村镇污水处理适用工艺技术探讨

村镇污水处理适用工艺技术探讨（精选7篇）

篇1：村镇污水处理适用工艺技术探讨

村镇污水处理适用工艺技术探讨

村镇污水处理是新农村建设中的重要内容.通过分析村镇污水排放特点,总结出村镇地区低建设运行成本、低运行管理及技术要求和高的.污染物去除率及高稳定性等污水处理要求,探讨提出了几种村镇地区的污水处理工艺技术.

作 者：宋新伟 SONG Xin-wei 作者单位：皖西学院城市建设与环境系,安徽六安,237012刊 名：农技服务英文刊名：SERVES OF AGRICULTURAL TECHNOLOGY年，卷(期)：26(10)分类号：S273.5关键词：村镇 污水处理 适用技术

篇2：村镇污水处理适用工艺技术探讨

广东省中小城市污水处理厂适用技术探讨

摘要：通过分析我国特别是广东省内中小城市污水处理系统建设中遇到的困难,针对中小城市污水处理技术要求,提出一体化氧化沟工艺,分析其技术优势和适用性,通过工程实例验证其可行,推荐中小型污水处理厂采用.作 者：周华    尹六寓  作者单位：周华(环境保护部华南环境科学研究所,广东,广州)

尹六寓(广东水利电力职业技术学院,广东,广州,510635)

期 刊：广东水利电力职业技术学院学报   Journal：JOURNAL OF GUANGDONG TECHNICAL COLLEGE OF WATER RESOURCES AND ELECTRIC ENGINEERING 年，卷(期)：, 8(1) 分类号：X703 关键词：中小城市    污水处理技术    氧化沟    一体化氧化沟   

篇3：村镇污水处理适用工艺技术探讨

当前我国农村用能占整个社会用能的40%, 其中大部分是生活用能, 并大都处于粗放式使用状态。村镇小康住宅能源消耗的不断增加, 给我国经济社会可持续性发展带来较大压力。然而, 由于缺乏科学合理的能源高效利用适用技术体系, 村镇小康住宅的用能模式难以得到统一规划, 不利于农村能源的高效利用。因此, 建立科学、完整的村镇小康住宅能源高效利用适用技术体系是解决当前农村能源高效利用问题的重要一步。

2 村镇住宅用能模式及特征

我国农业产业庞大, 农业人口众多, 农村生产、生活方式以及消费观念相对落后, 由此造成我国农村生活用能模式相对单一, 以秸秆、薪柴等传统生物质能为主。我国农村生活用能消耗结构比例如表1所示。

我国农村农业生产的实际使得秸秆、薪柴等生物质资源相对丰富, 但其利用形式仍以直接燃烧为主。2005年以来, 随着《中华人民共和国可再生能源法》的颁布, 以及国家政策支持力度的加大, 沼气技术、太阳能利用技术在农村逐渐发展起来, 农村生活用能消耗结构中, 沼气、太阳能供能比例有所提高, 但仍难以与传统能源匹敌。然而, 传统的秸秆、薪柴、煤炭等能源使用 (主要是燃烧) 效率较低, 且会产生大量温室气体和SOx、NOx等大气污染物, 清洁度远不及沼气、太阳能等可再生能源。农村能源高效利用技术推广及能源结构优化任重道远。

根据村镇住宅功能, 可将其能源需求分为六个方面, 即照明能耗、家电能耗、炊事能耗、采暖能耗、降温能耗、热水能耗。每类能源需求的具体能源消耗品和所需的能源形式并不一样, 具体分析见表2。

整体而言, 我国农村能源人均消费量呈现“北多南少”、“东多西少”的地域分布特征。这也得到了诸多研究者的认同。譬如, 有研究者通过对江苏省和吉林省农村能源消费的实地调查, 得到了农村家庭能源消费结构的差异, 即:冬季取暖需求差异导致江苏省农村人均消费总量低于吉林省, 而江苏人均消费电力、成品油、液化气多于吉林, 煤炭消耗则相对较低;在生物质能方面, 江苏使用秸秆居多, 而森林资源丰富的吉林则以秸秆和薪柴并重;此外, 江苏对沼气这一新型再生能源的推广、应用效果则优于吉林。由此可知, 我国村镇住宅能源需求和利用情况存在一定差异, 在进行村镇小康住宅能源高效利用技术开发或选取时, 应结合各地实际情况, 充分考虑投资、资源、需求、技术成熟度等因素, 切实进行适用性技术开发, 以推动我国的新农村建设。

3 村镇小康住宅能源高效利用适用技术体系构建

3.1 体系构建原则

村镇可利用能源种类较多, 相关技术手段更是多种多样, 有其各自的优缺点。总体而言, 构建村镇小康住宅中适用的能源高效利用技术体系, 应遵循以下原则:

3.1.1 因地制宜原则

我国幅员辽阔, 具有气候、资源多样的特征, 针对不同地区的气候特征和资源丰富度, 我国制定了建筑气候区域划分标准, 划分全国建筑热工设计分区, 并区分太阳能、风能、地热能等资源的丰富区、中等区等。因此, 能源高效利用技术应当结合当地气候和资源特征, 符合建筑热工设计标准和能源分布表的规定。

3.1.2 多能互补与综合利用相结合原则

村镇新能源利用多具有规模小、能源供给效率低、供给量不足等特征, 且部分新能源利用技术需要的原料、气候或温度条件不稳定, 也可能使得新能源利用技术供能不稳定, 因此, 单一的能源利用通常难以满足村镇资源消费需求。基于上述考虑, 按照不同资源条件和用能对象, 采取多种能源互相补充的方式, 可以在一定程度上缓解能源供需矛盾, 起到合理保护自然资源、促进生态环境的良性循环的作用。

注:数据来源为农业部中国农村可再生能源统计资料。

3.1.3 政府引导与市场运作相结合原则

村镇地区新能源技术应用乃至产业化的难度一般较大, 这不仅是因为新能源技术推广应用的初期资本投入大, 也与村镇地区文化程度和技术掌握程度较低有关, 加之新兴产业在村镇地区的认可度及市场竞争力方面均有一定的劣势, 因此需要政府给予资金上、政策上、技术上的支持、引导。村镇新能源利用还需要与市场接轨, 在充分论证当地资源情况和市场需要的情况下, 才能进行适用技术应用。

