農(nóng)村生活污水處理畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　第一章 農(nóng)村生活污水概述</p><p>　　1.1農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀 </p><p>　　農(nóng)村生活污水是指農(nóng)村地區(qū)居民在生活過(guò)程中形成的污水, 主要來(lái)源是單戶(hù)型的家庭生活污水。據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局在《國(guó)家農(nóng)村小康環(huán)境保護(hù)行動(dòng)計(jì)劃》中指出,全國(guó)農(nóng)村每年產(chǎn)生生活污水約80億t1。而建設(shè)部《村莊人居環(huán)境現(xiàn)狀與問(wèn)題》調(diào)查報(bào)告，對(duì)我國(guó)具有代表性的9個(gè)省43個(gè)縣74個(gè)村莊的入

2、村入戶(hù)調(diào)查顯示， 96%的村莊沒(méi)有排水渠道和污水處理系統(tǒng)，生產(chǎn)生活污水隨意排放，造成河流和水塘污染，導(dǎo)致農(nóng)村人口飲水困難，影響村民居住環(huán)境，嚴(yán)重威脅農(nóng)民的身體健康。在我國(guó)農(nóng)村，有3 億多人喝不上干凈的水，其中超過(guò)60%是由于非自然因素導(dǎo)致的飲用水源水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，7億人的飲用水中大腸桿菌超標(biāo)，1.7 億人的飲用水受到有機(jī)污染2。同時(shí)，由于農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)的廣泛使用，致使許多地方的地方水已經(jīng)不適用于飲用，嚴(yán)重影響了人民群眾的身體健康和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的

3、健康發(fā)展。有人這樣形容中國(guó)農(nóng)村的人居環(huán)境現(xiàn)狀: 如果把全國(guó)的村莊合并為10 個(gè)村的話(huà), 4 個(gè)村沒(méi)有自來(lái)水; 3 個(gè)村在豬圈或廁所旁打了一口井, 供人們飲用; 10 個(gè)村莊都把臟水往外潑; 9 個(gè)村莊還在使用傳統(tǒng)旱廁; 9 個(gè)村莊仍然隨便找個(gè)地方填埋垃圾; 4 個(gè)村莊下雨出不來(lái);5 個(gè)</p><p>　　隨著新農(nóng)村建設(shè)和農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快, 農(nóng)村生活污水的有組織排放量將會(huì)大大增加，而現(xiàn)階段我國(guó)小城鎮(zhèn)污水處理率還

4、不到10%3, 農(nóng)村地區(qū)生活污水的處理率更低, 絕大部分生活污水未經(jīng)處理直接排放。盡管城市生活污水二級(jí)生物處理技術(shù)已經(jīng)較完善, 但目前用于農(nóng)村生活污水的治理還存在一個(gè)較大的難點(diǎn), 即一般城市污水處理廠(chǎng)投資和運(yùn)行費(fèi)用較大, 對(duì)于一個(gè)日處理1萬(wàn)t 城市生活污水的處理廠(chǎng), 投資約在1500萬(wàn)元左右, 年運(yùn)行費(fèi)用約為150～200 萬(wàn)元, 因此農(nóng)村生活污水處理廠(chǎng)就算建得起, 也運(yùn)行不起。此外, 我國(guó)農(nóng)村技術(shù)力量還比較薄弱, 很難滿(mǎn)足常規(guī)城市生活

5、污水處理廠(chǎng)的技術(shù)要求。為了根本解決這一問(wèn)題, 必需尋求一種投資小、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便、處理效果好的技術(shù)用于農(nóng)村生活污水的治理中, 確保已建成的污水處理廠(chǎng)能長(zhǎng)期穩(wěn)定正常運(yùn)行。</p><p>　　1.2農(nóng)村生活污水特征</p><p><b>　　1.2.1水質(zhì)特征</b></p><p>　?。?）農(nóng)村生活污水水質(zhì)呈現(xiàn)有機(jī)物和氮磷濃度高的特點(diǎn)

6、, 但由于家庭生活污水中可生化</p><p>　　有機(jī)物含量高, 農(nóng)村生活污水的生化性一般較好。徐洪斌等4針對(duì)我國(guó)太湖地區(qū)農(nóng)村生活污水研究發(fā)現(xiàn), 其總體排水水質(zhì)為( COD)=350～770mg/L,(BOD5)=200～400mg/L,(TP) = 2.5～3.5mg/ L ( TKN) =30～40mg/L, ( BOD5)/( COD)在0.45～0.55 之間。</p><p>

7、　　（2）農(nóng)村生活污水中的黑水(包括糞尿及廁所沖洗水)和灰水(洗浴、洗衣和廚房產(chǎn)生的水)</p><p>　　在水質(zhì)、水量上均存在很大差異?；宜枯^大,一般占總水量的50%～80% 5,但水中污染物</p><p>　　質(zhì)含量明顯較低, 便于處理,且存在回用價(jià)值。研究表明6, 將灰水回用于沖廁或澆灌, 可節(jié)</p><p>　　約家庭用水總量的30%～50%。黑水

8、雖然水量小, 但污染物質(zhì)、病原菌含量高,處理難度大。</p><p>　　Almeida等7針對(duì)生活污水進(jìn)行分析, 發(fā)現(xiàn)黑水對(duì)生活污水中COD、TSS、NH3-N、PO4-P 的貢獻(xiàn)</p><p>　　率分別達(dá)到了43～9%、77～4%、97～1%、79～8%,可見(jiàn)黑水是生活污水的主要污染來(lái)源。</p><p>　?。?）大部分農(nóng)村生活污水的性質(zhì)相差不大，水中基本

9、上不含有重金屬和有毒有害物質(zhì)（但</p><p>　　隨著人們生活水平的提高，部分生活污水中可能含有重金屬和有毒有害物質(zhì)），含一定量的氮、</p><p><b>　　磷，水質(zhì)波動(dòng)大。</b></p><p>　　（4）不同時(shí)段的水質(zhì)不同。</p><p><b>　　1.2.2水量特征</b>&l

10、t;/p><p>　　（1）一般農(nóng)村的生活污水量都比較小，除小城鎮(zhèn)外，農(nóng)村人口居住分散，水量相對(duì)較少，相應(yīng)地產(chǎn)生的生活污水量也較??；</p><p>　?。?）變化系數(shù)大，一般在3.0～5.0 之間。居民生活規(guī)律相近，導(dǎo)致農(nóng)村生活污水排放量早晚比白天大，夜間排水量小，甚至可能斷流，水量變化明顯，即無(wú)水排放呈不連續(xù)狀態(tài)，具有變化幅度大的特點(diǎn)；</p><p>　　（3）在

11、上午、中午、下午都有一個(gè)高峰時(shí)段。</p><p>　　第二章 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)狀況</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用農(nóng)村生活污水治理的處理技術(shù)比較多，從工藝原理上可歸為兩類(lèi)：第一類(lèi)是自然處理系統(tǒng),利用土壤過(guò)濾、植物吸收和微生物分解的原理，又稱(chēng)為生態(tài)處理系統(tǒng)。常用的有：人工濕地處理系統(tǒng)、土地處理系統(tǒng)、穩(wěn)定塘等。第二類(lèi)是生物處理系統(tǒng)，又可分為好氧生物處理和厭氧生物處理。好氧生物處理是通

12、過(guò)動(dòng)力給污水充氧，培養(yǎng)微生物菌種，利用微生物菌種分解、消耗吸收污水中的有機(jī)物、氮和磷，常用的有：AB法、A2/O法、A/O法、SBR法、生物接觸氧化法等。厭氧生物處理是利用厭氧微生物的代謝過(guò)程，在無(wú)需提供氧氣的情況下把有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物和少量的細(xì)胞物質(zhì)，常用的有：厭氧- 兼氧無(wú)能耗污水生物凈化處理、厭氧濾池、復(fù)合厭氧處理技術(shù)等。</p><p><b>　　2.1生態(tài)處理系統(tǒng)</b>&l

