农村生态污水处理技术探讨

农村生态污水处理技术探讨——百色市靖西县吞盘乡弄乃村大屯试点研究唐泥清、邱桂莹2012.10.26目录一、现状概况二、相关技术探讨四、技术选择研究本文目录结构五、维护管理建议六、结论三、污水处理原则一、现状概况1.区位现状a吞盘乡位于靖西县北部，距县城44公里，南与越南高平省河广县交界。弄乃村位于吞盘乡西部，东面与猛麻街接壤，南面与越南毗邻，西面连那坡县平孟镇，北面与南坡乡定金村相邻。下辖7个自然屯，14个村民小组。吞盘乡弄乃村大屯是吞盘乡最大的一个屯，全屯共有两个组156户780人。靖西县在白色市的位置吞盘乡在靖西县的位置弄乃村在吞盘乡的位置•地形：山地众多、河湖广布•气候：亚热带、热带季风气候•经济：全国中下水平•人口：少数民族众多•文化：不一而足一、现状概况2.地理人文风貌一、现状概况3.污水处理现状•生态环境意识浅陋•基础卫生设施简陋•村容村貌丑陋•城市垃圾处理纰漏•环境卫生规划没有一、现状概况4.面临的困难和挑战生态污水处理经济技术用地二、生态污水处理类型人工湿地土地渗滤化粪池厌氧生物膜池沼气池生物滤池生物接触氧化池氧化沟二、生态污水处理类型1.化粪池1.1化粪池概述：利用沉淀和厌氧微生物发酵的原理，出去粪便污水或其他生活污水中的悬浮物、有机物和病原微生物为主要的污水初级处理设施。1.2优点：结构简单、易施工、造价低、无能耗、运行费用省、卫生效果好、维护管理简便等。1.3缺点：沉积污泥多，需定期进行清理；综合效益不高；污水易渗漏；污水处理效果有限，出水水质差，一般不能直接排放水体，需后续好氧物处理单元或生态技术单元进一步处理。1.4适用范围：农村生活污水的初级处理，特别适用于厕所的粪便与尿液的预处理。图1-1三格化粪池典型结构示意图二、生态污水处理类型2.沼气池2.1化粪池概述：沼气池是采用厌氧发酵技术和兼性生物过滤技术相结合的方法，在厌氧和兼性厌氧的条件下将生活污水中的有机物分解转化成甲烷、二氧化碳和水，达到净化处理生活污水的目的，并实现资源化利用。2.2优点：相比较化粪池来讲，污泥减量效果明显，有机物降解率较高，处理效果好；可以有效利用沼气。2.3缺点：处理污水效果有限，出水水质差，一般不能直接排放，需经后续好氧生物处理单元或生态技术单元进一步处理；与化粪池比较，管理较为复杂。2.4适用范围：一家一户或联户农村污水的初级处理。如果有畜禽养殖、蔬菜种植和果林种植等产业，可形成适合不同产业结构的沼气利用模式。图2-1沼气池典型结构示意图二、生态污水处理类型3.厌氧生物膜池3.1厌氧生物膜池概述：通过在厌氧池内填充生物填料强化厌氧处理效果的一种厌氧生物膜技术。污水中大分子有机物在厌氧池中被分解为小分子有机物，能有效降低后续处理单元的有机污染负荷。3.2优点：投资省、施工简单、无动力运行、维护简便。3.3缺点：对氮、磷基本无去除效果，须接后续处理单元进一步处理后排放。3.4适用范围：可广泛应用于污水经化粪池或沼气池处理后，人工湿地或土地渗滤处理前的处理单元。图3-1厌氧生物膜结构示意图进水出水泥斗填料厌氧池中的填料特征需满足以下条件：•具有高比表面积，有利于微生物生长；•材料抗腐蚀性，在厌氧酸化条件下稳定可靠；•不易堵塞，质量轻，易于安装或悬挂；•价格低廉，运输方便。二、生态污水处理类型4.生物接触氧化池4.1生物接触氧化池概述：池中填充填料，通过曝气使氧气、污水和填料三相接触充分接触，填料上附着生长的微生物有效地去除污水中的悬浮物、有机物、氨氮、总氮等污染物。4.2优点：结构简单，占地小；污泥产量少，无回流，无膨胀；膜内微生物量稳定，物相丰富，对水质、水量波动的适应性强；操作简便、较活性污泥法的动力消耗少；对污染物去除效果好。4.3缺点：曝气充氧需耗电能。加入生物填料导致建设费用增高；可调控性差；对磷处理效果较差，对总磷指标要求较高的农村地区应配套建设深度除磷单元。4.4适用范围：适用于有一定经济承受能力，处理规模为单户、多户污水处理设施或村落的污水处理站。可通过跌水充氧完全或部分取代动力曝气充氧。