3.1.4 经济效益、社会效益和环境效益相统一原则

能源高效利用技术在住宅建设中的应用成本较高是制约其发展的一个重要原因。对于价格敏感型的农村居民而言, 价格较低、性能达标的能源高效利用技术是其建造住宅时的首选, 但此类技术通常并不一定利于规模经济效益或环境效应的产生。因此, 在选择村镇住宅能源高效利用技术时, 应当坚持经济效益、社会效益和环境效益相统一的原则, 努力在使用效果与造价之间寻找平衡点。此外, 必要时还需要把地域文化纳入考虑范畴, 以达到物质、文化等各方面的和谐统一。

3.2 体系构建思路

居住建筑中, 建筑节能设计直接决定其能耗水平, 故村镇小康住宅能源高效利用技术体系的构建必须考虑节能设计;同时, 鉴于传统柴草等生物质能源和煤炭的能源利用率低, 会造成一定的环境污染, 加之煤炭等化石能源资源量有限, 因此, 可再生能源利用技术也是村镇小康住宅能源高效利用的重要方向, 应成为技术体系的重要组成部分。根据体系构建原则, 从住宅建筑节能设计和可再生能源高效利用两方面入手, 构建村镇小康住宅能源高效利用技术体系。

3.2.1 村镇小康住宅建筑节能设计

考虑到我国不同地域的气候、地理等自然条件存在差异, 由此对于建筑功能要求并不相同, 譬如:我国北方地区冬季寒冷, 住宅对采光、保暖等要求较高;而我国南方地区夏季潮湿、闷热, 多要求住宅有良好的通风、遮阳功能。因此, 需要因地制宜地从建筑设计及围护结构优化角度进行节能设计。此外, 鉴于我国南北、东西地区的经济发展不同及文化和生活习惯的差异, 不同家庭的用能习惯并不相同。譬如, 在经济发达的南方农村地区, 人们对于能耗功能的需求不仅局限于炊事、照明、家电, 还有夏季降温能耗、热水能耗;而对于经济发展相对落后的西部地区, 农村地区对于能耗功能的需求通常以炊事、照明等基本活动要求为主。

综上所述, 本文拟从建筑设计优化、围护结构优化、用能系统优化等方面构建村镇小康住宅建筑节能设计适用技术体系。

3.2.2 可再生能源高效利用技术选取

可再生能源是指在自然界可以循环再生的能源, 包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等。不同种类的可再生能源分布具有明显的地域性, 如:风能资源在沿海及其岛屿地区以及三北地区较丰富;生物质能则在种植业、林牧业等较发达地区相对丰富。为此, 应根据村镇地区可以获取和利用的可再生能源的类别, 确定利用的能源种类及其利用方向, 包括太阳能、风能、生物质能、地热能的高效利用。

3.3 体系组成解构

3.3.1 建筑节能设计

建筑设计优化技术、围护结构优化技术以及用能系统优化技术构成了住宅节能设计技术体系。

(1) 建筑设计优化技术

住宅建筑节能设计主要关注建筑朝向、建筑布局、建筑间距以及体形系数, 其中, 建筑朝向、布局和间距属于建筑的外部条件, 体形系数属于建筑的本体影响。下面分别进行阐述。

1) 建筑朝向优化:是指建筑物多数采光窗的朝向, 一般而言, 太阳能辐射得热、通过门窗缝隙的空气渗透失热等均与建筑朝向有关, 其主要影响因素是日照和通风。我国村镇小康住宅的建筑朝向应采用南北向或者接近南北向, 并且主立面宜避开冬季主导风向。

2) 建筑布局优化:是指建筑物形体组合关系, 一般有行列式、错列式、斜列式、周边式等。村镇小康住宅的建筑布局应根据地形、地势和朝向等条件灵活布置, 以便形成气候防护单元, 尽可能争取日照、避免季风干扰, 改善住宅日照条件和风环境, 以形成对恶劣气候的有利防护, 达到节能目的。

3) 建筑间距优化:是指两栋建筑物外墙之间的水平距离, 村镇小康住宅的建筑间距应满足交通、室外使用、室内光照、通风、防火以及各种工程管线要求等, 通常以满足日照要求作为确定依据。我国一般以冬至日底层住宅室内获得的日照时间作为最低日照标准, 取冬至日正午前后两小时日照为下限, 根据各地地理纬度和建筑方位、朝向等用地状况加以调整。

4) 体形系数优化:是指建筑外表面积与其包围的体积之比, 通常住宅的体形系数越大, 说明单位建筑空间的热散失面积越大, 能耗越高。由于村镇地区住宅多为低层建筑, 其体积较小、体形系数较大, 围护结构热损失占建筑物总热损失的比例较高, 对节能不利。为此, 为减少住宅冬季的热损失与夏季的冷损失, 村镇住宅应尽可能地减少房间的外围护面积, 采用简单的建筑体形, 不设计过多凹凸面, 这对于严寒、寒冷及夏热冬冷地区的住宅尤其重要。

(2) 围护结构优化技术

住宅围护结构传热的热损失达70%~80%, 其热工性能的好坏直接影响着住宅能耗, 故外围护结构的防寒保温设计是节能设计的重点。根据围护结构组成, 分别从外墙节能、门窗节能以及屋面节能角度, 分析体系构成:

1) 外墙节能:外墙是围护结构中面积最大的, 其散热最多。外墙节能包括外墙外保温、外墙内保温、外墙自保温、外墙夹芯保温等, 这四类保温系统各有利弊, 村镇住宅中应结合其经济性、保温效果和工艺难易性, 灵活运用。

2) 门窗节能:门窗节能是建筑节能的重要组成部分, 采取适宜的窗墙比, 选用具有较好保温隔热及密闭性能的节能门窗 (如三密封平开节能保温窗) , 是目前主要采用的节能技术。此外, 还可以采用铝合金遮阳技术、门窗玻璃涂膜反射隔热技术等配套技术。

3) 屋面节能:屋面保温技术一般包括倒置式屋面、屋面绿化、蓄水屋面、平改坡等。该适用技术的确定也需要结合其经济性、技术性 (保温效果和工艺实现难度) 综合判定。

总而言之, 村镇小康住宅建筑节能设计需根据气候分区, 优化建筑的外部条件和建筑本体等节能设计, 促进其能源高效利用。

(3) 用能系统优化技术

村镇小康住宅的用能系统优化, 可从配电与照明节能角度优化。由于住宅用能经由配电系统分配, 在保证供电系统运行安全的前提下, 合理调整变压器的运行台数可以达到节能的目的;村镇住宅能源消耗中, 照明是一个重要的组成部分, 因此发展绿色照明工程、选用节能照明器材, 均可以实现村镇小康住宅的照明节能。