13、t;/p><p>　　2.1.1人工濕地處理系統(tǒng)</p><p>　　人工濕地污水處理技術(shù)是利用人工水生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)多級(jí)生物的稀釋降解作用來(lái)去除或削弱水中污染物的方法。主要由人工基質(zhì)、水生植物、微生物三部分組成。其中，基質(zhì)表面巨大的生物膜一方面為微生物的生長(zhǎng)提供穩(wěn)定依附表面，同時(shí)也為水生植物提供了載體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，目前，廣泛應(yīng)用的主要為砂、礫石和卵石; 濕地中植物在污水凈化工程中有直接和間接作用，水

14、生植物通過(guò)通氣組織的運(yùn)輸,將氧氣運(yùn)送到根區(qū)，在植物根系周?chē)h(huán)境中依次會(huì)出現(xiàn)好氧區(qū)、兼氧區(qū)和厭氧區(qū)，廢水中大部分有機(jī)物可在好氧區(qū)被好氧微生物氧化分解，常見(jiàn)的微生物有放線(xiàn)菌、磷細(xì)菌、硫細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌等，它們?cè)诜纸庥袡C(jī)物、脫N 除P 的過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。人工濕地的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的生物吸附氧化和活性污泥處理工藝費(fèi)用低，且土建施工較簡(jiǎn)單，污水可自流進(jìn)入，無(wú)需額外動(dòng)力，據(jù)調(diào)查，人工濕地處理系統(tǒng)比普通污水處理系統(tǒng)的工程投資節(jié)

15、省40%～50%，運(yùn)行費(fèi)用僅為普通污水處理系統(tǒng)的10%～30%。此系統(tǒng)不僅能使COD和BOD的去除率達(dá)到85%以上，還能除磷脫氮。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人工濕地對(duì)不同污染物成分的處理效果見(jiàn)表111。</p><p>　　因此人工濕地是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益，適合我國(guó)國(guó)情，尤其適合廣大農(nóng)村、中小城鎮(zhèn)的污水處理，具有極其廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　2.1.2土地

16、處理系統(tǒng)</p><p>　　污水土地處理技術(shù)屬于土壤滲濾系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)污水資源化的重要途徑，它對(duì)BOD、COD、氨氮、總氮和總磷有著較高的去除率，具有投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，管理簡(jiǎn)單和處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，有凈化污水，美化綠化環(huán)境和節(jié)約水資源的綜合效果，但有占地面積大、受氣候影響大、對(duì)土質(zhì)要求較高等缺點(diǎn)，一般以土質(zhì)通透性能強(qiáng)，活性高，水力負(fù)荷大，處理效率好為原則。適用于地下水位深、有廢棄土地資源的村鎮(zhèn)。土地處理技術(shù)包括

17、慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流等處理技術(shù)，進(jìn)入土地處理前需考慮預(yù)處理，污水預(yù)處理的程度和方式應(yīng)綜合土壤性質(zhì)、污水土地處理的方法、處理后水質(zhì)要求及場(chǎng)地周?chē)h(huán)境條件等因素確定，一般來(lái)說(shuō)，慢速滲濾和快速滲濾系統(tǒng)需要一級(jí)沉淀預(yù)處理，地表漫流系統(tǒng)需要格柵和沉淀池。</p><p>　　2.1.3 穩(wěn)定塘 </p><p>　　穩(wěn)定塘是經(jīng)過(guò)人工適當(dāng)修整后設(shè)圍堤和防滲層的污水池塘。其凈化原理類(lèi)似自然水體的

18、自?xún)魴C(jī)理，通過(guò)微生物（細(xì)菌、真菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物等）的代謝活動(dòng)，以及相伴的物理、化學(xué)、物化過(guò)程，使污水中污染物進(jìn)行多級(jí)轉(zhuǎn)換、降解和去除。按凈化作用機(jī)理分為兼性塘、曝氣塘、好氧塘、厭氧塘和綜合生物塘等。穩(wěn)定塘建造投資少、運(yùn)行維護(hù)成本低、無(wú)需污泥處理，但負(fù)荷低、占地大、受氣候影響大、處理效果不穩(wěn)定。適宜我國(guó)村鎮(zhèn)以生活污水為主的小水量污水處理。為進(jìn)一步強(qiáng)化處理效果，國(guó)內(nèi)外相繼推出了許多新型塘和組合塘。如裝有連續(xù)攪拌裝置的高效藻類(lèi)塘、利用水生維

19、管束植物提高處理效率的水生植物塘、多個(gè)好氧和厭氧穩(wěn)定塘相連的多級(jí)串聯(lián)塘以及高級(jí)綜合塘等。其中，高效藻類(lèi)塘應(yīng)用較多，是對(duì)傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的改進(jìn)，其充分利用菌藻共生關(guān)系，對(duì)污染物進(jìn)行處理，正因其最大限度地利用了藻類(lèi)產(chǎn)生的氧氣，塘內(nèi)的一級(jí)降解動(dòng)力學(xué)常數(shù)值比較大，故稱(chēng)之為高效藻類(lèi)塘15。目前已在太湖地區(qū)開(kāi)展了高效藻類(lèi)塘系統(tǒng)處理太湖地區(qū)農(nóng)村生活污水的實(shí)驗(yàn)研究。</p><p><b>　　2.2生物處理系統(tǒng)</b

20、></p><p>　　2.2.1好氧生物處理</p><p>　　(1)AB工藝(Adsorption-Biooxidation)</p><p>　　AB工藝是吸附生物氧化工藝的簡(jiǎn)稱(chēng)，80年代初應(yīng)用于工程實(shí)踐。該工藝是在傳統(tǒng)兩段活性污泥法(Z-A法)和高負(fù)荷活性污泥法的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種新工藝，對(duì)曝氣池按照高低負(fù)荷分二級(jí)供氧。A級(jí)負(fù)荷高，減省了曝氣池的容積曝

21、氣時(shí)間短，產(chǎn)生污泥量大，污泥負(fù)荷在2.5KgBOD5/(KgMLSS.d)以上。B級(jí)負(fù)荷低，污泥齡較長(zhǎng)。A、B兩級(jí)各設(shè)沉淀池單獨(dú)成系統(tǒng)。系統(tǒng)負(fù)荷高，運(yùn)行較穩(wěn)定，污泥不易膨脹，有一定的脫氮除磷能力。適用于進(jìn)水濃度高的各種規(guī)模的污水處理廠(chǎng)。但也存在流程較長(zhǎng)，污泥回流量較大，能耗較高等問(wèn)題。</p><p>　　(2)A2/O工藝(Anaerobic-Anoxic-Oxic)</p><p>　

22、　A2/O工藝是隨著污水中的氮、磷濃度越來(lái)越高,而排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氮、磷的排放要求也越來(lái)越高的情況下開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種具有除磷、脫氮功能的二級(jí)處理工藝。通過(guò)該工藝可獲得優(yōu)質(zhì)的出水。A2/O工藝通過(guò)污泥回流和內(nèi)回流（硝化液回流），在流程中形成厭氧-缺氧-好氧三個(gè)反應(yīng)階段。通過(guò)好氧菌、硝化菌、聚磷菌和反硝化菌的作用，達(dá)到除磷、脫氮的效果。A2/O工藝出水優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定，是一種高效的污水處理工藝。但其具有流程長(zhǎng)、占地面積較大、投資和運(yùn)行費(fèi)用較高、操作運(yùn)行較

23、復(fù)雜的缺點(diǎn)。</p><p><b>　　(3)A/O工藝</b></p><p>　　若在A2/O工藝的基礎(chǔ)上取消缺氧階段和內(nèi)回流（硝化液回流），降低污泥濃度、壓縮污泥齡、控制硝化，以去除CODcr、BOD5和磷為主，就是A/O除磷工藝；如果在A2/O工藝的基礎(chǔ)上取消厭氧段,抑制磷的釋放，以去除CODcr、BOD5和反硝化脫氮為主，就是A/O脫氮工藝。A/O工藝出水

