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1、西北地区村镇生活污水处理设计研究目录摘要1弓I言2筑合概论211农村生活污水水质水量及产排特点21，国内外农村污水处理技术3i4膜生物法工艺介绍3俄方案确定451设计原始资料4)5工艺比选51工艺确定10：*工艺说明1211预处理123)主处理工艺123.3后处理工艺一一消毒池13战国各设计计算144.1设计参数1445调节池1444反应池设计14d4膜组件设计16d；总需氧量的计算164K剩余污泥量计算1747消毒池18dA一体化MBR设备尺寸19洪五事总结20摘要我国西北地区是全国经济发展水平较低的一个区域，尤其西北乡村地区环保意识落后，污水处理设施及不完善，水污染情况严重。且国内针对西北
2、地区的农村生活污水处理技术研究非常匮乏，缺少针对寒冷地区分散式小规模污水处理装置的研究。本文对西北地区村镇生活用水的产排、污水处理装置进行了调查研究。针对西北地区的气候地貌等特点，设计了地埋式一体化膜生物反应器。本次设计设定五户村民共用一套污水处理装置，并作统一排放，本系统预计埋藏在农户后院闲置土地的冻土层下。一体化膜生物反应器内置调节池、厌氧池、好氧膜池及消毒池，具有能耗低、耐冲击负荷等优点，且无需村民日常维护。本设计处理的生活污水出水水质可以达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级标准。关键词：农村生活污水、膜生物反应器、一体化污水处理设施、寒冷地区污水治理引言农村
3、生活污水是我国农村地区污染物的主要来源之一。村民生活污水严重危害了水体的安全，不仅影响整个农村的生态环境，与此同时也制约着居民生活水平的提升和农村经济的发展。2021年2月21日，中央发布了中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见。其中强调了农村污水处理不当，臭水黑水对农村环境的污染危害，要因地制宜的建设污水处理设备，从污染源控制减少。西北地区占全国的三分之一，与之带来的环境问题也是不容小觑的。西北地区的地势以高原和盆地为主，海拔介于397.52806.1米。气候大部分为温带大陆性气候和高寒气候。气温冬寒夏热，是典型的气候变化敏感区，生态环境脆弱。西北地区具有足够的风能、太阳
4、能资源，主要分布在内蒙古、宁夏、新疆等地。西北的地区的冬半年风力强劲，可因地制宜利用自然风能作为污水处理设施的动能。中国西北地区居住在农村的人口占到总人口七成，在全国范围内，经济发展处于较低的水平。近些年西北地区的经济增长较快，但居民的环保意识较欠缺，农村地区水污染严重，污水处理设施不完善。农村污水较城市污水有排放地点分散的特点，所以城市的大型污水污水处理厂并不适用。国内针对西北地区的农村生活污水处理技术资料非常匮乏，有待进一步深入研究。第一童概论11农村生活污水水质水量及产排特点1、污染物浓度低。可生化性较强。农村污水COD浓度日变化波动范围在100到400、BOD浓度范围在50到300oC
5、OD、BOD、NH4+-N.TN和TP浓度随着时间产生了明显波动，在8点一16点出现了高峰，这是因为白天时间段的污染物浓度较高，夜间污染物浓度较低。B0D5比COD数值在0.5左右，生物法处理效果良好。生活污水有两种产生途径。黑水指人的生理废水，含有的氮、磷等营养物质。灰水指日常洗漱洗澡产生的废水或者是厨房做饭产生的废水。其特点是污染物浓度比混合生活污水低。夏季在雨水的稀释下，由于很多地方采用明渠排放，收集的污水中污染物浓度会很低，但泥砂量会增多。此外，人的粪尿中含有大量的细菌病毒，寄生虫等。这部分污染源虽然在冬季对水环境没有什么危害,但是一到雨季和洪水期就会爆发污染，对水体和人类健康造成巨大
6、的困扰。2、水量波动大，且具有时间规律性。在人口密度低的西北村庄，村民生活污水的排放主要集中在白天的三个时间段。早晨六点到八点、中午十一点到下午一点和晚上六点到八点村民用水量和排水量都比较大，这是应为在这几个时间段村民会集中的做饭和清洁。由于大部分农村人口平时会外出打工，节假日才回家，所以节假日水量比平时大，主要集中在春节期间。3、排放情况西北农村人口居住分散无序，大多都无完善的污水收集管网和污水处理设施，多采用合流制沟渠。以排放雨水为主，也承接庭院污水的排放，或经化粪池简单处理后就直接排入河道和农田，对周边环境造成污染。由于农村生活污水日排放量量并不高，建设小型的污水处理设施以及生态技术的应
7、用是较为可行的。1 2国内外农村污水处理技术目前，国内外常用的农村污水处理技术主要有净化槽、膜生物反应器、SBR,厌氧好氧组合工艺、土地利用系统、曝气池、氧化沟等。总体可分为生态处理技术、生物处理技术、组合处理工艺和一体化处理技术。但是西北地区具有气候干旱严寒、经济发展落后的特点，普通的污水处理技术并不能在西北地区发挥最佳的效果，针对西北农村设计的污水处理工艺更为匮乏。膜生物法工艺介绍1. 3.1膜生物法的基本原理和分类膜生物反应器（MBR）技术是将超、微滤膜分离技术与污水处理技术中的生物反应器耦合而形成的一种新兴的污水处理工艺。其中的生物反应相和膜组件这两个部分是MBR工艺的核心组成部分。其
