资料，宋岗村全村共有住户1295户，敬老院1个，村委会1个，幼儿园（托儿所）3个，卫生所（计生站）3个，小学1所。

本工程采取各户分散处理、汇集成流的处理模式，因此按照常住人口5人设计，每户处理水量0.15m3/d。

宋岗村总共设置1304个分散式污水处理系统。

1.3设计依据与设计原则

1.3.1设计依据

（1）建设方提供的有关技术、经济资料

（2）《中华人民共和国环境保护法》（1998年12月26日）

（3）《中华人民共和国水污染防治法》（1984年11月）

（4）《中华人民共和国环境污染防治法》（1984年5月）

（5）《室外排水设计规范》GBJ14—87

（6）《地表水环境质量标准》GB3838－2002

（7）《城镇污水处理厂污染物排放标准》GBl8918-2002

（8）《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）

1.3.2设计原则

（1）设计系统具有高效、高适应、高承受力及低投入、低运行费、低维护费等优点。

（2）系统净化功能强，能有效去除水中悬浮物、有机物、氮、磷以及重金属、细菌、藻毒素等；

出水水质GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的三级标准，满足作为工业水源、中水回用的用途。

（3）为保证湿地的长期效果，在设计中考虑项目所在地水文因素和湿地生态特点之间的关系。

对一些关键因素进行评价，如水的流速、深度和水位的涨落、停留时间、循环和分配因素、季节和天气的影响、地面水的状况和土壤的透水性等。

（4）针对冬季气温低和植物枯萎等因素，设置系统出水的后续生物处理设施，通过对系统出水进行后续生物处理来弥补由于气温低和冬季植物枯萎而造成的处理能力减弱问题，以保证污水处理系统各季节运行稳定、高效和经济。

（5）系统可防止废水对地下水的污染，并具有控制湿地蚊虫和气味的措施。

（6）水循环系统与生态景观建设有机结合，实现污水处理、利用和生态景观的统一，并实现部分污水回用。

1.4设计及施工范围与处理规模

1.4.1设计范围及目的

设计内容:

（1）．污水处理系统的污水处理工艺选择。

（2）．本项目所采用的主要污水处理设备的型号、规格及效能等。

（3）．污水处理站平面布置。

（4）．对污水处理构筑物的计算和设计，包括主体构（建）筑物以及必要附属建筑物。

（5）．进行整个工程的投资预算。

设计目的

对污水处理处理工艺、设备选型等进行多方案比较，确定适宜的污水处理系统建、构筑物布置；

采用技术先进、处理效果好、运行稳定、投资省、运行成本低的工艺。

使工程获得最佳的环境效益、社会效益和经济效益。

1.4.2设计范围

设计范围为污水处理工程的工艺设计、设备供货、安装调试、试运行至达标排放标准等。

1.4.3工程规模

工程规模：

总共设置1304个分散式污水处理系统，每户处理水量0.80m3/d。

1.5工程地点

333

第二章处理工艺选择

2.1处理水量与水质

2.1.1水量

宋岗村总共设置1304个分散式污水处理系统，每户处理水量0.80m3/d。

2.1.2污水来源及水质

农村生活主要为洗浴、冲厕、洗衣服用水等主要污染物为COD、BOD、氨氮等。

参考同类比其他污水水质，确定污水水质如下：

项目

COD

NH3-N

SS

TN

TP

PH

单位

mg/l

进水水质

200

23

300

30.0

5.0

6—9

注：

治理后排放污水排放符合GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的三级标准。

COD（mg/L）

BOD5（mg/L）

SS（mg/L）

NH3-N（mg/l）

TP（mg/l）

6-9

≤120

≤60

≤50

－

2.2治理工艺路线选择

2.2.1污水治理工艺选择

近年来,各种水处理技术在实际应用中取得了不断的发展,特别是作为二级处理的活性污泥法以其工艺相对成熟、运行稳定、处理效果好而成为城市污水处理的主流工艺,但传统的活性污泥不仅基建投资大,运行费用高,且主要以去除碳源污染物为目的,对氮、磷等营养物质的去除则微乎其微,经处理后的出水排入水体后仍将引起“富营养化”等环境问题。

三级处理虽可解决上述问题,但因投资和运行费用昂贵而难以大面积推广。

同时事实也说明,单纯依靠传统的人工处理方法在我国当前的情况下尚难以从根本上解决水污染问题,只能延缓其发展趋势。

70年代以来,人工湿地处理技术的提出和发展,为综合解决上述问题提供了一种新的选择。

针对新农村建设的方针，农村污水处理也提到议程，根据农村的特点，人工湿地系统在农村污水治理方面更突出优越型，具有高效、高适应、高承受力及低投入、低运行费、低维护费等优点。

