第一篇：構(gòu)建家庭微型污水處理裝置的相關(guān)支撐文獻資料

大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目

（相關(guān)文獻資料）

項 目 名 稱：

微型家庭生活污水處理裝置

項

目

類

型：□創(chuàng)新訓練項目□創(chuàng)業(yè)訓練項目□創(chuàng)業(yè)實踐項目

申 請 人 電 話：

***

填 表 日 期：

2012年10月3日

實驗創(chuàng)新小組制

二〇一二年十月

構(gòu)建家庭微型污水處理裝置的相關(guān)支撐文獻資料

第一部分：非實驗裝置的支撐材料

一、構(gòu)建該裝置的必要性

我國是農(nóng)業(yè)大國、人口大國，水資源嚴重短缺，水資源占有量僅2200m3,為全世界人均占有量的1/4，并被列為13個貧水國家之一。到2030年我國人均水資源占有量將從現(xiàn)在的2200m3降到1700~1800m3，需水量接近水資源可開發(fā)利用量，缺水問題將更加突出。如何有效的利用現(xiàn)有水資源，將污水資源化，不僅可有效的解決農(nóng)村污水亂排帶來的環(huán)境污染問題，也是農(nóng)村地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

農(nóng)村人口分散，人口數(shù)量多，沒有任何生活污水的收集和處理設(shè)施，這使農(nóng)村生活污水污染成為影響水環(huán)境的重要因素。據(jù)測算，全國農(nóng)村每年產(chǎn)生生活污水80多億噸，嚴重污染了農(nóng)村地區(qū)居住環(huán)境，農(nóng)村大部分地區(qū)河、湖等水體普遍受到污染，飲用水水質(zhì)安全受到嚴重威脅，直接危害農(nóng)民的身體健康，嚴重影響農(nóng)村地區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生，極易導致一些流行性疾病的發(fā)生與傳播。

據(jù)有關(guān)資料顯示，我國每年的廢（污）水排放總量已經(jīng)達到了620億噸，農(nóng)村地區(qū)生活污水排放近100億噸，其中大部分未經(jīng)處理就直接排入江河湖泊，有近1/4的湖泊受到了不同程度的污染，有近60%的城市沒有污水處理廠，農(nóng)村地區(qū)的生活污水基本上未經(jīng)處理就直接排放，農(nóng)村河網(wǎng)、溝渠、魚塘等地表水體均已受到不同

程度的污染，農(nóng)村地區(qū)環(huán)境衛(wèi)生和區(qū)域生態(tài)環(huán)境有逐步下降的趨勢，農(nóng)村生活污水治理不僅已影響到現(xiàn)代新農(nóng)村的建設(shè)，也阻礙了農(nóng)村地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

由于農(nóng)村房屋分散、經(jīng)濟條件等原因，農(nóng)村地區(qū)污水管網(wǎng)系統(tǒng)不完善，絕大部分地區(qū)無污水管網(wǎng)，生活污水一般得不到有效的處理。就是有建制鄉(xiāng)鎮(zhèn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)建成區(qū)，除少數(shù)部分區(qū)（縣）鄉(xiāng)的城關(guān)鎮(zhèn)的鎮(zhèn)建成區(qū)能夠?qū)⑽鬯尤雲(yún)^(qū)縣污水處理廠之外，絕大多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建城區(qū)生活污水得不到有效的處理。

另外，城鎮(zhèn)建成區(qū)內(nèi)平方區(qū)的污水收集問題是鄉(xiāng)鎮(zhèn)建成區(qū)普遍存在的一個問題。即便對那些建有污水處理廠或者能夠?qū)⑽鬯尤肟h城污水處理廠的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，平房區(qū)的污水處理由于管道鋪設(shè)難度、資金等原因，生活污水處理資金仍未得到很好的解決。

即使建有污水處理廠，能否保證鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠達標排放也是一個應(yīng)該引起重視的問題。據(jù)調(diào)查，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠由于設(shè)計工藝、運行費用、管理人員水平等原因，并不一定能夠?qū)崿F(xiàn)污水達標排放。有的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為了應(yīng)付創(chuàng)建或評優(yōu)建了污水處理廠，但由于污水處理廠運營資金短缺，沒有相應(yīng)的技術(shù)人員，污水處理廠成了擺設(shè)，常年不運行，其結(jié)果是導致污水處理廠設(shè)施閑置，設(shè)備老化生銹，成了鄉(xiāng)鎮(zhèn)的一個包袱。在對北京鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水水處理廠運營情況和農(nóng)村水源污染的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，個別鎮(zhèn)雖然建有污水處理廠，但該污水處理廠由于種種原因未能運行，致使污染水未經(jīng)處理而直接排放，實際就將眾多分散的小污染源匯集成一個較大的污染源，根本就沒有

起到污水處理廠應(yīng)有的作用。因此有必有構(gòu)建面向農(nóng)村家庭的分散污水處理微型裝置。[1]

二、農(nóng)村生活污水的污染物組成

農(nóng)村生活污水主要包括廚房炊事用水、沐浴、洗滌用水和沖洗廁所用水。這些用水分散，農(nóng)村沒有任何收集的設(shè)施，隨著雨水的沖刷，隨著地表流入河流、湖沼、溝渠、水庫等地表水體、土壤水和地下水體，其中有機物含量大是主要的特點。

1、農(nóng)村生活污水水質(zhì)特點

由于農(nóng)村村鎮(zhèn)人口較少，分布廣泛且分散，使農(nóng)村生活污水與城市生活污水從水質(zhì)、水量及成分等都有明顯不同。農(nóng)村生活污水的特點是：農(nóng)村生活污水濃度低、變化大，成分復雜，難以評估其污染負荷；懸浮物濃度高，有機物濃度較低，水質(zhì)呈弱堿性；大部分農(nóng)村生活污水的性質(zhì)相差不大，水中基本上不含有重金屬和有毒有害物質(zhì)（但隨著人們生活水平的提高，部分生活污水中可能含有重金屬和有害物質(zhì)），含一定的氮、磷，水質(zhì)波動大，可生化性強；污水的排放豐水期比枯水期大，早晚比白天大，不同時段的水質(zhì)不同；大部分沒有污水排放管網(wǎng)，污水難以收集；因此，農(nóng)村地區(qū)生活污水的特點影響到農(nóng)村生活污水處理辦法的正確選擇及處理工藝與污染物去除方案的合理設(shè)計，也影響到出水水質(zhì)的準確估計以及污水處理設(shè)施的正常運轉(zhuǎn)污水處理的工藝與技術(shù)路線受到農(nóng)村當?shù)厣鐣?、?jīng)濟發(fā)展和當?shù)刈匀画h(huán)境與生態(tài)條件的制約。

2、生活污水水量特征

①一般農(nóng)村的生活污水水量都比較小，除小城鎮(zhèn)外，農(nóng)村人口居住分散，水量相對較少，相應(yīng)地產(chǎn)生的生活污水量也較小。②變化系數(shù)大，居民生活規(guī)律相近，導致農(nóng)村生活污水排放量早晚比白天大，夜間排水量小，甚至可能斷流，水量變化明顯，即污水排放成不連續(xù)狀態(tài)，具有變化幅度大的特點。③在上午、中午、下午都有一個高峰時段。

3、生活污水排放體質(zhì)特征

農(nóng)村生活污水一般呈粗放型排放。很多農(nóng)村尚無完善的污水排放系統(tǒng)，污水沿道路邊或路面排放就近的水體。少部分地區(qū)具有完善的污水排放系統(tǒng)。農(nóng)村生活污水中有機物含量高，N、P含量增多。人們隨意地排放和雨水的沖刷，使大量的有機質(zhì)和N、P等物質(zhì)流入湖等水體，如果不加以處理應(yīng)用，常常會引起水體富營養(yǎng)化，給人們身體健康帶來不利影響。[1]

