农村生活污水处理和垃圾处理

以竹溪县连片村庄

一、污水处理工艺选择

污水处理工艺的确定应根据进出水水质、处理程度要求、用地面积和工程规模、自然条件等多因素综合考虑，同时还需符合我国国情，适应当地社会、经济发展条件。根据我国城镇污水处理实践，适宜的水污染治理工艺不仅可以降低工程投资，有利于污水处理厂的运行管理以及减少运行管理费用，保证处理出水水质，同时还有利于工程顺利上马，建成后正常运行。

迄今，对于城镇生活污水集中处理工程中，活性污泥技术，例如A/O法、A2O法、接触氧化池等是广泛采用的工艺技术，其工艺成熟，能取得较好的处理效果是公认的。但是，采用这些技术处理污水，建设、运行成本较高，使得不少地方出现因建设资金和运行费不足，而使建成的污水处理工程建设和运行陷入困境。

利用人工湿地处理废水是进几十年发展起来的一种废水处理新技术，是将沉淀池、稳定塘、湿地功能有机结合处理废水的新模式。自20世纪80年代，人工湿地处理废水技术被成功开发出以来，在条件（主要是用地条件和气候条件）适宜的地方发展很快。其原因是人工湿地处理污水工程运行管理简单，处理效果好、耐冲击负荷、出水水质稳定、氮磷去除率高，出水可达较高水质标准，且出水水质稳定。更为重要的是人工湿地处理污水比较节能、省费用。一般人工湿地处理污水的能耗和运行成本较活性污泥技术处理污水节省70%以上，在用地成本一般的情况下，其建设投资亦可节省20%左右。

处理工艺1

调查分析认为，人工湿地处理污水的特点十分适合我国农村污水处理，工艺具有投资省、运行成本低、运行管理方便等特点，非常适宜于经济不发达的农村地区。经初步测算，本工程采用人工湿地与目前普遍采用的活性污泥一类技术比较，投入设备少，工程建设投资可节省20%左右；能耗低，运行成本可节省80%左右；人工湿地对细菌、大肠菌群、类大肠菌的去除率可达90%以上，无须设消毒、杀菌设施；出水水质好，运行管理与维护简单。因此本工程推荐采用以人工湿地处理为主的技术，前面辅以一级强化处理，即一级强化处理+人工湿地的工艺方案。

（一）一级强化系统

人工湿地污水处理工程实践表明，人工湿地用于城镇污水处理，对其进水必需进行必要的前处理，以尽量去除人工湿地进水中悬浮物，降低进水中污染负荷，防止人工湿地地床层堵塞并维持人工湿地长期稳定运行。因此，人工湿地处理污水系统在进水前进行强化一级处理。

