转鼓式一体化污水处理装置在农村生活污水处理中的应用.doc
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1、转鼓式一体化污水处理装置在农村生活污水处理中的应用摘 要针对我国农村水污染现状严峻,对水体水质造成相当大的危害;农村污水处理技术发展滞后及环境恶化等情况。本课题主要利用生物转盘机理,结合锦溪镇红霞村分散型污水处理示范工程,采用SW一体化污水处理装置进行中试研究,并对工艺出水水质进行检测和分析比较处理效果,确定工艺的适用性;并设计改造新型生物转鼓式一体化污水处理装置,将其与人工湿地等自然处理法相结合;使之处理效果更好,满足农村生活污水直排需求。本课题采用理论分析与实际试验相结合的形式,即在理论设计、中试实验相结合的基础上,结合实际应用,相互印证。理论设计主要是根据现有设计规范中的推荐数据对一体化
2、中试设备进行理论设计并应用于中试设备中,取得监测数据进行分析,得出生物转鼓设计相对准确的设计参数。根据改进参数的生物转盘的中试实验利用了2011年光大环保与锦溪污水处理厂的一次合作,锦溪镇红霞村分散型污水处理示范工程。并相继在锦溪镇共实施了6个自然村庄的生活污水收集和处理,均采用了“集水井+一体化处理装置+人工湿地”的工艺。利用流量计、进出水PH计等一系列在线仪表和测量方法对进出水水质进行监测,并得出全天24小时记录数据,并采用实验室水质分析,对水样中的COD、BOD、总磷、氨氮、总氮及生物膜镜检等指标进行了分析,数据均有记录。通过以上试验方法和数据采集手段,选取一组运行数据进行分析。数据主要
3、来源于2012年间锦溪镇三联村、狭港村和南前村运行的一体化污水处理装置使用的进出水监测情况。进水COD在150-250mg/L之间,氨氮在20-30mg/L范围内,TP一般维持在2-3mg/L。经过详尽的数据处理分析得出:(1)SW一体化污水处理工艺对农村生活污水的COD去除率较高,可达到80%-92%;并且在温度较高时去除效果会更好,对温度变化较为敏感。(2)该工艺对氨氮的去除效果同样比较理想,均达到了72.19%以上,有的甚至达到了96.90%的去除率;脱氮的效率与溶解氧浓 I度密切相关,因此在保证工艺的脱氮效果的前提下,应保证溶解氧浓度满足反应需求。(3)生物膜对磷的去除作用不是很明显,
4、但因为在SW一体化装置之后添加了人工湿地自然生态处理方式,因此,整个反应工艺的除磷率达到了74.12%-92.14之间。对COD、氨氮等几种水质指标进行考察发现,此新型工艺是适合用于处理农村生活污水的。为了进一步提高一体化污水处理装置出水水质以完全满足苏州地区一级A排水标准,提出了两种可行建议:一是增加深度处理设备、后续加药,这种方法可能会增加设备成本,增加运行材料成本和人工成本,对农村地区来说操作难度大大增加,需要有一定技术的专人负责;二是结合农村生态和村庄环境整治对绿化的建设要求,建设人工生态湿地、种植水生植物,既达到排放标准,又增强了景观效果。 关键词: 农村生活污水, 一体化处理装置,
5、人工湿地,生物转盘II 目 录摘 要 . I Abstract . 第一章 绪论 . 11.1 农村水污染现状 . 11.2 农村生活污水处理技术 . 21.2.1 土壤渗滤技术 . 21.2.2 人工湿地技术 . 21.2.3 蚯蚓生态滤池技术 . 31.2.4 一体化集成装置处理技术 . 31.3研究的目的与意义 . 41.3.1 研究目的 . 41.3.2 研究意义 . 41.4 研究内容和研究方法 . 51.4.1 研究内容 . 51.4.2 研究方法与技术路线 . 5第二章 一体化污水处理装置 . 72.1生物转盘基本原理 . 72.1.1 生物膜净化机理 . 72.1.2 生物膜法
6、特点 . 82.1.3 生物转盘机理 . 92.2 一体化设备工艺简介 . 132.2.1 一体化处理装置发展 . 142.2.2 PDS转鼓式一体化污水处理装置基本原理与技术关键 . 162.3 一体化示范工程 . 192.4 本章小结 . 21第三章 一体化转鼓式污水处理装置技术改进与优化 . 223.1 生物盘片技术方案设计 . 223.1.1 新型生物盘片技术方案 . 223.1.2 新型生物盘片实施方式 . 223.1.3 新型生物盘片与现有技术比较 . 243.2 生物转鼓技术方案设计 . 25-1- 3.2.1 新型生物转鼓技术方案 . 253.2.2 新型生物转鼓实施方式 .