三、國內(nèi)外農(nóng)村生活污水治理及技術(shù)選擇

1、美國

1972年，美國國會頒布了全國第一個完整的清潔水法（The Clean Water Act CWA, USEPA, 1972）,并在1987年通過了清潔水法修正案，并增補了非點源污染的控制大綱。該修正案促使人們重視小區(qū)的生活污水問題。該修正案頒布后，聯(lián)邦政府專門撥款以尋找除傳統(tǒng)集中處理系統(tǒng)以外的可行性的污水處理辦法，根據(jù)地方具體條件和地貌狀況的新建社區(qū)在使用分散污水處理系統(tǒng)，這種系統(tǒng)主要用于就地或聚集處理和處置來自獨立或相對集中的一片住宅及商業(yè)區(qū) 的少量生活污水。它常被用在人口密集較小的社區(qū)或鄉(xiāng)村，因為輸送這些地方的生活污水到一個較遠的集中式污水處理廠將需要格外高的費用。在今天的美國，約有1/4的人口和1/3使用各類不同的分散處理設(shè)施。實踐證明在恰當?shù)牟僮骱凸芾硐?，分散處理系統(tǒng)在環(huán)境和經(jīng)濟上是可接受的且技術(shù)上是可行的。從此，分散處理系統(tǒng)對貫徹清潔法所起到的作用也受到了重視。分散處理系統(tǒng)不再是暫時地安裝而后逐步被集中系統(tǒng)所代替，而是作為其中一種永久性的選擇處理和再生利用生活污水，從而保護環(huán)境。尤其是就地處理系統(tǒng)，如果計劃、設(shè)計、安裝、操作和維護得當，更被視為極其重要的污水處理手段（USEPA, 2003a）。為此，美國環(huán)保局分別于2000年和2003年發(fā)布了分散處理系統(tǒng)管理指南。

2、韓國

韓國農(nóng)村的居民分散居住，認為興建集中處理的污水系統(tǒng)造價太高，小型和簡易的污水處理系統(tǒng)適合在農(nóng)村應(yīng)用。因此，研究出了一種濕地污水處理系統(tǒng)，使污水中的污染物質(zhì)經(jīng)濕地過濾后或被土壤吸收，或被微生物轉(zhuǎn)變成無害物。這種方法需要的能源少，維護的成本低。該系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于歐美、北美、澳大利亞和新西蘭等。

3、日本

日本農(nóng)村污水處理協(xié)會主要負責日本鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理的技術(shù)發(fā)展工作，研究了一系列適合農(nóng)村城鎮(zhèn)應(yīng)用的污水處理設(shè)備。設(shè)計了15種不同型號污水處理裝置，主要采用物理、化學與生物措施相結(jié)合 的處理過程，取得了很好的效果。這15種不同型號的處理裝置可分為兩大類。一類是采用生物膜法，另一類是采用浮游生物法。日本從1977年實行農(nóng)村污水處理計劃以來，至1996年底已建成越2000座小型污水處理廠。日本農(nóng)村污水處理協(xié)會設(shè)計、推廣的污水處理裝置體積小、成本低、操作運行簡單，十分適用于農(nóng)村。

4、澳大利亞

澳大利亞科學和工業(yè)研究組織（CSIRO）的專家最近幾年提出一種“過濾、土地處理與暗管排水相結(jié)合的污水再利用系統(tǒng)”，稱之為“非爾脫”（Filter）高效、持續(xù)性無水灌溉新技術(shù)，其目的主要是利用污水進行作物灌溉，通過灌溉土地處理后，再利用地下暗管將其匯集和排出。該系統(tǒng)可以滿足作物對水分和養(yǎng)分的要求，同時降低污水中的氮、磷等元素的含量，使之達到污水排放標準。但這種處理方法受農(nóng)作物生長季節(jié)的限制，非生長季節(jié)作物不灌溉，污水處理系統(tǒng)就不能工作。

5、國內(nèi)

隨著中國小城鎮(zhèn)建設(shè)和發(fā)展，農(nóng)村生活污水污染和治理問題越來越突出。鑒于農(nóng)村生活污水規(guī)模小、成分復雜、懸浮物濃度高、有機物濃度較低、水質(zhì)呈弱堿性、農(nóng)村生活污水的排放量豐水期比枯水期大，早晚比白天大、大部分沒有排水管網(wǎng)等因素的影響，農(nóng)村生活污水處理工藝與技術(shù)路線受到農(nóng)村當?shù)厣鐣?、?jīng)濟發(fā)展和當?shù)刈匀画h(huán)境與生態(tài)條件的制約。因此，農(nóng)村生活污水的處理不能延用和照搬大中型規(guī)模城市污水處理工藝及設(shè)計參數(shù)，避免造成工程投

資和運行費用過高。農(nóng)村生活污水的處理技術(shù)必須遵循經(jīng)濟、高效、節(jié)能和簡便易行的原則，要求處理工藝簡單，凈化效果有保證，運行維護簡便。目前國內(nèi)處理農(nóng)村生活污水的常規(guī)工藝及技術(shù)有：沼氣生活污水凈化裝置、土壤滲濾廠、復合式生物處理系統(tǒng)、氧化溝系統(tǒng)等。[1] 第二部分：有關(guān)實驗裝置的支撐資料

一、沉淀池

1、沉淀原理

沉淀是水中的固體物質(zhì)在重力的作用下沉降，從而與水分離的一種過程。根據(jù)水中可沉物質(zhì)的性質(zhì)、凝聚性能的強弱及其濃度的高低，沉淀可分為四種類型。

⑴自由沉淀

自由沉淀也稱離散沉降，其特點是廢水中的懸浮固體濃度不高，而且顆粒之間不發(fā)生凝集。在沉淀過程中，固體顆粒的形狀、粒徑和密度都保持不變，各自獨立地完成勻速沉降過程。

⑵絮凝沉淀

這是一種絮凝性固體顆粒在稀懸浮液中的沉降過程。其特點是顆粒在沉降過程中相互粘合，結(jié)合成較大的絮體，因而顆粒粒徑和沉降速度隨沉降時間的延續(xù)而增大。

⑶成層沉降

也稱集團沉降、區(qū)域沉降或擁擠沉降。其特點是當廢水中懸浮顆粒的濃度提高到一定程度后，每個顆粒的沉降將受到其周圍顆粒存在的干擾，沉速有所降低。如濃度進一步提高，顆粒間的干涉影響加劇，沉速大的顆粒也不能超過沉速小的顆

粒，在聚合力的作用下，顆粒群結(jié)合成為一個整體，各自保持相對不變的位置，共同下沉。液體與顆粒群之間，形成清晰的界面。沉淀過程，實質(zhì)上就是這個界面下降的過程。

⑷壓縮沉降

當懸浮物中的懸浮固體濃度很高時，顆粒之間便相護接觸，彼此上下支撐。在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的水被擠出，顆粒相對位置不斷靠近，顆粒群體被壓縮，這就是壓縮沉降。[4]

2、沉淀池的構(gòu)造與分類

在污水處理工程中，沉淀法最常采用的設(shè)備是沉淀池。按照水在沉淀池的流動方向，沉淀池可分為平流式、豎流式和輻流式三種形式。[4]綜合本裝置的結(jié)構(gòu)特點與實際需要，采用平流式與豎流式相結(jié)合的沉砂池，集裝置本身結(jié)構(gòu)是平流式沉砂池的結(jié)構(gòu)，水流的方向采用豎流式沉砂池的設(shè)計理念。⑴平流式沉砂池

平流式沉砂池是最常用的一種沉淀池，它的截流效果好，工作穩(wěn)定，構(gòu)造簡單，而且易于排除沉沙，如圖①所示。平流式沉砂池的主體部分，實際是一個加寬、加深了的明渠，由入流渠、沉沙區(qū)、出流渠、沉沙斗等部分組成。在池底部設(shè)置1~2個貯砂斗，下接帶閘的排沙管，用以排除沉沙。[5] ⑵豎流式沉砂池

豎流式沉淀池的橫截面多呈圓形或正多邊形。如圖②所示為圓形豎流式沉淀池。其上部圓筒形部分為沉降區(qū)，下部倒圓臺部

分為污泥區(qū)，二者之間有0.3~0.5m的緩沖層。沉淀池運行時，廢水經(jīng)進水管進入中心導流筒，由筒口流出，借助反射般的阻擋向四周分布，并沿沉降區(qū)斷面緩慢豎直上升。[4]

圖①

圖②

二、過濾室

1、采用顆粒介質(zhì)過濾的介紹

顆粒狀介質(zhì)過濾適用于去除廢水中的微粒物質(zhì)和膠狀物質(zhì)，常用作離子交換和活性炭處理前的預處理。

顆粒介質(zhì)過濾器可以是圓形池或方形池。過濾器無蓋的稱為敞開式過濾器，一般廢水自上流入，清水由下流出。

過濾介質(zhì)的粒度及材料，取決于所需濾出的微粒物粒子的大小、廢水性質(zhì)、過濾速度等因素。在廢水處理中常用的濾料有石英砂、無煙煤粒、石榴石粒、磁鐵礦粒、白云石粒、花崗巖粒以及聚苯乙烯發(fā)泡塑料球等。其中以石英砂使用最廣。沙的機械強度大，相對密度在2.65左右，在pH值2.1~6.5的酸性廢水中化學穩(wěn)定性好。但當廢水呈堿性時，有溶出現(xiàn)象，此時一般常用大理石和石灰石。無煙煤的化學穩(wěn)定性叫石英砂好，在酸性、中性及堿性環(huán)境中都不溶出，但機械強度稍差，其密度因產(chǎn)地不同而有所不同，一般為1.4~1.9。大密度濾料常用于多層濾料濾池，其中石榴石和磁鐵礦的密度大于4.2，莫氏硬度大于6。對含膠狀物質(zhì)廢水則可用粗粒骨炭、焦炭、木炭、無煙煤等，在此情況下，過濾介質(zhì)兼有吸附作用。

