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滇池流域村鎮(zhèn)生活污水地下滲濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)
論文關(guān)鍵詞: 滇池流域 村鎮(zhèn)生活污水 地下滲濾
論文摘要:采用地下滲濾系統(tǒng)處理淇池流域的村鎮(zhèn)生活污水，進(jìn)行了工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)。工程設(shè)計(jì)處理水童為30m3/d，設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為0.08m3/(m2·d)。該工程對(duì)COD，總氮，總磷的去除率分別可以達(dá)到86.7%，85.5%和96.5%。工程的基建和運(yùn)行費(fèi)用不高，簡(jiǎn)單，兼具有美化景觀的作用，并可產(chǎn)生一定的效益。
近年來(lái)，由于大量工廢水和生活污水排放到滇池，使得滇池中的氮磷污染物不斷富集累積，造成了水體的嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化，直接威脅到昆明地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和當(dāng)?shù)鼐用竦纳眢w健康。研究表明，滇池流域中50%以上的氮、磷來(lái)自面源，因此面源污染控制是全面實(shí)現(xiàn)滇池水質(zhì)目標(biāo)的關(guān)鍵川。
滇池流域有農(nóng)業(yè)70余萬(wàn)，分散在全流域的大小村落，由于絕大多數(shù)農(nóng)村無(wú)下水道系統(tǒng)，使污染的發(fā)生非常分散。村鎮(zhèn)生活污水是滇池流域農(nóng)村面源污染的重要組成部分。選擇經(jīng)濟(jì)有效的工藝對(duì)村鎮(zhèn)生活污水進(jìn)行處理是滇池富營(yíng)養(yǎng)化控制的重要環(huán)節(jié)�？紤]到農(nóng)村經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)差，農(nóng)民管理水平低的現(xiàn)狀，本課題選擇具有基建和運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省，管理簡(jiǎn)單，氮磷去除效果好等特點(diǎn)的地下滲濾系統(tǒng)對(duì)滇池流域的村鎮(zhèn)生活污水進(jìn)行處理。
1地下滲濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料與依據(jù)
由于國(guó)內(nèi)缺乏對(duì)村鎮(zhèn)生活污水治理的基礎(chǔ)資料，設(shè)計(jì)前進(jìn)行了為期2年的場(chǎng)地信息及現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)研究，獲得了主要的設(shè)計(jì)資料，確定了工藝流程及工藝參數(shù)。
(1)確定生活污水的排放量及水質(zhì)。在面源污染控制示范區(qū)的4個(gè)村，采用普查和典型戶跟蹤調(diào)查兩種方式對(duì)村鎮(zhèn)生活污水的排放規(guī)律進(jìn)行了深入調(diào)查。普查采取隨機(jī)抽樣的方法，內(nèi)容包括家庭人口、取水方式、日用水量、洗衣方式、洗澡方式、家庭廁所等。共調(diào)查農(nóng)戶530戶，占4個(gè)村總戶數(shù)的27%。選擇16戶作為典型戶，連續(xù)3天跟蹤調(diào)查排放污水的水量及水質(zhì)。
(2)地下滲濾系統(tǒng)的工藝研究工’一3]。通過(guò)地下滲濾小試和中試系統(tǒng)的研究，對(duì)不同填充介質(zhì)及不同運(yùn)行條件和條件下地下滲濾系統(tǒng)的工藝特性和污染物去除機(jī)理進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，確定了村鎮(zhèn)生活污水處理的工藝流程和地下系統(tǒng)的工藝參數(shù)。
(3)獲取示范區(qū)的氣象、水文資料。主要包括面源污染控制示范區(qū)近3年里氣溫、降雨量、蒸發(fā)量、地下水位及滇池水位變化等資料。