图3-1内循环直流式接触氧化池结构示意图二、生态污水处理类型5.生物滤池5.1生物滤池概述：生物膜法的一种，高负荷生物滤池主要去除污水中悬浮物、有机物、氨氮等污染物。5.2优点：占地小、抗冲击能力强、处理效果稳定等。5.3缺点：污水进入生物滤池前，必须经过预处理降低悬浮物浓度，以防堵塞滤料。滤料上的生物膜不断脱落更新，随处理水流出，所以生物滤池后须设置二次沉淀池以沉淀悬浮物。5.4适用范围：对于可用土地面积少，地形坡度大、进水水质和水量波动大的污水处理站有较好的适用性。适用于自然村或中小型聚居点的污水处理。由于工艺布水特点，对环境温度有较高要求，适宜在年平均气温较高的地区使用。图5-1曝气生物滤池典型结构示意图二、生态污水处理类型6.氧化沟6.1化粪池概述：它是活性污泥法的一种变型，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。污水和活性污泥在沟中不断循环流动，以延长水和生物固体的停留时间和降低有机污染负荷。6.2优点：氧化沟一般不设初沉池、结构和设备简单、运行维护简单、投资较省；采用低负荷运行，剩余污泥量少，处理效果好。6.3缺点：长污泥龄运行有时出水中悬浮物较高，影响出水水质；相对其他好氧生物处理工艺，传统氧化沟的占地面积大、耗电高于曝气池。6.4适用范围：适用于处理污染物浓度相对较高的污水；处理规模宜大不宜小，适合村落污水处理。出水通常达到或优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的二级标准。图6-1氧化沟典型结构示意图污水出水氧化沟曝气转刷回流污泥沉淀池剩余污泥二、生态污水处理类型7.人工湿地7.1人工湿地概述：通过人工设计、改造而成的半生态型污水处理系统，主要由土壤基质、水生植物和微生物三部分组成。7.2优点：投资费用省，运行费用低，维护管理简便，水生植物可以美化环境，增加生物多样性。7.3缺点：污染负荷低，占地面积大，设计不当容易堵塞，处理效果受季节影响，随着运行时间延长除磷能力逐渐下降。7.4适用范围：适于资金短缺、土地面积相对丰富的农村地区，不仅可以治理农村水污染、保护水环境，而且可以美化环境，节约水资源。图7-2潜流湿地示意图图7-1表流湿地示意图二、生态污水处理类型8.土地渗滤8.1土地渗滤概述：是一种人工强化的污水生态工程处理技术，它充分利用在地表下面的土壤中栖息的土壤动物、土壤微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化学特性将污水净化，属于小型的污水土地处理系统。8.2优点：处理效果较好，投资费用省，无能耗，运行费用很低，维护管理简便。8.3缺点：污染负荷低，占地面积大，设计不当容易堵塞，易污染地下水。8.4适用范围：适合资金短缺、土地面积相对丰富的农村地区，与农业或生态用水相结合，不仅可以治理农村水污染、美化环境，而且可以节约水资源。图8-1慢速渗滤系统示意图图8-2快速渗滤系统示意图图8-3地表漫流系统示意图图8-4地下渗滤系统示意图三、农村生活污水处理技术原则（1）农村污水处理宜根据排水要求选择技术及其适宜的组合工艺。（2）农村污水治理按规模可分为散户（单户或多户）和村庄污水治理，在进行技术选择时宜根据污水处理规模选择适宜的技术。（3）对于便于统一收集污水的村落，经技术经济和环境评价后，宜采用村落集中处理污水。（4）按污水处理的目的，西南地区可按以去除COD为目的污水处理设施和污水站以及以去处氮、磷为目的污水处理设施和污水站进行分类。（5）污水处理工程控制措施不仅要满足村民对水质改善的需求，而且还要注重景观美化。（6）宜利用地形，污水采用重力自流和跌水充氧，节省运行费用。四、污水处理工艺类型污水处理工艺二、以去除N、P为目的的污水处理设施和污水站一、以去除COD为目的的污水处理设施或污水站1.散户污水处理工艺•化粪池或沼气池处理工艺•生态处理工艺•生物处理工艺•黑灰分离处理工艺2.村落污水处理工艺•生物处理技术为主的处理工艺•生态技术为主体的处理工艺3.