2.2.2人工湿地类型

人工湿地根据污水在人工湿地中的流动方式可以把人工湿地划分为自由表面流人工湿地和潜流人工湿地。

（一）自流由表面流人工湿地

水面位于湿地基质层以上，水深一般为0.3~0.5m，水流呈推流式前进，污水从入口以一定速度缓慢流经湿地表面，部分污水或蒸发或渗入地下，出水由溢流堰流出。

近水面部分为好氧层，较深部分及底部通常为厌氧层。

在此种类型的湿地中，主要种植挺水植物，如芦苇、香蒲、水葱、灯心草等。

浮水植物系统和沉水植物系统，常归为水生植物塘系统。

种植挺水植物的自由水面人工湿地（FWS型）可应用于二级处理和三级处理。

也有用于处理矿山废水，城市和农田径流，工业废水等。

FWS型湿地优点有：

投资少，运行费用低，维护简单，效果比自然湿地好。

FWS型湿地缺点有：

水力负荷一般较低，达到同等处理效果的条件下，其占地面积要比潜流大的多，并且易受季节影响（冬季会结冰，夏季有恶臭，蚊蝇滋生），去污能力有限。

（二）潜流人工湿地

根据污水在湿地中流动的方向不同可将潜流型湿地系统分为水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地2种类型。

不同类型的湿地对污染物的去除效果不同，具有各自优缺点。

1）水平潜流湿地系统水平潜流人工湿地因污水从一端水平流过填料床而得名。

由一个或几个填料床组成，床体充填基质。

与自由表面流相比，水平潜流人工湿地的水力负荷和污染负荷大，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，且很少有恶臭和滋生蚊蝇现象，是目前国际上较多研究和应用的一种湿地。

其缺点有：

控制相对复杂，脱氮、除磷的效果不如垂直流人工湿地。

2）垂直潜流湿地系统在垂直潜流人工湿地总污水从湿地表面纵向流向填料床的底部，床体处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入人工湿地系统。

该系统的硝化能力高于水平潜流湿地。

但也有一定的局限性。

其缺点是落干/淹水时间较长，控制相对复杂。

潜流人工湿地主要有3部分组成：

基质、植物、布水系统。

目前人工湿地系统可用的基质主要有土壤、碎石、砾石、煤块、细砂、粗砂、煤渣、多孔介质、硅灰石和工业废物中的一种或几种组合的混合物。

基质一方面为植物和微生物生长提供介质。

另一方面通过沉积、过滤和吸附等作用直接去除污染物。

潜流人工湿地中使用的植物主要有香蒲、芦苇、灯心草等。

这些植物可增加湿地基质的遇水性，此外还能与周围环境的原生动物、微生物等形成各种小环境，将氧气输至根区，形成特殊的根基微生物环境，这一微生物环境具有很强的净化废水能力。

在美国，大约40%的潜流型湿地只种植香蒲一种植物，欧洲国家则多数种植芦苇，也有一些系统种植了多种组合植物。

布水系统主要是将进水按一定方式均匀分布在处理系统中，并且保证不发生短流和堵塞。

在潜流人工湿地处理系统中多采用穿孔布水系统。

潜流型人工湿地同时还能够对有机污染物有较强的降解能力。

污水中的不溶有机物通过湿地的沉积、过滤作用。

可以很快的被截留而被微生物利用。

污水中的可溶性有机物则可通过植物根系微生物膜的吸附、吸收及生物代谢过程分解去除。

该技术已经在英国、美国、新西兰、法国、澳大利亚、巴西、荷兰等许多国家得到应用推广，一些发展中国家也开始使用该技术解决国内的污水处理问题。

与此同时应用范围不断扩大，除了用于处理城市污水外，还应用于工业废水、农业面源污染、垃圾渗滤液暴雨径流等多种废水的处理，表现出良好的净化效果。

2.2.3推荐方案确定

考虑到造甲乡宋岗村人工湿地工程的出水水质要求，采用潜流人工湿地比价较经济适用。

潜流与自由表面流人工湿地两种组合方案优缺点比较见下表：

内容

自由表面流人工湿地

潜流人工湿地

优点

①技术先进，符合清洁生产原则；

②设备构筑物简单；

造价低、运行成本低、经济节能；

操作、管理、维护简单③能绿化、美化环境，具有景观效果和生态效益

①技术先进、可靠，符合清洁生产原则；

②设备构筑物简单，造价低、运行成本低，经济节能；

操作、管理、维护简单；

③有较稳定的去污染物的功效，达到设计标准④能绿化美化环境，具有景观效果和生态效益⑤可根据需要灵活分散布置；

⑥对水质水量适应性强⑦同类型工艺占地面积小。

缺点

占地面积大；

针对进出水水质，难以达到排放要求。

落干/淹水时间较长，控制相对复杂。

通过比较，选用潜流湿地作为人工湿地处理设施，对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好，且很少有恶臭和滋生蚊蝇现象。