3.3.2 可再生能源高效利用

(1) 太阳能高效利用技术

1) 太阳灶技术:利用太阳能辐射, 通过聚光、传热、储热等方式获取热量, 进行炊事烹饪食物, 太阳灶基本上可分为箱式、平板式、聚光式等。目前, 太阳灶技术在我国农村地区的应用以缺柴的西北地区为主, 鉴于太阳灶对于资金、资源、技术等要求低, 且具有良好的经济效益和环境效益, 它适合在我国农村地区广泛推广。该技术在村镇小康住宅中实施时, 可结合区域的太阳能资源情况、农户炊事用能和炊事方式、区域经济发展水平, 选取适用类型。

2) 太阳能热水技术:利用太阳能集热器收集太阳辐射能把水加热的技术, 是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用技术。该技术可以有效降低烧水的能源消耗以及污染物排放, 可在农村地区推广使用;其在村镇小康住宅应用时, 对于日照情况较好、技术水平较低、经济欠发达、对热水需求较低的西部农村, 可以选用闷晒式;对于气候较好、讲究建筑外观的南方农村, 可以选择平板式;在满足水质要求、不施加外部冲击且经济情况尚可的地区, 均可以使用真空管式的太阳能热水器。

3) 太阳房技术:利用太阳能进行房屋采暖和降温的技术, 太阳房分为被动式和主动式两类, 其中, 被动式太阳房在村镇小康住宅中应用最多, 可以获得较好的经济和环境效益, 目前在我国东北地区的推广情况最好, 其次为华北和西北地区。该技术在我国村镇小康住宅中应用时, 宜根据气候分区采用被动式太阳房加其他辅助功能的设计方法。

4) 太阳能光伏发电技术:根据光生伏特效应原理, 利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能的技术, 其初期投资成本较高, 但仍具有一定的经济性和良好的环境效益。太阳能光伏发电技术在我国村镇小康住宅中应用时, 可采用屋顶分布式以构件型或建材型使用。

总体而言, 环境友好是可再生能源利用的一个重要特征, 而经济性则是可再生能源利用是否适用的一个重要衡量手段。对于太阳能高效利用技术而言, 需要通过光热或光电转化效率进而计算光热效益, 并计算初始投入和维护费用, 综合判定该技术的经济性。

(2) 风能高效利用技术

我国村镇小康住宅中, 小风电是风能利用的最主要形式。该技术需要考虑当地的风能情况, 在风速不低于3m/s, 同时风功率密度偏大面积占比较大的地区使用。小风电可以减少传统火力发电对环境的污染, 在环境价值方面优势明显;其经济性可通过投入 (初始投入和维护费用) 与产出 (风力发电效益) 的差值判定。村镇小康住宅中应用该技术时, 在条件允许时优先考虑“风光互补”的利用技术。

(3) 生物质能高效利用技术

生物质能是指太阳能以生物质为载体、以化学能形式贮存在生物质中的一种能量形式。目前, 由于我国不同地区的村镇自然条件、地理条件和经济条件的限制, 导致资源分布不均匀, 能源的开发和利用程度的差异较大, 目前较为成熟的生物质能利用技术主要有生物质固体燃料成型、沼气、生物质气化。

1) 生物质固体燃料成型技术:指在一定温度和压力作用下, 利用木质素充当粘合剂将松散的秸秆、树枝和木屑等农林生物质压成棒状、块状或颗粒状等成型燃料。该技术能有效改善秸秆等生物质直燃而燃烧效率低、消耗多的不足, 从而节约燃料, 且有效避免田间堆肥、焚烧, 可带来直接的经济、环境和社会效益。该技术在村镇小康住宅中实施时, 首先应保证大量的农林生物质来源, 其次再结合产品用途或需求情况选取适合的成型工艺。

2) 沼气技术:将人畜禽粪便、秸秆、农业有机废物、农副产品加工的有机废水、工业废水、城市污水和垃圾等有机物质在厌氧条件下, 经微生物分解发酵生成CH4等可燃性气体。生物质沼气技术的气、液、渣均可带来良好的经济效益和环境效益, 其发展较为成熟, 除冬季寒冷气候不适合沼气池发酵外, 在我国农林牧业发达、农副产品丰富的村镇小康住宅中有良好的适用性和广泛的可推广性。

3) 生物质气化技术:在一定的热力学条件下, 将组成生物质的碳氢化合物转化为一氧化碳和氢气等可燃气体。生物质气化技术产品的经济性高于煤炭等主流能源, 其环境友好性优于燃煤条件且有利于释放劳动力, 可在秸秆等农产品丰富的东北、华北和华东地区应用。该技术的初期投入高, 且对工艺实施、操作要求高, 在村镇小康住宅中实施时, 不适宜单户应用, 应优先发展以多户目标下生物质集中供气形式。

总体而言, 生物质能高效利用技术有利于调整农村能源结构、促进农村经济发展和农民生活水平提高, 环境效益和社会效益不言而喻, 其经济性可通过单位生物质原料转化为燃料和部分副产品的经济效益, 与该技术需要的原始投资及维护费用、生物质原料费用的差值判定。

(4) 地热能高效利用技术

地源热泵是地热能利用的一种常见形式, 主要有水源热泵和土壤源热泵两种。水源热泵是利用地球水所储藏的太阳能资源作为冷、热源, 进行转换的技术;土壤源热泵则以土壤作为热源、冷源, 通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。水源及土壤源热泵技术除少量运行电耗外, 基本不消耗煤、气、电等能源, 转换热效率高, 使用过程中无污染、运行费用较低, 但其初始投入成本较高, 需满足一定的使用年限才能体现经济性。

