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智慧人工湿地农村生活污水处理一体化装置设计说明书?

设计者：赵某某，孟某某，牛芊芊，彭某某

指导教师：王某某

（XX***，土木建筑***，XX市473061）

摘要：介绍了“厌氧池+潜流式人工湿地”一体化装置的构造，工艺原理及在处理农村生活污水工程中的应用。运行结果表明：该工艺投资少，处理效果好，操作简单，维护成本低。依据系统对COD、BOD5、NH3－N、TN、TP的去除率，表明出水水质GB8978-1996《污水综合排放标准》一级A的排放标准。

关键词：厌氧沼气池；潜流式人工湿地；氮磷

作品内容简介

本项目采用“厌氧池+潜流式人工湿地”?一体化装置处理农村生活污水，使污水经厌氧池预处理、人工湿地处理系统的处理后达到排放标准。

本装置创新点：

本装置处理过程中没有能源消耗，处理系统中的湿地植物兼处理与观赏为一体。人工湿地系统采用的是潜流式湿地，相比较传统的表流湿地系统，解决了蚊蝇多、气味大的缺点。

技术关键：

厌氧池预处理农村生活污水，堆肥的沉淀物质用于人工湿地的植物基肥，实现物质的重复利用。

人工湿地系统进行后续处理，利用湿地生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。

实验结果表明：人工湿地对氮、磷具有良好去除效果，水力停留时间越长，对氮、磷的去除效果越好。人工湿地技术作为生活污水处理工艺，不仅可以提供清洁的补充水源，还能兼顾经济效益、生态效益和社会效益的统一，具有极大的推广应用价值和广泛的应用前景。在农村地区，由于人口密度相对较小，并且农村生活污水氮磷含量较高，可生化性好，适合用人工湿地系统处理。

联系人：孟某某

联系电话：***

E-mail：***@163.com

作品背景

20世纪七八十年代，自西德1974年首次建造人工湿地以来，各种不同的湿地在世界各地已被用来处理大量不同的废水。1996年9月在奥地利维也纳召开的第四次国际研讨会，标志着人工湿地作为一种独具特色的新型废水处理技术已经正式进入水污染控制领域。

目前,在美国有600?多处人工湿地工程用于处理市政、工业和农业废水,?400多处人工湿地被用于处理煤矿废水,?50多处人工湿地用于处理生物污泥,近40处人工湿地用来处理暴雨径流,超过30处人工湿地系统用于处理奶产品加工废水?;在丹麦、德国、英国各国至少有200处人工湿地系统在运行?,新西兰也有80多处人工湿地系统被投入使用。

我国用人工湿地处理污水发展较晚，“七五”期间开始进行机理性的研究，现在已发展到实际应用阶段，我国自“七五”开始对人工湿地的研究，已建成一些示范工程，并于1990年7月在XX建起我国第一个人工湿地污水处理工程——白泥坑人工湿地处理系统。并且在全国多个省市建成多处不同处理规模的人工湿地处理工程。但是，目前我国人工湿地技术的研究还停留在处理小规模的生活污水，而发达国家已将工作重点转移到处理特殊工业废水的研究上，如富集、净化重金属、有毒物质、石油化工废水等方面。

设计方案

厌氧沼气池处理技术

厌氧沼气池处理技术是将污水处理与其合理利用有机结合，实现了污水的资源化。污水中的大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气，发酵后的污水被去除了大部分有机物，达到净化目的；产生的沼气可作为浴室和家庭用炊能源；厌氧发酵处理后的污水可用作浇灌用水和观赏用水。在农村有大量可以成为沼气利用的原材料:?农作物秸秆和人畜粪便等。研究表明，农作物秸秆通过沼气发酵可以使其能量利用效率比直接燃烧提高4～5?倍;?沼液、沼渣作饲料可以使其营养物质和能量的利用率增加20%;?通过厌氧发酵过的粪便(沼液、沼渣)，碳、磷、钾的营养成分没有损失，且转化为可直接利用的活性态养分一农田施用沼肥，可替代部分化肥。沼气池工艺简单，成本低(一户约需费用一千元左右)，运行费用基本为零，适合于农民家庭采用。