2.2.4人工湿地工程工艺流程的确定

考虑到本工程出水水质标准较高，经过人工湿地处理很难保证出水能够达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的三级标准，为保证出水达标，必须保证良好的硝化、反硝化效果，为此在人工湿地组合工艺前面增加预处理过程，促进硝化，根据研究结果与实际工程经验，提出利用生物滤池作为预处理手段，利用细菌和藻类的共同作用继续进一步降解水中的污染物。

生物滤池法是在砂滤池基础上发展起来的一种生物处理法。

该方法是利用滤料表面形成一层生物膜来净化水质。

在滤池内，废水由于重力作用自上而下的连续流经滤料，使被吸附和吸收的物质在氧气的作用下进行氧化分解。

同时，微生物以有机物的营养进行自身繁殖。

一部分附着力差的微生物在废水的冲刷下会不断脱落，随水流流出滤池，此时新的微生物不断生长，随着水膜和流动水膜之间的混合稀释，氧的扩散和吸收，微生物新陈代谢，有机物分解等过程。

整个过程是一个复杂的物理化学和生物化学的综合过程。

各户污水经化粪池出水由管道进入生物滤池，利用滤料表面形成的一层生物膜净化水，由于经过污水处理厂处理，进入到该系统中的有机物主要为难降解的。

故在此种情况下，自养菌的硝化菌占有优势，氨氮去除率能达到80%以上，该生物滤池出水进入人工湿地采用配水管均匀分配到每湿地床中，在湿地床中，水中的剩余污染物质经过吸附、微生物降解、吸收等多种途径去除。

从潜流出水水质基本可以达到设计要求。

在人工湿地上种植芦苇、香蒲等挺水植物，使整个湿地的物种呈现多元化特征，提升湿地的自然价值和人文价值。

经过人工湿地净化后，经给水管到出水收集池。

各户污水经人工湿地出水汇集到氧化塘在阳光照射下可能会有藻类进入出水中。

综合考虑后，推荐采用如下污水处理工艺流程

利用生物滤池作为预处理手段充分硝化，减轻后续负担，出水流入到潜流湿地中，进入人工湿地采用配水管均匀分配到每湿地床中，在湿地床中，水中的剩余污染物质经过吸附、微生物降解、吸收等多种途径去除。

从潜流出水水质基本达到设计要求，各户经人工湿地出水汇集到氧化塘，经氧化塘后可农用或排放河道。

2.2.4所选用工艺的特点

1）工艺完善、技术成熟、功能稳定可靠,具有一定的耐冲击负荷。

2）预处理采用生物滤池，增强硝化能力，提高氨氮的去除率；

根据水平潜流段工艺特点，在此阶段主要发生反硝化，大大降低总氮含量，且剩余有机物得到进一步去除；

后续自由表面流湿地和氧化塘起巩固，强化作用；

3）考虑污水成分复杂等特点，在工艺设计上采用了低负荷，长水力停留时间，有利于进一步提高污染物的去除，且具有一定抗水力、有机负荷能力。

4）在生态段通过基质吸附、植物吸收、微生物利用等综合作用，脱氮除磷，且整体工艺采用低负荷、长水力停留时间的运行方式，更有利于难降解污染物的去除。

2.2.6工段说明

化粪池：

化粪池采用砖混结构，外表涂上防水砂浆，主要用于废水的预处理，降低污染负荷。

生物滤池：

采用砼构造，外表涂上防水砂浆。

主要功能是利用其中的生物填料增加表面积，增加生物菌的附着，通过微生物的代谢特性分解有机物。

污水在此停留一定时间，以利于污水中的有机物得到充分降解。

人工湿地：

人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。

是人工湿地法处理污水的核心部分。

湿地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。

废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。

湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，从而通过硝化、反硝化作用将污染物除去，实现达标排放。

