村镇环境综合整治与生态修复丛书 《农村生活污水处理与再生利用》

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本书是“村镇环境综合整治与生态修复丛书”的一个分册，是国家出版基金资助项目，由侯立安院士和行业专家席北斗教授领衔编著，汇集了村镇环境研究领域内的多位专家的学者的科研和实践成果。
农村污水的随意排放和所造成的环境污染问题普遍存在，本书主要是由长期从事我国农村生活污水处理技术研究及应用的科技工作者共同编写而成。本书是环保行业特别是农村生活污水治理的实用技术指导书籍，作者在参阅了当前大量国内外相关研究和应用文献资料的同时，结合编写组成员多年的研究成果、体会和实践经验，整合了生活污水处理与再生利用的原理、工艺方法及工程应用实例，旨在为相关人士和广大读者提供一本丰富的农村生活污水处理与再生利用技术及其应用的实践资料，为“水污染防治行动计划”的实施提供技术支撑。


目录


第1章 我国农村水环境现状 001
1.1我国农村水环境污染现状/001
1.1.1我国农村的水环境现状/001
1.1.2农村水环境的基本特征/002
1.1.3农村污水的产生量和水质/003
1.1.4我国农村污水的特点/007
1.1.5我国农村污水存在的问题及分析/007
1.2我国农村污水处理的可行性与水环境保护/010
1.2.1我国农村污水治理的可行性分析/010
1.2.2我国农村的水环境保护目标/010
1.2.3我国农村污水处理出水排放标准和执行的法律/011
1.3我国农村生活污水的对策及建议/012
1.3.1完善相关法律法规/012
1.3.2制定农村污水的排放标准、处理技术指南与规范/013
1.3.3建立农村生活污水的技术评估体系/013
1.3.4探索农村生活污水治理的PPP模式/013
1.3.5建管结合/014
1.3.6建立农村生活污水处理设施的第三方监管平台/014
参考文献/014
第2章 国外农村生活污染控制技术现状 016
2.1国外典型农村污水处理技术模式介绍/016
2.1.1挪威农村生活污水处理技术模式/016
2.1.2日本农村生活污水处理技术模式/023
2.2国外农村生活污水处理技术工艺及工程适应性分析/025
2.2.1小型污水处理厂/025
2.2.2稳定塘/030
2.2.3土地处理/035
2.2.4湿地与人工湿地/044
2.2.5生物膜法处理/047
2.2.6化粪池/048
2.2.7膜生物反应器/052
2.2.8一体化处理装置/064
2.3国外几种农村污水处理的设计/069
2.3.1化粪池处理/069
2.3.2土壤过滤/070
2.3.3人工湿地/074
2.3.4机械曝气/074
2.3.5间歇式砂滤池处理/075
2.3.6延时曝气处理/079
2.3.7固定化生物膜处理/080
2.3.8序批式反应器/081
2.4适用于国内农村污水处理的技术模式与应用案例/081
2.4.1化粪池/082
2.4.2稳定塘/093
2.4.3土地处理/097
2.4.4其他几种污水处理技术/099
参考文献/111
第3章 多介质生态床分散污水处理技术 115
3.1多介质生态床分散污水处理技术主要内容/115
3.1.1多介质新材料/116
3.1.2多介质生态防堵塞技术/120
3.1.3多介质生态冬季保温技术/121
3.1.4分散型生活污水分质回用及水质安全保障技术/122
3.2多介质生态床农村生活污水处理设备/125
3.2.1单户庭院景观化处理装备/126
3.2.2小型分散式生活污水处理装备/128
3.2.3分散式生活污水处理装备/128
参考文献/131
第4章 深型土壤渗滤污水处理技术的应用 132
4.1深型地下土壤渗滤对生活污水净化效果及机理/133
4.1.1不同水力负荷条件下污水净化效果/133
4.1.2不同水力负荷条件下氮的去除机理研究/135
4.1.3有机物在脱氮过程中的变化规律研究/144
4.1.4结论/154
4.2磷对深型土壤渗滤中氮的迁移转化作用机制/155
4.2.1土壤背景值的测定/155
4.2.2磷在不同负荷下的迁移转化规律/158
4.2.3不同磷负荷对氮素迁移转化的规律影响研究/168
4.2.4结论/175
4.3富里酸对深型地下土壤渗滤中反硝化过程的影响/176
4.3.1深型土壤渗滤对污水的净化效果研究/176
4.3.2添加富里酸后对污水的净化效果研究/183
4.3.3结论/190
4.4基于微纳米曝气的土壤渗滤强化脱氮技术/190
4.4.1曝气强化的土地渗滤启动实验/190
4.4.2佳溶解氧条件鉴别及运行分析/198
4.4.3渗滤参数沿程变化及原理解析/204
4.4.4结论/213
参考文献/214
第5章 分散型污水处理工程实例 215
5.1典型工程实例/215
5.1.1大兴区生态清洁小流域综合治理工程青云店生活污水处理技术案例（2015年）/215
5.1.2多介质固定生物床-潮汐流人工湿地集成技术模式案例/218
5.1.3浙江省海宁市一体化多介质生物滤床农村生活污水处理案例/223
5.1.4广西壮族自治区南宁市“美丽南方”景区的民居生活污水分散处理技术案例/229
5.2典型工程案例的运行效果调查/231
5.2.1采样位置简介/231
5.2.2依据第三方监测数据获得的运行效果/236
5.2.3依据典型工程直接采样分析获得的运行效果/240
5.2.4小结/243
5.3典型工程案例的设计参数核算/244
5.3.1预处理的设计/244
5.3.2水力负荷率的设计/245
5.3.3污染负荷率的设计/247
5.3.4设计参数核算小结/248
5.4典型工程案例的工程投资与运行费用/249
5.4.1国内不同处理规模的投资与成本简介/249
5.4.2上海农村污水处理工程的投资与成本/254
第6章 农村生活污染的保障机制 256
6.1农村区域生活污染控制和生态建设政策保障机制调研/256
6.1.1国外农村区域生活污染控制和生态建设政策保障机制调研/256
6.1.2我国生活污染控制和生态建设保障机制现状与需求/258
6.2农村环境保护基础设施建设的保障机制框架/259
6.2.1农村生活污染控制与生态建设生态补偿机制政策框架/259
6.2.2农村生活污染控制与生态建设投入机制政策框架/260
6.2.3农村生活污染控制与生态建设长效运行机制政策框架/260
6.3农村生活污染控制与生态建设技术推广平台框架/260
参考文献/261 附录 262
附录Ⅰ水污染防治行动计划/262
附录Ⅱ农村人居环境整治三年行动方案/275
附录Ⅲ全国农村环境综合整治“十三五”规划/281 索引/293

