農村污水處理可行性研究

農村生活污水造成的環境污染不僅是農村水源地潛在的安全隱患，還會加劇淡水資源危機，使耕地危機得不到有效保障，危害農村的生存發展。因此，加強農村生活污水收集、處理與資源化設施建設，避免因生活污水直接排放二引起的農村河道、土壤和農產品污染，確保農村水源的安全和農民身心健康，是新農村建設中加強基礎設施建設、推進村莊整治工作的重要內容，也是農村人居環境改善需要解決的迫切問題。全國農村每年產生生活污水約80多億噸，而96%的村莊沒有排水渠道和污水處理系統。生活污水隨意排放，嚴重污染了農村的生態環境，直接威脅廣大農民群眾的身體健康以及農村的經濟發展。一方面，未經處理的生活污水自流到地勢低洼的河流、湖泊和池塘等地表水體中，嚴重污染各類水源；另一方面，生活污水也是疾病傳染擴散的源頭、容易造成部分地區傳染病、地方病和人畜共患疾病的發生與流行。目前全國農村的自來水普及率只有34%左右，還有3億多農民存在飲水安全問題。在浙江省麗水市農民家庭用水水質的抽樣檢測結果中，63個水樣中大腸桿菌、渾濁度等主要指標超標的占72%。水源地水質低的狀況與農村生活污水未經處理直接排放有直接因果關系。與城市生活污水相比較，農村生活污水具有自身特色：1、 農村人口居住相對分散；2、 無統一污水收集管網；3、 以家庭生活污水為主（部分區域有農家樂）；4、 部分地區存在小型工廠和作坊。目前這部分農村生活污水（部分生活污水中混有工業廢水）不經處理均直排入周邊河道中，對農村周邊水環境造成嚴重污染，造成水體發黑發臭，對周邊農村居民的身體健康造成巨大的威脅，嚴重影響了周邊農村居民的正常生活與農耕，直接阻礙了農村經濟的快速發展，因此必須盡快完成這些自然村落的污水整治與改造。一、 工程概況1.1工程名稱×××××××生活污水處理工程。1.2編制依據⑴《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002；⑵ 設計大你為對周圍環境狀況的調查與監測資料；⑶ “七五”國家重點科技攻關項目成果《城市污水土地處理利用設計手冊》，中國標準出版社；⑷ 《城市污水土地處理技術指南》。國家環境保護總局科技標準司編，1997；⑸《給水排水工程構筑物結構設計規范》ＧＢ50069-2002⑹《給水排水構筑物施工及驗收規范》ＧＢ50104-2002⑺《室外排水設計規范》GB50014-2006⑻《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-2002⑼《給水排水設計手冊》，中國建設工業出版社；⑽《地下防水工程施工質量驗收規范》GB50208-20021.3編制原則⑴ 處理后生活污水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002中的一級B排放標準。⑵從水務一體化的角度，科學論證污水量，優化系統布局，保護水環境。污水處理與綜合利用相結合，構建人與自然和諧發展的優美生境。⑶以改善人居環境為目標，走可持續發展道路。⑷設計布局與周邊環境相容，滿足人與自然和諧共生的要求。依據生態、景觀和高效處理的原則，盡量利用現有條件，降低污水處理的維護運行費，使其運行管理方便。1.4編制目的 通過充分調查研究和收集、分析資料的基礎上，達到如下目的：⑴ 論述建設污水就地處理工程的必要性和可行性。⑵ 對污水處理工藝進行選擇。⑶ 對污水處理系統的位置和面積進行論證。