在廢水的處理中，往往采用綜合濾料過濾器，一般是以格柵或篩網(wǎng)及濾布等作為底層的介質(zhì)，然后在其上再堆積顆粒介質(zhì)。典型綜合鋁料的組成是：無煙煤（相對密度1.55）占55%~60%，硅砂（相對密度2.6）占25%~30%，鈦鐵礦石榴石（相對密度4

以上）占10%~15%以上。慮床上層是相對密度較小的無煙煤顆粒，一般粒徑為2mm；底層是相對密度較大的細粒材料，粒徑為0.25mm；最下面是礫石承托層。三種濾料之間適當?shù)牧胶拖鄬γ芏鹊谋壤菦Q定因素，而兩種較重的濾料中應(yīng)包括嚴格控制的各種細粒徑濾料，這樣，在反沖洗后，屢創(chuàng)的每一水平斷面都有各種濾料，形成混合濾料而無明顯的交界面。綜合濾料池接近理想過濾池，沿水流方向由粗至細的級配濾料組成，空隙逐漸均勻減小，以提供最大截污能力，從而延長過濾周期，增加率速，接受較大的進水負荷。[2]

2、一級過濾池的工作原理

在正常的運行過程中，水從閥門1流進，從閥門2流出。而閥門3和閥門4是關(guān)閉的。當水流過一層厚度為L的砂子時，顆粒物被砂子俘獲，（其機理將在下面討論）。

當過濾池運轉(zhuǎn)時，孔道容易被俘獲的顆粒物堵住，因此過濾池必須周期性地利用一個稱為“反沖洗”的過程進行清洗。在這個清洗過程當中，閥門1和閥門2被關(guān)閉，而閥門3和閥門4被打開。水已足夠高的速率被強制向上流過過濾池，以使沙礫懸浮起來。較高的水流舒適的沙子里的空隙擴大并且使沙礫間相互碰撞，從而釋放出被過濾下來的顆粒物，然后經(jīng)過沖洗水槽和閥門4被排放[3]。如圖③。

3、顆粒介質(zhì)過濾凈化機理

控制粒料過濾池的設(shè)計和運行的兩個關(guān)鍵元素是水力學和顆

粒物俘獲機制。當粒料的粒徑變小時，粒料之間的空隙也會變小，顆粒物的俘獲效率就會提高。然而，粒料粒徑變小也會增加過濾床隊水流的阻力。粒狀材料和過濾床深度的選擇在一定程度上必須折中考慮過濾池的效率和水利處理量。

顆粒物在沙濾池中的俘獲依賴于由顆粒物與濾料之間的接觸導致的遷移過程，以及之后的顆粒物在濾料表面的附著過程。雖然關(guān)于顆粒物在多空介質(zhì)中的過濾的細節(jié)問題已經(jīng)可以從定性上理解，但是還不足以進行定量來為設(shè)計服務(wù)。導致顆粒物俘獲的五個過程如圖④所示。當一個顆粒無太大而不能通過孔道時就會發(fā)生瀝率機制，因此它就會機械的阻擋。瀝率對相對較大的顆粒物是最有效的俘獲機制。當一個顆粒物的流線撞擊到一個粒料時就會發(fā)生截留機制。第三種機制是沉降，當一個顆粒物在重力的影響下沉降到了一個粒料的上表面時就會發(fā)生沉降機制。第四種機制是碰撞機制，當顆粒物的慣性足夠大，使得當流體留過一個粒料而其路徑偏移了流線并與顆粒發(fā)生碰撞。如果將混凝劑加入到過濾池的上游來水中，與濾料接觸之后顆粒物的粘附力就會加強[3]，所以在沉淀池中安排了加絮凝劑的工藝，專門增加顆粒物的粘附力，之后在沉淀池沉淀，以達到除去單純的沉淀池未俘獲的顆粒的作用。

圖③

圖④

三、絮凝池（絮凝池并入沉淀池）

1、絮凝池設(shè)計的必要性

無論什么樣的水均罕有多種雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)由于尺寸大小不同在液相中基本以三種狀態(tài)存在，粒徑小于1nm的屬溶解態(tài)；

粒徑在1~100nm之間的屬膠體態(tài)；粒徑大于1μm的為懸浮態(tài)。這種劃分是相對的界限，絮凝對象主要是膠體等細小的顆粒物。大的懸浮物顆粒在水中可自然沉淀除去。[6]由于膠體微粒極細微懸浮顆粒具有“穩(wěn)定性”，能在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)，即使靜置數(shù)十小時以上，也不會自然沉降。因此，必須首先投加化學絮凝劑來破壞膠體和懸浮顆粒在水中形成的穩(wěn)定分散系，使其聚集為具有明顯沉降性能的絮凝體，然后用重力沉降予以去除。[7]

2、化學絮凝的機理

絮凝就是向水中加入一定量的高分子物質(zhì)或高價金屬鹽類（能水解生成高聚物）時，由于懸浮微粒的吸附作用和高分子物質(zhì)的架橋作用，破壞了膠體的穩(wěn)定性，使其逐漸形成棉絮狀物質(zhì)的沉淀物（礬花），該過程稱為“絮凝”。

3、絮凝劑與助凝劑的選擇

絮凝劑是指使水溶液中的溶質(zhì)、膠體或者懸浮物顆粒產(chǎn)生絮凝狀物沉淀的物質(zhì)。其中種類繁多，具有獨特性質(zhì)的新產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)。按照理化性質(zhì)，混凝劑可分為無機類和有機類混凝劑；按照分子大小及結(jié)構(gòu)的復雜程度，可分為無機化學混凝劑和有機高分子混凝劑；按照來源又可分為人工合成混凝劑和天然混凝劑等。

目前應(yīng)用最廣的無機型混凝劑是鋁鹽和鐵鹽。鋁鹽主要有硫酸鋁、明礬等。[7]根據(jù)本裝置的實際性及廉價簡易的理念，采

用明礬絮凝。

當單用混凝劑不能取得良好效果時，可投加其某些輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑成為助凝劑。助凝劑可以調(diào)解或者改善混凝的條件，例如當原水的堿度不足時可投加石灰或重碳酸鈉等。

4、絮凝條件的選擇

①pH在混凝劑類型及攪拌條件的前提下，pH能影響混凝集團的類型，富里酸和腐植酸的離解度。每一種混凝劑都有自己的最佳適應(yīng)pH范圍。原水pH對混凝劑效果的影響程度視混凝劑品種不同而不同。如：硫酸鋁是給水和污水處理中應(yīng)用十分廣泛的一種混凝劑，其混凝作用受水pH的影響較大。用于去除濁度時，最佳pH宜在6.5~7.5之間。但用于去除水中色度膠體時，pH則宜在4.5~5.0范圍內(nèi)。

②混凝劑的投加量

混凝劑種類與投加量對混凝效果都會產(chǎn)生影響。同一種廢水選擇不同的混凝劑將會取得不同的混凝效果。不同種類的混凝劑添加量也大有不同，如普通鐵鹽、鋁鹽為10~30mg/L；天然水中含粘土類雜質(zhì)較多，需要投加的混凝劑的量較少；而污水中含有大量的有機物時，需要投加較多的混凝劑才有混凝效果，其投量可達10~1000mg/L。但由于影響的因素比較復雜，理論上只限于做些定性推斷和估計。在生產(chǎn)和應(yīng)用上，主要靠混凝實驗來選擇適合的混凝劑品種最佳投量。[7]

四、消毒與漂白池

水消毒處理的目的是解決水中的造物污染問題。城市污水經(jīng)過二級處理后，水質(zhì)改善，細菌含量大幅度減少，但細菌的絕對值仍很可觀，并存在病原體的可能，為防止對人類健康產(chǎn)生危害和對生態(tài)造成污染，在污水排出前應(yīng)進行消毒。目前城市污水處理廠中最常用的消毒劑仍是液氯。[8]綜合本裝置的特點及考慮到其實用性，擬利用含氯的消毒漂白劑如：次氯酸鈣（漂粉精）、漂白粉、84消毒液。

