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滇池流域村鎮生活污水地下滲濾系統設計
論文關鍵詞: 滇池流域 村鎮生活污水 地下滲濾
論文摘要:采用地下滲濾系統處理淇池流域的村鎮生活污水，進行了工程的設計和建設。工程設計處理水童為30m3/d，設計水力負荷為0.08m3/(m2·d)。該工程對COD，總氮，總磷的去除率分別可以達到86.7%，85.5%和96.5%。工程的基建和運行費用不高，簡單，兼具有美化景觀的作用，并可產生一定的效益。
近年來，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，造成了水體的嚴重富營養化，直接威脅到昆明地區工農業生產的發展和當地居民的身體健康。研究表明，滇池流域中50%以上的氮、磷來自面源，因此面源污染控制是全面實現滇池水質目標的關鍵川。
滇池流域有農業70余萬，分散在全流域的大小村落，由于絕大多數農村無下水道系統，使污染的發生非常分散。村鎮生活污水是滇池流域農村面源污染的重要組成部分。選擇經濟有效的工藝對村鎮生活污水進行處理是滇池富營養化控制的重要環節�？紤]到農村經濟基礎差，農民管理水平低的現狀，本課題選擇具有基建和運行費用節省，管理簡單，氮磷去除效果好等特點的地下滲濾系統對滇池流域的村鎮生活污水進行處理。
1地下滲濾系統設計
1.1設計基礎資料與依據
由于國內缺乏對村鎮生活污水治理的基礎資料，設計前進行了為期2年的場地信息及現場工藝試驗研究，獲得了主要的設計資料，確定了工藝流程及工藝參數。
(1)確定生活污水的排放量及水質。在面源污染控制示范區的4個村，采用普查和典型戶跟蹤調查兩種方式對村鎮生活污水的排放規律進行了深入調查。普查采取隨機抽樣的方法，內容包括家庭人口、取水方式、日用水量、洗衣方式、洗澡方式、家庭廁所等。共調查農戶530戶，占4個村總戶數的27%。選擇16戶作為典型戶，連續3天跟蹤調查排放污水的水量及水質。
(2)地下滲濾系統的工藝研究工’一3]。通過地下滲濾小試和中試系統的研究，對不同填充介質及不同運行條件和條件下地下滲濾系統的工藝特性和污染物去除機理進行了較為系統的研究，確定了村鎮生活污水處理的工藝流程和地下系統的工藝參數。
(3)獲取示范區的氣象、水文資料。主要包括面源污染控制示范區近3年里氣溫、降雨量、蒸發量、地下水位及滇池水位變化等資料。
(4)地形勘測。為村內生活污水的溝渠收集系統設計和污水處理的場地選擇提供依據。
1.2水質水量
(1)設計水量。有效服務年限按20年考慮，人口年增長率按當地農村地區的9隔考慮，人均生活污水排放量按35L/(人·d)計算，生活污水收集率取90%。計算得到示范村污水處理設施的設計服務人口為957人，工程設計處理水量為30m3/d。
(2)設計進水水質。COD250mg/L，55120mg/L，磷smg/L，總氮15m酬L。
(3)設計出水水質�；诳偭靠刂频幕驹瓌t，確定地下滲濾系統的設計總氮去除率大于85%，設計總磷去除率大于80%，設計COD去除率大于80%。
1.3工藝流程
村鎮生活污水處理地下滲濾系統的工藝流程見圖1。經示范村內污水溝渠收集系統匯集的生活污水依靠重力流入污水處理系統。由于村里的生活污水多數為明渠收集，容易混人垃圾，因此在進水渠中設置格柵攔截水中的大塊物體。然后，污水進入預沉池，通過沉淀作用去除污水中的懸浮物和部分有機物，以防止后續地下滲濾系統中土壤孔隙的堵塞。在昆明地區的6-9月份降雨量很大，因此在預沉池的進水口一側設置暴雨溢流口。
預沉池處理出水進入調節池，然后通過水泵將污水提升至地下滲濾系統，通過土壤、植物、微生物的綜合凈化作用實現對有機物、氮、磷等污染物質的有效去除。處理出水經集水管收集后排入農田排灌水溝渠，用于周圍農田的澆灌。