3.3体系确定

根据村镇小康住宅建筑节能设计及可再生能源高效利用技术的组成, 最终得出村镇小康住宅能源高效利用适用技术体系框架, 如图1所示。

4 村镇小康住宅能源高效利用适用技术体系的应用方法

4.1 建筑节能设计适用技术的应用方法

就村镇小康住宅建筑节能设计而言, 首先也应按照我国气候特点划分区域, 以明确不同地域的村镇小康住宅的建筑形态、布局特点, 以及其对住宅围护结构、采暖通风的要求;其次, 根据不同地区村镇住宅功能的差异, 结合其能量需求、当地经济发展情况、当地文化底蕴等因素, 进行建筑节能设计的适用技术选取。

4.2 可再生能源高效利用适用技术的应用方法

就可再生资源高效利用技术选取而言, 首先应按照气候进行“南北”、“东西”分布划分区域;其次, 针对某一目标地区, 结合其太阳能、风能、生物质能、地热能等可再生资源的分布及可获取情况, 确定能源的可利用种类;然后, 根据中央及地方政府对于可再生能源的法规及扶持政策, 结合村镇小康家庭的经济投资能力、家庭能源消费结构及消费量等因素, 初步确定利用的能源种类及其利用方向。在此基础上, 分析不同的能源利用技术的成熟度、操作的难易度, 结合不同技术实施后产生的经济效益、环境效益以及社会效益, 并适当考虑当地文化因素, 最终确定村镇可再生能源高效利用适用技术。

5 结语

本文遵循因地制宜、多能互补与综合利用相结合, 坚持政府引导与市场运作相结合, 以及经济效益、社会效益和环境效益相统一的原则, 综合住宅建筑节能设计优化和可再生资源利用两方面技术, 构建村镇小康住宅能源高效利用适用技术体系, 并提出技术体系的应用方法。所构建的住宅能源高效利用适用技术体系, 建立在对村镇地区能源利用技术系统梳理和各类技术的技术性、环保性及经济性综合权衡的基础上, 以有效满足村镇小康住宅应用的实际需要为前提, 充分考虑了科学性和完整性, 可为当前农村能源结构优化、提高能源使用效率提供参考。

摘要：建立合理的村镇小康住宅能源高效利用适用技术体系对优化我国农村能源结构、提高能源使用效率具有重要意义。通过解析村镇住宅用能模式及特征, 论证构建村镇小康住宅能源高效利用适用技术体系的必要性;从建筑节能设计和可再生能源高效利用两方面, 构建包含建筑设计、围护结构和用能系统优化以及可再生能源高效利用的村镇小康住宅能源高效利用适用技术体系, 并提出技术体系的应用方法。

关键词：村镇小康住宅,能源,高效,适用,技术体系

参考文献

[1]张晖, 张静.农村能源利用与发展问题研究[J].林业经济, 2012 (9) :93-96.

[2]刘芳, 易冰源, 顾庆福, 等.村镇小康住宅建设模式分类及特点研究[J].工程经济, 2016 (2) :23-26.

[4]张青.农村能源消费影响因素的实证分析[D].南京:南京农业大学, 2011.

[3]周曙东, 崔奇峰, 王翠翠.江苏和吉林农村家庭能源消费差异及影响因素分析[J].生态与农村环境学报, 2009 (03) :30-34.

[4]孙金颖, 焦燕, 王岩.村镇宜居社区评价指标体系框架研究[J].建筑经济, 2015 (12) :107-110.

篇4：静态敏化技术适用性探讨

关键词：乳化炸药；静态敏化；生产工艺

中图分类号： TQ560.7 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）29-193-2

0 引言

随着我国民爆行业的迅速发展，相关部门也出台了很多相关的指导意见，很多民爆企业和科研团队都在努力研究适应指导意见的先进技术。随着我国企业的快速发展和科研力度的加大，民爆行业也出现了很多安全隐患，所以，完善应用技术，将理论和实践结合起来研究乳化炸药是非常重要的。

1 静态敏化技术简介

1.1 乳化炸药敏化工艺的目的

静态敏化工艺主要是通过一定的方式向乳化炸药中引入比较微小的气泡，利用一些方法使这些微小气泡按数量和大小均匀分布，并且保持稳定分布，不出现气泡的聚堆和离散。依据热点理论的介绍，这些处于稳定分布的微小气泡，在强烈的引爆作用下被绝热、压缩，同时进行能量的转换与传递，从而激发乳化炸药使其爆炸。因此，乳化炸药里气泡的分布状况对炸药的正常爆轰有着非常关键的影响，敏化工艺进行的好坏能对乳化炸药爆炸性能和储存稳定性产生直接的影响。

1.2 乳化炸药敏化方法分类

主要分为两类。一类是密闭式敏化方法，采用搅拌使乳化基质和敏化剂达到均匀混合的目的；另一类是敞开式或者半敞开式敏华，也是通过动力搅拌完成胶体基质与敏化剂的均匀混合。这两种敏化方法都采用了机械剪切的方式来完成。本文对一种新的敏化工艺-静态敏化，进行了深入的研究和探讨。提出了乳化炸药敏化工艺的第三种途径。

2 静态敏化方法及机理

该静态敏化工艺采用了一种多级管道式静态混合器。在外部压力作用下，敏化剂从敏化设备喷射孔喷出，喷射到敏化器外腔内壁上，使乳胶基质和敏化剂形成第一次碰撞混合，随着物料的继续进入，物料之间形成多次的碰撞混合，然后物料又被压到第二级、第三级敏化器内重复上述的碰撞混合过程，最终使得胶体基质和敏化剂均匀混合。使得乳化基质和敏化剂能够在无机械搅拌的情况下达到均匀混合，并在高、中、低三种温度条件下都能达到很好的敏化效果。