24、除TN指標(biāo)或總磷指標(biāo)較A2/O工藝高外，其他方面具有與A2/O工藝相似的特點(diǎn)，且投資和運(yùn)行成本均比A2/O工藝低，運(yùn)行管理較A2/O工藝簡(jiǎn)單。該工藝具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　總水力停留時(shí)間少于其它脫氮除磷工藝；</p><p>　　缺氧（厭氧）、好氧交替運(yùn)行，不利于絲狀菌繁殖，無(wú)污泥膨脹之虞；</p><p>　　A段維持缺氧（厭氧）環(huán)境，不需曝氣，只需緩

25、慢攪拌，運(yùn)行費(fèi)用較低。</p><p>　　(4)SBR法(Sequencing Batch Reactor)</p><p>　　SBR工藝又稱(chēng)序批式活性污泥法工藝，是一種一體化的工藝，其進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水均在一個(gè)池內(nèi)完成，使污水在厭氧、缺氧、好氧不斷交替的條件下完成對(duì)有機(jī)污染物的降解，同時(shí)達(dá)到脫氮除磷的目的。在傳統(tǒng)SBR工藝的基礎(chǔ)上又發(fā)展了很多改良工藝，如ICEAS、CAST、UN

26、ITANK、MSBR等。SBR工藝流程簡(jiǎn)單、占地少、處理效率較高、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因?yàn)殚g歇運(yùn)行和水位變化，設(shè)備和構(gòu)筑物閑置率較高，自動(dòng)化控制水平要求較高，與后續(xù)處理工藝銜接上存在困難。</p><p>　　(5)生物接觸氧化法</p><p>　　生物接觸氧化法是生物膜法的一種。該方法是在池內(nèi)設(shè)置填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒(méi)全部填料，并以一定的速度流經(jīng)填料。填料上長(zhǎng)滿(mǎn)生物膜，污水與生物

27、膜相接觸。在生物膜微生物的作用下，污水得到凈化。生物接觸氧化法適于可生化性較好的廢水，無(wú)常規(guī)活性污泥法的污泥膨脹等問(wèn)題，但存在耗電量高、設(shè)備材料維護(hù)困難等問(wèn)題，處理效率不如常規(guī)活性污泥法。</p><p>　　2.2.2厭氧生物處理</p><p>　?。?）厭氧- 兼氧無(wú)能耗污水生物凈化處理</p><p>　　該系統(tǒng)利用生物膜、生物濾池等手段進(jìn)行兼氧、好氧分解,

28、 以厭氧消化工藝為主體,輔以生物氧化塘作深度處理, 通過(guò)多級(jí)自流、分段處理、逐級(jí)降解的形式, 處理村內(nèi)匯集來(lái)的污水, 整個(gè)處理過(guò)程不耗用動(dòng)力, 而是利用重力自然推流。由于采取厭氧消化工藝, 污泥減量明顯, 一般僅需3- 5年清掏1次, 運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)管理簡(jiǎn)便。經(jīng)該系統(tǒng)處理后的污水, SS、COD、BOD5、NH3- N、TN、TP平均去除率分別為49%、21%、41%、51%、40%、45%, 出口水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于GB8978-19

29、96《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。</p><p><b>　　（2）厭氧生物濾池</b></p><p>　　厭氧生物濾池的構(gòu)造類(lèi)似好氧生物接觸氧化池，不同之處在于池頂密封[12]，其工程投資、運(yùn)行費(fèi)用低，對(duì)維護(hù)人員的要求不高，已在我國(guó)農(nóng)村應(yīng)用。如北京胡家垡村采用厭氧生物濾池處理生活污水，出水水質(zhì)達(dá)北京市《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 11 ／307—2005）的

30、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。另外，若將厭氧生物濾池技術(shù)與好氧生物技術(shù)聯(lián)合使用，出水水質(zhì)可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)[20]。</p><p>　　（3）復(fù)合厭氧處理技術(shù)</p><p>　　復(fù)合厭氧處理技術(shù)是厭氧活性法和厭氧生物膜法相結(jié)合的處理方法。上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院根據(jù)多年積累的污水治理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合農(nóng)村生活污水處理的實(shí)際需求，自主開(kāi)發(fā)了復(fù)合厭氧反應(yīng)

31、器，并成功應(yīng)用于農(nóng)村生活污水處理。該復(fù)合厭氧反應(yīng)器由輕質(zhì)濾料層、懸浮厭氧污泥床等組成，經(jīng)厭氧活性污泥和生物膜的雙重協(xié)同作用，污染物去除效率極大提高。此外，通過(guò)在反應(yīng)器中設(shè)置特殊輕質(zhì)濾料層，防止了污泥流失，提高了反應(yīng)器的容積負(fù)荷和處理效果。實(shí)際工程的跟蹤檢測(cè)結(jié)果表明，復(fù)合厭氧反應(yīng)器對(duì)COD和SS表現(xiàn)出良好的去除效果。</p><p>　　第三章 人工濕地概述</p><p>　　3.1人工濕

32、地的含義</p><p>　　在1971 年《濕地公約》中，濕地定義為:不論其為天然或人工、長(zhǎng)久或暫時(shí)的沼澤地、泥炭地或水域地帶，帶有靜止或流動(dòng)，或淡水、半咸水或咸水水體者，包括低潮時(shí)水深不超過(guò)6m的水域。濕地是地球上水陸作用形成的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng),是重要的生存環(huán)境和最富生物多樣性的自然生態(tài)景觀(guān)之一。而且它在抵御洪水、調(diào)節(jié)徑流、改善氣候、控制污染、美化環(huán)境和維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡等方面有非常重要的作用,被譽(yù)為“自然之腎”。

33、</p><p>　　而人工濕地是在自然條件下不存在濕地的地方，人為地創(chuàng)造濕地條件及種植相應(yīng)植物等而發(fā)展成的濕地。美國(guó)著名濕地研究、管理和設(shè)計(jì)專(zhuān)家Hammer 等將人工濕地定義為: 為人類(lèi)的利用和利益，通過(guò)模擬自然濕地人為設(shè)計(jì)與建造的，以飽和基質(zhì)、挺水和沉水植物、動(dòng)物和水體組成的復(fù)合體。而我國(guó)國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)人工濕地的定義為: 通過(guò)模擬天然濕地的結(jié)果和功能，選擇一定的地理位置和需要，根據(jù)人們的需要設(shè)計(jì)和建造的濕地。&l

34、t;/p><p>　　人工濕地污水處理系統(tǒng)利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化作用。這種濕地系統(tǒng)是在一定長(zhǎng)寬比及地面坡度的洼地中, 由土壤和按一定坡度充填一定級(jí)別的填料(如礫石等) 混合結(jié)構(gòu)的填料床組成, 并在床體的表面種植具有處理性能好、成活率高、抗水性強(qiáng)、生長(zhǎng)期長(zhǎng)、美觀(guān)且具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物(如蘆葦、茳芏等挺水植物) ,它與在水中、填料中生存的動(dòng)物、微生物形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境

35、, 污水流經(jīng)床體表面和床體填料縫隙時(shí),通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效凈化處理16。</p><p>　　污水處理型人工濕地是以人工濕地(床和塘系統(tǒng))處理為主的包括前處理和后處理的污水處理工藝。前處理單元包括各種預(yù)處理工藝，如格柵、沉砂池、沉淀池、調(diào)節(jié)池、化糞池等；后處理單元即人工濕地單元主要是人工建造的多級(jí)植物床、植物塘組合的濕地單元及水流控制設(shè)施。在實(shí)際運(yùn)用中，人工濕地可

36、由單一或多個(gè)植物床(具有一種或多種植物、一種或多種基質(zhì)及一種或多種水流方式構(gòu)成)，又可是一個(gè)或多個(gè)植物床和植物塘或兼性塘、氧化塘等多種類(lèi)型濕地單元組合而成。</p><p>　　3.2人工濕地的分類(lèi)</p><p>　　當(dāng)今國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)人工濕地系統(tǒng)的分類(lèi)多種多樣。從工程設(shè)計(jì)的角度出發(fā),按照系統(tǒng)布水方式的不同或水在系統(tǒng)中流動(dòng)方式不同一般可分為自由表面流人工濕地、水平潛流人工濕地、垂直潛流人工