3、次氯酸鈣（漂粉精）[9] ①基本介紹：

別稱：次氯酸鈣；高效漂白粉；三次氯酸鈣合二氫氧化鈣[1] 化學式：3Ca(ClO)2·2Ca(OH)2

分子量：577．0。

②性狀：又名高效漂白粉，主要成分是次氯酸鈣，根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，還含有氯化鈣或氯化鈉及氫氧化鈣等成分，其有效氯含量大于60%。漂粉精具有很強的殺菌、消毒、凈化和漂白作用，在洗毛、紡織、地毯、造紙等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。主要是由次氯酸鈣與水和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成具有強氧化性的次氯酸.由次氯酸消除污漬。

③應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于棉織物、麻織物、紙漿等的漂白。利用其消毒殺菌作用廣泛用于飲水、游泳池水凈化、養(yǎng)蠶等方面。

還用于制造化學毒氣和放射性的消毒劑。此外，也用于醫(yī)藥工業(yè)等。

2、漂白粉[10] ①基本介紹：漂白粉是由氯氣與氫氧化鈣（消石灰）反應(yīng)而制得。因為絕對干燥的氫氧化鈣與氯氣并不發(fā)生反應(yīng)，氯只能被氫氧化鈣所吸附。為此，在工業(yè)上系采用含有1%以下游離水分的消石灰來進行氯化，所用的氯氣也含有0.06%以下水分。利用這些原料中的游離水分，使氯氣水解生成酸(HClO、HCl)，生成的酸為消石灰所中和。隨后，依靠氯化反應(yīng)時由氫氧化鈣析出的水分，使氯繼續(xù)進行水解，使更多的氫氧化鈣參與反應(yīng)過程，生成一系列化合物。漂白粉就是這些化合物所組成的復合體。

②消毒漂白原理漂白粉的主要成分是次氯酸鈣和氯化鈣，有效成分是次氯酸鈣。漂白粉的漂白原理是次氯酸鈣與酸反應(yīng)產(chǎn)生有漂白性的物質(zhì)次氯酸：

Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO

次氯酸是弱酸，可以氧化色素，從而達到漂白目的。

③應(yīng)用領(lǐng)域：我國食品行業(yè)廣泛使用漂白粉作為殺菌消毒劑，價格低廉、殺菌力強、消毒效果好。如用于飲用水和果蔬的殺菌消毒，還常用于游泳池、浴室、家具等設(shè)施及物品的消毒，此

外也常用于油脂、淀粉、果皮等食物的漂白。還可用于廢水脫臭、脫色處理上。在食品生產(chǎn)上一般用于無油垢和設(shè)備的消毒。如操作臺、墻壁、地面、冷卻池、運輸車輛、工作膠鞋等。3、84消毒液[11] ①基本介紹：84消毒液是一種以次氯酸鈉為主的高效消毒劑，主要成分為次氯酸鈉（NaClO）。無色或淡黃色液體，有效氯含量5.5～6.5%。

②消毒漂白原理：NaCIO的漂白性不是NaCIO具有的，而是HCIO.HCIO是一種極弱的酸，但其具有極強的氧化性，能夠?qū)⒋蠖鄶?shù)物質(zhì)氧化，使其變性，因而能夠起到消毒的作用。比碳酸都弱?？諝庵械亩趸迹–O2）都可以置換出它。方程如下：

2NaCIO +CO2+H2O ==Na2CO3 +2HCIO

③應(yīng)用領(lǐng)域：被廣泛用于賓館、旅游、醫(yī)院、食品加工行業(yè)、家庭等的衛(wèi)生消毒。第三部分：參考文獻

[1] 宋秀杰等著.農(nóng)村面源污染控制及環(huán)境保護.北京：化學工業(yè)出版社，2011.4

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[11] 百度百科.http://baike.baidu.com/view/139275.htm 2012.10

實驗裝置設(shè)計圖

第二篇：原位污水處理裝置--人工水草綜述

人工水草

人工水草是用高分子材料復合而成，仿水草枝葉，能在水中自由飄動，形成上中下立體結(jié)構(gòu)層，具有多孔結(jié)構(gòu)、高比表面積；微生物富集于人工水草表面，形成“好氧-兼氧-厭氧”復合結(jié)構(gòu)的微環(huán)境，實現(xiàn)硝化和反硝化作用。按其結(jié)構(gòu)形態(tài)主要分為生態(tài)基、生物填料及碳素纖維草三種類型。生態(tài)基

生態(tài)基由兩面蓬松的高分子材料和中間浮力層針刺而成，以阿克曼生態(tài)基為代表，生態(tài)基是一種新型的人工水質(zhì)修復和維護的方法。它是一種經(jīng)過處理的適合微生物生長的“床”，也就是一種新型生物載體（填料）。

生態(tài)基一旦放置于水中，立即會吸附水中各種水生生物到其表面，隨著時間的推移生態(tài)基表面會附著生長微生物和藻類，這些微生物和藻類對于富營養(yǎng)化水體起到生物過濾和生物轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵作用。附著在生態(tài)基上的微生物相非常豐富，主要由細菌、真菌、藻類、原生動物和后生動物等構(gòu)成復雜的生態(tài)系統(tǒng)。

微生物體系通過自身的新陳代謝分解水中的有機物，生態(tài)基上生長的微生物可吸附水體中的富營養(yǎng)成分，如氮、磷、硫、碳等物質(zhì)，并將這些富營養(yǎng)成分富集，通過不同的微生物作用，轉(zhuǎn)化成為二氧化碳、水和氮氣等，從而奪取了藍綠藻生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，抑制了藍綠藻的滋生，水質(zhì)逐漸得到改善。

生態(tài)基主要應(yīng)用于景觀水體維護、湖泊和河道生態(tài)修復與維護方面。填料

生物填料類型多樣，有辮帶式生物填料、組合填料、軟性填料、半軟性填料、彈性填料、懸浮填料等。

2.1 辮帶式生物填料

該填料是新一代環(huán)保型生物活性填料，由特殊材料、特殊工藝織造而成，親水、親油、對氣泡有很好的切割作用，有儲氧功能，吸附能力強。同時由于受水流和氣流的沖動，填料上的生物膜不斷更新，生物活性高，傳質(zhì)效率高。模擬天然水草形態(tài)，不易納藏污泥，充氧時管狀直徑具有可變性，無堵塞等優(yōu)點，使用壽命長。

該產(chǎn)品主要適用于城市污水、生活污水、工業(yè)廢水處理（毛紡、印染、制革、造紙、制藥、食品等行業(yè)）及江河湖海的污染水的凈化。

這種辮簾式生物膜載體填料有兩大類：一類用于城市污水和工業(yè)廢水處理廠、站的生物膜工藝處理池（或稱生物接觸氧化池）中，這類填料通常為上下兩端都予以固定懸掛，形成一排排的掛簾，污水在池中流動過程中，通過曝氣系統(tǒng)的攪拌和混合作用，使其中的污染物與掛簾上生長的生物膜得到充分的接觸和發(fā)生生物降解和同化。第二類填料是專門用于污染河道、池塘、湖泊中的仿水草辮簾式填料，下端固定在河床底或塘底、湖底，上端呈自由飄游狀態(tài)。當河水被凈化澄清透明后，這些填料由于其表面附著生長藻類而呈綠色，且左右漂游像水草。因此這種填料稱為仿水草辮簾式填料。

用于污水處理場中的生物膜反映池中

用于污染河道、湖泊中

2.2 組合填料

組合填料是在軟性填料和半軟性填料的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，它兼有兩者的優(yōu)點。其結(jié)構(gòu)是將塑料圓片壓扣改成雙圈大塑料環(huán)，將醛化纖維或滌綸絲壓在環(huán)的環(huán)圈上，使纖維束均勻分布；內(nèi)圈是雪花狀塑料枝條，既能掛膜，又能有效切割氣泡，提高氧的轉(zhuǎn)移速率和利用率。使水氣生物膜得到充分交換，使水中的有機物得到高效處理。

組合填料

組合填料具有散熱性能高，阻力小，布水、布氣性能好，易長膜，有切割氣泡作用，氧氣利用率高。用于污水、廢水處理工程，配套于接觸氧化塔、氧化池氧化槽等設(shè)備，是一種生物接觸氧化法和厭氧發(fā)酵法處理廢水的生物載體。

2.3 軟性填料

軟性纖維填料以醛化纖綸為基本材料，模擬天然水草形態(tài)加工而成。軟性填料具有比表面積大、利用率高、空隙可變不堵塞、適用范圍廣、造價低、運費少等優(yōu)點，近年來已廣泛地用于印染、絲綢、毛紡、食品、制藥、石油化工、造紙、麻紡、醫(yī)院、含氰廢水處理中。近年來軟性填料推陳出新，形式多樣，結(jié)構(gòu)合理，效果愈佳，克服了原來出現(xiàn)地實際表面不大、中心繩易斷、纖維束中間結(jié)團等弊病。