潜流式人工湿地

人工湿地的核心技术是潜流式湿地。一般由两级湿地串联，处理单元并联组成。湿地中根据处理污染物的不同而填有不同介质，种植不同种类的净化植物。水通过基质、植物和微生物的物理、化学和生物的途径共同完成系统的净化，对BOD、COD、TSS、TP、TN、藻类、石某某等有显著的去除效率；此外该工艺独有的流态和结构形成的良好的硝化与反硝化功能区对TN、TP、石某某的去除明显优于其他处理方式。潜流式人工合成湿地的形式分为垂直流潜流式人工湿地和水平流潜流式人工湿地。利用湿地中不同流态特点净化进水。经过潜流式湿地净化后的河水可达到地表水Ⅲ类标准，再通过排水系统排放。

垂直流潜流式人工湿地：

在垂直潜流系统中，污水由表面纵向流至床底，在纵向流的过程中污水依次经过不同的专利介质层，达到净化的目的。垂直流潜流式湿地具有完整的布水系统和集水系统，其优点是占地面积较其它形式湿地小，处理效率高，整个系统可以完全建在地下，地上可以建成绿地和配合景观规划使用。垂直流潜流式人工湿地如图1所示：

水平流潜流式人工湿地：

是潜流式湿地的另一种形式，污水由进水口一端沿水平方向流动的过程中依次通过砂石、介质、植物根系，流向出水口一端，以达到净化目的。水平流潜流式人工湿地为本次我们团队所研究的人工湿地生态系统模式。水平流潜流式人工湿地如图2所示：

模型示意图

设置明沟集中收集废水到蓄水池（蓄水池可以选择干涸的河床或者低洼处），蓄水池中设置筛网去除部分悬浮物并且保护格栅井，减少维修费用，污水经过筛网后经过细格栅过滤（以上均利用重力流）。过滤之后使用污水提升泵将污水提升至生物接触氧化池，经过曝气处理后进入沉淀池，沉淀物可以用上述堆肥方式处理，之后进入人工湿地模型。模型示意图如图3所示：

研究结果表明[]，通过厌氧与人工湿地组合，可达到低能耗并节省占地的目的。

模型制作方案

因沼气池处理技术以在我国一些地方得到了推广和使用，故模型制作主要考虑人工湿地处理技术。

模型的制作

模型材料选取

经实际论证，我们决定选用的实验材料主要包括：8mm厚的玻璃（按照模型所需用量进行裁切），玻璃胶，小刀，DN20的U-PVC管，钻孔器，填料（主要包括粗砂、砾石和碎石块等），净水植物（水生美人蕉、黄某某、鸢尾）。

模型规格的确定

模型采用水平流潜流式人工湿地。我们通过查阅相关资料，并结合自身所要达到的一种实验目的，在指导老师的指导帮助之下，综合考虑各部分受力结构，结合静水压力相关知识，设计并制作模型。模型总尺寸：1400mm×600mm×700mm，由布水槽、污水净化反应池、处理出水池三个单元组成。

其中布水槽和处理出水池都为300mm×600mm×700mm，各单元之间采用挡板隔开，中间部分是800mm×600mm×700mm的污水净化反应池。模型省去了格栅装置和去油装置，实际工程中需要加入。进水端为保证均匀进水，进水管管壁利用开孔器进行开孔，保证供水是均匀供水；出水端设置于出水池底部，以使出水均匀，并保证有足够的停留时间。模型结构图如图4所示：

设计参数

污水净化反应池有效容积：310L；

有效床深：0.6m；

水量：本方案综合考虑后，设计水量按75L/d?计；

水力停留时间HRT：4天；

模型功能介绍

布水槽

布水槽与湿地单元的挡板上部（ 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 常某某，易于维护；

出水水质优质稳定，无剩余污泥产生；

无能耗，无化学药剂添加，环境效益和经济效益较高；

污染因子通过自然系统的自净作用得到去除，对COD、BOD等污染物消除率高；

湿地系统本身具有观赏价值，环境效益较高。

人工湿地农村生活污水处理的应用

人工湿地作为一种生态型污水处理技术，与传统污水生化处理技术相比，具有建设成本与运行成本低、处理效果好、稳定性高、管理维护方便、兼有生态修复功能与营造生态景观等特点。本项目综合前人的研究和相关经验，在构建人工湿地时，通过合理的基质填料选择及搭配、植物选育配置，既可以快速形成植物部落、生物群落，又可以提高湿地的净化能力及景观价值。

参考文献

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