37、濕地。</p><p>　　3.2.1自由表面流人工濕地。</p><p>　　這種類(lèi)型的人工濕地和自然濕地類(lèi)似,污水以較慢的速度從濕地表面流過(guò),污水中有機(jī)物的去除主要依靠生長(zhǎng)在水下的植物的莖和桿上的生物膜來(lái)完成,濕地中的氧主要來(lái)自于水體表面擴(kuò)散、植物根系的傳輸和植物的光合作用，水深多在0.1-0.6m 之間，難以利用填料表面和生長(zhǎng)豐富的植物根系對(duì)污染物的降解作用。常用的植物包括：香蒲、蘆

38、葦、慈菇、莎草等。這種類(lèi)型的人工濕地具有投資少、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),但占地面積較大,水力負(fù)荷率較小,去污能力有限;而且系統(tǒng)的運(yùn)行受氣候影響較大,水面冬季易結(jié)冰,夏季易生蚊蠅,散發(fā)臭氣。 </p><p>　　自由表面流人工濕地示意圖</p><p>　　3.2.2水平潛流人工濕地。</p><p>　　污水從進(jìn)口經(jīng)由砂石等系統(tǒng)介質(zhì)，以近水平流方式

39、在濕地床的表面下流動(dòng)，基質(zhì)通常由礦石和粗砂組成，從而能提供較多的孔隙以使污水能迅速滲漏到整個(gè)基質(zhì)床。一方面可以充分利用填料截留、過(guò)濾等作用，充分利用植物根系周?chē)奈⑸锶郝?，提高處理效果和處理能力；另一方面由于水流在地表以下流?dòng)，保濕性較好，處理效果受氣候影響較小，占地較少，而且衛(wèi)生條件較好。介質(zhì)通常選用水力傳導(dǎo)性良好的材料，氧主要通過(guò)植物根系釋放。一般情況下，這種人工濕地的出水水質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)的二級(jí)生化處理。但是它較表面流濕地建設(shè)成本高、

40、控制也相對(duì)復(fù)雜，脫氮、除磷效果不如垂直流濕地。目前歐洲國(guó)家大多采用這種設(shè)計(jì)類(lèi)型，主要應(yīng)用蘆葦，因此又稱(chēng)蘆葦床處理系統(tǒng)。香蒲也是常用的濕地植物。 </p><p><b>　　潛流人工濕地示意圖</b></p><p>　　3.2.3垂直潛流人工濕地。</p><p>　　污水從濕地表面縱向流向填料床的底部,床體處于不飽和狀態(tài),氧可通

41、過(guò)大氣擴(kuò)散和植物傳輸進(jìn)入濕地。其硝化能力高于水平潛流人工濕地,可用于處理氨氮含量較高的污水。但處理有機(jī)物能力不如水平潛流人工濕地系統(tǒng),落干/淹水時(shí)間較長(zhǎng),控制相對(duì)復(fù)雜,夏季有孽生蚊蠅的現(xiàn)象。</p><p>　　三種人工濕地處理污水系統(tǒng)類(lèi)型比較</p><p>　　3.3人工濕地的構(gòu)成</p><p>　　人工濕地是一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，主要由五個(gè)基本要素組成，各部分

42、協(xié)同作用。</p><p><b>　　(1)透水性的基質(zhì)</b></p><p>　　人工濕地的基質(zhì)用來(lái)支撐濕地植物、蓄納污水和為污染物提供物理、化學(xué)和生物轉(zhuǎn)化場(chǎng)所。常用的人工濕地基質(zhì)主要包括礫石、碎石、砂、土壤、有機(jī)質(zhì)，為微生物提供穩(wěn)定的依附表面，同時(shí)為水生植物提供載體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)?；|(zhì)選擇主要考慮其質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、pH、電導(dǎo)率等，同時(shí)需要考慮待處理污水的類(lèi)型、地

43、理因素和經(jīng)濟(jì)因素。</p><p>　　(2)好氧和厭氧微生物</p><p>　　微生物是人工濕地凈化污水的主要“執(zhí)行者”。人工濕地的許多功能是由微生物及其代謝作用調(diào)節(jié)的。人工濕地中的微生物包括細(xì)菌、酵母菌、真菌、原生動(dòng)物和藻類(lèi)，他們是凈化污水的主要貢獻(xiàn)者，是人工濕地主要的有機(jī)碳匯。微生物的作用：轉(zhuǎn)化有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)為無(wú)毒或不可溶物質(zhì)、改變基質(zhì)的氧化還原條件來(lái)影響濕地的處理能力、參與濕地的

44、養(yǎng)分循環(huán)。</p><p>　　隨著污水處理的時(shí)間，人工濕地某些微生物的數(shù)量逐漸增加，并形成能夠適應(yīng)并利用污水中污染物的特定群落。</p><p><b>　　(3)水生植物</b></p><p>　　水生植物自身的吸收作用以及為微生物提供生境，使之成為濕地必不可少的一部分。其主要的功能就是向基質(zhì)輸送氧氣，為微生物降解污染物創(chuàng)建好氧微環(huán)境。最

45、常用的人工濕地植物是自然濕地挺水植物，如蘆葦和香蒲等。但是由于人工濕地的植物必需能忍耐長(zhǎng)期的淹水和濃度時(shí)常變化的各種污染物，因此并不是所有的濕地植物都適合污水處理。選擇人工濕</p><p>　　地植物的首要原則是植物有發(fā)達(dá)的根系，并且能迅速擴(kuò)繁，其次，植物必須具有良好的通氣組織，以便有效地將氧輸送到根際，為植物根系和微生物創(chuàng)造良好的微生境。人工濕地植物應(yīng)盡可能選用當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土植物，因?yàn)樗鼈兏苓m應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土?/p>

46、和周?chē)膭?dòng)植物環(huán)境。</p><p>　　(4)無(wú)脊椎或脊椎動(dòng)物</p><p>　　如大量的土坡動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)等。</p><p><b>　　(5)水</b></p><p>　　水是濕地得以存在的前提和保障，也是水生植物和動(dòng)物生存的必需條件，是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分和顯著特征之一。水文周期和水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量

47、變化均會(huì)對(duì)濕地產(chǎn)生重大影響。濕地中水的運(yùn)動(dòng)受降雨、蒸發(fā)、風(fēng)、基質(zhì)的性質(zhì)及植物的影響。對(duì)人工濕地而言，這些因素將以各種方式影響污水處理的效果。例如，降雨可以稀釋污水的濃度、增加出水徑</p><p>　　流、從而縮短污水中的污染物與人工濕地生態(tài)系統(tǒng)相互作用的時(shí)間。相反，蒸發(fā)作用則會(huì)濃縮污水、減少出水，從而增加污水的水力停留時(shí)間。</p><p>　　3.4人工濕地的凈化機(jī)理</p>

48、;<p>　　人工濕地具有獨(dú)特而復(fù)雜的凈化機(jī)理,利用基質(zhì)—微生物—植物復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)調(diào)作用,通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的高效凈化。同時(shí),通過(guò)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的生物地球化學(xué)循環(huán),促進(jìn)綠色植物生長(zhǎng)并使其增產(chǎn),實(shí)現(xiàn)廢水的資源化和無(wú)害化。</p><p>　?。?）有機(jī)物的去除。</p><p>　　濕地對(duì)有機(jī)物的去除主要是

49、靠微生物的作用。土壤具有巨大的比表面積,在土壤顆粒表面形成一層生物膜,污水流經(jīng)顆粒表面時(shí),不溶性的有機(jī)物通過(guò)沉淀過(guò)濾吸附作用很快被截留，然后被微小生物利用;可溶性有機(jī)物通過(guò)生物膜的吸附和微生物的代謝被去除。植物向土壤中傳輸氧氣,使得人工濕地中的溶解氧呈區(qū)域性變化,連續(xù)呈現(xiàn)好氧、缺氧及厭氧區(qū)域。因而土壤中存活著好氧菌、厭氧菌和兼性菌。好氧菌通過(guò)代謝將有機(jī)物分解為二氧化碳和水;厭氧菌發(fā)酵將有機(jī)物分解為二氧化碳和甲烷。污水中的大部分有機(jī)物最終

