水利工程論文-滇池流域村鎮(zhèn)生活污水地下滲濾系統(tǒng)設計作者：張建黃霞施漢昌胡洪營錢易論文關鍵詞: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/(m2d)。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%。工程的基建投資和運行費用不高，管理簡單，兼具有美化景觀的作用，并可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。近年來，由于大量工農(nóng)業(yè)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(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?shù)鼐用竦纳眢w健康。研究表明，滇池流域中50%以上的氮、磷來自農(nóng)村面源，因此面源污染控制是全面實現(xiàn)滇池水質(zhì)目標的關鍵川。滇池流域有農(nóng)業(yè)人口70余萬，分散在全流域的大小村落，由于絕大多數(shù)農(nóng)村無下水道系統(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)濟有效的工藝對村鎮(zhèn)生活污水進行處理是滇池富營養(yǎng)化控制的重要環(huán)節(jié)。考慮到農(nóng)村經(jīng)濟基礎差，農(nóng)民管理水平低的現(xiàn)狀，本課題選擇具有基建和運行費用節(jié)省，管理簡單，氮磷去除效果好等特點的地下滲濾系統(tǒng)對滇池流域的村鎮(zhèn)生活污水進行處理。1地下滲濾系統(tǒng)設計1.1設計基礎資料與依據(jù)由于國內(nèi)缺乏對村鎮(zhèn)生活污水治理的基礎資料，設計前進行了為期2年的場地信息調(diào)查及現(xiàn)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(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個行政村，采用普查和典型戶跟蹤調(diào)查兩種方式對村鎮(zhèn)生活污水的排放規(guī)律進行了深入調(diào)查。普查采取隨機抽樣的方法，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。通過地下滲濾小試和中試系統(tǒng)的研究，對不同填充介質(zhì)及不同運行條件和環(huán)境條件下地下滲濾系統(tǒng)的工藝特性和污染物去除機理進行了較為系統(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。為村內(nèi)生活污水的溝渠收集系統(tǒng)設計和污水處理的場地選擇提供依據(jù)。1.2水質(zhì)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?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(zhì)。COD250mg/L，55120mg/L，磷smg/L，總氮15m酬L。(3)設計出水水質(zhì)。基于總量控制的基本原則，確定地下滲濾系統(tǒng)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(zhèn)生活污水處理地下滲濾系統(tǒng)的工藝流程見圖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(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，因此在預沉池的進水口一側(cè)設置暴雨溢流口。預沉池處理出水進入調(diào)節(jié)池，然后通過水泵將污水提升至地下滲濾系統(tǒng)，通過土壤、植物、微生物的綜合凈化作用實現(xiàn)對有機物、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(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(xù)地下滲濾系統(tǒng)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(jié)構(gòu)，內(nèi)壁貼防滲膜。1.4.3調(diào)節(jié)池通過調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)進水的水質(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)池設計水力停留時間6h，調(diào)節(jié)池長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)實驗室小試系統(tǒng)和滇池流域現(xiàn)場中試系統(tǒng)的研究結(jié)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?shù)丶t壤土為填充介質(zhì)的淺層強化布水系統(tǒng)，水力負荷取0.08m3/(m2d)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(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(zhì)含量，改善土壤的團粒結(jié)構(gòu)，為土壤微生物創(chuàng)造一個良好的生長環(huán)境，在滲濾溝內(nèi)的土壤中摻加一定的草炭，使土壤的有機質(zhì)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(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)，每塊長度為20m，寬度為10m。由于示范村地下水埋深較淺(0.5m)，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)底部鋪設防滲材料。系統(tǒng)的地表種植多年生黑麥草。2工程運行情況村鎮(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(jiān)測。結(jié)果表明，系統(tǒng)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