軟性填料

2.4 半軟性填料

半軟性填料具有散熱性能高，阻力小，布水、布氣性能好，易長膜，又有切泡作用。它所用的材料有聚丙烯、聚乙烯制成。

半軟性填料

2.5 立體彈性填料

立體彈性填料篩選了聚烯烴類和聚酰胺中的幾種耐腐、耐溫、耐老化的優(yōu)質(zhì)品種，混合以親水、吸附、抗熱氧等助劑，采用特殊的拉絲，絲條制毛工藝，將絲條穿插固著在耐腐、高強度的中心繩上，由于選材和工藝配方精良，剛?cè)徇m度，使絲條呈立體均勻排列輻射狀態(tài)，制成了懸掛式立體彈性填料的單體，填料在有效區(qū)域內(nèi)能立體全方位均勻舒展?jié)M布，使氣、水、生物膜得到充分混滲接觸交換，生物膜不僅能均勻的著床在每一根絲條上，保持良好的活性和空隙可變性，而且能在運行過程中獲得愈來愈大的比表面積，又能進行良好的新陳代謝，這一特征與現(xiàn)象是國內(nèi)目前其他填料不可比擬的。

立體彈性填料

2.6 懸浮填料

球形懸浮填料

環(huán)狀懸浮填料

球形懸浮填料，又稱多孔旋轉(zhuǎn)球形懸浮填料，是對國內(nèi)處理污水、生物膜法處理技術(shù)采用的多種填料中開發(fā)的最新系列產(chǎn)品。在污水的生化處理中具有全立體結(jié)構(gòu)，比表面積大，直接投放，無須固定，易掛膜，不堵塞。

該填料系列由聚丙烯材料注塑而成，分內(nèi)外雙層球體，外部為中空魚網(wǎng)狀球體，內(nèi)部為旋轉(zhuǎn)球體。主要起生物膜載體的作用，同時兼有截留懸浮物的作用，具有生物附著力強、比表面

積大、孔隙率高、化學和生物穩(wěn)定性好、經(jīng)久耐用、不溶出有害物、不引起二次污染、防紫外線、抗老化、親水性能強等特點，在使用過程中，微生物易生成、易更換、耐酸堿、抗老化、不受水流影響、使用壽命長，剩余污泥少，安裝方便。

環(huán)狀懸浮填料，采用特殊材料、特殊結(jié)構(gòu)，比普通球型填料比表面積大，其掛膜前比重略小于水，掛膜后比重略大于水，這樣在曝氣后可使填料在接觸氧化池內(nèi)上下翻騰，利于污水中有機物向生物膜中轉(zhuǎn)移和對曝氣氣泡的切割，增強傳質(zhì)效果，并有利于過厚生物膜脫落。另外該填料使用壽命長，可以省去其它填料的安裝和支架維護費用。碳素纖維生態(tài)草

碳素纖維是通過特殊熱處理工藝，將丙烯酸纖維進行碳化制成“具有微細石墨結(jié)晶結(jié)構(gòu)的纖維狀碳物質(zhì)”。

碳素纖維生態(tài)草是用于生態(tài)性水處理的高科技材料，是世界領(lǐng)先的水處理技術(shù)產(chǎn)品，由日本水利用工法研究會會長、日本群馬工業(yè)學校小島昭教授發(fā)明，并已成功應(yīng)用于世界各地的水體生態(tài)環(huán)境修復和水污染防治領(lǐng)域。

碳素纖維生態(tài)草

采用碳素纖維來凈化水質(zhì)對環(huán)境沒有二次污染，是經(jīng)濟（廉價）且有效的方法。碳素纖維具有高度的生物親和性而會產(chǎn)生活性生物膜，通過借助微生物的生長繁殖把水體中的污染物質(zhì)吸收、降解。另外，碳素纖維經(jīng)太陽光照射后發(fā)出的聲波能夠激發(fā)微生物的活性，吸引水生動

物，達到形成產(chǎn)卵和生長、繁殖的藻場。

碳素纖維生態(tài)草具有很大的表面積，能吸收、吸附、截留水中溶解態(tài)和懸浮套污染物，為各類微生物、藻類和微生動的生長、繁殖提供良好的著生、附著或穴居條件，最終在碳素纖維生態(tài)草上開成薄層的具有很強凈化活性功能的“生物膜”，并且碳素纖維生態(tài)草的音波能夠激發(fā)微生物活性，促進污染物的降解及轉(zhuǎn)化。在生物膜的一個斷面上，由外及里形成了好氧、兼性厭氧和厭氧三種反應(yīng)區(qū)。在好氧區(qū)，好氧菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝基氮，并把小分子有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水（把可深的無機磷轉(zhuǎn)化為細胞體內(nèi)的ATP）；在厭氧區(qū)，厭氧菌將硝基氮轉(zhuǎn)化為氮氣和氧氣（把難分解的大分子有機物分解為可降解的小分子有機物）。最終污染基團就被分解轉(zhuǎn)化成逸出水體的N2、CO2和H2O。

碳素纖維生態(tài)草的應(yīng)用領(lǐng)域包括：

1、天然水體：包括河流、湖泊、池塘、海水等

2、城市廢水：包括化糞池、高度處理池等

3、工廠有機廢水：包括食品行業(yè)、釀酒行業(yè)、化學行業(yè)等

4、畜產(chǎn)有機廢水：包括糞尿、擠奶等

5、生活排水及廚房排水

在河道生態(tài)治理中，人工水草應(yīng)選用比表面積大、性價比高、使用壽命長、高表面吸附性強，微生物易附著，且易掛膜、脫膜的產(chǎn)品。

第三篇：開發(fā)家庭實驗和微型實驗

開發(fā)家庭實驗和微型實驗、激發(fā)學生的學習興趣。(1)開發(fā)家庭實驗、激發(fā)學生的學習興趣。

在教學實踐中，我覺得學生實驗中的“家庭小實驗”是理化生實驗課堂教學的一項主要補充，它對學生的觀察能力、動手操作能力以及創(chuàng)新思維等綜合素質(zhì)進行合理培養(yǎng)，學習興趣的培養(yǎng),都有其獨特的促進作用。但是，由于多種原因，不少教師未能充分重視家庭小實驗的教學，所以影響了學生對知識的掌握以及學生能力和素質(zhì)的提高。因此必須重視化學家庭小實驗。

所謂“家庭小實驗”，就是利用生活中的一些日常用品作為實驗儀器和藥品，由學生在家里獨自或小組合作完成的一類實驗。經(jīng)過幾年的實踐，切身體會到，為了使學生順利有效進行家庭小實驗，并取得良好效果，老師首先必須要有選擇性的開發(fā)和利用適當?shù)募彝バ嶒瀸嶒炚n題。認真指導學生明確實驗目的，合理設(shè)計方案，選取家庭中的一些實驗材料（或替代儀器）和藥品，制定實驗步驟，安全操作，認真觀察，及時記錄實驗結(jié)果，寫出實驗報告單，最后組織交流，實現(xiàn)成果共享。教師在幫助學生選擇實驗課題時，應(yīng)注意以下幾方面的問題： ① 家庭是否具有實驗的條件。選擇實驗課題時還必須考慮家庭的條件，家庭小實驗所需藥品和儀器只能取之于生活，家庭不可能象學校實驗室那樣材料豐富和齊備，如果一個家庭小實驗受家庭條件限制，缺乏該實驗課題所需的化學實驗藥品和儀器，那么這個實驗課題也是無效的。

② 家庭小實驗課題應(yīng)有探究價值。即應(yīng)滿足學生發(fā)展科學探究的能力的需要，對提高學生的科學素養(yǎng)有重要意義和作用。問題既不能過于簡單，也不能太難。過于容易，學生不需要思考就能解決；過難，學生怎么苦思冥想也難以解決，這樣的問題對學生來說，都沒有探究價值，或者探究價值很小。

③ 家庭小實驗要緊密聯(lián)系生活實踐，有利于培養(yǎng)和激發(fā)學生學習化學的興趣。所選擇的家庭小實驗與日常生活實踐聯(lián)系越緊密越好。學習的目的之一，在于“學以致用”。要把學到的知識運用到實際中去，例如安排 “硬水的鑒別”、“巧除水垢”、“燃燒鑒別羊毛織物與化纖織物”、“有毒塑料袋與無毒塑料袋的識別”等實驗，不僅把化學知識運用于生活實際，而且能把學生的驚奇感轉(zhuǎn)化為學習的動力，從而激發(fā)了學生的學習興趣。小實驗中呈現(xiàn)的新奇化學現(xiàn)象，能自然地引起學生學習化學的興趣，能激發(fā)學生探究心理，而且實驗一旦有所收獲，有所創(chuàng)新，有所進步，就會使趣味性更加穩(wěn)定，從而激勵學生繼續(xù)探索，進而激發(fā)探索理化生奧秘的強烈求知欲望。