目前，一级强化处理技术研究的比较多，一级强化技术的应用也在逐渐普及。国内研究和应用比较多的是混凝法一级强化处理与接触氧化法一级强化想比较，有以下优缺点。

（1）混凝法一级强化处理

①技术比较成熟，容易管理；

②对BOD、COD、SS去除效果较好，因脱氮效果很差而不太运用

于氨氮较高的城镇生活污水的处理，对总磷的去除效果很好，致使处理出水营养失衡，不能为后续人工湿地系统提供充足的营养源，将大为降低人工湿地的处理效果；

③需要投加混凝剂和絮凝剂，污泥产量很大，导致处理成本较高；

④污水水质常发生变化，致使混凝剂的投加量难以控制；

（2）接触氧化法一级强化处理

①容积负荷高，停留时间短，有机物和氨氮去处效果好，运行管理简单，占地面积小；

②污泥产量少，节约污泥处理成本；

③对脱氮除磷效果均较好，出水营养均衡，能提供人工湿地系统所需的营养源。适合用于人工湿地前处理工艺。

④需要曝气能耗较高。

⑤经上述比较，采用接触氧化法一级强化处理工艺作为人工湿地的前处理系统。一级强化处理由一下工艺单元组成：

1.连体合建的格栅渠、多功能调节池。

2.连体合建的短程生物接触氧化池和沉淀池。

3.污泥干化池。

4.鼓风机房

（二）人工湿地

（1）人工湿地去污机理

人工湿地在宏观表现结构上可视为由人工填充的床基（碎石）和床表种植物两部分组成。空隙无数的床基和无数的根系可提供不同的

微环境，适合于各种{好氧、厌氧、兼性}微生物的生长和代谢活动。微生物是人工湿地去污作用的主体。成熟的人工湿地地床基中细菌、真菌、原生动物及后生动物多样共存，形成了较长的食物链，生物量转化层次高，因此污泥量极少，可长期运行无污泥，按美国EPA的资料，成功的人工湿地连续无堵塞运行时间长达20年而未发生堵塞问题。

人工湿地床基具有巨大的表面积，特定的化学组成、无数的植物根系及其代谢产物（氧、生物物质）为污染物过滤截流、物理和吸附与化学吸附、化学分解和沉淀、生物摄取和氧化分解、矿化等提供了很好的条件。

污水中的有机物只要依靠人工湿地地床基内的物理和生物学的综合过程去除。即悬浮有机物被过滤截流、水解、生物摄取和氧化分解，容积有机物直接被水解、生物摄取和氧化分解。

污水中的氨氮被床基中硝化菌转化为硝氮，进而通过植物吸收和反硝化过程去除。有机氮主要呈现悬浮状，被床基过滤截流，并通过生化作用矿化为氨氮、硝氮，进而通过植物吸收和反硝化过程去除。

污水中磷大多以正磷酸盐形式存在，并主要通过人工湿地床基中的钙、铁、铝离子沉淀固着，以及植物的吸收过程去除，沉淀固着在床基中磷最终通过的代谢生长过程将从污水吸收的氮、磷、有机物、无机盐等转化为可床基料更换而移出。

人工湿地植物通过收割移走并进一步资源化利用的生物量。

污水中一些微量金属通过人工湿地床基吸附或沉淀作用去除。

污水中大部分病原菌和病毒被人工湿地床基好氧微生物摄食分解，部分被植物根系分泌物杀死。

人工湿地适宜处理污染浓度或负荷较低的污水，其处理污染单位负荷一般低于传统二级生物处理法，而COD、BOD、N、P、病原菌去除率高于传统二级生物处理法，处理出水水质更优且稳定。

（2）人工湿地的水力学特征

按水力学特征大致可将目前的人工湿地分为表面流型、水平潜流型、竖向潜流型三类。本工程人工湿地地属水平与竖向潜流混合型人工湿地，总面积2072 m2。人工湿地基质利用碎石建造，床层厚1.0m。由于该两处污水处理厂位于饮用水水源地，故湿地床需要严格防渗，采用HDPE聚乙烯防渗膜。

（3）人工湿地床植物的选择与床产植物生物量处理

人工湿地选种去污能力强、耐污能力也强其根系发达、茎叶茂密、抗病虫害的当地优势种湿生牧草、水生蔬菜、水生花卉等湿生植物。此外，选种植物还应有利于周边环境的改善，所产生物量易于处置和利用。本工程人工湿地选种适合当地的芦苇、再力花、香蒲、水葱、美人蕉等。

适时采割人工湿地植物有利于植物最高去污能力生命周期的利用，同时将被植物吸收同化的污染物及时移出，由此产生的植物生物量需进行适当处理以便资源利用，防止二次污染。本工程人工湿地种植植物应适时采割，植物生物量可作有机肥料，牛、羊猪的饲料和沼气池发酵原料。