50、被異養(yǎng)微生物轉(zhuǎn)化為微生物體、二氧化碳、甲烷和水、無(wú)機(jī)氮、無(wú)機(jī)磷。</p><p><b>　　(2) 氮的去除。</b></p><p>　　污水中的氮基本以有機(jī)氮和氨氮兩種形式存在。有機(jī)氮在微生物作用下被分解為氨氮。廢水中無(wú)機(jī)氮的去除,植物直接吸收只占很少的一部分,主要的去除途徑還是通過(guò)微生物的氨化、硝化和反硝化作用來(lái)完成的。如前所述,人工濕地中連續(xù)呈現(xiàn)好氧、缺氧及

51、厭氧區(qū)域,相當(dāng)于許多串聯(lián)或并聯(lián)A/O 處理單元,使硝化和反硝化作用可以同時(shí)進(jìn)行:在這樣的土壤環(huán)境中,氨氮被亞硝化菌轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮,亞硝態(tài)氮又被硝化菌氧化成硝態(tài)氮,最后反硝化菌又把硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?最終從污水中去除。</p><p><b>　　(3) 磷的去除。</b></p><p>　　污水中磷的去除是通過(guò)植物的吸收、微生物的積累及濕地床的物理化學(xué)等幾方面共同作用

52、完成的。污水中的溶解性的磷可被植物直接吸收,通過(guò)植物的收割從濕地系統(tǒng)中去除,但植物的吸收作用只占很少的一部分,繆紳裕等17在研究中發(fā)現(xiàn),加入系統(tǒng)中的磷主要存留在土壤中,留存于植物體和凋落葉中的很少。磷的另一去除途徑是通過(guò)微生物的作用,一方面磷為微生物正常代謝所需要被微生物正常同化吸收,另一方面是通過(guò)聚磷菌的過(guò)量攝磷作用使磷去除的。還有,磷被介質(zhì)(土壤或填料) 通過(guò)吸附或離子交換作用而得以去除。在這幾種作用中介質(zhì)的吸附是主要的,通過(guò)對(duì)濕地

53、床的定期更換而將其從系統(tǒng)中去除。</p><p>　　(4) 硫化物的去除。</p><p>　　人工濕地對(duì)硫的去除主要是微生物的分解及植物的吸收。有機(jī)硫化物經(jīng)礦質(zhì)化被分解成硫化氫,部分硫化氫揮發(fā)逸出濕地,部分則通過(guò)硫磺細(xì)菌和硫化細(xì)菌的硫化作用形成硫磺、硫酸,它們與土壤中的各種離子結(jié)合形成無(wú)機(jī)硫化物。無(wú)機(jī)硫化物部分會(huì)被植物吸收利用,也有一部分會(huì)在反硫化細(xì)菌的作用下經(jīng)反硫化作用形成硫化氫,硫

54、化氫再逸出濕地或又參與硫化作用。</p><p>　　(5) 重金屬的去除。</p><p>　　濕地對(duì)重金屬的去除主要是土壤或填料對(duì)重金屬的吸附和反應(yīng),吸附有離子交換吸附和專(zhuān)性吸附。污水中重金屬離子濃度一般很低,不能與土壤中無(wú)機(jī)陰離子形成金屬沉淀,它可以與土壤中的有機(jī)質(zhì)絡(luò)合,增強(qiáng)重金屬對(duì)土壤的親和性。土壤中微生物對(duì)重金屬的去除也有相當(dāng)?shù)淖饔?它們可通過(guò)胞外絡(luò)合作用、胞外沉淀作用固定重金屬

55、,還可把重金屬轉(zhuǎn)化為低毒狀態(tài),也有的轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的物質(zhì)。另外還有植物對(duì)重金屬的積累,重金屬以各種形態(tài)存在,其中溶解性的可被植物吸收在植物中積累,莖以上部分可隨植物的收割最終從濕地中去除,不溶性的可被介質(zhì)的過(guò)濾作用截留。還有大片密集的植株以及它們發(fā)達(dá)的地下部分形成的高活性根區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和浸水凋落物,使進(jìn)入濕地的污水流速減慢,這樣有利于污水中懸浮顆粒的沉降,及吸附于水中重金屬的去除。</p><p>　　3.5人工濕

56、地的工藝組合</p><p>　　人工濕地的工藝組合有多種形式，其中常用的有推流式、回流式、階梯進(jìn)水式和綜合式四種。</p><p>　　回流式可稀釋進(jìn)水的有機(jī)物和懸浮物濃度，增加水中的溶解氧，并減少處理出水中可能出現(xiàn)的臭味問(wèn)題。出水回流還可以促進(jìn)床內(nèi)的硝化和反硝化脫氮作用，采用低揚(yáng)程水泵，通過(guò)水力噴射或跌水等方式進(jìn)行充氧。階梯進(jìn)水式可避免處理床前部堵塞、使植物長(zhǎng)勢(shì)均勻，有利于床體后部的硝

57、化脫氮作用；綜合式則一方面設(shè)置了出水回流，另一方面又將進(jìn)水分布至填料床的中部，以減輕填料床前端的負(fù)荷。</p><p>　　3.6人工濕地的運(yùn)行方式</p><p>　　人工濕地的運(yùn)行可根據(jù)處理規(guī)模的大小進(jìn)行多種不同方式的組合，如圖所示，一般有單一式、并聯(lián)式、串聯(lián)式和綜合式等，此外，人工濕地還可與氧化塘等系統(tǒng)串聯(lián)組合。</p><p>　　3.7人工濕地的技術(shù)特點(diǎn)&

58、lt;/p><p>　?。?）投資少，建設(shè)、運(yùn)營(yíng)成本低廉</p><p>　　國(guó)內(nèi)外研究實(shí)踐表明，人工濕地處理污水的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本低廉，并且易于維護(hù)。以我國(guó)部分系統(tǒng)為例，以下表中的對(duì)比數(shù)據(jù)顯示，其建設(shè)成本（噸污水投資）和運(yùn)營(yíng)成本（噸污水處理費(fèi)）約為傳統(tǒng)污水處理廠(chǎng)成本的1/10～1/5左右，從而能夠節(jié)省大量的資金，經(jīng)濟(jì)效益顯著。</p><p>　?。?）污水處理系統(tǒng)組合

59、的多樣性,針對(duì)性</p><p>　　人工濕地污水處理系統(tǒng)一般由人工基質(zhì)和水生植物兩部分組成。人工基質(zhì)又稱(chēng)為填料，一般由土壤、細(xì)沙、粗砂、礫石、灰渣及石灰石、沸石等組成。不同的基質(zhì)對(duì)同種污染物質(zhì)的處理能力是不同的，并且某些基質(zhì)的組合要優(yōu)于單一基質(zhì)的處理能力。因此根據(jù)污水中的污染物的種類(lèi)、特征可以選取不同的基質(zhì)或采取幾種基質(zhì)的組合。如以石灰石作為基質(zhì)可以有效地去除P,而要去除TP、TN最好采用沸石-石灰石組合的基質(zhì)

60、18。</p><p>　　至于水生植物的類(lèi)型也是多種多樣。一般以挺水植物為主。目前研究、運(yùn)用較多的水生</p><p>　　植物有蘆葦、燈心草、寬葉香蒲、茭白、浮萍、美人蕉、紅楓、鳳眼蓮、茳芏等類(lèi)型。研究表明，不同的植物類(lèi)型對(duì)不同的污染物質(zhì)也具有一定的針對(duì)性。如茭白、蘆葦對(duì)N、P污染物有較好的去除作用19, 20,寬葉香蒲對(duì)Pb、Zn、Cd等重金屬有較好的去除作用21……植物的選取還&l

61、t;/p><p>　　要參考成活率(當(dāng)?shù)氐闹参镱?lèi)型成活率高)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、衍生的微生物種群等方面。由此可見(jiàn)，人工濕地污水處理系統(tǒng)組合的多樣性，針對(duì)性可以使我們根據(jù)需要來(lái)靈活地對(duì)其進(jìn)行選擇。</p><p>　　(3)處理污水的高效性</p><p>　　應(yīng)用實(shí)踐的研究數(shù)據(jù)表明,人工濕地處理污水的效果是理想的,優(yōu)于傳統(tǒng)的污水處理工藝22-24。在進(jìn)水濃度較低的情況下，一般對(duì)

