農(nóng)村生活污水凈化池技術(shù)
該技術(shù)采用多級(jí)自流工藝，適合分散處理生活污水，具有省、無(wú)運(yùn)行費(fèi)用、管理方便等特點(diǎn)。該技術(shù)不同于傳統(tǒng)的沼氣池技術(shù)，污水經(jīng)處理后可達(dá)標(biāo)排放。
1.用途和功能
生活污水凈化沼氣池是分散處理生活污水的新型構(gòu)筑物，適用于近期無(wú)力修建污水處理廠的農(nóng)村。生活污水包括廚房炊事用水、沐浴、洗滌用水和沖洗廁所用水，其特點(diǎn)有三：一是沖洗廁所的水中含有糞便，是多種疾病的傳染源；二是生活污水濃度低；三是生活污水可降解性較好，適用于厭氧硝化制取沼氣。生活污水凈化池是根據(jù)生活污水的上述特點(diǎn)，把污水厭氧硝化，沉淀過(guò)濾等處理技術(shù)融于一體而設(shè)計(jì)的處理裝置。
2.池型結(jié)構(gòu)和工作原理
生活污水凈化沼氣池是一個(gè)集水壓式沼氣池、厭氧濾器及兼性厭氧塘于一體的多極折流式消化系統(tǒng)。糞便經(jīng)格柵去除粗大固體后，再經(jīng)沉沙池進(jìn)入前處理區(qū)1，在這里糞便進(jìn)行沼氣發(fā)酵，并逐步向后流動(dòng)，生成的污泥懸浮固體在該區(qū)的后半部沉降并沿傾斜的池底滑回前部，再與新進(jìn)入的糞便混合進(jìn)行沼氣發(fā)酵。清夜則溢流入前處理區(qū)2，在這里與糞便以外的其他生活污水混合，進(jìn)行沼氣發(fā)酵，并向后流動(dòng)經(jīng)過(guò)厭氧濾器部分，附著于填料上生物膜重點(diǎn)細(xì)菌將污水進(jìn)一步進(jìn)行厭氧硝化，再溢流入后處理池。前處理區(qū)1和前處理區(qū)2都是經(jīng)過(guò)改進(jìn)的水壓式沼氣池，后處理區(qū)為三級(jí)折流式兼性池，與大氣相通，上部裝有泡沫過(guò)濾板攔截懸浮固體，以提高出水水質(zhì)。
根據(jù)糞便污水和其他生活污水管道為分流制或合流制，將污水流程分成兩種。
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室內(nèi)污水管道為合流制的污水流程如下：生活污水---->格柵截流井---->沉砂井---->前處理區(qū)60%---->后處理區(qū)40%---->排出或接好氧處理。
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適用于糞便污水和其他生活污水分流的污水處理，污水流程如下：其他生活污水---->格柵截留井---->沉砂井---->糞便污水---->格柵截留井---->沉砂井---->前處理區(qū)1(40%)---->前處理區(qū)2(30%)---->后處理區(qū)(30% )---->排放或接好氧處理。
3.工藝參數(shù)
生活污水凈化沼氣池設(shè)計(jì)依據(jù)每天所處理的污水量，污水量按100L/(人•日)左右計(jì)算，其中沖洗廁所用水量按20～30L/(人•日)計(jì)算，其他生活污水量為70～80L/(人•日)。污水滯留期為2～3天，污泥清掏周期為300天。
4.運(yùn)行管理
合理設(shè)計(jì)、可靠施工、精心管理是確保生活污水凈化沼氣池正常運(yùn)行的三個(gè)主要環(huán)節(jié)。日常管理工作必須做到以下幾點(diǎn)：a.設(shè)立生活污水凈化池的地方，應(yīng)實(shí)行化施工和承包管理，以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)；b.建立工程檔案和管理記錄；c.每年清掏污泥一次；d.每4～5年更新聚氨脂過(guò)濾泡沫板，每10年更新軟填料(半軟填料可不更換)；e.注意，避免發(fā)生火災(zāi)，窒息事故。
二、多級(jí)厭氧復(fù)合生態(tài)處理系統(tǒng)
該技術(shù)適用于分散戶廚房、洗衣、洗澡等低濃度農(nóng)村生活污水的處理，尤其適合有地勢(shì)差異的分散戶或2～5聯(lián)戶的農(nóng)村生活污水處理。眉山市青神縣黑龍鎮(zhèn)羅出村及龍女村可以使用該技術(shù)。
厭氧生物G.lettinga教授斷言，厭氧處理生物技術(shù)如果有適合的后處理方法相配合，可以成為分散型生活污水處理模式的手段，這一模式比傳統(tǒng)的集中處理方法更具有可持續(xù)性和生命力，尤其適合發(fā)展中的情況。
1.基本原理
針對(duì)我國(guó)當(dāng)前資金短缺、能源不足與污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)狀，厭氧處理技術(shù)是特別適合我國(guó)國(guó)情的一項(xiàng)技術(shù)。但因?yàn)閱为?dú)的厭氧對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素基本上沒(méi)有去除能力，污水中的氮、磷會(huì)使水體富營(yíng)養(yǎng)化。同時(shí)單獨(dú)的厭氧處理也不能很好地去除病菌，厭氧出水通常情況下不能達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，單獨(dú)的厭氧處理還只能作為一種預(yù)處理，必須選擇合適的后續(xù)處理單元。