（三）污水处理工艺流程

污水处理工艺流程见下图：

图1-1村庄污水处理工艺流程图

（四）污泥处理工艺方案的选择

（1）污泥来源

污水处理过程中产生的污泥主要来源于沉淀池。

（2）污泥处理与处置方案的确定

污泥干化池价格低廉，劳动操作强度一般，运行管理及费用适中。

综合上述分析，本工程污泥处理采用污泥干化池处理，让污泥自然干化，含水率降低，然后由人工清掏送至竹溪县垃圾填埋场进行卫生填埋。

处理工艺2

为创造舒适优美的生活环境，水冲厕所是不可避免的。但是如果

下水道尚未普及，厕所无法实现水洗化，针对这一现状，应采用一体化生活污水处理工艺，它既经济有便于维护。

（一）一体化装置的工艺描述

一体化生活污水处理装置由沉淀分离室、接触曝气室、沉淀室和消毒室四部分组成，其工艺流程图如下：

各工艺单元的功能说明如下：

①沉淀分离室：将便器中流出的卫生纸等粗大悬浮物沉淀分离，抑制无机悬浮物在接触曝气室内的增加，使得污水均匀的流入接触曝气室，从而提高接触曝气室的处理效果。

②接触曝气室：经过沉淀分离室预处理的污水流入曝气室后，通过曝气室搅拌，与填料表面生成的生物膜接触、吸附，氧化污水中的有机物，使污水得以净化。

③沉淀室：呈漏斗型，不堆积污泥，将流入的曝气混合液沉降分离，沉降后的上清液流入消毒室，污泥返回到接触曝气室。

④消毒室：上清液在消毒室的入口处与消毒液充分接触灭菌后排放。（二）装置设计

该装置在处理污水的过程中，必要条件是使生物膜固定在填料上，关键是选择容易附着的微生物的填料及适当的曝气方法。同时，还要解决装饰最佳组合尺寸的选择和玻璃钢主体结构的设计技术问题。1、填料

填料是微生物赖以生存的场所，是生物膜的载体，同时也有载流悬浮物质的作用。在过去的生物膜处理污水的实例中，多采用硬性的塑料或玻璃钢蜂窝填料、软件填料等作为接触材料。通过筛选我们所使用的填料为球状漂浮填料（为专利产品，其技术参数及充氧性能见

表1），它呈球状，不需固定，密度小，在水中成漂浮状态，又可以形成固定床，其空隙不定型使水流，对氧的利用率高，容易挂膜和脱落，具有较好的处理效果。

表1 漂浮填料技术参数及充氧性能

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注：可根据不同用途选用不同型号的漂浮填料。

2、曝气系统

曝气系统具有四个方面的作用：①给水中供氧；②气体吹脱；③充分搅拌，提高传质效果；④促进生物膜的脱模与更新，保持生物膜活性，防止填料堵塞。由于微孔、超微孔曝气器与传统的穿孔管曝气器相比，氧利用效率提要约20%-30%,具有动力效率高、不易堵塞、耐腐蚀的特点，故本装置根据不同的需要采用了超微孔管状曝气器和超微孔盘状曝气器。

3、装置主体结构的选材与设计

为了克服钢筋水泥土地渗漏污水、小孔密封不严而散发恶臭和现场施工费时、费力又不经济的特点，设计时，主体结构采用了玻璃钢纤维树脂材料，装置内部的接管等零部件用PVC或ABS材料。同时，为了便于组装内部配件和现场安装，我们采用了上下壳体两部分。4、各处理单元组成比例的确定

根据我国国情，选定沉淀分离室、接触曝气室、沉淀室三部分的容积比为3.3:1.5:1

（三）装置的处理效果

1、进水水质特征

流入装置污水量的最高点是从早上6点到20点30分之间，从19点到22点之间的污水量达到平均时污水量的5-6倍左右，可见进水负荷变化较大。

进水水质特征见表2。

表2 进水水质分析结果

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2.出水水质情况

装置出水水质情况见表3

表3装置的去除效率

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3.动力学模型

根据装置接触曝气室的几何尺寸和漂浮填料的技术性能参数，得到该装置处理生活污水的基质降解动力学模型如下：

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该公式可供设计时参考。式中，U为基质去除速率，***；S为基质平均浓度，mg/L；** 为非生物降解基质浓度，mg/L。