7、263.2.3 新型生物转鼓优缺点分析 . 273.3 一体化转鼓式生活污水处理装置技术方案设计 . 273.3.1 一体化转鼓式生活污水处理装置技术方案 . 283.3.2 一体化转鼓式生活污水处理装置实施方式 . 283.3.3 一体化转鼓式生活污水处理装置优缺点分析 . 333.4本章小结 . 34第四章 一体化污水处理装置去除能力分析 . 354.1 进出水数据监测分析 . 354.1.1 工艺构造 . 354.1.2 数据采集技术手段 . 37 4.1.3 数据收集与分析 . 384.2数据分析结果与讨论 . 394.2.1 COD的去除率 . 394.2.2 氨氮的去除率 . 40
8、 4.2.3 TP的去除率 . 41 4.2.4 人工湿地的处理能力分析 . 424.3 本章小结 . 43第五章 结论 . 44 -2- 第一章 绪论1.1 农村水污染现状随着农村经济的不断发展和城镇化进程的不断推进,农村地区生活水平得到不断提高,对居住环境的要求也越来越高。但同时,农村生活污水的排放量也急剧增加。目前我国城市的污水处理率已经达到了一定的水平,但是在广大农村地区生活污水处理尚处于起步阶段,即使在经济发达的苏南地区也只是最近几年伴随着村庄环境综合整治工程的全面推进而广泛推广。长期以来,由于广大农村缺乏污水治理资金和专业的污水处理技术,同时环境保护和生态可持续意识较为淡薄,使得9
9、0%以上的农村生活污水未经任何处理或简单的渗滤工艺就直接排放河流湖泊,对河流湖泊的水质造成了相当大的危害。农村生活污水主要包括两个方面:(1)厨房、洗涤、冲厕用水,含有有机物、氮、磷和细菌等;(2)养殖及畜禽粪便等废水,主要含有有机物、氮、磷和COD等。考虑到各地的生活习惯、生活水平和生活方式的不同,农村各地的水质水量变化差异较大,其主要特点可以概括为:污水分布广泛且分散、流量小、范围广、污水成分复杂、收集难度大、防治效率率、基本没有处理设施等1 。农村生活污水的直接排放给受纳水体造成了非常直接而严重的污染 2。其中危害最大的,当数生活污水中的高浓度氮磷含量、会使水体富营养化从而造成蓝藻爆发等
10、水体污染事件3 。2007年,无锡太湖蓝藻爆发事件,致使整个无锡市饮用水严重短缺,引起社会群体局部不安。除此之外,排水管网的欠缺和规定去向的无序也加深了农村生活污水的影响,如大量的畜禽类废水未经处理,渗入地下污染地下水,使地下水质逐渐变差,加剧了水资源短缺的紧张局面。当然部分的农村水污染应归结于农业污染如大量化肥农药的不当使用以及农业工业化产生的废气、废水和固废等4,5 。虽然农村水污染受影响的因素多,收集、治理难度大。但农村生活污水的治理是发展新农村建设美丽乡村不可或缺的重要一步,是科学发展和生态文明建设的基本工作。我们要追求农村生活污水无害化排放,就必须探索适合农村生活污水的处理模式。我国
11、农村生活污水的治理工作起步较晚。近年来随着新农村建设、村庄环境综合整治和美丽乡村创建步伐的加快和相关政策的倾斜,一些地方已开始建设示范工程和规模化运行的处理设施,但其治理技术多是借鉴国外已有技术或一些环保公司自行研发的技术不够完善的处理工艺,并不完全适用于国内广大农村地区6 。有些农村污水处理设置在项目验收完成后一直处于停止运行状态,并不能真正的达到处理污水的目 1 的。因此,研究开发一种适合当前农村、特别是苏南水乡地区的水质特点及排放要求的高性能、一体式、地埋式生活污水处理设备显得非常有必要7 。1.2 农村生活污水处理技术污水处理方式主要可以分为集中式污水处理和分散式污水处理两种。集中式污
12、水处理一直是城市污水处理的标准处理系统,用于收集和处理大流量污废水,为绝大多数的城市污水处理所选择。而分散式污水处理是基于没有庞大完善的排水管网的前提下,对地区性分散的用户进行简单收集并处理污废水的一种方式8 。由于广大农村地区村庄分散、集居度小同,在国内农村建立庞大的排水管网系统以收集污废水统一处理是非常不经济的。因此,我国农村的污水处理,只能走小型化、就地化、分散式的污水处理方式的道路9。国内外针对农村生活污水的处理已出现多种技术,如土壤渗滤、人工湿地处理、蚯蚓生态滤池、一体化集成装置处理等技术。各种处理技术各有优缺点,下面简单介绍几种主要的处理技术10 以供比较。1.2.1 土壤渗滤技术