⑷ 對污水的收集、處理和處置工藝、工程投資進行技術可靠性、經濟合理性、實施可能性以及環境影響等多方面綜合比較和論證。⑸ 根據投資估算，提出資金籌措方式以及項目實施進度、通過以上研究工作，為項目決策提供科學依據。1.5工程建設的必要性1.5.1建設本項目是改善環境質量的需要根據現狀以及調查資料顯示，為進一步改善×××生產生活條件，統籌城鄉發展，加快農村現代化、城鄉一體化建設進程，西湖村建設規劃以科學發展觀為指導，以可持續發展為原則，以“致富門道明晰，基礎設施完善，社保體系建立，社會和諧穩定”為主要任務，努力探索具有新洲特色的新農村建設之路。水環境質量惡劣，嚴重影響廣大居民的身心健康和社會經濟的健康發展，通過在各自然村實施污水收集和就地處理，可以減少污水對地下水的污染及污水直接排放對河道的污染，使農村的生態環境得到改善，對人民的生活質量起到積極的作用。1.5.2建設本項目是社會主義農村建設的需要隨著人民群眾生活水平的提高和全面建設小康社會的推進，全社會都在向“生產發展、生活寬裕、鄉風文明、村容整潔、管理民主”社會主義新農村邁進，改善生活環境，整治村容村貌，消除臟、亂、差成為當前人民群眾的迫切要求。根據黨的十六屆五中全會提出的建設社會主義新農村的重大歷史人物和××市“加快農村城鎮化、農業現代化和城鄉一體化進程”精神，結合×××的實際情況，計劃對××村的農村進行水環境治理和水生態建設，對村內污水進行必要的收集和處理，對排水管網進行統一的規劃建設，顯得十分重要。1.5.3 對其他各自然村的污水治理起著積極的示范作用通過對本項目的事實，進行區域內生活污水處理的試點工程建設，探求適合農村的污水收集和處理的方式方法，對解決其他各村的污水出路提供經驗，起著示范作用。不僅順應中央和××市新農村建設政策的方向，為老百姓實實在在做了實事，也為郊區河道建設與管理減輕壓力。二、 處理工藝技術選擇2.1概述農村生活污水處理技術多種多樣，近年來，在全國各地都在農村生活污水處理的試點工程，在原有的技術之上開發出了眾多的污水處理技術，除傳統的集中式污水處理廠外，還有土地處理系統，人工濕地污水處理系統、生物接觸氧化槽、生態塘污水處理系統，土壤滲濾污水處理系統。厭氧沼氣池污水處理技術，各種有（無）動力式地埋式（半地埋式、地面式）污水處理設備等新興的污水處理方式。農村生活污水處理與利用技術目前缺乏專著、技術規范的參考，農村居民區規模較小，污水排放分散、水質污染濃度較城鎮的低、管網收集系統滯后且有些地區收集較為困難，同時多數情況下居民區又具有緊鄰耕地、綠化帶、林地、低洼地、水塘和廢棄地等優點，因此要結合上述進行處理工藝的合理選擇。農村污水處理的思路和技術路線不同于城市污水處理，更適合采用環境生態工程為主、環境工程為輔的技術路線。因此，在這一技術路線和治理思路指導下，選擇一些可能形成農村生活污水處理與資源化利用的工藝技術比較。本工程范圍內處理的進水為分散居民農戶的生活污水，要求建設投資省、運行維護簡單，且相對獨立的工藝，本方案選擇適合于本工程的工藝，即一體化污水處理設備，人工濕地處理系統及土壤滲濾污水處理系統進行比選。2.2一體化污水處理設備一體化污水設備和裝置較多，形式也多樣，主要是針對污水排放量少的工業企業，未截污又缺乏土地的城市或居住較為分散的農村，以及小型的廠礦、醫院、賓館等地方的污水處理方式。有的裝置利用如硅藻土凈化水質；有的則是在裝置內利用動力消解污染成分。發展集預處理、二級處理和深度處理于一體的中小型污水處理一體化裝置，是國外污水分散處理發展的一種趨勢。