水质要求较高地区污水处理工艺如：在饮用水水源地区、风景或人文旅游区、自然保护区、重点流域等环境敏感区，不仅要去除COD和悬浮物，还要对N、P进行处理，防止水体富营养化，需生物与生态技术相结合的组合工艺。四、污水处理工艺类型散户污水处理工艺1、以去除COD为目的的污水处理设施或污水站化粪池或沼气池农用污水图1-a污水初级处理技术工艺流程本模式在我国农村厕所改造过程中使用较多，比较适合我国目前农村的技术经济水平和生活习惯。经过化粪池或沼气池处理后的污水作为农用。采用本模式处理污水时，应防止雨水进入化粪池或沼气池导致污水溢出。1）化粪池或沼气池处理工艺2）生态处理工艺图2-a生态处理工艺流程污水生态处理单元排放化粪池或沼气池厌氧生物膜单元该工艺投资和运行费用低、管理方便，适合有可利用土地的农户。当生活污水接化粪池或沼气池时，如果不进行农用或农用量较少时，有污水外排，宜在化粪池后接生态单元。由于化粪池或沼气池出水浓度较高，宜在生态单元前增设厌氧生物处理单元，如厌氧生物膜单元，以降低生态处理单元的负荷；生态处理单元技术宜采用人工湿地或土地渗滤等。四、污水处理工艺类型散户污水处理工艺1、以去除COD为目的的污水处理设施或污水站图3-a生物处理工艺流程该工艺的特点是处理效果好，占地面积小，但需要定期维护管理，适于没有可利用土地的散户或对排水水质要求较高的地区。3）生物处理工艺4）黑灰分离处理工艺图4-a黑灰分离处理工艺流程适用于黑水农用的农户。黑水收集后农用。灰水收集沉淀后进入人工湿地或土地渗滤单元，出水可直接排放或作为景观用水利用。污水生物接触氧化池或生物滤池排放化粪池或沼气池灰水人工湿地或土地渗滤排放或景观用水黑水农用收集池收集或沉淀农户四、污水处理工艺类型村落污水处理工艺1、以去除COD为目的的污水处理设施或污水站图1-b生物处理技术为主的村落污水处理工艺流程该工艺投资省，占地面积小，处理效果好，缺点是需专门人员维护。1）生物处理技术为主的处理工艺2）生态技术为主体的处理工艺图2-b生态处理技术为主的村落污水处理工艺流程该工艺投资省、维护简单，缺点是占地面积大。生态处理单元技术宜采用人工湿地、土地渗滤或其它技术。调节池可与厌氧生物膜单元合建。污水化粪池或沼气池排放或消毒排放生物处理单元调节池污水生态处理单元排放或消毒排放化粪池或沼气池厌氧生物膜单元调节池四、污水处理工艺类型村落污水处理工艺2、以去除N、P为目的的污水处理设施和污水站图1-c生物—生态处理技术为主的村落污水处理工艺流程适用于饮用水水源地保护区、风景或人文旅游区、自然保护区、重点流域等环境敏感区，污水处理不仅需要去除COD和悬浮物，还需要对氮、磷进行控制，以防止区域内水体富营养化，出水直接排放到附近水体或回用。污水好氧生物处理单元排放或消毒排放厌氧/缺氧生物处理单元硝化液生态处理单元调节池化粪池或沼气池五、弄乃村大屯现状及工艺选取气候条件分析亚热带、热带季风气候地处土坡山区，坡地广阔,地表水源稀少，植被覆盖率低，石漠化严重，地面很少见到河道、溪流，自然环境极为恶劣。现状分析地形条件分析五、弄乃村大屯现状及工艺选取现状分析图5-1广西各县级市干旱程度分析气候特征：百色靖西属热带季风性石灰岩高原气候：夏无酷暑，冬无严寒，春夏秋长，冬寒甚短，有“小昆明”之誉。五、弄乃村大屯现状及工艺选取现状分析图5-2坡度分析地形特征：中间高、南北低；整体平缓，为槽形谷地；红土为主，石灰岩土质。水文特征:两大水池、各小水箱一大池塘雨水无河流植被特征:水稻、玉米草、树耐水耐旱其他特征:化粪池遍布巷道狭窄五、弄乃村大屯现状及工艺选取工艺选取选择模式：（厌氧生物膜池）污水（生物接触氧化池）消防或灌溉厌氧生物膜池人工湿地调节池化粪池或沼气池格栅五、弄乃村大屯现状及工艺选取工艺选取污水来源：生活污水、公用污水、牲畜粪便、地表雨水主要污染物质：悬浮物（SS）、有机物（COD\BOD5）、氮、磷……选择模式：（厌氧生物膜池）污水（生物接触氧化池）消防或灌溉厌氧生物膜池人工湿地调节池化粪池或沼气池格栅厌氧生物膜池：五、弄乃村大