62、污水中BOD5的去除率在85～95%之間。COD去除率可達(dá)80%以上。處理污水中BOD5的濃度在10mg/L 左右,SS濃度小于20mg/L23,對(duì)N的去除率可達(dá)60%,對(duì)P的去除率可達(dá)90%以上25,對(duì)農(nóng)藥類(lèi)、細(xì)菌總數(shù)等去除率在90%以上，對(duì)重金屬如Fe、Cu、Pb、Zn、Cd和Mn等的去除率也很高,大都在90%以上21, 26。需要提到的是,由于濕地類(lèi)型、基質(zhì)和植物的選取，氣候、污染物的濃度等方面的差異，污染物的去除率具有一定的波動(dòng)

63、范圍。1993年，Bastain等總結(jié)了北美人工濕地污染物去除率的波動(dòng)范圍,如有機(jī)物去除率在50～90%之間波動(dòng),懸浮物去除率在40～94%之間波動(dòng),氮的去除率在30～90%之間波動(dòng)……</p><p>　　(4) 獨(dú)特的綠化環(huán)境功能</p><p>　　人工濕地同自然濕地一樣，由于栽種有大量的水生植物，所以對(duì)環(huán)境起到了綠化的功能。成規(guī)模的人工濕地不但迅速增加了綠地面積、消除城市熱島效應(yīng)，

64、還能為人們提供一個(gè)優(yōu)美的新型的城市生態(tài)景觀(guān)。北京中關(guān)村生命科學(xué)園國(guó)際公開(kāi)競(jìng)標(biāo)中，俞孔堅(jiān)設(shè)計(jì)的方案榮獲第一名并中標(biāo)，該方案的最突出特色就是將人工濕地引入了現(xiàn)代城市景觀(guān)設(shè)計(jì)之中。</p><p>　　(5) 受氣候條件限制較大</p><p>　　人工濕地栽種的植物類(lèi)型恰當(dāng)與否，直接關(guān)系著系統(tǒng)處理污水的效率和經(jīng)濟(jì)效益，而植</p><p>　　物類(lèi)型的選取受到了氣候條件

65、的限制。以我國(guó)北方城市哈爾濱為例，哈爾濱屬于中溫帶大陸</p><p>　　性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫在2.5～4.3之間,四季分明。冬季氣候寒冷,氣溫低。此種氣候條件不適合美人蕉等熱帶植物的正常生長(zhǎng)和處理污水功能的正常發(fā)揮。只能選取溫帶或部分亞熱帶植物作為凈污植物。27此外，冬季地表水結(jié)冰，抑制了水的流動(dòng)，所以表面流濕地在哈</p><p>　　爾濱等北方城市的冬季是不可行的，只宜采用潛流

66、濕地。</p><p>　?。?）占地面積相對(duì)較大</p><p>　　人工濕地凈污的效果與污水在濕地中流動(dòng)的時(shí)間和空間充足與否有著很大的相關(guān)關(guān)系。其次，當(dāng)系統(tǒng)中的填料和植物納污達(dá)到飽和程度時(shí)需要用備用池來(lái)交替運(yùn)行。另外，為防止淤積，往往建造預(yù)處理池對(duì)污水進(jìn)行先期處理。所以，與傳統(tǒng)的污水處理廠(chǎng)相比，人工濕地污水處理系統(tǒng)需要較大的占地面積，一般認(rèn)為大約是傳統(tǒng)污水處理廠(chǎng)的2～3倍左右。其中，表

67、面流濕地由于水力負(fù)荷小，需要較大的占地面積28。因此，人工濕地系統(tǒng)的選址問(wèn)題要考慮到環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益綜合最優(yōu)化，規(guī)模化的因素，尤其在空置土地比較少的大城市，最佳的解決辦法就是將工程選址在市郊區(qū)域，這樣不但不占用寶貴的市區(qū)土地資源，而且還可以減輕風(fēng)沙等對(duì)市區(qū)的環(huán)境影響。</p><p>　　(7)容易產(chǎn)生淤積、飽和現(xiàn)象</p><p>　　人工濕地能有效地去除污水中的有機(jī)物、懸浮物、TN、TP

68、、SS、重金屬、病原體等污染物質(zhì)。但是隨著時(shí)間的推移，部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)逐漸地積累，濕地中的微生物相應(yīng)地繁殖，如果維護(hù)不當(dāng)，便很容易產(chǎn)生淤積、阻塞現(xiàn)象，使水力傳導(dǎo)性、濕地處理效果和運(yùn)行壽命降低；</p><p>　　隨著污水處理過(guò)程的不斷運(yùn)行，數(shù)年內(nèi)基質(zhì)的吸附能力通常會(huì)趨于飽和，也會(huì)影響濕地的處</p><p>　　理效果。排除淤積、飽和現(xiàn)象的最佳途徑是要在有備用池的前提下，定期地對(duì)基質(zhì)進(jìn)行去

69、淤、</p><p>　　更換、對(duì)植物進(jìn)行收割。此外，人工濕地中栽培的植物還易受到病蟲(chóng)害、火災(zāi)的威脅以及自身生長(zhǎng)周期的影響，也是應(yīng)該加以重視的問(wèn)題。</p><p>　　從上述分析來(lái)看，人工濕地污水處理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)仍然占據(jù)著主要層面。其巨大的經(jīng)濟(jì)、</p><p>　　社會(huì)和環(huán)境效益促使許多國(guó)家都在積極地克服困難、不斷地去研究、應(yīng)用。</p><p

70、>　　第四章 人工濕地設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1工程概況</b></p><p>　　新洲區(qū)是武漢市的遠(yuǎn)城區(qū)之一，位于武漢市東北部、大別山余脈南端、長(zhǎng)江中游北岸，界于東經(jīng)114°30′—115°5′和北緯30°35′—30°2′之間，東鄰團(tuán)風(fēng)，西接黃陂，南與青山、鄂州隔江相望，北與紅安、麻城毗鄰交錯(cuò)，地勢(shì)由東

71、北向西南傾斜，山崗與河流呈“川”字型排列，俗稱(chēng)“一江（長(zhǎng)江）、兩湖（武湖、漲渡湖）、三河（舉水河、倒水、沙河）、四崗（樓寨崗、葉顧崗、長(zhǎng)嶺崗、倉(cāng)陽(yáng)崗）”。1951年，新洲從黃岡析出建縣；1983年，劃歸武漢市管轄；1998年，撤縣設(shè)區(qū)。全區(qū)版圖面積1500.66平方公里，其中陸地占82%，水域占18%；總?cè)丝?8.57萬(wàn)，轄10街3鎮(zhèn)1個(gè)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)1個(gè)風(fēng)景旅游區(qū)。區(qū)政府所在地邾城是武漢市的衛(wèi)星城，陽(yáng)邏開(kāi)發(fā)區(qū)是市區(qū)共建的省級(jí)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，道

72、觀(guān)河風(fēng)景旅游區(qū)是武漢市四大風(fēng)景旅游區(qū)之一。</p><p>　　邾城街是武漢市的都市衛(wèi)星城，新洲政治、文化、科技、商貿(mào)中心，人口16.67萬(wàn)，轄40個(gè)村、12個(gè)社區(qū)，版土面積100.78平方公里，其中耕地面積4823公頃。轄12個(gè)居委會(huì)、40個(gè)村委會(huì)：清安、蔡濠、章南、鳳凰臺(tái)、黃茂、紅旗、東安、南街、幸福、文化、新建、劉集、城東、城北、城南、駱畈、章林、鐘楊、向東、余姚、龍橋、勝英、登峰、顧崗、巴山、紅峰、劉六、

73、梅店、鐵衙、章興、永立、章程、巴徐、大渡、饒菜、城西、鐵甲、程湖、陳先、錢(qián)寨、陶劉、劉集、肖橋、吳榜、新港、邱橋、易窯、東港、站橋、破月、聯(lián)合、詹河。</p><p>　　章程村位于武漢市的東北部，北鄰陳添奇村，西與胡店村、西峰村相連，南面毗鄰張師村，東面與巴徐村接壤。318國(guó)道復(fù)線(xiàn)公路穿境而過(guò)，交通條件十分便利。全村版圖面積3200畝,居民670戶(hù)，2498人。本工程污水收集范圍為章程村章程灣集中居住區(qū)生活污水