出水池：

通过分布在人工湿地末端的管道集水并自留入出水池，出水池中的水经过沉淀后排入下水管道，通过对集水池的采样化验，最终可以判断人工湿地系统的运行情况。

氧化塘：

分散式人工湿地污水处理系统经污水汇集进入氧化塘，氧化塘经过自净能力，有效的进一步净化废水。

第三章各专业设计简介

3.1建（构）筑物设计

3.1.1采用的有关规范、资料

1、给水排水工程结构设计规范（GBJ69-84）。

2、建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）。

3、砼结构设计规范（GBJ10-89）。

4、建筑抗震设计规范（GBJ11-89）。

5、建筑结构荷载规范（GBJ9-87）。

6、建筑设计防火规范（GBJ16-87）。

7、站区内地质报告。

8、各专业提供的设计条件。

3.1.2主要构筑物的设计

1、所有盛水构筑物混凝土强度等级不低于C20，抗渗标号≥S6，同时满足结构的抗裂要求。

2、本工程建（构）筑物按安全等级二级设计，耐火等级按二级设计，建筑物设计时考虑良好的通风、采光功能。

3．2．基础、防渗设计

3.2.1地基处理

地基承载力要求达150KPa以上。

3.2.2防渗、抗震防腐措施

本工程采用混凝土自防水等级为S6，同时凡水池底板面、外壁墙内侧面及地下水位以下的外侧面均批1：

2水泥防水砂浆（厚20mm）。

对构筑物的防腐，通过增加砼的密实度、控制水灰比，确保钢筋保护层厚度等环节实现。

3．3．施工技术及安全措施

3.3.1材料

各种钢筋、型钢入场需带出厂证明，并按规定经抽检合格后方可使用。

砼采用R32．5普通硅酸盐水泥，砼水灰比控制在0．55内，砂、石等骨料要符合质量要求，配合比应到试验站确定。

3.3.2钢筋制作安装及砼浇捣

钢筋制作、绑扎严格按施工规范进行，确保钢筋的保护层厚度正确。

模板应支撑牢固、按缝密实、刚度足够、不漏水。

不能用铁丝穿过防水结构基层固定模板。

砼浇筑应严格按操作规程进行，以保证砼密实度。

砼浇捣安全期养护期不少于13日。

3.4高程及总图布置

3.4.1高程设计

●人工湿地工程高程布置原则

（1）为节约能耗，污水进入处理系统采用自流，凭籍重力流经各个处理构筑物，并尽量减少提升高度以节约能源。

（2）人工湿地系统设计地面标高尽可能考虑土方平衡，并与周围庭院标高相适应。

●设计地面标高

造甲乡宋岗村人工湿地系统工程的位置定位各户设置一个排污水口连接到分散式人工湿地系统。

●水力高程设计

污水进入人工湿地系统自流至生物滤池，之后依次靠重力流经潜流湿地生态氧化塘，暂定潜流人工湿地的地面标高为0.0m，出水水位约为-1.50m。

第四章各主要处理设施简介

4.1化粪池

化粪池由相联的三个池子组成，中间由过粪管联通，主要是利用厌氧发酵、中层过粪和寄生虫卵比重大于一般混合液比重而易于沉淀的原理，粪便在池内经过30天以上的发酵分解，中层粪液依次由1池流至3池，以达到沉淀或杀灭粪便中寄生虫卵和肠道致病菌的目的，第3池粪液成为优质化肥。

新鲜粪便由进粪口进入第一池，池内粪便开始发酵分解、因比重不同粪液可自然分为三层，上层为糊状粪皮，下层为块状或颗状粪渣，中层为比较澄清的粪液。

在上层粪皮和下层粪渣中含细菌和寄生虫卵最多，中层含虫卵最少，初步发酵的中层粪液经过粪管溢流至第二池，而将大部分未经充分发酵的粪皮和粪渣阻留在第一池内继续发酵。

流入第二他的粪液进一步发酵分解，虫卵继续下沉，病原体逐渐死亡，粪液得到进一步无害化，产生的粪皮和粪厚度比第一池显著减少。

流人第三他的粪液一般已经腐熟，其中病菌和寄生虫卵已基本杀灭。

第三池功能主要起储存已基本无害化的粪液作用。

三格化粪池厕所的地下部分结构由便器、进粪管、过粪管、三格化粪池、盖板五部分组成。

便器：

由工厂加工生产或白行预制，便器采用直通式，与进粪管联接，也可使用水封式便器，不再安装近粪管。

三格池：

用砖砌水泥粉壁面或水泥现浇，预制均可，以"

目"

字形为主要类型，若受地形限制，"

品"

字形、"

丁"