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大多数分散处理厂都采用化粪池作为预处理，污水中的悬浮固体在化粪池中沉淀分离。由于储藏时间较长(3个月~2年)，会产生一定程度的厌氧分解。从固体的水解和稳定的角度来考虑，化粪池并非最佳的处理单元，但却能达到厌氧预处理的效果[2]。在挪威，对诸如生物滤池或升流式厌氧污泥床(UASB) 等专门的厌氧预处理单元缺乏设计经验，而在日本，以厌氧生物滤池作为预处理的就地污水处理系统应用十分广泛。但以活性污泥法为主的处理系统，一 般不设置厌氧预处理单元。在某些情况下，处理单元不处理混合污水，只处理杂排水。杂排水指的是除大便器排水外的所有生活污水，如盥洗池、厨房及洗衣机的排水。杂排水主要含有肥皂、洗发香波、洗涤剂等。废水水量和水质与地区密切相关。杂排水中的有机物浓度与城市污水相似，但悬浮固体浓度和浊度相对较低，说明杂排水中的有机物大部分是溶解性的。但两者的化学性质又不大相同，杂排水的COD/BOD比值较高，同时营养元素也不均衡，例如氮、磷，生活污水的COD: NH3 : P为100: 5: 1，而杂排水为1030: 2.7 : 1。虽然杂排水可以用与混合污水相同的工艺来处理，但由于其特殊的水质，处理时要特别注意，否则效率就会降低。

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双层沉淀池是德国人英霍夫(K. Imhoff)于1906年对英国人特拉维斯创建的双层沉淀池形式的改进(见图)。该池为钢筋混凝土结构，池身分隔成上下两层。上层供污水沉淀用，称沉淀槽。沉淀槽可以是单槽，也可以是双槽。下层供滞留污泥用，称消化室。消化室通常为一个或几个相连的圆筒，也可以是矩形平面而底呈斗形。槽、室之间有缝道相通，以便槽中污泥进入消化室。沉淀槽的设计与污水处理的平流沉淀他相同。消化室中的污泥呈厌氧状态，其中繁殖了大量兼性的和专性的厌氧菌，前者为底物的分解菌，后者则为产甲烷菌。池内所繁殖的厌氧菌因嗜低温，故不宜于加温。为避免影响沉淀槽沉淀，不装设搅拌装置，消化效率较低 。