3 实验部分

3.1 乳胶基质温度对静态敏化的影响

采集同一批次的乳胶基质，分别在高、中、低三种温度条件下进行静态敏化。结果如表1所示。

通过实验观察，低温静态敏化时，虽然发泡密度最终可以达到1.15g/cm3，但是所耗时间比较长。而中高温则时间较短。

3.2 敏化剂用量对静态敏化的影响

采集同一批次的乳胶基质，在相同的温度条件下，采用不同的敏化剂用量进行静态敏化。如表2所示。

从表2可以看出，在相同的温度条件下敏化剂用量增大，敏化效果越均匀。

3.3 敏化器级数对静态敏化的影响

采集同一批次的乳胶基质，在相同的温度条件下，相同的敏化剂用量进行静态敏化。如表3所示。

通过实验可以发现，静态敏化器的级数在3级时，敏化最好。当继续增加级数时，大量气泡被破坏，导致炸药密度增大。

3.4 敏化器压力对静态敏化的影响

采集同一批次的乳胶基质，在相同的温度条下，用红墨水做敏化剂进行静态敏化。如表4所示。

通过实验可以看出压力对红墨水的混合均匀度有影响，在0.6mpa以上时，混合均匀，而压力继续升高，混合依然很均匀。

4 结果与讨论

静态敏化技术作为一种新型的敏化工艺，其影响因素依然包括温度高低，敏化时间长短，发泡剂用量等传统因素的影响，还涉及静态敏化器级数多少的影响，敏化压力的影响。当级数过多时，则小气泡分不会遭到破坏，甚至会发生，小气泡破裂，逸出，聚集为大气泡等现象。为了保证敏化效果的，使敏化后小气泡的分布更加均匀，炸药的各项性能，储存期的采用中温三级静态敏化则能达到最好的效果。

5 结束语

随着对静态敏化技术更深入的研究，静态敏化技术必将取代传统的机械搅拌工艺，使我国炸药的生产更加安全，效率更高。

参 考 文 献

[1] 周康波.静态乳化高温敏化技术适用性探讨[J].煤矿爆破，2012，01：29-31.

[2] 陈红，蒋晓君，席永安.乳化炸药静态乳化高温敏化工艺的应用[A].中国兵工学会民用爆破器材专业委员会.民用爆破器材理论与实践——中国兵工学会民用爆破器材专业委员会第七届学术年会论文集[C].中国兵工学会民用爆破器材专业委员会，2012：6.

篇5：村镇污水处理适用工艺技术探讨

徐乐中1,2，陆爽君1，陈重军1，王建芳1,2，梁奇奇1，吴鹏1，沈耀良1, 2*

(1．苏州科技学院 环境科学与工程学院，江苏 苏州 215009；

2．江苏省环境科学与工程重点实验室，江苏 苏州 215009)

摘要：分散性农村生活污水的处理业已成为我国解决水环境问题的重点和难点。通过对苏州市分散性农村生活污水排放及处理技术的调研分析，充分结合目前主要的适用于分散性生活污水处理工艺技术的分析，并针对苏州各地域的自然和社会状况，对苏州分散性农村生活污水常用处理工艺的技术特征、投资费用、运行稳定性及适用性进行了系统分析比较，提出了适于不同区域环境条件的分散性农村生活污水处理工艺。

关键词：苏州市；分散性农村生活污水；处理工艺；技术分析

中图分类号：X703；X

52Analysis and optimization of Decentralized Rural Domestic Sewage Treatment

Technologies in Suzhou

XU Le-zhong1,2，LU Shuang-jun1，CHEN Chong-jun1，WANG Jian-fang1,2，LIANG Qi-qi1，WU Peng1，SHEN Yao-liang1,2*

(1School of Environmental Science and Engineering，Suzhou University of Science and Technology，Suzhou 215009，China；Jiangsu Provincial Key Lab of Environmental Science and Engineering，Suzhou 215009，China)

Abstract：The decentralized rural domestic sewage is becoming the key and difficult points in the rural domestic sewage treatment.In this paper, the technical characteristics, engineering investment costs, operating stability and applicability of the typical decentralized treatment techniques were systematically analyzed and compared according to the research and analysis of decentralized rural sewage discharge sources and treatment technologies in Suzhou, and the applicable analysis of the typical treatment technologies to decentralized rural domestic sewage.Meanwhile, the decentralized rural sewage treatment technologies applicable to different sewage discharge sources in the plain are proposed according to the differences in the natural and social conditions of those sources.Keywords： Suzhou；Decentralized rural domestic sewage；Treatment process;Technical analysis

农村生活污水的典型特征是排放分散、水量波动大，难以经济有效地将其纳入城市污水处理系统 [1-2]。近年来，随着国家对新农村建设及农村环境治理工作和生态文明建设工作的日趋重视[3]，苏州正在开展大规模的农村生活污水治理和处理设施建设，有效减少了分散性农村生活污水对水体、尤其是太湖和阳澄湖等敏感水体的污染。为此，本文结合苏州市环保科技项目的任务要求，首先开展了苏州农村生活污水处理工艺技术现状的基础调研，对目前采用的分散性农村生活污水处理工艺的技术特征、投资费用、运行稳定性及适用性进行了系统地分析比较，提出了适于不同区域环境条件的分散性农村生活污水处理工艺。苏州农村生活污水治理现状及趋势

基金项目：江苏省高校自然科学研究重大项目（12KJA610002）；2013苏州市环保科技项目（201309）

作者简介：徐乐中（1962-），男，副教授，从事水污染控制工程方面研究

*通讯作者：沈耀良（1961-），男，教授，博士，从事水污染控制工程方面研究，E-mail：***@163.com，苏州于2008年开始全面推进农村生活污水的治理工作，至2012年底，以规划保留村庄和受益农户数计算，全市农村生活污水处理率达到60%，其中太湖一级保护区达80%，为区域水环境的改善发挥了重要作用。但据2011年有关资料显示，目前能正常运行的处理设施尚不足80%。以全市实有自然村庄和农业户籍人口计算，农村生活污水有效治理率尚不足30%。根据相关规划要求，“十二五”期间，苏州农村生活污水处理率要达到70%，其中太湖一级保护区、阳澄湖水源水质准保护区范围内则要达到85%。因而，苏州分散性农村生活污水治理的任务还十分艰巨。同时，苏州近年主要治理对象为治理条件相对较好的村落、社区等，或接管或建设独立处理设施，现已基本建设到位，具备集中处理生活污水条件的区域越来越少，所剩的大多为分散性农村生活污水，这部分污水以其在总排量中占有的较大比例及分散性，成为今后苏州农村生活污水治理工作的重点和难点。苏州分散性农村生活污水处理工艺技术分析

