农村废水人工湿地处理

1、工程总体方案1.1污水量预测1.1.1综合生活污水量本村人口为500人，平均日综合用水为89L/P.d。则综合生活污水量为:89x500 =44.5 m3/d。1.1.2其它污水量其他污水量是指农作物栽培、牲畜饲养、农产品加工等过程中排出的污水。按综合 生活污水量的80%考虑，则其它污水量为44.5x80% = 35.6m3/d1.1.3污水总量根据以上计算结果得出本村的污水总量为：44.5+35.6=80.1m3/d1.2污水水质及处理程度1.2.1进水水质农村生活日渐城市化，生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、 洗衣机排水、淋浴排水及其他排水等。生活污水含纤维素、淀粉、糖类、脂肪

2、、 蛋白质等有机类物质，还含有氮、磷等无机盐类，其BOD5浓度约为：100250mg /L之间，TN的浓度为1530mg/L。生活污水中含有多种微生物，新鲜生活污 水中细菌总数在5X1055X106个/L之间，并含有多种病原体。生活污水中悬 浮固体物质含量一般在200400mg / L之间。由于生活污水中污染物以有机物为 主，同时生活污水中还含有许多微生物，对有机污染物进行分解，因而生活污水 是不稳定的、生物可降解的和易腐烂的，如果不经处理直接排放到环境中去会引 起环境的污染。1.2.2处理工艺选择由于生活污水中的污染物是以有机物为主，其生化性较好，所以通常情况 下生活污水的处理都是采用生物处

3、理的方法。生活污水的处理方法从处理工艺上 分有：厌氧生物处理和好氧生物处理。从处理方式上分：有集中处理和分散处理。 集中处理的方法多采用好氧生物处理，运行可靠，处理效果好，但存在着基建投 资大、动力消耗多、运行费用高、剩余污泥处理难等问题；分散处理方法大多数 为厌氧生物处理，处理设施投资少、运行费用低，但相当一部分处理设施存在着 处理效果不稳定、难以达到排放标准的问题。城市生活污水处理大多数采用集中 活性污泥法处理，但这种方法不完全适宜农村。农村生活污水的处理应选用投资 少、运行管理方便费用低的小型分散式处理方法为主。经比较，选择人工湿地污 水处理技术在农村最为合适。1.3人工湿地污水处理技术

4、“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。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，污水中有机物通过过滤、根系截留、吸附、吸收和植物光合、输氧作用， 促进兼性微生物分解来实现对污水的高效净化。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

5、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， 分解而获净化的。按水流方向可将人工湿地又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之多级垂直流湿地。水平流湿地床的水流是按一定方 向水平流动。在实际过程中有时将

6、垂直流湿地床与水平流湿地床组合起来使用， 这种湿地床称之组合式湿地床。垂直流湿地床较水平流湿地床负荷高。1.3.1特点人工湿地有自由水面型（FWS）和潜流型（SFS）两类。由于潜流型人工湿地 处理效果好、受气温影响相对较少、卫生条件好等原因而采用较多。潜流型人工 湿地根据污水的流动方向又分成水平流和垂直流两种。前者对BOD5、CODCr、 SS、重金属等污染物处理效果好，后者脱氮、除磷效果较好。人工湿地处理系统投资低，处理效果好，管理和维护简单，基本不用能源消 耗，运行费用仅为常规处理的1/ 10，抗冲击性能强，适合广大农村地区、小城镇 地区的污水处理。1.3.2构造下面重点介绍潜流型湿地。潜

7、流式人工湿地构造由进水区、处理区、出水区三部分组成,并且底部应做 好防渗层。垂直流人工湿地构造示意见图。图-垂直流人工湿地构造示意处理区为人工湿地工作区，为保证流程的长度和水流均匀，一般设计成上向 流分格串联运行。每格中的基质采用砾石或卵石，颗粒由下而上递减，基质厚度取 6080 cm。底层厚20 cm，粒径4060mm，为粗碎石层；中层厚30 cm，粒径20 40 mm，为中碎石层；上层厚15 cm，粒径1030 mm，为细碎石层。进水区与集水区的布置应尽量保证布水和集水均匀,避免在池内形成死水 区和短流。人工湿地的防渗层很重要，应保证污水处理过程中污水不向外渗漏， 防止污水对地下水的污染和