（四）装置的特点

（1）对环境条件的变动与与冲击负荷的适应性较强。

（2）在接触曝气室的进水测设有分离污泥额回流装置，采用了自然回流系统，减轻了维护管理的负担。

（3）设备小型化、占地面积小，可埋于地下，前段功能取代了化粪池，并可省去污水集水池、污水提升泵、排污管道、污水泵等设备和构筑物，大幅度的降低了设备的造价。

（4）设备在工厂内加工组装，在现场只需接上进出水管，可缩短施工周期。

（5）和活性污泥法相比，生物膜的食物链长。因此在处理水质、水量负荷相同的前提下，该装置比活性污泥法产生的污泥量少。

（6）与生物转盘相比，该装置卫生条件好，基本上不会散发恶臭、污染环境。

（7）选材先进合理，主体设备采用玻璃钢纤维树脂，具有强度，优良的耐腐蚀性能，一次成型，是一种新型的非金属防腐材料。

总之，该装置主体结构采用玻璃钢纤维材料，具有工艺简单可靠，条件卫生好，不占地上面积，造价低，便于安装等特点。

使用于军事工程、宾馆、别墅、矿山、地下工程等下水道尚未普及地区的生活污水以及水质与之类似的有机废水处理。

二、村庄生活垃圾收运系统

对生活垃圾的治理应满足乡镇、村庄总体规划要求，加强生活垃圾管理，统一集中布设生活垃圾处理处置设施，减少分散处理设施数量，提高单个处理设施处理能力，建立分类收集与回收网络体系，建立完善的垃圾回收利用体系，提高生活垃圾回收利用率。从而基本清除农村脏、乱、差现象,达到“布局合理，设施配套，环境整洁，村（镇）貌美化”的基本标准。全面整治农村生产、生活环境，建成基础设施完善、环境整洁优美、管理规范有序的生态型新农村。

“房竹百公里城镇带”村庄生活垃圾治理主要根据《中央农村环保专项资金环境综合整治项目申报指南（试行）》的要求，垃圾收集

处理系统采用“户分类、村收集、镇转运、市处理”的城乡生活垃圾一体化处置模式。因此本项目内容是对“房竹百公里城镇带”村庄的生活垃圾进行分类、收集及转运。

2.1农村生活垃圾的分类

根据前述的污染源分析，本工程拟对各村的生活垃圾按每5户配备2个垃圾桶，分别用于收集可回收垃圾和不可回收垃圾，共需要1102个，不可回收551个，可回收551个。

2.2农村生活垃圾的收集

生活垃圾收集系统包括垃圾收集车和垃圾收集池。垃圾收集车将居民垃圾桶的垃圾收集后运送至本村垃圾收集池，垃圾收集池主要作用为暂存垃圾，减少收集车运送次数，垃圾收集车定期将本村垃圾收集池暂存的垃圾运送至所在镇的垃圾转运站。

根据竹溪县各村分布的特点，遵循“户分类、村收集”的原则，分别对各村的垃圾进行集中收集。分别于各村建设垃圾收集池，配备垃圾收集车，以保证生活垃圾的正常收集。

各村垃圾收集系统规模见下表。

表2-1 竹溪县连片村庄生活垃圾收集系统规模一览表

本垃圾收集系统工程共计配备12辆侧装式垃圾收集车；每个村民小组建两座垃圾储存池，共建172座；人力收集车共配备86辆；垃圾桶共计配备1102个，日垃圾收集量为17.81吨。

2.3农村生活垃圾的转运

根据“房竹百公里城镇带”竹溪县连片村庄的分布特点，生活垃圾产生地与处理设施之间的距离比较远。如果采用直接运输，则需要的车辆较多，会增加公路的压力，运输费用高，政府财力难以承受。建立压缩式转运站，采用转运车运输方式运输垃圾，一方面可提高运输效率、减少运营成本、减轻公路运输压力。另一方面建立垃圾转运站，可缩短垃圾收集距离，有利于提高垃圾收集率。

2.3.1垃圾转运站选址

垃圾转运站的选址必需同时考虑以下几点：

①符合《饮用水水源保护区划分技术规范（HJ/T338-2007）》，保证必需的距离；

②符合参照《村庄整治技术规范》（GB 50445－2008）的要求；

③符合村镇总体规划和城市环境卫生行业规划的要求；

④符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中“4 选址要求。”