2.1 苏州分散性农村生活污水常用处理工艺

目前，苏州分散性农村生活污水常用的处理工艺主要由生化处理技术和生态处理技术组成。好氧生化处理系统运行成本较高，管理频繁，难以适应农村地区实际情况，无动力处理设施处理效果较差，而生态处理系统存在着冬季低温处理效果变差等缺陷。为了充分保证处理效果，并尽可能降低运行成本并易于维护管理，生化-生态处理工艺已成为分散性农村生活污水处理的主流工艺。据统计，目前苏州市所应用的分散性农村生活污水处理工艺有近30种，其中常用工艺有人工生态湿地、毛细管渗滤沟、塔式蚯蚓生态滤池、地埋式微动力氧化沟以及以SBR、MBR等为主体的一体化生化处理反应器等，常用工艺处理量占农村生活污水处理总量的80%以上[4-6]。分散性农村生活污水处理设施在建设时，应考虑当地的收纳水体实际环境条件和可资利用的土地情况，选择具有抗冲击负荷能力强，低耗，运行稳定，维护管理简便等特点的工艺。

2.2 常用农村生活污水处理工艺技术分析

2.2.1 人工生态湿地工艺

人工生态湿地技术综合过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物降解等多种过程的协调作用 [7-8]。其在苏州的应用主要有两种工艺形式。

一是分散式人工湿地。多采用潜流运行方式，多以麦冬和美人蕉为湿地植物，日处理水量在1m3/d以下，适合单门独户使用。该处理设施占地面积小，床体仅需2~3m2，可充分利用农户住房周边的地形特点，在宅前屋后进行建设，建造成本低，无需日常维护，仅需要5年左右时间更换一次填料，基本无运行成本，但处理能力有限。张家港多个村庄应用了该项工艺。

二是潜流式复合人工生态湿地。该工艺中，生活污水首先经化粪池后由管道收集入初沉池进行沉淀、厌氧消化，出水进入一定数量并联运行的垂直流人工湿地，最后进入生态塘深度净化处理。该工艺系统采用间歇及喷流的布水方式，可充分利用自然复氧，减少堵塞、强化有机物的氧化和硝化作用，初沉污泥经污泥干化芦苇床自然干化稳定后，可用于床体土壤的改善[9]。该工艺日处理能力在20~200m3/d之间，在阳澄湖莲花岛、常熟蒋巷村、张家港双山岛渡口村都有应用。该工艺可实现PLC控制，运行维护简便，可稳定运行15年以上[9]，但需2~3个生长周期才能达到完全稳定运行，且TN的去除效果不理想。此外，其湿地植物的种类少，且基本属于水生草本，造成湿地植物配置单一，景观效果差[10]。此外，其除磷主要依靠填料的吸附沉淀作用，因而需要频繁更换填料[11]。为此，优先和应用去污景观价值兼备的人工湿地植物及高效除磷填料将是改进此类工艺的研究重点，也是影响该工艺推广应用的重要因素。

2.2.2 毛细管土壤渗滤沟工艺

毛细管土壤渗滤工艺是土壤-微生物-植物复合系统，其主要通过植物、土壤、填料及其表面生长的微生物、小型动物等一系列复杂的物理、化学、生物协同作用实现对污染物的去除。该工艺具有与景观绿地相结合，实现污水处理和美观环境的双重效果，且具有较强的抗冲击负荷能力，易于稳定运行[12-13]，适用于地处偏僻、几户或十几户人家的小水量处理，其与人工湿地组合运行时，则可使其处理规模提高至200m3/d。

太仓市协心农庄中3户人家的生活污水采用毛细管渗滤系统进行处理的运行表明，该工艺对COD、TN、TP均有很好的去除效果，并能有效去除污水中的大肠杆菌。但该工艺的NH4+-N的去除稳定性较差，去除率在61.9%~93.1%之间，难以达到相关排放要求。而位于太湖一级保护区的常州雅浦村，采用该工艺与人工湿地组合系统处理后，出水中主要污染物指标均稳定达到相关标准。此外，采用毛细管渗滤沟，通常存在滤料层易板结和下漏、渗滤速度慢以及单位面积日处理量少等问题。为此，该技术应在改善系统通透性、滤料优选、布水方式优化、人为引入适宜环节动物[14]、节肢动物等多方面加强研究，提升系统脱氮除磷效能，以期在扩大处理规模的同时，保证较高的处理效果。

2.2.3 塔式蚯蚓生态滤池工艺

塔式蚯蚓生态滤池技术利用蚯蚓、植物、填料、微生物的协同作用，以模块化结构、梯度塔层、多级单元串联的形式处理污水[15-16]。该工艺适宜处理规模为10～150m3/d，可集中处理规模在20～300户的农村集居点生活污水。太仓市浮桥镇牌楼村生活污水处理工艺采用该技术，工艺前置三格式化粪池进行厌氧预处理，后置潜流式人工湿地以强化处理效果，结果表明该示范工程的两个示范点TN去除率均达80％以上，TP、COD、NH4+-N去除率均在85％以上，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中规定的一级A标准*。

塔式蚯蚓生态滤池工艺可根据具体地形调节其工艺构造型式，具有占地较小、运行灵活、基建及运行管理费用低，除污能力强，维护简便等特点。采用串联叠层布置可增加滤池光照面积，强化滤池植物根部吸附转化及泌氧作用[17]。引入蚯蚓不仅可改善土壤的颗粒结构，提高土壤、滤料的通气透水性能以及处理负荷，并有效解决土壤堵塞、板结和环境卫生问题，同时蚯蚓能与微生物形成良好的共生作用，延长了滤池内的微生物代谢链，提高了滤池对TN、TP和COD等污染物的去除效率[18]。但蚯蚓对湿度要求高，不能长期存活在滞水环境中，因此对水力负荷控制的要求较高[19]；此外，蚯蚓不耐低温，冬季可能出现大规模死亡，而影响处理效果。

2.2.4 地埋式微动力氧化沟工艺

地埋式微动力氧化沟是一种依靠自然供氧的地埋式污水处理工艺。生活污水经厌氧段水解、消化，降低有机物浓度，有机氮得到充分氨化后，利用射流泵打入好氧滤池并最后后进入氧化沟进行深度处理，氧化沟由沿沟道分布的拔风管自然供氧[20]。该工艺主体构筑物全部位于地下，适用于用地紧张的集居点，处理规模一般为50~200m3/d，运行费用较低，主要为泵所需电费。但维护不便，且因仅靠自然供氧而影响反应效率。该工艺在璜泾镇新明村的运行结果显示，其对COD和TP的去除率均在70%以上，出水中的COD、SS和TP可达GB 18918-2002一级B标准，但NH4+-N去除率受充氧效果影响较大。