8、影响周围环境卫生。一般湿地应选在厚土层地区，厚 土层上再设防渗层，防渗层可用粘土、膨胀土、沥青和油毡铺设，现在也有做高密 度聚乙烯树脂塑料膜铺垫。人工湿地的植物品种对人工湿地的处理效果影响很大，所以湿地设计时应注意床内植物的选择和栽培。植物选择通常选择根系发达，根茎粗壮的植物;光合 作用好、输氧机能强的植物;当然也应考虑到植物的经济价值和观赏性。1.4人工湿地污水处理工艺采用生物接触氧化与人工湿地组合工艺对农村生活污水进行处理，其工艺 流程见图。细mnTtW接触氧化衣村;亏水装风机图-农村污水处理工艺流程农村生活污水经过细格栅去除漂浮物和悬浮物后，进入集水调节池以达到均 衡原水水质水量的目的，

9、然后用污水泵提升至生物接触氧化池。生物接触氧化池 内设置填料，底部采用空气管曝气。已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的 速度流经填料。填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触的过程中，水中的有机 物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，随水 流到沉淀池后被去除，污水得到净化。经生物接触氧化处理后，污水中大部分有 机物得到了去除。沉淀池出水进入人工湿地处理，进一步去除N、P营养盐。采 用潜流型人工湿地，平面尺寸为1.8 mX6.0 m,床深为80 cm,中间利用隔墙形 成交替流，人工湿地上栽种芦苇、菰米等具有高效脱氮除磷功能的水生型植物。 处理后的出水直接外排。2.1人工

10、湿地处理工艺设计2.1.1细格栅设置台链条式格栅除污机，栅条断面形状取圆形，细格栅计算结果如下:（1）格栅的间隙数量Q、sina n =b - h - v式中n格栅栅条间隙数（个）；Q 设计进水流量（m3/s），Q0=80.1 m3/d，由于实际进水流量很小，对后 续处理带来不便，且对集水调节池后面的泵站造成不必要的电力浪费，因此规定 每天进水时间为0.2小时，即Q=0.28 m3/s；a格栅倾角（o）b格栅栅条间隙h一格栅栅前水深v格栅过栅流速0.28tsin60on = 43.43 = 44个0.01 x 1x 0.6（2）格栅槽总宽度B = S （n -1） + b nB = 0.02（

11、44 -1）+ 0.01 x 44 = 1.3m式中B格栅槽总宽度（m）；S每根格栅栅条的宽度（m），a=60o；（m），b=10mm=0.01m；（m），h=1m；B=20mm（m/s），v=0.6m/s。（3）进水渠道渐宽部分的长度B - B 1 2tga式中L1进水渠道渐宽部分的长度（m）；B1进水明渠宽度（m），B1=1.0m；a1渐宽部分展开角度（o），一般采用10。30。，取a1=10oor 1.3 -1.0L = 0.85m12tg10o（4）栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度L2 = 0斗L2= 0.5L1=0.43m（5）通过格栅的水头损失:43 V23sin以2 g7 c 1

12、0.02） 3 0.62 .h = 3 x 1.79 0 01 3 - sin 60o = 0.22m式中h1过栅水头损失（m）；P格栅条的阻力系数，查表得圆形栅条的。=1.79；k一格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k=3（6）栅后槽总高度H= h+ h1+ h2式中H栅后槽总高度（m）；h2栅前渠道超高（m），一般采用0.30.5m，取0.3m。H= h+ h1+ h2=1+0.22+0.3=1.52m（7）格栅总长度L = L + L + 0.5 +1.0 + 斗12tga式中L格栅总长度（m）；H1格栅明渠深度（m）； H1=h+ h2 =1+0.3=1.3mL = L +