根据上述选址的要求，同时结合村庄地理分布的实际情况，本工

程拟在龙家坝村，水坪街村，示范场村各设一座垃圾转运站，共计3座。

各镇垃圾收集转运量数量参见下表：

2.3.2垃圾转运站规模

垃圾转运站需综合考虑在未来还要服务相邻的其他乡村、方便建设和管理等因素来确定。因此本工程蒋家堰村，中峰观村的垃圾转运站均确定为30t/d。转运站压缩后的垃圾由垃圾运输车定期运往竹溪县城关垃圾填埋场处理。

2.3.3垃圾转运站的工艺方案选择

（一）垃圾转运站的类型

垃圾站一般有人机结合分拣式垃圾转运站、人工分拣式垃圾转运站、卸料槽式垃圾转运站、转运直接卸料式垃圾转运站等不同类型。

1 人机结合分拣式垃圾转运站

人机结合分拣式垃圾转运站是指具有垃圾分拣功能的，采用机械筛分与人工手选相结合的方式进行垃圾分拣的垃圾转运站。人机结合分拣式垃圾转运站主体设备包括地坑式垃圾受料槽、链板式输送机、破袋均料机、大倾角皮带运输机、滚筒式筛分机、人工分选平台、悬挂式磁选机、打包机、压缩式装料机、集装箱和集装箱运输车。

人机结合分拣式垃圾转运站的工艺流程：垃圾运输车进入转运站卸料车间后，将垃圾卸在地坑式垃圾受料槽中。在垃圾进厂高峰期，可将一部分垃圾先卸在贮料平台上，等进厂垃圾不足时，用装载机将垃圾送入垃圾受料槽中。垃圾受料槽底部设置链板输送机，链板输送机出口处设置垃圾破袋均料机。垃圾经由破袋均料机均匀地送上大倾角皮带运输机提升送入滚筒式筛分机的给料斗中，垃圾经过筛分后，筛上物和筛下物分别由大倾角皮带运输机送上人工分选平台。经过人工手选回收塑料、橡胶、废纸、玻璃瓶、塑料瓶和易拉罐等回收利用价值较高的物料；在人工分选平台的分选皮带出料端，配置悬挂式磁选机，用来回收废铁类磁性金属，残留物则由可卸式垃圾车运往垃圾处理场处理。

2 人工分拣式垃圾转运站

人工分拣式垃圾转运站是指具有垃圾分拣功能的，采用人工手选方式进行垃圾分拣的垃圾转运站。人工分拣式垃圾转运站主体设备包括地坑式垃圾受料槽、链板式输送机、破袋均料机、大倾角皮带运输机、人工分选平台、悬挂式磁选机、打包机、压缩式装料机、集装箱和集装箱运输车等。选用时，可以根据具体情况增加或减少部分设备。

人工分拣式垃圾转运站作业时，垃圾运输车将垃圾卸在地坑式垃圾受料槽中。垃圾受料槽底部设置链板输送机，链板输送机出口处设置垃圾破袋均料机。垃圾经由破袋均料机均匀地由大倾角皮带运输机送上人工分选平台。筛上物经过人工手选回收塑料、橡胶、废纸、玻璃瓶、塑料瓶和易拉罐等回收利用价值较高的物料；在人工分选平台的分选皮带出料端，配置悬挂式磁选机，用来回收废铁类磁性金属。残留物则由集装箱中转运输车运往垃圾处理场处理。

3 卸料槽式垃圾转运站

卸料槽式垃圾转运站是指不具有垃圾分拣功能的，带有垃圾卸料槽的垃圾转运站。卸料槽式垃圾转运站主体设备包括地坑式垃圾受料槽、垃圾输送系统、压缩式装料机、集装箱和集装箱运输车。选用时，可以根据具体情况增加或减少部分设备。

由于垃圾收集车进入垃圾转运站的时间随机性较大，卸料高峰期较为集中，为避免出现垃圾收集车等候卸车的情况，大型垃圾转运站通常设置有垃圾卸料槽，用以储存垃圾。垃圾收集车进场后，先将垃圾卸到储料槽内，再由垃圾输送系统装载到垃圾运输车箱内。辅助装载工具有装载机、板式给料机、皮带输送机和液压推料机等等。