③ 家庭小實驗要有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。提出一個家庭實驗課題后，要鼓勵學生開動腦筋，積極思考，設(shè)計出多種實驗方案，老師再指導學生根據(jù)化學實驗設(shè)計的原則，選擇效果明顯，操作安全，裝置簡單，易于操作，用藥少，效果好，時間又短的實驗方案即可。但有的實驗課題有一定難度時，老師對實驗方案必須給予適量的指導。

青少年的創(chuàng)新精神是十分可貴的，但課堂教學由于受時間、空間、觀察條件等因素的限制，不能探究所有的化學現(xiàn)象，也不能滿足學生的求知欲望。理化生家庭小實驗是課堂教學的延續(xù)、擴展和加深，不僅能幫助學生鞏固課堂知識，理解理化生；還能開闊學生視野，提高學生的實驗技能，提高學生分析問題和解決問題的能力。家庭小實驗集科學性、探索性、創(chuàng)新性、趣味性于一體，而且不同于實驗室里的學生分組實驗，沒有現(xiàn)成的、成套的儀器設(shè)備，也沒有教師親臨指導，完全要由學生自己獨立設(shè)計實驗步驟，充分發(fā)揮學生的主體作用，自己動手完成。所以，作為一名教師，要積極的、有選擇性的開發(fā)和利用理化生家庭小實驗，培養(yǎng)學生創(chuàng)造力等綜合素質(zhì)。

第四篇：1高速公路服務(wù)區(qū)集裝箱化污水處理裝置

一、項目的背景和必要性

近幾年來，我國西部高建公路建設(shè)飛速發(fā)展，沿線的收費站和服務(wù)區(qū)數(shù)以千計。這些收費站大都設(shè)置在大中城市和重要集鎮(zhèn)的城鄉(xiāng)結(jié)合部，距市中心都有相當距離，而服務(wù)區(qū)則位于某兩個收費站之間的兩側(cè)，均屬生態(tài)敏感區(qū)，水資源匱乏。其生活污水無法匯入城市污水管網(wǎng)集中處理。目前大都直排至附近的農(nóng)田、洼地或溝渠，造成新的環(huán)境污染。

隨著全民環(huán)保意識的增強，對生活污水處理達標排放的要求更加迫切，在西部缺水地區(qū)經(jīng)凈化處理后的中水又可以實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用和污水的零排放。本項目依托具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)《鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池》，專為高速公路沿線收費站和服務(wù)區(qū)開發(fā)的集裝箱化污水處理裝置，能有效實現(xiàn)高速公路沿線污水處理的分散化和普及化。特別是高速公路服務(wù)區(qū)所產(chǎn)生的大量人糞尿和餐廳的殘余物，通過厭氧發(fā)酵凈化處理所產(chǎn)生的沼氣、沼液和沼渣，在服務(wù)區(qū)可以得到充分利用，既可以提供部分能源，又為建設(shè)花園式服務(wù)區(qū)創(chuàng)造了條件。在缺水地區(qū)經(jīng)厭氧折流過濾或氧化塘處理的中水，又可以循環(huán)利用。根據(jù)周邊村鎮(zhèn)養(yǎng)殖小區(qū)和農(nóng)戶的實際需要，還可以用增加集裝箱數(shù)量的方法組成不同規(guī)模的沼氣治污工程，結(jié)合少量的配套設(shè)施，既可向當?shù)剞r(nóng)戶集中供氣或供電，又可利用沼液、沼渣發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，修復生態(tài)環(huán)境，帶動新農(nóng)村建設(shè)和清潔家園行動，本項目結(jié)合交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，可以促進西部循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。

二、項目前期科研及工作基礎(chǔ)

本項目是以二手集裝箱為載體，內(nèi)置由厭氧消化池和兼氧濾池所組成的鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池，在池體與箱體之間采用聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡技術(shù)形成一定厚度的隔熱保溫層，頂部設(shè)有太陽能加熱裝置，箱內(nèi)根據(jù)需要，在一端設(shè)有沼氣鍋爐、水泵房和集控臺，通過標準管道接口輸入污水和人畜糞便進行凈化處理，所產(chǎn)生的沼氣、沼液和沼渣，根據(jù)不同的使用要求分別輸出。

沼氣治污技術(shù)是生活污水凈化處理、畜牧養(yǎng)殖業(yè)污染沼氣綜合治理的有效措施，其主體結(jié)構(gòu)就是不同容積的沼氣池。常規(guī)沼氣池無論是農(nóng)村戶用沼氣池，還是大中型沼氣工程，其主體結(jié)構(gòu)除部分頂罩為紅泥塑料外，大都采用磚混結(jié)構(gòu)、素砼或微量配筋砼制作。其幾何形狀及尺寸因受結(jié)構(gòu)材料強度的制約，整體性薄弱，耐久性、安全性和可靠性差，原材料耗用量大，現(xiàn)場施工期過長，施工質(zhì)量很難保證，使用壽命短，維修保修困難，難以實現(xiàn)工廠化、標準化和商品化生產(chǎn)，無法向高端環(huán)保裝備發(fā)展?！朵摻z網(wǎng)水泥沼氣池》（實用新型專利號：ZL200920303683.2;發(fā)明專利申請?zhí)枺?00910302622.9；發(fā)明專利公開號：CN1011555451A）在全面總結(jié)我國自上世紀六十年代開始設(shè)計建造的鋼絲網(wǎng)水泥農(nóng)用船的長期使用所積累的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，針對沼氣池的特點和使用要求，以及未來發(fā)展的需要，通過對各種相關(guān)結(jié)構(gòu)材料的材質(zhì)、材性的綜合分析和比較，以有效使用國家材料資源的原則為指針，經(jīng)多方案的技術(shù)經(jīng)濟論證后，決定選用耐腐蝕性強、結(jié)構(gòu)強度高的復合材料——鋼絲網(wǎng)水泥作為沼氣池的主體結(jié)構(gòu)材料。

鋼絲網(wǎng)水泥是在鋼筋砼的基礎(chǔ)上，應(yīng)用聯(lián)系變形理論，采用分散配筋，不用粗骨料，以高灰砂比、低水灰比的高強度砂漿為基材與高配筋率網(wǎng)架所組成的一種復合材料，可以制成各種形式的薄壁構(gòu)件，且具有一定的彈性，最早是意大利涅爾維教授于1943年首創(chuàng)，著名的澳大利亞悉尼歌劇院就是用鋼絲網(wǎng)水泥建成。我國自1957年開始進行鋼絲網(wǎng)水泥材質(zhì)和材性的理論研究，1958年即應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，1960年1月建成的32×6（米）沿海鋼絲網(wǎng)水泥躉船，目前仍在正常使用。改革開放三十年來，用鋼絲網(wǎng)水泥修復的鋼質(zhì)躉船和新造的各型沿海軍用與民用鋼絲網(wǎng)水泥浮碼頭躉船均未進塢或上臺修理過，充分顯示鋼絲網(wǎng)水泥材料在海水中的耐久性、經(jīng)濟性、安全性和可靠性。我國水泥造船的技術(shù)積累為鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池的應(yīng)用與發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支撐。由于鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池的結(jié)構(gòu)形式能充分發(fā)揮不同結(jié)構(gòu)材料的力學性能，整體強度和局部強度高，相同容積構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)材料體積和重量只有磚混結(jié)構(gòu)的1/6～1/8，是一種資源節(jié)約型的工程構(gòu)筑物。

該專利為組合發(fā)明，主體結(jié)構(gòu)采用平面分段預制裝配、預留環(huán)連接、高頻灌漿成型，以標準模塊組裝成大、中、小型不同容積的沼氣池、兼氧濾池和水生植物凈化池等構(gòu)筑物，可用以建造不同用途和規(guī)模的沼氣治污節(jié)水工程和生活污水凈化處理系統(tǒng)。沼氣池內(nèi)設(shè)有分流板，以延長發(fā)酵液在池內(nèi)的流動距離和時間，外側(cè)和底部設(shè)有保溫材料，上部設(shè)有太陽能、電能或余氣加熱裝置，強化發(fā)酵效果，提高產(chǎn)氣率；兼氧濾池內(nèi)設(shè)有不同材料制造的折流過濾和微生物處理裝置，以提高凈化效果；水生植物凈化池內(nèi)通過具有除臭效果的水生植物除臭后進行中水再利用或達標排放，同時也為沼氣池提供部分發(fā)酵原料。