13、L + 0.5 +1.0 + 土 = 0.85 + 0.43 + 0.5 +1 += 3.53m12tgatg60（8）每日栅渣量w =业1 w = 5 x 86400核对公式1000匕 x 1000在格栅间隙为10mm的情况下，设栅渣量为0.1m3/103 m3污水，则栅渣量为W = 纹 =80.1 X 0.2 m3/d，宜采用手动清渣。 100010002.1.2集水调节池计算公式WT=QTQ一在T时段内废水的平均流量m3/hT一时段h取 T=0.2h W=0.28x0.2x3600=201.6m3调节池尺寸有效水深取2m池面积为101m2 池宽取5m池长为21m集水调节池简图2.1.3生

14、物接触氧化池生物接触氧化池进水BOD5浓度为200 /L，污水在池内停留时间约为3h, 池内溶解氧浓度3mg/L，曝气装置供气量按汽水比15： 1。活性污泥浓度Xv一般 采用20004000mg/L，设计中取Xv=3500 mg/L，填料总高度一般取3m,采用硬 填料时应分层装填，每层高1m;每隔生物接触氧化池面积不宜大于25皿，以保 证布水、布气均匀。流污泥浓度106 zSVI106106X = svf z =而 X1.2 = 12000理/L 式中Xr一回流污泥浓度（mg/L）；SVI污泥指数，一般采用100； z系数，一般采用z=1.2。污泥回流比rX =Xv 1 + r r3500 =

15、 9000解得：r=64%1 + r式中r污泥回流比，r=64%；Xr平均回流污泥浓度（mg/L），Xr=f Xr =0.75x12000=9000 mg/L。TN去除率RMN门 =邛 1+RTN门=- = TN = 30-15 = 50%解得混合液回流比R=100%。tn 1 + R TN 30反应池总有效容积V = QtV = Qt = 80.1 x 3/24 = 10m3反应池主要尺寸有效水深h=3m,有效面积：S=V/hS=V/h=10/3=3.33 皿2.1.4沉淀池沉淀池表面积F 3600QF =qF = 3600Q = 3600 x 0.28/1.2 = 840m2qq表面水力负

16、荷，一般采用0.51.5 m3/ m2h，取q =1.2 m3/ m2h。沉淀池直径DD =笠,兀.4F-4 x 840一 . .D =、；=、; - = 32.71m 设计中直径取为D=32.8m，半径为r=16.36m。二沉池有效水深h2h = qt2h = qt = 1.2 x 2.5 = 3mt沉淀时间（h），一般采用1.53.0h，取为t=2.5h。径深比32.8 = 10.9满足其取值在612的要求。h23污泥部分所需容积v2(1 + r)QXV = 11 -(X + X )N2 r“2(1 + r)QX2(1 + 64%) x 0.28 x 3600 x 3500V = = 74

17、6.57m3111(X + X )N2 (3500 +12000) x 2沉淀池总高度H = h + h + h + h + h12345H = h + h + h + h + h = 0.3 + 3 + 0.3 + 0.7825 +1.5 = 5.8825m12345h1沉淀池超高(m)，一般采用0.30.5 m，取0.3m；h3缓冲层高度(m)，一般采用0.3 m；h4沉淀池底部圆锥体高度（m），根据污泥部分的容积及二沉池污泥的特点，采用机械刮吸泥机连续刮泥，池底坡度为i=0.05, r1进水竖井半径（m）， 一般采用1.0m。h4 = (r r) x i1h4 = (r r ) x i

18、= (16.36 1) x 0.05 = 0.768m一、一、_V V 746 57-233 43h5沉淀池污泥区高度(m)， h5 1. 2 = 840- = 0.61mV2沉淀池底部圆锥体容积(m3)，V = xh x(r2 + rxr + r2)23411V = xh x(r2 + rxr + r2) = x0.7825x(16.362 +16.36x 1 +12) 233.43m3 2341132.1.5人工湿地有效面积F=Q/0.5F=80.1/0.5=160.2 皿式中：F 湿地床有效面积（m2）；Q 污水排放量，m3/日；0.6（或0.5）一潜流湿地床面积负荷为0.50.6m3/m2日。人工湿地床填料一级湿地床填料粒径6 1040mm，厚度0.83m；二级湿地床填料粒径6 103