4 直接卸料式垃圾转运站

直接卸料式垃圾转运站是指不具有垃圾分拣功能的，将垃圾直接装入大型垃圾集装箱的垃圾转运站。直接卸料式垃圾转运站主体设备包括垃圾受料斗、压缩式装料机、集装箱和集装箱运输车。

综上所述，同时结合本工程的实际情况，本方案拟用的直接卸料

式垃圾转运站。

（二）压缩工艺的比较

转运站按压缩方式可分为压装式和预压缩式垃圾转运站两种。

1预压缩式

预压缩式的运作方式为：垃圾收集车将垃圾倒入卸料槽内，再通过装卸工具将垃圾送入压缩机内，垃圾在压缩机的预压仓内先进行强有力的压缩，然后被一次性地推入到垃圾集装箱中，最后由转运车运往垃圾处理厂。

这种转运站地优点是压头的推力大，垃圾的压缩比可达1：2～1：4；垃圾压缩时，垃圾在预压仓内，不需要转运车的配合，转运车即使在运输途中仍可以进行压缩操作，这样可提高转运车的周转率（每趟可减少垃圾装载及压缩时间约11分钟）；由于垃圾的压缩比可以很大，垃圾中的水分可以更多地压出留在转运站内，减少了垃圾的运输量；但预压缩式压缩机因为带预压缩仓，压缩机的长度往往是同等处理压装式压缩机的2～3倍，因而占地大，设备费用高，设备的维修保养费用也高，控制系统复杂。由于预压缩式压缩机压头大，配备的功率相应较大，总装机容量大，相应的能耗也较大。预压式转运站一般应用于垃圾量超过1200t/d规模的转运站。

2压装式

压装式垃圾转运站的运作方式为：垃圾收集车将垃圾卸料到卸料槽内，再通过装载工具均匀地将垃圾送入垃圾压缩机内，通过压缩机地压头将垃圾直接推入集装箱内，并且边压装边压实，待集装箱装满

经压实地垃圾后，再运往垃圾处理厂。

压装式垃圾转运站配备的压缩机最大工作压力远小于预压式压缩机的工作压力，垃圾的压缩比一般在1：1.6～1：2.2左右，因而配备的功率小，相应的能耗也较小。压装式压缩机远较同等处理能力的预压式压缩机小（包括长度、重量等），设备费用相对较低。但压装式压缩机在工作时需与转运集装箱配合使用，转运车的使用效率相对较低，且垃圾中水分将有部分随垃圾运往垃圾处理厂。压装式转运站一般应用于垃圾量小于1200t/d规模的转运站。

根据本区域的垃圾转运站规模，推荐采用工艺成熟、使用操作方便可靠、设备造价和运行费用相对较低、基建投资较小的压装式压缩式工艺。

（三）箱车一体式转运车与车厢可卸式转运车的比较

箱车一体式转运车即是将垃圾箱固定于汽车底盘上，在垃圾箱内部装有推板和多级油缸，以便垃圾卸料时将垃圾平行推出。内带的推料装置占据了垃圾箱中不少空间，推料装置较重，又提高了整车的重心，导致运行及操作的稳定性、安全性降低。而且该种车型由于箱车不分离，同等能力下需要配置较多的汽车底盘，导致投资浪费，司机和车辆在转运站的等候时间较长，影响了车辆的利用率和站内交通，人工成本和运行成本较高。维修方面，集装箱货汽车底盘的维修保养都将使整车不能使用。

车厢可卸式转运车（即钩臂车）是目前国外发达国家普遍采用的垃圾转运车，无论在山区还是在填埋场，它都表现了优良和稳定的性

能，该种转运车的垃圾集装箱轻巧灵活、有效容积大，净载率高，垃圾密封性好。该种车型由于汽车底盘与垃圾集装箱可自由分离、组合，在压缩机向垃圾集装箱内压装垃圾时，司机和车辆不需要在站内停留等候，提高了转运车和司机的效率，因而设备投资和运行成本均较低，维修保养也方便。