目前，已應(yīng)用該專利建造了學校公廁沼氣治污工程，以鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池取代常規(guī)的化糞池，并為使用單位提供了部分生活用沼氣。同時又從農(nóng)村小學的實際情況出發(fā)，建成了人（糞）——沼（氣）——果（蔬）一體化工程，改善了學校的環(huán)境衛(wèi)生，除為教師提供生活用沼氣外，通過高位沼液儲存池，向山坡地上的果樹和蔬菜進行自流灌溉和施肥，實現(xiàn)水沖廁所的零排放，同時為學校創(chuàng)造一個小學生環(huán)保教育示范基地。此外，還為位于水源短缺海島上的一所中學設(shè)計建造了公廁沼氣治污節(jié)水工程。

近十年來，我國高速公路的發(fā)展突飛猛進，全國公路沿線的收費站與服務(wù)區(qū)數(shù)以千計，但其生活污水基本上沒有經(jīng)過凈化處理就直接排放至附近的農(nóng)田溝渠和水域，為保護其周邊的生態(tài)環(huán)境，有必要增設(shè)小型污水凈化處理系統(tǒng)。

根據(jù)福建省農(nóng)業(yè)廳“十二五”規(guī)劃，全省計劃新建養(yǎng)殖小區(qū)和聯(lián)戶沼氣工程3200處。為此，福州市高級科技老專家協(xié)會在閩侯縣鴻尾鄉(xiāng)安樟村創(chuàng)建了以生產(chǎn)鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池標準模塊為起步工程的沼氣治污實踐基地。通過擴大中間試驗，培養(yǎng)一批骨干施工技術(shù)力量，進而研發(fā)適應(yīng)高速公路沿線收費站與服務(wù)區(qū)使用的，集裝箱化污水處理裝置。在此基礎(chǔ)上，組建年產(chǎn)200箱的中試車間，為交通部西部交通建設(shè)的環(huán)境保護和生物能源利用作貢獻。

三、項目實施方案

集裝箱的特征是：耐用，其堅固的程度足以能反復使用；在一種或多種方式的運輸過程中無需倒載換裝；設(shè)有便于裝載或搬運的裝置；能方便地將貨物裝滿或卸空。以集裝箱作為運輸單元進行運輸，具有許多優(yōu)點。主要是能實現(xiàn)“門”到“門”運輸，提高裝卸效率，減輕勞動強度，及防止貨損貨差等。隨著集裝箱運輸?shù)陌l(fā)展，大量使用一定時間的集裝箱被淘汰，成為二手集裝箱，且價格低廉。通常，用作工地的臨時住房、辦公室或另散貨物倉庫等。

本項目是以二手集裝箱為載體，根據(jù)ISO668指定的標準集裝箱尺寸和對隔熱保溫層厚度的要求，對鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池各型標準功能模塊的主尺度進行優(yōu)化。在確保各種荷載狀態(tài)，主體結(jié)構(gòu)總強度和局部強度的情況下，盡可能減輕結(jié)構(gòu)自重。

通過靜態(tài)和動態(tài)強度測試和長距離運輸過程中的疲勞試驗，評估其安全性和可靠性。在此基礎(chǔ)上進一步改進主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方法，進行不同規(guī)格標準模的試生產(chǎn)、試用、功能測試和評估認證。

本項目是以《鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池》專利技術(shù)為依托進行深層次研發(fā)、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多用途高端環(huán)保與能源開發(fā)利用的關(guān)鍵性裝備，其核心技術(shù)據(jù)《中國發(fā)明與專利》2009年第12期“項目點評”稱：本發(fā)明所選用的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、施工工藝、發(fā)酵與凈化技術(shù)的經(jīng)濟性、實用性、安全性和可靠性在國際和國內(nèi)均居領(lǐng)先地位，屬于“中國創(chuàng)造”。經(jīng)深層次開發(fā)，最終形成的產(chǎn)品，有望進入國際環(huán)保領(lǐng)域。

本項目的核心技術(shù)是我省交通與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)多位數(shù)十年來，在科研、生產(chǎn)和管理工作第一線的資深專家，根據(jù)社會的實際需要由個人出資自發(fā)組成的研發(fā)團隊所開發(fā)的科技項目，已成功地應(yīng)用于工程實踐，并完成了各型模塊的標準化設(shè)計和多功能設(shè)計，初步編制了相關(guān)工藝規(guī)程和質(zhì)量要求，同時在生產(chǎn)實踐中進行驗證。為本項目的研發(fā)提供了強有力的技術(shù)支撐。

對于適用于高速公路收費站和服務(wù)區(qū)使用的污水處理裝置，能實現(xiàn)集裝箱化，可以有效解決分散在全國各地高速公路站區(qū)的污水處理設(shè)施建設(shè)、使用、管理與維修的重點和難點問題。

以集裝箱為載體，將《鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池》內(nèi)置于集裝箱內(nèi)，組成集裝箱化污水處理裝置，是將能實現(xiàn)“門”到“門”運輸?shù)募b箱，與采用生化厭氧發(fā)酵凈化，兼氧折流過濾，微生物除臭等科技手段的環(huán)保設(shè)備與太陽能利用，熱交換裝置與廉價保溫料的有效使用，自動化監(jiān)控，以及機電一體化等高新技術(shù)的有機結(jié)合。

本項目是在前期工作的基礎(chǔ)上，重點研究設(shè)計制造適用于不同規(guī)格集裝箱的標準模塊與配套的系統(tǒng)和設(shè)備，通過各使用狀態(tài)下的實體強度試驗后，尚需進行長距離運輸?shù)钠谠囼灥取＝?jīng)檢測、分析、完善與評估后，轉(zhuǎn)入中間試驗車間，進行試生產(chǎn)。

集裝箱化污水處理裝置斷面圖如圖一所示。

圖2是40英尺A型標準模塊沼氣治污與站區(qū)綠化相結(jié)合。

圖3是生活污水多級處理系統(tǒng)示意圖。

圖4是沼氣治污節(jié)水工程與生態(tài)農(nóng)業(yè)相結(jié)合示意圖。

本項目試驗研究的技術(shù)路線為：

前期工作 → 標準模塊設(shè)計 → 試制 → 試驗 → 完善 → 實體試驗檢測 → 實效試驗檢測 → 總結(jié)鑒定 → 評估認證 → 小批量投產(chǎn)

總的研究期限為三年，自2010年7月至2013年6月。

四、項目依托工程情況及其他必要支撐條件

本項目試制的依托工程是福州市高級科技老專家協(xié)會沼氣治污實踐基地的中間試驗工程。

福州市高級科技老專家協(xié)會是國家副主席習近平同志在福州市任市委書記時，親自組建的經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展“智庫”，在鋼絲網(wǎng)水泥應(yīng)用技術(shù)研究方面與我所有良好的協(xié)作關(guān)系。最近，響應(yīng)市委、市政府關(guān)于科技下鄉(xiāng)，服務(wù)農(nóng)業(yè)、促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的號召，在閩侯縣開展學會聯(lián)村科技服務(wù)活動，推廣《鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池》專利技術(shù)，以協(xié)助當?shù)靥幚眇B(yǎng)豬場污染物，改善農(nóng)村環(huán)境，并獲取沼氣，作為農(nóng)村能源。目前養(yǎng)殖小區(qū)沼氣治污的試驗工程正進入緊張的實施階段，已開發(fā)的四種標準模塊可適用于不同規(guī)模的養(yǎng)殖小區(qū)。也可組建成大中型沼氣工程。計劃組織當農(nóng)民企業(yè)家和養(yǎng)殖戶，自籌資金建設(shè)鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池預制構(gòu)件生產(chǎn)車間，以取得規(guī)模效益。

據(jù)當?shù)卮迕穹从?，高速公路收費站與服務(wù)區(qū)能有條件建設(shè)沼氣治污工程，可與附近農(nóng)村的生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)相結(jié)合，除可以解決自身的污水處理外，還可以為當?shù)靥峁┱右?、沼渣等有機肥料和部分生活用氣，而當?shù)剞r(nóng)民則可通過農(nóng)用抽渣車向污水處理裝備提供發(fā)酵原料，保證沼氣的供應(yīng)，推動農(nóng)村清潔家園行動，一舉多得，這與福銀高速公路管理人員關(guān)于收費站和服務(wù)區(qū)實現(xiàn)綠色交通，進行生態(tài)建設(shè)的倡議不謀而合。