日本研究的一體化裝置主要采用厭氧—好氧—二沉池組合工藝，近年來開發的膜處理技術、可對TP和TN進行深度處理。歐洲許多國家開發了以SBR、移動床生物膜反應器、生物轉盤和滴濾池技術為主，結合化學除磷的小型污水處理集成裝置，近年來，我國在集成化小型污水處理裝置的開發、研制和應用方面也開始了一些有益的實踐，雖然我國許多環保公司開發了許多形式各異的無動力、少動力或低能耗型集成化污水處理裝置，但這些裝置的實際運行效果尚缺乏系統地信息。一體化污水處理系統具有如下的優點：1、 占地小，可埋入地表下。2、 全自動控制，不需人員管理。3、 無污泥回流。4、 操作簡單、維護方便。5、 噪聲低、無異味。6、 使用壽命長。本工藝適合于無可利用空閑地、處理程度要求較高的小型分散村落，以及農村賓館，別墅區的生活污水處理。處理出水可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002中的一級B排放標準。2.3人工濕地污水處理技術美國聯邦管理機構曾這樣定義“濕地”的概念，認為濕地就是那些經�；蚓S持被地表水或地下水淹沒飽和，在一般情況下，被飽和的土地適合用于特有生物普遍生長的區域。所謂“人工濕地”是指在人工模擬天然條件下，建造一個不透水層、使挺水植物生長在一個處于飽和狀態基質上的一個濕地系統。人工濕地（Constructed Wetlands）處理系統源于對自然濕地的模擬，它利用自然生態系統中植物、基質和微生物三者的協同作用來實現水質的凈化作用。濕地系統是由按一定級配充填的基質/填料（ 石等）組成，并在床表種植經篩選具有處理性能好、成活率高、抗水性強、生長周期長、美觀確具有經濟價值的植物（蘆葦等），構成獨特的動植物生態系統。當水通過系統時，經過濾、媳婦、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等作用，使水質得到凈化。當基質為碎石或沙石材料時，這類人工濕地有較好的去除有機污染物的能力，但脫氮除磷的能力較低，。以土壤為基質的下行流垂直天壤濕地，以土壤為基質或以有脫氮除磷能力的復合基質為填料的人工濕地具有很好的去除N、P的效果，通常N去除率≧85%，P去除率≧95%，該技術在西歐、北美、澳大利亞和新西蘭等國家得到了廣泛應用。人工濕地適宜處理污染濃度或負荷較低的污水,其處理污染負荷一般低于傳統二級生物處理法,但COD、BOD、N、P病原菌去除率高于傳統二級生物處理法，處理出水水質更優且穩定。人工濕地系統具有如下特點：1、建造和運行費用遠低于傳統污水處理廠。2、易于維護，技術含量低。3、可進行有效可靠的污水處理。4、能耐受水力和污染負荷的沖擊。5、可直接或間接提供效益，如造紙原料、綠化、野生動物棲息、娛樂和教育。荷蘭、北美等對濕地的大規模應用始于二十世紀六十年代，我國在“七五”期間開始人工濕地的研究，人工濕地系統作為一種充分利用天然凈化處理能力的污水處理技術得到越來越多的關注。2.4 土壤滲濾污水處理系統地下土壤滲濾法在我國日益受到重視.中科院沈陽應用生態所"七五"～"九五"期間的研究和過程示范表明,在我國北方寒冷地區利用地下土壤滲濾法處理生活污水是可行的,且出水能夠作為中水回用,其中*典型的實例是處理沈陽工業大學學生樓生活污水的中水回用工程.1992年北京市環境保護科學研究院對地下土壤毛管滲濾法處理生活污水的凈化效果和綠地利用進行了研究.