74、，收集區(qū)涵蓋住戶(hù)約200戶(hù)，約為987人。（編得是否可以？）</p><p><b>　　4.1.1設(shè)計(jì)水量</b></p><p>　?。?）污水平均日流量： Q=100t/d 即 Q=100 m3/d1.16L/s</p><p>　?。?）污水最大日流量：</p><p>　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，生活

75、污水總變化系數(shù)選取按下表進(jìn)行</p><p>　　本工程污水平均日流量為1.16L/s,遠(yuǎn)低于規(guī)范最低值，確定生活污水總變化系數(shù)Kz=2.5</p><p>　　則污水最大日流量Q=2.9 L/s。（總變化系數(shù)Kz的選取可以否？）</p><p>　　4.1.2設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)</p><p>　　處理后達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB

76、18918-2002要求的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　4.2工藝流程</b></p><p><b>　　4.2.1工藝說(shuō)明</b></p><p>　　總體工藝流程的確定對(duì)污水處理設(shè)施的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能起決定性的作用，同時(shí)各單元處理工藝及構(gòu)筑物的選擇也是非常重要的，直接影響污水處理廠(chǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性

77、。因此，有必要根據(jù)污水處理廠(chǎng)工程確定的進(jìn)出水水質(zhì)和特性，以及總體處理工藝方案等綜合考慮工藝流程單元及構(gòu)筑物的選擇和確定。下面為本工程各處理單元的說(shuō)明。</p><p><b>　　a.格柵沉砂池</b></p><p>　　村居民生活污水通過(guò)新建收集管道進(jìn)行收集，為了攔截污水中漂浮物及大顆粒雜質(zhì)，防止提升泵及處理設(shè)施堵塞，需設(shè)置格柵及格網(wǎng)。較小而重的顆粒則在沉砂池中沉

78、淀去除。</p><p><b>　　b. 厭氧調(diào)節(jié)池</b></p><p>　　由于用水時(shí)段較為集中，呈明顯周期性變化，就餐及盥洗時(shí)排水量多，其余時(shí)間排水量少，尤其是深夜至凌晨水量很少。因此需要設(shè)置調(diào)節(jié)池用以調(diào)節(jié)水量。生活污水在厭氧調(diào)節(jié)池中經(jīng)過(guò)厭氧菌的降解作用，去除部分有機(jī)污染物，也能夠?qū)⒉糠蛛y降解的有機(jī)物分解為易降解的物質(zhì)，同時(shí)也具有一定的沉砂功能。改善了生活污

79、水生活特性，減輕人工濕地處理負(fù)荷。厭氧池內(nèi)的沉砂和剩余消化污泥，定期委托處理。由于該污水多為生活污水，污泥中有害物質(zhì)較少，可作為農(nóng)田種植、園林綠化肥料利用。 </p><p><b>　　c.潛流人工濕地</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)前面預(yù)處理后，水中污染物濃度大大降低，懸浮物減少，降低了潛流濕地的負(fù)荷，減少了堵塞的可能性。潛流濕地上層覆土或塘泥，并種植淺表根系的

80、美人蕉、香蒲、茭草、燈芯草等植物，進(jìn)一步降解和吸收有機(jī)物，下部通過(guò)碎石構(gòu)筑的過(guò)濾床層，相當(dāng)于生物濾池的作用，當(dāng)污水通過(guò)時(shí)，碎石上生長(zhǎng)生物膜，生物膜與污水接觸，大部分有機(jī)污染物通過(guò)兼氧和好氧微生物作用分解去除。</p><p>　　4.3主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1格柵沉砂池（老師，按您的圖紙，兩個(gè)間隙不同的格柵是做在1個(gè)沉砂池里的，但是學(xué)生按水控書(shū)上的公式來(lái)計(jì)算格柵構(gòu)筑物

81、時(shí)，會(huì)有兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)，學(xué)生想問(wèn)是兩個(gè)格柵分開(kāi)算，還是選擇尺寸大的來(lái)做？）</p><p>　　尺 寸：3.0×0.6×0.6m（具體尺寸根據(jù)實(shí)際調(diào)整）</p><p>　　柵寬：B＝530mm</p><p>　　柵條間隙：b=10mm和b＝5mm各一臺(tái)</p><p>　　格柵傾角：α=60°<

82、/p><p>　　格柵定期人工清渣,清渣周期1-2次/7天。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算：</b></p><p><b>　　1.格柵間隙數(shù)n</b></p><p>　　—最大設(shè)計(jì)流量，m3/s,取0.0029 m3/s；</p><p>　　—柵條凈間隙，m，取b

83、=0.01m和b＝0.005m各一臺(tái)；</p><p>　　—柵前水深，m,取0.2m；</p><p>　　—污水流經(jīng)格柵的速度，m/s,取0.1 m/s；</p><p>　　—格柵安裝傾角，（°），取60° </p><p><b>　　—經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)。</b></p><p

84、><b>　　計(jì)算得：</b></p><p><b>　　14； 27</b></p><p><b>　　2.格柵槽總寬度B</b></p><p><b>　　—格柵槽寬度，m；</b></p><p>　　—柵條寬度，m，取0.01m；&l

85、t;/p><p><b>　　—格柵間隙數(shù)，m。</b></p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　=0.27m；=0.53m</p><p><b>　　3.過(guò)格柵水頭損失</b></p><p>　　—過(guò)格柵水頭損失,m；<

86、/p><p>　　—阻力系數(shù)，其值與柵條的斷面幾何形狀有關(guān)，計(jì)算公式取=，=2.42；</p><p>　　—重力加速度，取9.81m/s；</p><p>　　—系數(shù)，格柵受污物堵塞的，水頭損失增大倍數(shù)，一般采用=3.</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　0.0012m

87、；0.0018m</p><p><b>　　4.柵后總高度H</b></p><p><b>　　H= </b></p><p>　　H—柵后槽總高度，m；</p><p><b>　　—柵前水深，m；</b></p><p>　　—格柵前渠道超高，一

88、般取0.3m；</p><p>　　—格柵的水頭損失，m.</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　=0.5012m；=0.5018m</p><p>　　5. 進(jìn)水渠道漸寬部位的長(zhǎng)度L1</p><p>　　L1 =(B-B1)/2tanα1</p>&l

89、t;p>　　B1—進(jìn)水渠道寬度，m，計(jì)算公式為B1=得B1=0.145m；</p><p>　　α1—進(jìn)水渠道漸寬部位的展開(kāi)角度，取。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　L10.17m；L10.53m</p><p>　　6.格柵槽與出水渠道連接處的漸窄部位的長(zhǎng)度L2</p&g

90、t;<p><b>　　L2=0.5L1</b></p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　L2=0.085m；L2=0.265m</p><p>　　7.格柵的總建筑長(zhǎng)度L </p><p>　　L=L1+L2+1.0+0.5+（h1+h）/tan60 <

91、;/p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p><b>　　Lm；L2.6m</b></p><p><b>　　8.每日柵渣量W</b></p><p>　　—每日柵渣量，m/d；</p><p>　　—單位體積污水柵渣量，m/(10 m污水

92、)，一般取0.1～0.01，細(xì)格柵取大值，粗格柵取小值。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　=0.005 m/d； =0.01 m/d</p><p><b>　　采用人工清渣。 </b></p><p>　　4.3.2厭氧調(diào)節(jié)池</p><p&g

93、t;　　數(shù) 量：1座，磚混結(jié)構(gòu)</p><p>　　尺 寸：6.3m×3.3m×2.8m（具體尺寸根據(jù)實(shí)際調(diào)整）（是否合理？）</p><p><b>　　停留時(shí)間：21h</b></p><p>　　有效容積：45m3 （是否合理？）</p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算：&