13、11土壤渗滤处理系统,是一种基于自然生态原理的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微生物、土壤动物和植物根系以及土壤所具有的物理、化学特性把污水净化,属于小型的污水土地处理系统。土壤渗滤处理技术包括慢速渗滤处理技术、快速渗滤处理技术、砂滤处理系统以及毛细管渗滤系统等。在国外,土壤渗滤技术很早就得到了应用和发展。20世纪90年代,国内开始对土壤渗滤技术等自然生态工程系统给予很大关注,同时也进行了大量的应用研究,特别是清华大学在2001年国家“十五”科技攻关项目中对土壤渗滤系统处理滇池流域面源污染中的镇村生活污水进行了研究,并建造了日处理水量35 m3的土壤渗滤系
14、统示范工程,取得了良好的生活污水脱氮除磷效果。土壤渗滤技术的指导思想是节能降耗,整个净化过程是自然生态过程,在这个过程中不会产生任何新的污染物质。这项技术具有基建投资少、处理效率高、操作简便、运行费用低等优点,但也存在运行不稳定、结构单一、脱氮效果不理想等缺点。如果将其与绿地建设结合起来,可改善部分缺点。1.2.2 人工湿地技术12 132 人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面,将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上,污水、污泥在沿一定方向流动的过程中,主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的化学、物理、生物三重协同作用,对污水、污泥进行处理的一种技术。该技术的作用机理包括吸
15、附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。人工湿地系统可以分为三种:自由水面人工湿地处理系统、人工潜流湿地和垂直水流湿地。其具有缓冲容量大、工艺简单、投资省、处理效果好、运行费用低等特点,非常适合中、小城镇的污水处理。人工湿地对污水的处理出水稳定,能够脱氮除磷和去除部分重金属,特别是其投资少、运行费用低的特点引起了广泛关注,我国主要将其运用于农村生活污水处理的应用研究。有研究实例显示,人工湿地系统对NH4-N、TN和TP的去除率分别达到了83%-90%、80%-90%和83%-94%。人工湿地也有显著的缺点,主要是占地面积一般较
16、大、因此不适合土地较缺乏的地区。1.2.3 蚯蚓生态滤池技术14蚯蚓生态滤池,是基于蚯蚓能够提高土壤透水性能并促进有机质分解等转化功能而设计的,同时利用蚯蚓和微生物的协同作用对污水中的各种污染物进行转化和分解,是一种新型的生态污水处理技术。最初该技术是由法国和智利发展起来的生态处理技术,1997年同济大学引进这项技术,在上海曲阳污水处理厂进行了实际应用研究,并自主开发了厌氧水解-高负荷生物滤池组合工艺。同济大学杨健等利用该技术对城镇污水进行了降解处理实验,结果显示该系统对COD去除率达到了83%-88%,氨氮去除率达55%-65%,悬浮物去除率达85%-92%;南京大学李军状等利用塔式蚯蚓生态
17、滤池对集中型农村生活污水进行了处理研究,结果显示对COD、氨氮、总氮和总磷的去除率分别达到了86.7%、91.3%、72.4%和96.2%。大量实际应用研究证明,蚯蚓生态滤池技术是对活性污泥法和其他二级生物处理技术的结合和改进,具有耗能低、氮磷去除效果能力强、出水水质好和污水处理资源化等优点,是一种理想的污水处理的绿色技术。缺点是对技术要求和控制相对较高。1.2.4 一体化集成装置处理技术1516 17一体化生活污水处理装置是以生化反应为基础,将生化、沉淀、污泥回流等多个不同功能的反应器有机结合在同一个构筑物或设备之中而形成的结构紧凑、运行管理方便的污水处理组合体。一体化生活污水处理装置出现至
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