清華大學在2000年國家科技部重大專項中,在昆明市呈貢縣的農村地區推廣應用地下土壤滲濾系統,取得了良好效果.土壤滲濾凈化系統是一種基于自然生態原理,以節能、省資源作為指導思想，予以工程化、實用化而創作出的一種新型小規模的污水凈化工藝技術。綜合利用土壤—填料—微生物—植物共同作用處理生活污水的復合凈化工藝。該工藝具有以下優點：⑴ 整個處理裝置放在地下，故不損害景觀，不占用地表面積。⑵ 凈化出水水質良好、穩定、可用于農業灌溉。⑶ 對進水負荷的變化適應性強，能耐受沖擊負荷。⑷ 不受外界氣溫影響,或影響很小.⑸ 不易堵塞⑹ 在去除BOD同時,能去除氨、磷。⑺ 建設容易，維護簡便，基建投資少，運行費用低。⑻ 污泥產生少，污泥處置或處理費用低⑼ 不污染地下水等。在日本，這種技術正方興未艾，迄今已興建了20000余套此類凈化設施。在美國，據統計農村及零星分散建造的家庭住宅有36%采用了土壤滲濾溝系統。前蘇聯也曾組織了一些科研、設計和建筑單位對開發、應用此類小型凈化構筑物作了大量工作，在制定工藝流程、凈化方法、構筑物或是設施以及泵站等方面完成了系列工作，做到了定型化、系列化、并制定了相應的技術規范。2.5 方案選擇農村村鎮生活污水有以下特征和處理要求：⑴ 村鎮人口較少，分布廣而且分散，生活污水水質、水量波動性大，排水管網很不健全。⑵ 村鎮經濟力量薄弱，因此污水處理應充分考慮造價低，運行費用少、低能耗或無能耗的工藝。⑶ 村鎮缺乏污水處理*人員，所選工藝應運行管理簡單，維護方便。土壤滲濾污水系統與其它處理技術相比具有高效率、低投資、低運行費、低維護技術、低能耗等優點，且床體填充改良后的土壤，便于就地取材，因此土壤滲濾污水處理系統更適用于本工程。三、工程設計3.1 工藝流程及技術說明3.1.1工藝流程圖3.1.2工程流程說明⑴ 化糞池 化糞池的功能主要是截留生活污水中糞便等殘渣，對糞便等發酵處理，只有上清液流入污水收集的管道，能夠去除30%～40%的有機物質。 化糞池的*格為進糞池，主要用于接納新鮮糞便，達到化糞和沉淀的作用，為下一步厭氧發酵提供條件；第二格為沉卵滅菌池，由于這里有良好的厭氧環境，可以對溢出進糞池的糞便中飄蕩的蟲卵進行沉降散出，糞渣進行發酵分解，形成糞渣糞液兩層；第三格為排放池，當糞液到達這里時，已經過深度厭氧發酵，其中的有機物、懸浮物已所剩無幾，同時將洗浴、廚房用水接入，進行簡單的沉淀預處理等。⑵ 格柵井 在化糞池出水口設置簡易攔渣格柵井，去除較大懸浮物，減輕后續處理負荷。定期有農戶自行清理。⑶ 集水池 當重力流污水管道埋深達到一定深度時，由于技術和經濟原因需要設置泵站將污水提升.污水在進入綜合池之前,首先進入集水池,集水池的作用主要是收集污水,集水池內安裝有污水泵,污水泵間歇運行,將污水提升入綜合池.⑷ 綜合池 綜合池為長方形池體,廢水沿池體長端自流入土壤滲濾系統中,在池底部設貯泥斗,污泥采用人工清理方式定期清理. 農村生活污水中的主要污染物為SS,污水經過綜合池預處理后,SS至少能夠去除30%左右,為后續土壤滲濾池的處理減輕了壓力.⑸ 土壤滲濾系統 土壤滲濾系統式污水處理系統的主體部分,對污染物的去除起著主要作用.1、BOD的去除 BOD的去除機理包括土壤吸附和生物氧化作用。在慢速、快速和漫流系統中，BOD的去除基本上都在土壤表層進行的，微生物的生長和表層中形成的生物膜對污水中有機物的去除起主要作用，其主要反應為氧化反應。Amy認為，在土壤滲濾過程中，有機物在滲流區內的去除機理主要是生物降解，吸附只是一小部分。