94、lt;/b></p><p>　　1.化糞池的有效容積V</p><p><b>　　V=Vs+Vn</b></p><p>　　V—化糞池的有效容積(m)；</p><p>　　Vs—污水部分容積(m)；</p><p>　　Vn—污泥部分容積(m)；</p><p&g

95、t;<b>　　其中：</b></p><p><b>　　Vs=</b></p><p>　　N—化糞池所承擔(dān)的建筑物內(nèi)的總?cè)藬?shù)(人),取987人；</p><p>　　n—使用衛(wèi)生器具的人數(shù)與總?cè)藬?shù)的百分比, 住宅取0.7；</p><p>　　q—每人每天最高排水量（同最高生活用水標(biāo)準(zhǔn)）（L/

96、人·d），取100 L/人·d；</p><p>　　t—污水在化糞池內(nèi)停留時(shí)間(d)，取0.875d。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p><b>　　Vs m</b></p><p><b>　　Vn= </b></p&g

97、t;<p>　　m—污泥清掏后殘留的熟污泥量容積系數(shù), 取為1.2；</p><p>　　a—每人每天污泥量, 一般取0.7(L/人·d）；</p><p>　　T一污泥清掏周期,按90d,180d,360d計(jì)，取180d；</p><p>　　b一新鮮污泥的含水率, 取b=95%；</p><p>　　K一污泥發(fā)酵后

98、體積縮減系數(shù), 取為0.8；</p><p>　　C一污泥經(jīng)發(fā)酵濃縮后的含水率, 取90%。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p><b>　　Vn41.8 m</b></p><p>　　化糞池的有效容積V:</p><p><b>　　V

99、=44.32 m</b></p><p>　　由于有效容積V12 m,采用三格化糞池。</p><p>　　2.化糞池的幾何尺寸</p><p>　　長(zhǎng)：6+0.3=6.6m, 寬：3+0.3=3.3m, 高：2.5+0.3=2.8m（合理否？）</p><p>　?。ɡ蠋煟S池每格的容積和幾何尺寸以及開(kāi)孔高度是否要設(shè)計(jì)？）&l

100、t;/p><p>　　4.3.3潛流人工濕地</p><p>　　數(shù) 量： 1座</p><p>　　水力停留時(shí)間： 1.02d</p><p>　　水力負(fù)荷： 0.28m3 / m2.d</p><p>　　尺 寸： 26.0×14.0×0.7m(分為兩單元，各單元

101、尺寸：13m14m)（合理否？）</p><p>　　濕地床池底采用混凝土結(jié)構(gòu)，池墻采用磚塊混凝土結(jié)構(gòu)，表面抹灰。</p><p><b>　　1. 濕地表面積</b></p><p><b>　　A=</b></p><p>　　式中：A—濕地表面積（m）；</p><p>

102、;　　Q—系統(tǒng)平均流量（m/d）,取Q=100 m/d；</p><p>　　—入流BOD(mg/L),取=78mg/L；</p><p>　　—出流BOD(mg/L)，取=20 mg/L；</p><p>　　—與溫度有關(guān)的一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)（d）, Kt＝1.014×（1.06）， </p><p>　　T假定為2

103、5，則=1.357。 d—潛流床深度（m）,蘆葦床取0.6～0.7，取d=0.7m。（老師，床深度大部分文獻(xiàn)及書(shū)是根據(jù)植物根系來(lái)選擇的，不知道學(xué)生選這個(gè)深度可以否？） n—床層孔隙率, 一般從10－40％不等，取孔隙度為40%。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p><b>　　A=

104、358m2</b></p><p><b>　　2.濕地床截面積</b></p><p><b>　　A=</b></p><p>　　式中：A—濕地床截面積，與水流方向垂直（m）；</p><p>　　—介質(zhì)的水力傳導(dǎo)率[m/ (m﹒d)]，選擇礫石，取500 m/ (m﹒d)；<

105、;/p><p>　　S—床層坡度，或水力坡度，取0.02。</p><p>　　計(jì)算得：A=10 m</p><p><b>　　3.床層寬度</b></p><p><b>　　W= A/d</b></p><p>　　計(jì)算得： W14.3m 取W=14m</p&

106、gt;<p><b>　　4.床層長(zhǎng)度</b></p><p><b>　　L= A/W</b></p><p>　　計(jì)算得： L25.6m 取L=26m</p><p><b>　　5.水力停留時(shí)間</b></p><p><b>　　T= =&

107、lt;/b></p><p>　　計(jì)算得： T.02d</p><p><b>　　6. 表面有機(jī)負(fù)荷</b></p><p><b>　　q=</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　q——表面有機(jī)負(fù)荷，kg/（m

108、·d）；</p><p>　　計(jì)算得：q0.0154 kg/（m·d）</p><p><b>　　7. 表面水力負(fù)荷</b></p><p><b>　　q=</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　

109、q— 表面水力負(fù)荷，m/（m·d）。</p><p>　　計(jì)算得：q m/（m·d）</p><p>　　8.將人工濕地劃分成兩個(gè)單元，各單元幾何尺寸為13m14m</p><p>　?。ɡ蠋煟斯竦刂苑殖蓭讉€(gè)單元，是為了改善水力條件吧？?jī)蓡卧g是否是設(shè)計(jì)成中間隔板打孔來(lái)使水從一邊流向另一邊？）</p><p>　　

110、4.4其它設(shè)計(jì)要素確定</p><p>　　4.4.1地址的選擇</p><p><b>　　原則：</b></p><p>　　位置選擇符合鄉(xiāng)鎮(zhèn)總體規(guī)劃和排水工程總體規(guī)劃的要求；</p><p>　　位置位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)水體的下游，污水盡量能全部自流入站；</p><p>　　在城鎮(zhèn)夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向

111、；</p><p>　　有良好的工程地質(zhì)條件；</p><p>　　與城市規(guī)劃居住、公共設(shè)施保持一定的衛(wèi)生防護(hù)距離；</p><p>　　考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的可能性，又?jǐn)U建的可能；</p><p>　　便于處理后出水的排放和利用；</p><p>　　位置地形不受水淹，有良好的排水條件；</p><p&g

112、t;　　有方便的交通、運(yùn)輸和水電條件。</p><p>　　4.4.2濕地床的防滲</p><p>　　對(duì)于新建人工濕地，根據(jù)設(shè)計(jì)形成的濕地單元，分單元進(jìn)行挖掘，將場(chǎng)地挖到設(shè)計(jì)深度，平整夯實(shí)，保證達(dá)到設(shè)計(jì)坡度，然后進(jìn)行防滲處理，以防止地下水受到污染或防止地下水滲透進(jìn)入濕地。提供二級(jí)處理的潛流濕地一般需要襯里，以防止污水和地下水直接接觸。</p><p>　　如果現(xiàn)場(chǎng)

113、的土壤和黏土能夠提供充足的防滲能力，那么壓實(shí)這些土壤做濕地的襯里已經(jīng)足夠。含有石灰石、斷裂的基巖、碎石或砂質(zhì)土壤的場(chǎng)地，必須用其他方法進(jìn)行防滲處理。在選擇防滲方法前，需要對(duì)建筑材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。含有15%以上的土壤一般比較合適，膨潤(rùn)土和其他黏土提供了吸附反應(yīng)的場(chǎng)所，并能產(chǎn)生堿度。</p><p>　　人工襯里包括瀝青、合成丁基橡膠和塑料膜（如0.5-10.0mm 厚的高密度聚乙烯）。襯里必須堅(jiān)固、密實(shí)和光滑，以防

114、止植物根部的附著和穿透；如果現(xiàn)場(chǎng)的土壤含有帶棱角的石塊，那么襯里下面需鋪一層沙或土工布，以防止襯里被刺穿；在潛流濕地系統(tǒng)中，合成襯里的下面一般也要鋪上土工布以防止刺穿。</p><p>　　防滲工作結(jié)束后，需進(jìn)行滲透試驗(yàn)，以檢驗(yàn)和確保防滲效果。然后回填原土或填充其他填料，種植濕地植物。</p><p>　　本工程所在地的土壤和黏土能夠提供充足的防滲能力，壓實(shí)這些土壤做濕地的襯里。（可否？）