基于上述背景，針對(duì)獨(dú)戶或聯(lián)戶生活污水的處理，基本形成一套成熟的厭氧處理與生態(tài)床相結(jié)合的處理方法，簡(jiǎn)稱多級(jí)厭氧復(fù)合生態(tài)處理系統(tǒng)。
該系統(tǒng)主要由2～3格厭氧池和1格比表面積較大的砂礫石、細(xì)土等為基質(zhì)的復(fù)合生態(tài)床組成，其中各池之間靠管道連通，污水在池內(nèi)停留的時(shí)間為5～7天。生活污水經(jīng)過(guò)厭氧處理，生活污水中懸浮物可以沉淀，難降解有機(jī)污染物被厭氧微生物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物。復(fù)合生態(tài)床表面可種植水生生物。
復(fù)合生態(tài)床除起到過(guò)濾作用外，有機(jī)物的床體還能夠提高處理效果。一是植物的生長(zhǎng)改變生態(tài)床的流態(tài)，生長(zhǎng)的植物根系和莖桿對(duì)水流的阻礙作用有利于均勻布水，延長(zhǎng)水力停留時(shí)間；二是植物的根系創(chuàng)造有利于各種微生物生長(zhǎng)的微環(huán)境，植物根莖的延伸會(huì)在植物根系附近形成有利于硝化作用的好氧微區(qū)，同時(shí)在遠(yuǎn)離根系的厭氧區(qū)里含有大量可利用的碳源，這又提供了反硝化條件；三是植物生長(zhǎng)對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)物尤其是硝酸鹽氮具有吸收作用。
污水經(jīng)厭氧“粗”處理后，后續(xù)“精”處理單元的負(fù)荷相對(duì)較小，這樣可以節(jié)省生態(tài)床的占地面積，污水中的懸浮物經(jīng)厭氧反應(yīng)器處理后，大部分能被有效地去除，這樣也可以防止生態(tài)床堵塞。因此，這種組合不但能有效地去除有機(jī)物，還能有效解決目前污水處理中難以做到的氮、磷皆能達(dá)標(biāo)的難題。
2.技術(shù)流程
多級(jí)厭氧復(fù)合生態(tài)處理系統(tǒng)工藝流程如下：
污水-污水收集系統(tǒng)(管道)-3格厭氧發(fā)酵處理池 復(fù)合生態(tài)床
工藝說(shuō)明如下：
(1)污水收集系統(tǒng)
該系統(tǒng)處理對(duì)象一般為廚房和洗浴房產(chǎn)生的污水，將下水道等與污水管道之間采用暗槽連接，并在入井口處設(shè)一格柵以去除較大的顆粒物。
(2)處理池由厭氧發(fā)酵池和復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)床組成，形成一體化結(jié)構(gòu)
厭氧發(fā)酵池由3個(gè)格組成。厭氧發(fā)酵的第1格主要是用來(lái)調(diào)節(jié)水量，同時(shí)在某種程度上也具有均勻水質(zhì)和初沉的作用；第2、3格對(duì)污水中有機(jī)物進(jìn)行有效降解，有利于復(fù)合生態(tài)床處理。
處理池總?cè)莘e的計(jì)算
V=Q*T
式中 V-升流池設(shè)計(jì)容積(m )
Q-預(yù)計(jì)升流池處理水量(m /h)
T-污水在升流池中停留時(shí)間(h)
T一般取為6～7天，V-目前在農(nóng)村示范成功的池型有3 m 和4.5m 。
(3)復(fù)合生態(tài)床結(jié)構(gòu)
復(fù)合生態(tài)床是處理系統(tǒng)中的主要構(gòu)筑物，是一個(gè)或兩個(gè)滲濾池組合而成的矩形的磚結(jié)構(gòu)物。池內(nèi)裝有沙礫和人工土等基質(zhì)。
(4)沙礫和人工土的組成和厚度
?、裆车[層由不同粒徑沙礫組成，一般分為3～4層
沙礫采用多孔、比表面積大的無(wú)機(jī)基質(zhì)。
?、蛉斯ね恋倪x配
土壤中存在種類繁多，數(shù)量龐大的各種細(xì)菌、真菌、放線菌、藻類、原生動(dòng)物等，是維持土壤、完成生態(tài)系統(tǒng)功能中物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化*的組成部分，它們是土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量循環(huán)的分解者和轉(zhuǎn)化者。因此，人工土應(yīng)選擇沙、高肥力的耕層壤質(zhì)土和草炭為原料。人工土的厚度一般為10～20cm。
3.技術(shù)特點(diǎn)