注*：江苏省农林厅于2009年颁布的太湖流域乡村生活污水生态净化处理专项规划暨实施方案。

2.2.5 一体化生化处理反应器工艺

在苏州应用的一体化生化处理反应器工艺主要有A/O、A/O+接触氧化、A2/O + MBR、BAF、SBR一体机等。其中一体化SBR处理工艺具有集成化、自动化程度高、占地少等优点[21]，适用于用地紧张的居民集居点或零散农户。但该工艺投资和运行费用高、普适性差等问题。

2.3 常用处理工艺技术参数与经济性比较性分析

表1所列为所选择的典型的6种分散性农村生活污水处理工艺运行特征和工程经济估算情况 [20,22,23]。

由表1可知，该6种工艺各具优势。其中潜流式复合人工湿地及后置人工湿地深度处理的工艺其运行效果和稳定性要优于其他工艺，适用于处理规模较大，排放要求高，需要一定景观效应的村落；地埋式微动力氧化沟及塔式蚯蚓生态滤池具有一定的基建投资优势，但前者处理效果有限，而后者存在冬季处理效果降低的局限，适用于对排放水质要求不高的村庄；分散式人工湿地床及毛细管渗滤沟工艺则具有明显的运行维护成本优势，但仅适用于处理规模较小的场合，且处理效果并不十分理想，适用于排放要求不高的单门独户或几户、十几户农户的污水处理。很明显，在一定的处理规模及效果时，生态处理比生化处理相比，前者维护管理简便，但占地面积较大。

表1 苏州典型分散性农村生活污水处理工艺技术特点分析

工艺技术

分散式人工湿

地床

毛细管渗滤沟 投资 处理规模占地自动化（不含管网）/ 维护管理 3-1/（m∙d）面积 程度-3（元∙m）≤1 ≤10 小 中等 2800~3700 3600~4800

2700~3300 低 低 低 简便 简便 简便 运行成本/（元∙m-3）无 0.08～0.12 0.2~0.3 出水水质(GB 18918-2002)一级B 一级B/一级A 一级A

（冬季一级B）

一级A

一级B

一级B 塔式蚯蚓生态10~150 中等 滤池+人工湿地 潜流式复合人工生态湿地 地埋式微动力氧化沟 一体化生化处

理反应器 20~200 大 4500~5500 2400~300010000~39000 一般 一般 高 简便 较复杂 较复杂 0.25～0.3 0.2～0.3 0.35~0.75 50~200 中等 1~250 小

3苏州分散性农村生活污水处理工艺的优选

分散性农村生活污水处理工艺的选择，应充分考虑社会、自然环境和经济发展水平等因素，因地制宜，以发挥处理工艺最大的优势。根据苏州市不同地区农村的自然条件，分析其适用性农村生活污水处理工艺，将为分散性农村生活污水的高效稳定处理提供技术支撑。根据地理位置，苏州农村地区可初步分为北部沿江区，南部低洼圩区和西部丘陵区等三个地区。

苏州北部沿江地带居民集居点规模一般较小，一般少于100户，且沿农田呈线状排布，可考虑集中收集沿程农户污水或以居民小组为单位分区收集后，使用塔式蚯蚓生态滤池-人工湿地组合工艺或并联毛细管渗滤沟组-人工湿地组合工艺进行处理。由于该地区对出水水质仅需满足GB 18918-2002一级B标准，因此在用地紧张的情况下，可单独设置。此外，该地区土壤母质颗粒较粗大，天然通透性较好，对于该地零星的几户或十几户农户排放的生活污水，宜运用毛细管渗滤沟处理工艺，而对于个别规模较大的集居点建议选用地埋式微动

力氧化沟工艺。

苏州湖荡周围及南部低洼圩区，地势平坦，土壤母质颗粒较为细小，村落一般呈块状分布，户数在50~300户不等，且该地区大多位于太湖一级保护区内，对出水要求高，采用潜流式复合人工生态湿地工艺可在此充分发挥其优势。富含铝盐的细小土壤颗粒有利于人工湿地系统通过吸附、沉淀、离子交换、络合反应等物理化学过程除磷，也能为微生物提供更多的附着场所，有利于微生物与污染物的充分接触，减少填料的使用量，适宜的气候与肥沃的土质也有利于系统快速成熟。而对于零星的几户或十几户人家，为保证出水达标，宜采用净化槽或膜生物反应器。

苏州西部丘陵地带居民集居点大多依山而建，因其用地较紧张，宜采用地埋式工艺，如地埋式SBR、A/O+接触氧化等一系列地埋式一体化反应器，地埋式微动力氧化沟，地埋式小型A2/O等工艺。具体工艺应根据出水要求而定。而对于位于山体山坡的零散农户，或因山地土层较浅，无法使用土地处理技术时，建议与旅游景区、高速公路服务区一样优先考虑选择一体化生化处理反应器。

在实际应用中，可根据上述分析，对苏州不同自然环境、人口规模、土地的使用与规划、农户分布格局、所处区位及排放要求下工艺选择的分析，因地制宜，尽量减少管道的铺设，并遵循经济适用及资源利用原则，根据分散性污水排放源的具体境况选择适宜的处理工艺。同时，环太湖地区位于亚热带季风气候区内，气候温和湿润，四季分明，雨水丰沛且地表大部分为新生代第四纪的松散沉积层堆积，土层深厚，土质肥沃，适于运用生态处理技术，而以土地处理技术和人工湿地技术为代表的生态处理技术以其处理效果好、低耗、稳定、抗冲击负荷能力强、运转维护管理简便，并可美化环境、与自然景观融为一体的特点，应将其优先考虑应用于地区分散性农村生活污水的处理中，实现生活污水的资源化，并辅以一定的物理、生物措施保证出水水质。结语

苏州分散性农村生活污水的治理是环太湖地区农村生活污水治理工作的缩影，其分散性农村生活污水的六种代表性处理工艺各具特点，其中潜流式复合人工湿地及后置人工湿地深度处理的工艺具有运行效果和运行稳定性的特性，地埋式微动力氧化沟及塔式蚯蚓生态滤池具投资省的优势，分散式人工湿地床及毛细管渗滤沟工艺具有易于维护的优势。因此，为发挥这些工艺的最大优势，工艺选择时应充分考虑应用地的自然、经济、社会条件，做到因地制宜。