个型摆都也可。

容积达到贮粪2个月为宜。

三格池有效深度应不少于1cm，1至3格容积比例一般为2：

1：

3。

出水至生物滤池，污水经配水管进入生物滤池填料床。

类型砖混结构

化粪池1号化粪池

4.2生物滤池

生物滤池有五个部分组成：

填料床、池壁、布水投配系统、排水系统和空气通风系统。

填料床提供微生物附着生长所需表面。

介质可以是砾石、木板条和新型滤池采用的各种类型和形状的合成塑料填料。

池壁用于存放填料、容纳投配的废水及控制风的影响。

池壁可以是砖砌的、钢筋混凝土的，也可以是在工厂生产的预制板。

布水系统必须保证能够均匀布水，使所有的填料都能被润湿。

布水系统也要求投配的频率，它将影响滤池的运行效果。

排水系统有两种作用：

一是收集处理过的出水，作进一步处理；

另一是提供通道保持滤床内的通风，以满足好氧代谢的需氧。

对于砾石填料常用粘土或混凝土渗水栅板以支撑其重量。

对于其他填料，则可用混凝土支柱、木梁、增强玻璃钢格栅等来支撑。

滤池出水可以回流到废水投配前，与废水混合。

出水回流可有效地将滤池水力负荷和有机负荷实行分离，成为各自的独立运行参数，且能解决高浓度废水处理问题，增加供氧满足处理要求，同时可以降低进水浓度，消除厌氧臭味。

但是回流也有其劣势，1）为适应回流，需扩大沉淀池或终沉池容量，提高设施费用；

2）需要动力提升；

3）在寒冷季节，回流易使废水温度降低。

故综合考虑，除非有特殊需要如反硝化，无需回流。

填料不仅为微生物提供附着面积，也提供了微生物在单元内的逗留机制。

滤池内有机物的去除和氮硝化机制与其他好氧处理工艺相同。

可溶性有机物通过扩散进入位于填料表面的生物膜作为异氧菌的碳源和能源被利用。

氨氮通过扩散进入生物膜，部分被异氧菌合成为微生物质，余下的被硝化菌氧化成硝酸盐氮。

有机物和氮硝化导致附加的生物质，增加了生物质的厚度。

当生物膜过厚时发生脱落，脱落后的生物膜进入被处理的出水中排出。

介质扩散对生物膜代谢起着控制作用。

有学者对填料做过不同的有机负荷下综合研究，结果表明所有受试填料均有明显去除有机物的效果，只是有些显得更好一些。

一些填料在低有机负荷下运行良好，而另一些在高有机负荷下运行良好，在低有机负荷下表现最好的60º

横流（XF）填料。

该滤池进水为二沉池出水，故整个系统属于低负荷，所以本系统选择60º

滤池内液体流态，一般被认为是带有弥散性的推流式。

由于这种流态和微生物的附着生长，沿着滤床不同深度上生存着不同种类的微生物。

这一特性对滤床运行有很大影响。

滤床上部通常碳氧化和氮硝化同时发生，异氧菌为优势菌，大部分含碳有机物在滤床的上部被去除。

而水流在滤床下部时，含碳有机物大部分被去除，COD下降到20mg/L以下，限制了异氧菌的生长，此时水中氨氮含量人相对较高，硝化菌成为优势菌，并在生物膜内稳定生长，完成对硝氮的氧化。

这是生物滤池的一般流态分布，考虑该项目滤池进水为污水处理厂二沉池出水，易降解有机物已去除，减少了填料堵塞的可能性，并可将该滤池主要作用为硝化。

工艺单体参数：

功能：

硝化，去除氨氮；

流量：

0.80m3/d；

尺寸：

L×

B×

H=2×

2×

1.2（H）mm

有效容积：

4.0m3；

容积负荷：

0.205kgBOD/（m3·

d）

填料深度：

0.6m；

填料类型：

60º

横流（XF）填料；

填料模数：

0.60m；

模数8个

滤池个数：

1个。

4.3潜流人工湿地

潜流人工湿地，它由土壤、植物（如芦苇、香蒲、水葱等）组成，床底有隔水层，纵向置坡度。

进水端沿床宽构筑有布水沟，内置砾石。

废水从布水沟投入床内，沿介质下部潜流呈水平渗滤前进，从另一端出水沟流出。

在出水端砾石层底部设置多孔集水管，可与能调节床内水位的出水管连接，以控制、调节床内水位。

工艺单体详细设计

设计流量0.8m3/d；

功能利用微生物和植物去除水中的污染物质