1.4主要處理單元設計
1.4.1格柵
采用不銹鋼制人工細格柵，置于進水渠道上，格柵寬0.6m，長lm，柵條間隙10mm。格柵傾角采用45。由于污水處理系統規模比較小，因此采用人工的方式清除格柵攔截的懸浮物。
1.4.2預沉池
預沉池可以有效沉淀污水中粒徑較小的無機和有機顆粒，減小后續地下滲濾系統的負荷，防止土壤孔隙的堵塞。預沉池設計水力停留時間取3h，預沉池長2.5m，寬1.5m，深1.6m。池體采用磚混結構，內壁貼防滲膜。
1.4.3調節池
通過調節池調節進水的水質和水量。在池中安裝潛污泵，將污水提升至地下滲濾系統的布水溝。調節池設計水力停留時間6h，調節池長2.5m，寬2.5m，深1.8m。池體采用磚混結構，內壁貼防滲膜。
1.4.4地下滲濾系統
根據實驗室小試系統和滇池流域現場中試系統的研究結果，綜合考慮強化脫氮效果和防止土壤堵塞問題，確定示范村地下滲濾示范工程采用以當地紅壤土為填充介質的淺層強化布水系統，水力負荷取0.08m3/(m2·d)[1]，故所需要的土地面積為A=30/0.08=375(m2)。
地下滲濾系統的剖面見圖2。示范村的土壤為粘性紅壤土，通氣和透水性差，肥力較低，需要進行適當改良，以提高土壤的過水能力和肥力。本工程在地下滲濾系統的底層填充土壤(厚40cm)中摻加20%的昆明陶砂以增加土壤的過水能力，在表層填充土壤(厚30cm)中摻加25%的爐渣(爐渣過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含量，改善土壤的團粒結構，為土壤微生物創造一個良好的生長，在滲濾溝內的土壤中摻加一定的草炭，使土壤的有機質含量達到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，每塊長度為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，系統底部鋪設防滲。系統的地表種植多年生黑麥草。
2工程運行情況
村鎮生活污水處理地下滲濾示范工程自2002年12月建成，調試1個月以后正常運行。對示范工程的處理效果進行了為期1年的監測。結果表明，系統在正常運行期間對總氮的平均去除率為85.5%，對總磷的平均去除率為96.5%，對COD的平均去除率為86.7%，達到設計要求。
本工程在建設過程中，還考慮了景觀和生態效果，在地表種植草坪，并建設了花壇，使污水處理系統成為一個優美的景觀生態系統(見圖3)，給當地居民營造了一種愉快的工作和生活。系統地表種植的多年生黑麥草是一種優良的牧草，可以定期收割用來喂養牲畜，亦可以供給堆肥廠用來生產綠色復合肥，產生一定的效益。
3經濟分析
地下滲濾系統的日常維護工作比較簡單，僅需要對溝渠和格柵內的垃圾進行定期清理。整個工程的建設費用(溝渠收集系統除外)為4萬元。處理設施的運行僅需要少量的人工費用和污水提升電費，其運行為0.15元/m3。
4結論
(1)地下滲濾系統處理村鎮生活污水，對COD,總氮，總磷的去除率分別可以達到86.7%, 85.5%和96 .5%。
(2)地下滲濾系統基建和運行費用不高，管理簡單，具有美化景觀的作用，亦可產生一定的經濟效益，非常適合于在滇池流域推廣應用。
參考文獻
張建.地下滲濾系統處理村鎮生活污水的研究與應用:〔學位論文).北京:清華大學，2003
張建，黃霞，魏杰，等.地下滲濾污水處理系統的氮磷去除機理.中國環境科學，2002, 22(5): 438-441
張建，黃霞.劉超翔，等.地下滲濾處理村鎮生活污水的中試、環境科學，2002, 23(6):57一61
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