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净化槽通常应用于没有排水系统的边远乡村。在日本安装有800万个净化槽(包括doku-shori和gappei-shori)，服务人口约3600万人。在已安装的净化槽中大约13. 5%(约100万套)是gappei-shori净化槽，服务人口约1000万人。近年来，净化槽的研究与发展十分迅速。在技术上主要有两个研究方面:一方面是研究去除N和P，同时获得高质量出水的净化槽;另- -方面是研究具有特殊功能的净化槽(图 2-5)[6.7]。
小流量的污水地下渗滤系统工艺种类很多，归纳起来可分为3种基本类型。
1)地下土壤渗滤沟(槽) 有的是封闭型的，有的是敞开型的;一般均间歇运行，
有投配期和休灌期;有的无回流，有的将净化出水部分循环回流;有单管型的和多管型的。
2)地下毛细管浸润渗滤沟(槽) 也称尼米(Niimi) 系统，这是日本开发的利用毛细管浸润扩散原理研制成功的一-种浅型土壤处理系统。
3)土壤天然净化与人工净化相结合的复合工艺 通常是将浸没生物滤池与毛细管浸润渗滤相结合的复合工艺。
为控制氮、磷污染，防止水体富营养化，国外还有将上述土壤渗滤法应用于脱氮除磷的情况。

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日本的土壤毛细管渗滤系统，也称尼米(Nimi) 系统，是日本人Niimi于20世纪80年代初期开发成功的[8]。系统的下部为不透水层，防止污水直接下渗，避免污染地下水。污水通过沟内土壤的毛细管作用，缓慢向上并向四周浸润、扩散入周围土壤，在地表下30~50cm深度的土壤层发生非饱和渗透。在此层土壤内聚集着大量微生物及微型动物。在需氧微生物和厌氧微生物的作用下，污水中的有机污染物被吸附、降解，土壤中大量的原生动物和后生动物又以微生物为食料;伸人土层中的植物根系则吸收由于污水矿化而产生的氮、磷等无机养分，作为其生长所需的营养。因此，Niimi 系统基本上是一个生态系统，通过植物-土壤微生物的复杂而又互相联系和制约的作用，最终使污水得到净化。土壤毛细管渗滤系统的水力负荷一般取30~40L/(m. d)。

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地下渗滤处理法较传统二级生物处理法具有以下优点:
①整个处理装置放在地下，不损害景观;
②净化出水水质良好、稳定，可用于农业灌溉;
③对进水负荷的变化适应性强，能耐受冲击负荷;
④不受外界气温影响或影响很小;
⑤不易堵塞;
⑥在去除BOD的同时，能去除氮、磷;
⑦污泥产生量少，污泥处置或处理费用低;
⑧建设容易，维护简便，基建投资少，运行费用低;
⑨由于覆盖土壤，故不产生臭气等。

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美国《清洁水法》
美国联邦政府主要的水污染控制法律。该法最早是在1948年由国会通过。当时称《联邦水污染控制法》,后在1965年、1972年、1977年、1981年和1985年多次修改。其中1972年和1977年的修改较大,被改名为 《清洁水法》。该法共5章73条,全文共12万字左右,规定异常庞杂,但其中有两个基本内容: ①规定了国家控制水污染的目的和目标,即恢复和维护国家水体化学、物理和生物完整性,到1985年消除向国家通航水体的污染物排放,到1983年水质要达到保持鱼类、贝类和其他水生生物的繁殖和可供人类水上或水中娱乐的标准。②规定了实现这些目标的法律措施。这些措施包括: 许可证制度 (亦称国家消除污染物排放制度,缩写为NPDES);以处理技术为基础的排放标准; 联邦拨款修建城市公共污水处理厂; 对某些有特殊影响的污染物(如油类或有害污染物)实行特殊限制;包括诉权等的司法审查程序。然而,该法规定的目标至今尚未实现,只起到了一定的强制性限制作用,促进了美国的水污染控制。