(4)地形勘測(cè)。為村內(nèi)生活污水的溝渠收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)和污水處理的場(chǎng)地選擇提供依據(jù)。
1.2水質(zhì)水量
(1)設(shè)計(jì)水量。有效服務(wù)年限按20年考慮，人口年增長(zhǎng)率按當(dāng)?shù)剞r(nóng)村地區(qū)的9隔考慮，人均生活污水排放量按35L/(人·d)計(jì)算，生活污水收集率取90%。計(jì)算得到示范村污水處理設(shè)施的設(shè)計(jì)服務(wù)人口為957人，工程設(shè)計(jì)處理水量為30m3/d。
(2)設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。COD250mg/L，55120mg/L，磷smg/L，總氮15m酬L。
(3)設(shè)計(jì)出水水質(zhì)�；诳偭靠刂频幕驹瓌t，確定地下滲濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總氮去除率大于85%，設(shè)計(jì)總磷去除率大于80%，設(shè)計(jì)COD去除率大于80%。
1.3工藝流程
村鎮(zhèn)生活污水處理地下滲濾系統(tǒng)的工藝流程見(jiàn)圖1。經(jīng)示范村內(nèi)污水溝渠收集系統(tǒng)匯集的生活污水依靠重力流入污水處理系統(tǒng)。由于村里的生活污水多數(shù)為明渠收集，容易混人垃圾，因此在進(jìn)水渠中設(shè)置格柵攔截水中的大塊物體。然后，污水進(jìn)入預(yù)沉池，通過(guò)沉淀作用去除污水中的懸浮物和部分有機(jī)物，以防止后續(xù)地下滲濾系統(tǒng)中土壤孔隙的堵塞。在昆明地區(qū)的6-9月份降雨量很大，因此在預(yù)沉池的進(jìn)水口一側(cè)設(shè)置暴雨溢流口。
預(yù)沉池處理出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后通過(guò)水泵將污水提升至地下滲濾系統(tǒng)，通過(guò)土壤、植物、微生物的綜合凈化作用實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物、氮、磷等污染物質(zhì)的有效去除。處理出水經(jīng)集水管收集后排入農(nóng)田排灌水溝渠，用于周圍農(nóng)田的澆灌。
1.4主要處理單元設(shè)計(jì)
1.4.1格柵
采用不銹鋼制人工細(xì)格柵，置于進(jìn)水渠道上，格柵寬0.6m，長(zhǎng)lm，柵條間隙10mm。格柵傾角采用45。由于污水處理系統(tǒng)規(guī)模比較小，因此采用人工的方式清除格柵攔截的懸浮物。
1.4.2預(yù)沉池
預(yù)沉池可以有效沉淀污水中粒徑較小的無(wú)機(jī)和有機(jī)顆粒，減小后續(xù)地下滲濾系統(tǒng)的負(fù)荷，防止土壤孔隙的堵塞。預(yù)沉池設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間取3h，預(yù)沉池長(zhǎng)2.5m，寬1.5m，深1.6m。池體采用磚混結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁貼防滲膜。
1.4.3調(diào)節(jié)池
通過(guò)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)進(jìn)水的水質(zhì)和水量。在池中安裝潛污泵，將污水提升至地下滲濾系統(tǒng)的布水溝。調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間6h，調(diào)節(jié)池長(zhǎng)2.5m，寬2.5m，深1.8m。池體采用磚混結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁貼防滲膜。
1.4.4地下滲濾系統(tǒng)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)室小試系統(tǒng)和滇池流域現(xiàn)場(chǎng)中試系統(tǒng)的研究結(jié)果，綜合考慮強(qiáng)化脫氮效果和防止土壤堵塞問(wèn)題，確定示范村地下滲濾示范工程采用以當(dāng)?shù)丶t壤土為填充介質(zhì)的淺層強(qiáng)化布水系統(tǒng)，水力負(fù)荷取0.08m3/(m2·d)[1]，故所需要的土地面積為A=30/0.08=375(m2)。