8、原理是污水进入反应器中，微生物将污染物吸附降解，并在一段时间后形成一个更加完整、世代周期更长的微生物降解体系。膜组件的主要功能就是截留微生物和过滤固体污染物。1.2.2 膜生物反应器的特点1、出水水质优质且稳定因为膜具有选择透过性的特点，能够有效的截留活性污泥混合液中的微生物和大分子有机物，悬浮物和浊度接近于零，也能有效的去除细菌和病毒。这样不仅可以延长在反应器中的停留时间，延长了污泥龄,保持污泥的高浓度,提高了生化反应效率。2、占地面积小、容积负荷高、不受场合限制传统的生化处理系统需要较大的二沉池用来沉淀生化处理的污水，甚至还需要增设沉砂池等系统用来保证出水水质达标。而膜生物反应器增设了膜分
9、离装置，不仅实现了优于传统二沉池达到的效果，还省去了建造二沉池的占地面积。特别是以MBR原理为主的一体化污水处理设备，将生物吸收降解和泥水分离在一个反应器内同时进行的目的。MBR工艺的容积负荷可以达到20kg-COD(113d)综上原因，以MBR为主处理工艺的污水处理系统所需占地面积为传统污水处理系统的三分之二。3、造价高、能耗大膜材料价格较高，所以MBR工艺的成本高于传统工艺。而且膜材料极易污染，清洗膜组件也增加了不少的成本。一般会采用膜下曝气等方式克服膜污染，也增加了运行成本和能耗。4、氨氮去除效果较好农村污水普遍有氨氮处理率低的现象，出水总氮往往不能达标。由于膜的截留作用，硝化细菌可以较
10、传统工艺中的微生物更长时间的停留在反应器内。因此提高氨氮的去除率至百分之九十。1.2.3 膜生物反应器的应用研究膜生物反应器起源于美国二十世纪六十年代，采用分置式MBR,COD去除率高达98%o二十世纪七十年代日本引入膜生物反应器，由于国土面积小、地价昂贵，膜分离技术的研发得到了大力支持。早期MBR主要为分置式，单位产水能耗较高，于是研发了浸没式MBR,就是把膜组件设置在曝气池中。我国MBR研究始于二十世纪九十年代。研究范围由早期的生活污水不断拓展到各类工业废水。膜组件类型也不断增加，常用的有中空纤维膜、平板膜和管状膜等。第二章方案确定21设计原始资料西北部分地区经济状况较好，具备抽水马桶、浴
11、室、洗衣机等用水设施，人均用水量较高。部分地区经济条件较差，基本用水设施不够完善、村民基本使用旱厕，人均用水量较少。综合以上情况，取人均用水量80升每天。人均排水量与用水量呈正相关，且排水量与当地村民的经济水平、用设施及污水收集与排放设施水平密切相关。对于给排水设施完善的地区，排水量可按用水量的百分之九十计算。西北部分农村地区给排水系统欠缺，取80%。设定五户村民（每户3到4人）共用一套污水处理设施。经计算，8053.50.9=12601.d=1.26m3d=1.26td得日处理污水量为1260升/天。表2-1西北村镇用水统计用水设施情况每人用水量（1.M）用水设施齐全75-140用水设施不完
12、善50-90无用水设施30-60污水水质如下:表2-2生活污水水质单位:mg/1.CODTPSSBODNH/-NPH1004006100300503003506.58.5出水水质应满足城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）中一级排放标准：表2-3出水水质标准单位：mg/1.CODTPBODNH1-NSSPH6012015206922工艺比选生物处理技术是利用微生物的分解作用降低污染物浓度。生态处理技术是利用土地、植物等介质去除污水中的有机物。生物+生态联合处理技术结合了生物处理技术处理效果好和生态处理技术成本能耗低等优势，得到了广泛的应用。根据本设计的处理要求，提出如下三种方案
13、：2. 2.1厌氧+好氧联合处理工艺2.2,1.1概述此工艺在厌氧池中添加生物填料，在去除有机物的同时达到厌氧释磷的条件，然后污水进入曝气生物接触氧化池中。在曝气生物滤池中，生物分解了大部分污染物，聚磷菌吸收磷。西北地区饮食具有高油高盐的特点，所以在反应池前设置隔油池。农村生活污水还具有机物含量高的特点，厌氧消化有利于处理高浓度有机废水，同时达到较好的除磷效果。所以该方案综合以上优点，采用厌氧+好氧联合处理工艺。2.2,1.2工艺流程图2-1厌氧+好氧联合处理工艺流程图表2-4厌氧+好氧联合工艺构筑物去除效率进/出水单位：mg/1.去除率单位：%名称项目CODBODTP氨氮SS格栅进水4003
14、00650300出水400300650210去除率1030名称项目CODBODTP氨氮SS调节池进水400300650210出水400300650210去除率沉砂池进水400300650210出水400300650168去除率1520隔油池进水400300650168出水360270650134.4去除率5105101020厌氧生物滤池进水360270650134.4出水54275.41513.4去除率70857090102060706090生物接触氧化池进水54275.41513.4出水5.42.71.082.256.7去除率80908090708080854050沉淀池进水5.42.71.082.256.7出水4.322.161.082.253.35去除率1020102040502.2.2氧化沟2.2.2.1 概述氧化沟是在传统活性污泥法的基础上，采用了环形沟渠设计。该方法利用延时曝气，在传统活性污泥的基础上增加了水力停留时间，大大减少了有机物浓度。污水经过氧化沟处理后，出水水质可以达到污水排放标准。一体式氧化沟针对农村的经济水