該處理系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)單，出水水質(zhì)好，抗沖擊能力強(qiáng)，無(wú)需采用人工曝氣、污泥回流、混合攪拌等措施，也就不存在大型的處理機(jī)械和復(fù)雜的操作控制系統(tǒng)，所以運(yùn)行工作極為簡(jiǎn)單，不需要大量訓(xùn)練有素的操作管理人員，非常適宜目前我國(guó)農(nóng)村迫切需要、、節(jié)能、技術(shù)可靠的污水處理工藝和技術(shù)。
三、土壤滲濾生態(tài)處理系統(tǒng)
該技術(shù)為生物-生態(tài)組合技術(shù)，適用于有土地較少，但土壤條件適宜的農(nóng)村點(diǎn)。土壤滲濾包括慢速滲濾、快速滲濾兩種方法，對(duì)于不同的農(nóng)村可以根據(jù)情況選用不同的滲濾方法。
污水就地土壤滲濾處理系統(tǒng)由前期處理化糞池和土壤滲濾兩部分耦合而成。
1.工作原理
該系統(tǒng)的基本原理是：生活污水在化糞池中經(jīng)過(guò)沉淀、厭氧處理后，進(jìn)入分配箱，分流入各土壤滲濾管中，管中流出的污水均勻地向厭氧濾層滲濾，再通過(guò)表面張力作用上升，越過(guò)厭氧濾層出口堰之后，通過(guò)虹吸現(xiàn)象連續(xù)地向上層好氧濾層滲透。在上述過(guò)程中，水與污染物分離，水被滲濾并通過(guò)集水管道收集，污染物通過(guò)物理化學(xué)吸附被截留在土壤中；碳和氮由于厭氧和好氧過(guò)程，一部分被分解為無(wú)機(jī)碳、無(wú)機(jī)氮留在土壤中，另一部分變成氮?dú)夂投趸忌⑷肟諝庵?；磷則被土壤物理化學(xué)吸附，截留在土壤中，為草坪或者其他植物所利用。
2.工藝流程
污水-厭氧沼氣池-配水池-土壤滲濾處理工藝-集水井-出水
3.工藝特點(diǎn)
土壤滲濾生態(tài)處理系統(tǒng)與其他污水處理系統(tǒng)相比，具有以下特點(diǎn)：
(1)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；
(2)出水水質(zhì)好，對(duì)有機(jī)物尤其對(duì)有機(jī)氯化物和氨氮有較好的處理效果；
(3)一次性小，運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)省能耗；
(4)在土地處理槽上栽種植物，不但能提高系統(tǒng)凈化污水的效率，還可以增強(qiáng)景觀效果。
4.存在問(wèn)題
(1)化糞池的問(wèn)題
化糞池作為污水土壤滲濾系統(tǒng)的預(yù)處理裝置，為后續(xù)土壤滲濾系統(tǒng)提供污染物濃度較低、生化降解性較高的進(jìn)水，起著降解污染物和消滅有害細(xì)菌的作用，使污水中的糞便得到了一定的無(wú)害化處理。目前國(guó)內(nèi)多采用磚砌或混凝土澆筑，造價(jià)高，密封性差，生化效果差，施工不方便。隨著人們使用的化學(xué)用品增加，生活污水成分也變得更加復(fù)雜，為了提高污水的凈化效果，這些化糞池有待改善。
(2)土壤滲濾問(wèn)題
污水從滲濾管道中流出進(jìn)入滲濾溝內(nèi)的土壤中，一部分向地表移動(dòng)，可達(dá)到植物根系，另一部分向下滲濾，污水在這兩部分移動(dòng)時(shí)到達(dá)哪部分的深度更深一些，關(guān)系到滲濾管在土壤中埋藏的深度問(wèn)題。
(3)溫度對(duì)系統(tǒng)的影響
由于土壤滲濾生態(tài)處理系統(tǒng)中的微生物基本處于天然的環(huán)境狀態(tài)下，隨環(huán)境溫度氣候變化而變化。夏季氣溫高時(shí)，微生物活性大；冬季氣溫低時(shí)，微生物的活性大大降低，系統(tǒng)的污水處理能力大大降低。尤其在北方地區(qū)，冬季如何正常運(yùn)行值得研究。
(4)降水對(duì)系統(tǒng)的影響
在進(jìn)行系統(tǒng)排水設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮降水量的影響，以保證及時(shí)低將進(jìn)入系統(tǒng)的降水排出，減少其對(duì)水力負(fù)荷的影響。
5.發(fā)展前景
土壤滲濾生態(tài)處理系統(tǒng)是一種適合于處理分散排放生活污水的使用技術(shù)，它充分利用了土壤-植物-微生物系統(tǒng)的凈化能力，具有不影響地面景觀、運(yùn)行操作管理簡(jiǎn)單、建設(shè)費(fèi)低、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。隨著我國(guó)農(nóng)村的不斷發(fā)展，這種污水處理系統(tǒng)可由單純的“處理型”轉(zhuǎn)化為處理與利用相結(jié)合的“利用型”，污水經(jīng)處理后可用來(lái)灌溉等，以緩解農(nóng)村缺水的問(wèn)題。