地下滲濾系統(tǒng)的剖面見(jiàn)圖2。示范村的土壤為粘性紅壤土，通氣和透水性差，肥力較低，需要進(jìn)行適當(dāng)改良，以提高土壤的過(guò)水能力和肥力。本工程在地下滲濾系統(tǒng)的底層填充土壤(厚40cm)中摻加20%的昆明陶砂以增加土壤的過(guò)水能力，在表層填充土壤(厚30cm)中摻加25%的爐渣(爐渣過(guò)1cm篩子)以增加土壤的通氣和透水性能。為了提高土壤的腐殖質(zhì)含量，改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，為土壤微生物創(chuàng)造一個(gè)良好的生長(zhǎng)，在滲濾溝內(nèi)的土壤中摻加一定的草炭，使土壤的有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到5%左右。為有效防止土壤孔隙的堵塞和提高氮的去除效果，地下滲濾系統(tǒng)采用干濕投配操作模式。干濕比為1，即污水投配1d，落干1d。共建造兩塊地下滲濾系統(tǒng)，每塊長(zhǎng)度為20 m，寬度為10 m。由于示范村地下水埋深較淺(<0.5 m)，因此地下滲濾系統(tǒng)建于地上，周圍磚砌圍墻。為了防止處理出水污染地下水，系統(tǒng)底部鋪設(shè)防滲。系統(tǒng)的地表種植多年生黑麥草。
2工程運(yùn)行情況
村鎮(zhèn)生活污水處理地下滲濾示范工程自2002年12月建成，調(diào)試1個(gè)月以后正常運(yùn)行。對(duì)示范工程的處理效果進(jìn)行了為期1年的監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明，系統(tǒng)在正常運(yùn)行期間對(duì)總氮的平均去除率為85.5%，對(duì)總磷的平均去除率為96.5%，對(duì)COD的平均去除率為86.7%，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
本工程在建設(shè)過(guò)程中，還考慮了景觀和生態(tài)效果，在地表種植草坪，并建設(shè)了花壇，使污水處理系統(tǒng)成為一個(gè)優(yōu)美的景觀生態(tài)系統(tǒng)(見(jiàn)圖3)，給當(dāng)?shù)鼐用駹I(yíng)造了一種愉快的工作和生活。系統(tǒng)地表種植的多年生黑麥草是一種優(yōu)良的牧草，可以定期收割用來(lái)喂養(yǎng)牲畜，亦可以供給堆肥廠用來(lái)生產(chǎn)綠色復(fù)合肥，產(chǎn)生一定的效益。
3經(jīng)濟(jì)分析
地下滲濾系統(tǒng)的日常維護(hù)工作比較簡(jiǎn)單，僅需要對(duì)溝渠和格柵內(nèi)的垃圾進(jìn)行定期清理。整個(gè)工程的建設(shè)費(fèi)用(溝渠收集系統(tǒng)除外)為4萬(wàn)元。處理設(shè)施的運(yùn)行僅需要少量的人工費(fèi)用和污水提升電費(fèi)，其運(yùn)行為0.15元/m3。
4結(jié)論
(1)地下滲濾系統(tǒng)處理村鎮(zhèn)生活污水，對(duì)COD,總氮，總磷的去除率分別可以達(dá)到86.7%, 85.5%和96 .5%。
(2)地下滲濾系統(tǒng)基建和運(yùn)行費(fèi)用不高，管理簡(jiǎn)單，具有美化景觀的作用，亦可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，非常適合于在滇池流域推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
張建.地下滲濾系統(tǒng)處理村鎮(zhèn)生活污水的研究與應(yīng)用:〔學(xué)位論文).北京:清華大學(xué)，2003
張建，黃霞，魏杰，等.地下滲濾污水處理系統(tǒng)的氮磷去除機(jī)理.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2002, 22(5): 438-441
張建，黃霞.劉超翔，等.地下滲濾處理村鎮(zhèn)生活污水的中試、環(huán)境科學(xué)，2002, 23(6):57一61
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