同時室內土壤滲濾模擬試驗結果表明，以參數DOC表明的有機物提供降解作用可以減少50%～60%；Quanrud的研究還表明對于二級和三級進水（美國標準，相當于我國二、三級出水標準）而言，經過土壤滲濾處理系統的有機物出水你的基本上是一致的，說明穩定的出水濃度并不依靠進水的濃度，土壤滲濾系統有很大的緩沖能力。Gary Amy和Wilson等研究了在美國野外實驗條件下,運用土壤滲濾系統去除二級和三級污染的可能性.結果表明,DOC和TOX(總有機鹵化物)的平均去除率分別為90%和80%.2、懸浮物（SS）的去除 通過土壤顆粒的吸附于過濾作用，投配污水懸浮物(SS）進入土壤顆粒間隙中，幾乎可以全部由土壤截濾去除，滲出水SS值可達國標以下.3、N的去除 生活污水中的氮以多種形式存在，主要由有機氮、銨態氮、硝酸態亞硝酸態氮等。對于一般生活污水而言，通過土地處理和植物吸收，污水中硝態氮等。對于一般生活污水而言，通過土地處理和植物吸收污水中硝態氮幾乎可被全部去除。硝態氮在隨滲水向下遷移時，可通過反硝化作用*終變為氮氣。反硝化作用、揮發和植物吸收式土地處理去除氮的主要途徑。土壤滲濾對有機物和氨氮的去除可以不斷地進行下去，土壤含水層相當于一個由好氧、缺氧、厭氧組合的生物反應器。Kopchynski 認為氮在各種情況下都能夠被有效的消化，但是即使為土壤滲濾系統提供反硝化后的進水，反硝化也不能自動進行，因此土壤滲濾適合處理反硝化出水，這樣其出水總氮低于國標，有機碳濃度低于國標。雖然植物生長也需要一定的氮，但是由于植物吸收形成的總氮去除率一般不會超過20%�？刻岣咧参镂�收的氮總量以提高系統的除氮能力，其上升空間不大，為系統提供良好的消化、反硝化條件是通過地下滲濾系統除氮能力的根本出路。4、P的去除 土地處理系統中磷的去除主要通過土壤吸附固定與植物吸收實現，在土地處理系統中，土壤作為一個磷的儲存庫，對磷具有*的吸附固定能力，污水中99%的磷可吸附而貯存于土壤中。土壤對磷的吸附容量與土壤所含的黏土成分與鋁、鐵等金屬離子數量以及土壤PH值有關。一般來說，含有礦物質多并具有團粒結構的土壤對磷具有更大的吸附固定能力。土地處理系統除磷工藝主要是在缺氧及厭氧過程條件下運行的，因此缺氧及厭氧過程中土壤微生物對基質的利用率是該工藝在低碳源情況下正常運行的主要因素，控制進水的總磷的濃度和總氮以及污水在土壤中的停留時間，是提高除磷的關鍵。土壤對磷有較強的吸附特性，一般可以確定為砂質土壤。5、痕量有機物的去除 近年來，人們對痕量有機物在環境中的生態行為、歸宿以及對人體健康的短期、長期影響尤為關注。美國EPA所列的優先污染物有88%是痕量有機物，我國也很重視該類物質的研究與監測工作。痕量有機物在土地處理系統中的去除主要是由于揮發、光解和生物降解。一般來說，各種類似的土地處理系統對痕量有機物均有很高而且穩定的凈化效果。但此類物質在土壤-植物系統中的積累和長期生態效應一直是人們所關注的焦點問題之一.通過點源控制和預處理措施,盡量避免此類物質進入土地處理系統,仍然是土地處理系統長期安全運行的保證.6、病原體的去除 土壤滲濾就地處理系統作為一種生態處理系統，處理對以上污染物的去除外，對某些微量元素和病原微生物也有一定的去除效果，病原體的去除通過土壤----植物系統的吸附、干燥、輻射、過濾、生物性吞噬等作用實現，其中慢速滲濾和地下滲濾對病原體的去除*為有效。19世紀中期，科學家和醫生們就發現，采用河水作飲用水源的城市比用地下水作為水源的城市霍亂等傳染病的發病率高很多。