本項目的創(chuàng)新理念來自生產(chǎn)和管理工作的第一線，能夠付諸實施的最佳方案就是使《鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池》集裝箱化。為此，依托工程方愿意將批量生產(chǎn)鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池預制構(gòu)件車間，自籌資金擴建為集裝箱化污水處理裝備的中試車間，增加相應(yīng)的集裝箱堆場與預處理車間，總裝車間和成品庫。中試車間位于福建省閩侯縣316國道附近，距福銀高速公路閩侯和閩清入口的距離各為20公里，各種規(guī)格的集裝箱拖掛車均可直達廠區(qū)。項目承擔單位提供中試階段所必須配備的制造、檢驗、檢測和起吊運輸?shù)仍O(shè)備和裝置，同時為所生產(chǎn)的裝備提供原材料和勞務(wù)費用的支持，承擔實體試驗，長距離運輸疲勞試驗、檢測、評估和認證等方面的費用。

試用依托工程單位漳詔高速公路溪南服務(wù)區(qū)位于福建與廣東交界處，素有福建南大門之稱，于2002年底建成投入使用，占地25畝，承擔過往司乘人員休息和就餐等多項功能，經(jīng)2007年擴建，現(xiàn)占地75畝，每天進出車輛二千多輛，接納旅客近萬人，可以作為集裝箱化污水處理裝置不同組合形式的實效試驗基地。

依托工程方保證按科研進度配合試制、試驗、檢測、改進、評估、試用和認證等工作，按計劃完成集裝化污水處理裝備中試車間設(shè)計產(chǎn)能達標和實效試驗的任務(wù)。

本項目計劃于2010年12月以前完成前期工作和不同規(guī)格集裝箱內(nèi)置標準模塊的設(shè)計。

2011年6月以前完成以國際標準化組織ISO668 40英尺1A型集裝為代表的產(chǎn)品試制工作。同年12月完成產(chǎn)品的實體試驗長距離運輸?shù)钠谠囼灪蛯嵭г囼?，同時進行中試車間的籌建和自動化生產(chǎn)線和總裝線的設(shè)計。

2012年12月前中試車間建成投產(chǎn)，能夠小批量生產(chǎn)，并完成代表產(chǎn)品的檢測、評估和認證。

2013年6月中試車間設(shè)計產(chǎn)能達標。

五、項目預期目標及經(jīng)濟、社會效益

中試車間設(shè)計產(chǎn)能達標后，除能按原計劃每年生產(chǎn)6萬立方米鋼絲網(wǎng)水泥沼氣池預制構(gòu)件外，可以年產(chǎn)集裝箱化污水處理裝置200臺套。年總產(chǎn)值5000萬元，年創(chuàng)利稅1000萬元。能安排150～200名勞動力就業(yè)。

中試車間年產(chǎn)200臺套新型污水處理裝置投入使用后，只要厭氧發(fā)酵原料充足，預計每年可產(chǎn)沼氣300萬立方米，能創(chuàng)附加經(jīng)濟效益400～500萬元。結(jié)合沼氣、沼液和沼渣的綜合利用，經(jīng)深層次開發(fā)，可使產(chǎn)業(yè)鍵向縱深發(fā)展，對我國的西部開發(fā)和交通建設(shè)將發(fā)揮重要作用。

本項目試用依托工程單位生活污水處理裝置日處理一萬流動人口的糞便和其他生活污水，所產(chǎn)生的沼氣可以作為餐廳的補充能源，沼液和沼渣全部用于服務(wù)區(qū)的綠化用肥，可實現(xiàn)生活污水的零排放。具有一定得經(jīng)濟效益和顯著的社會效益。

第五篇：農(nóng)村污水處理體系構(gòu)建方案

為進一步促進資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和社會主義新農(nóng)村建設(shè)，保護和改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，根據(jù)市政府《市環(huán)境保護三年行動計劃》（政辦函[ ]147號）和《市人民政府辦公廳<關(guān)于下達2012年農(nóng)村環(huán)境綜合整治目標任務(wù)的通知>》（發(fā)[2012]76號）文件精神，結(jié)合我區(qū)實際，特制定本方案。

一、工作目標

全面啟動四鎮(zhèn)農(nóng)村污水治理工作，完成鎮(zhèn)和鎮(zhèn)集鎮(zhèn)污水處理廠及配套管網(wǎng)工程建設(shè)；基本實現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中式飲用水水源地周邊生活污水處理率100%；農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)建成區(qū)（中心村）生活污水處理率不低于30%；開展生活污水處理的農(nóng)村行政村比例不低于35%；分散農(nóng)戶開展生活污水處理比例達到60%。

二、治理方式

用化糞池的方式治理無畜禽養(yǎng)殖的分散農(nóng)戶生活污水。用沼氣池的方式治理有畜禽養(yǎng)殖的分散農(nóng)戶生活污水。用人工濕地的方式治理集鎮(zhèn)生活污水。

三、工作思路

（一）建設(shè)三格、四格式化糞池。一般來說對無畜禽養(yǎng)殖的分散農(nóng)戶生活污水用三格、四格式化糞池進行治理，糞液用作農(nóng)肥。此項工作主要是通過改水改廁來實現(xiàn)，建造標準與農(nóng)村改廁標準相一致，由區(qū)愛衛(wèi)辦解釋。

（二）建設(shè)沼氣池。對有畜禽養(yǎng)殖的分散農(nóng)戶生活污水一并通過沼氣池處理，沼液、沼渣用作農(nóng)肥，建造標準與農(nóng)村沼氣池補助標準要求相一致，由區(qū)農(nóng)林水利局解釋。

（三）建設(shè)人工濕地。對于人口相對集中地區(qū)，分散農(nóng)戶生活污水經(jīng)化糞池、沼氣池初步處理后，出水再經(jīng)氧化塘或人工濕地深度處理，確保達標排放至水體。

四、實施步驟

（一）制定方案。7月底前四鎮(zhèn)要制定農(nóng)村污水處理專項工作的具體實施方案，明確指導思想、目標任務(wù)、運作模式和保障措施。

（二）宣傳發(fā)動。7月底前四鎮(zhèn)要召開一次農(nóng)村污水處理專項工作動員會，安排部署農(nóng)村污水處理工作。

（三）實施建設(shè)。8月至11月為實施階段，11月底前全面完成農(nóng)村污水處理工作目標。

（四）全面驗收。12月底前對各鎮(zhèn)農(nóng)村污水處理目標任務(wù)完成情況進行驗收。

五、保障措施

（一）組織保障。成立岳麓區(qū)農(nóng)村污水處理體系建設(shè)工作小組，于新凡同志任組、蘇春光同志任副組，區(qū)政府辦、區(qū)財政局、區(qū)農(nóng)林水利局、區(qū)環(huán)保局、區(qū)愛衛(wèi)辦以及四鎮(zhèn)行政正職為工作小組成員。工作小組負責項目日常管理和監(jiān)督。

區(qū)財政局負責籌集安排專項資金；區(qū)農(nóng)林水利局負責抓好沼氣技術(shù)指導，沼氣池資金申報，推進沼氣服務(wù)體系建設(shè)；區(qū)政府辦、區(qū)愛衛(wèi)辦負責農(nóng)村改廁的申報、監(jiān)督、指導工作；區(qū)環(huán)保局配合其他部門做好全區(qū)農(nóng)村污水處理體系建設(shè)工作的技術(shù)指導和宣傳培訓。

（二）資金保障。農(nóng)村污水處理工程經(jīng)費通過申報改廁、沼氣池補助、申請環(huán)保專項資金等措施籌措資金，區(qū)財政按照改廁和沼氣池建設(shè)的補助標準提供資金配套，并設(shè)立農(nóng)村生活污水治理專項資金，通過“以獎代補”形式對各鎮(zhèn)給予資金獎勵支持，同時加大對各級下?lián)軐ｍ椯Y金使用的監(jiān)管力度，確保?？顚Ｓ?。

（三）考核保障。農(nóng)村污水處理作為農(nóng)村環(huán)境綜合整治重要內(nèi)容納入?yún)^(qū)績效考核范疇，按照“誰主管、誰負責”原則，將項目實施分解到各責任主體。工作小組對農(nóng)村污水治理實施情況按月督查通報，年終統(tǒng)盤考核。未完成目標任務(wù)的，在項目支持和資金安排上予以限制，并不予評優(yōu)評先，降低考核等次，給予通報批評。

六、工作要求

（一）加強組織領(lǐng)導。各鎮(zhèn)要明確由行政一把手親自負責，并抽調(diào)人員成立專門辦公室。村組由村支部書記任第一責任人,并成立組織機構(gòu)具體抓落實。

（二）加大宣傳力度。各鎮(zhèn)要召開各級動員大會，明確目的和意義，廣泛動員。運用報紙、電視、廣播、傳單、宣傳欄等媒體，指導村民進行化糞池、沼氣池建設(shè)工作，提高各級領(lǐng)導和廣大人民群眾的環(huán)保意識，鼓勵公眾參與，社會監(jiān)督，增強廣大人民群眾環(huán)境保護的自覺性和積極性。