根据苏州环太湖地区地理环境和农村生活污水分散性的特点，应优先考虑以土地处理技术和人工湿地技术为代表的生态处理技术。其中，规模较大时，应优先采用潜流式复合人工生态湿地工艺；而对呈线性分布规模较小的分散性生活污水，则应优先采用塔式蚯蚓生态滤池-人工湿地组合工艺或并联毛细管渗滤沟组-人工湿地组合工艺进行处理；对于依山而建的集居点，应采用地埋式工艺。此外，优化生态处理工艺的脱氮除磷效能，提高工艺稳定性是经济有效处理农村分散性生活污水的研究重点。因而，诸如人工湿地填料的优化选择和改性以强化脱氮和除磷效能，是促进分散性农村生活污水生态处理技术应用的关键之一。

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篇6：村镇污水处理适用工艺技术探讨

村镇建设中农村污水处理设施的选择

摘要：有机废弃物是村镇环境的`主要污染源,污水处理已成为村镇建设中亟待解决的问题.受经济发展水平限制,常规的污水处理设施在村镇难以实施,为此必须采用适合村镇经济水平和管理水平的污水处理方式.针对村镇的实施条件,在对几类小型简易污水处理设施特点进行分析的基础上,提出在村镇建设中易推行结构简单、费用低廉、便于管理、实施方便的沼气发酵池和地埋式无动力污水处理设施,以初步解决村镇污水问题.作 者：袁定浩 孔一江 Yuan Dinghao Kong Yijiang 作者单位：江苏省高淳县环境保护局,江苏,高淳,211300期 刊：环境科学与管理 Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT年，卷(期)：2010,35(2)分类号：X703.3关键词：村镇污水处理 沼气发酵池 无动力污水处理设施┅

篇7：村镇污水处理适用工艺技术探讨

住宅建设是农村现代化建设中重要的组成部分,是农村经济发展状况与农村生活水平的直接反映。20世纪80年代以来,我国村镇住宅建设取得了一定成绩,但是仍然存在着许多亟待解决的问题,譬如:“重装潢轻结构”的传统观念普遍存在,建造技术较为简单、粗糙,造成住宅的质量低劣、使用寿命较短、能耗较大,资源浪费严重;村镇抗震防灾的意识较淡薄,住宅抗震能力往往较差甚至无抗震措施,当遭遇重大灾害时易遭到破坏等,由此可见,发展村镇小康住宅建设亟需技术支撑。

我国幅员辽阔,“区域”承载了大量的技术选择影响因素,村镇小康住宅建设技术是否“适用”,受区域“空间”差异及其引发的“技术区域性位差”影响,需要以最佳综合效益为标的,从多方面加以综合考量。因此,开发村镇住宅建设适用技术评判方法,对于指导整理、筛选适用技术以增强建设过程的自主性和科学性具有重要的意义。

2 村镇小康住宅建造技术适用性界定及评价

2.1 适用性内涵界定

根据《广义建筑学》中“适用技术”的定义,适用技术是指结合当地风土条件,能发挥最大效益的多种技术;《地方性建筑与适宜技术》则将地方性建筑的适用性划分为环境、经济、文化三个层面的适用性。由此可知,适用技术强调因地制宜,重视技术与环境、经济等因素的统一。适用技术的确定不仅要符合科学技术理论,也需要考虑当地的自然环境、地形地貌、气候情况、经济社会发展以及文化特征等,即结合实际需求,使经济效益、环境效益最大化。村镇小康住宅建设适用技术的最终目标是实现村镇住宅的可持续发展。

我国各地农村文化特征差异较大,且文化特征对住宅建设的影响主要体现在住宅外观设计和内部装潢上,故不将其纳入适用性的内涵范畴。本文将“适用性”技术的内涵诠释为以下三个层面:(1)技术性能——符合科学技术理论,适应当地的自然环境,满足居民生活、生产的功能需求;(2)经济成本——适合农村经济发展状况,建造成本支付要求在农民可承受的范围内,不影响农民生活水平;(3)环境成本——该技术的使用对环境造成的影响小,可以最大程度地满足可持续发展要求。

村镇住宅建设相关技术多种多样,有其各自的优缺点。这就需要通过对技术性、经济性以及环境性的综合研判,确定某项技术是否属于村镇住宅建设的适用技术。

2.1.1 技术适用性

我国农村地区分布广泛,各地的建筑气候、地质、地形、气温、降水、日照等自然环境条件均有所不同,由此对住宅建设的技术要求也不同。因此,住宅在建设时必须顺应当地的地形、气候等自然条件,充分利用环境做到因地制宜。由此,根据各地住宅建设注意点,进行相关技术的梳理、甄选,重点考量技术是否能满足各片区住宅的功能要求,且质量可靠、效果稳定、便于掌握。此外,考虑到多数农村地区进行住宅建设的主力仍是水平相对不高的农民“工匠”,故在保证技术功能满足需求的前提下,力求使所选技术符合当地技术操作人员的实际情况。以此得到适应当地自然环境要求并能满足居民生活、生产的功能需求等技术性好的技术。

2.1.2 经济适用性

我国农村经济发展水平落后于城市,经济性是决定建设技术是否适用于村镇住宅建设的前提。在经济较发达地区,农民人均纯收入高,则其在建房时,能投入更多的资金建房,对于住宅功能的要求更高,对于高、新技术的应用也相对更为广泛,同时对于基本建材和装饰材料的选择更多。相比而言,在经济发达程度中等的地区,村镇住宅在结构、外观、用材方面均不及经济发达地区。根据对农村地区的实地调研,在农民人均年纯收入约为6000元的广西地区,人们在建房时对于住宅外观的要求不及浙江富裕地区的农村,多数农宅外墙仍保持砖砌墙的原貌或在砖墙上用水泥抹平;在河北肃宁地区,部分农家院的院墙仍为红砖黄泥黏合的状态,住宅外墙一面贴砖,工艺及美观性也不及浙江富裕农村。因此,村镇住宅建设要顾及多数农村地区经济发展的实际,同时考虑不同农村地区、不同建设模式下的建设特点、融资方式、材料选取等,选择投资省、运行费用低的技术。

2.1.3 环境适用性

随着社会经济的发展,农村收入水平提高,农民生活水平改善,其对生活环境的要求越来越高,住宅的绿色性逐渐引起人们重视,“节能减废”是绿色农房建设的目标之一。村镇住宅建设技术的环境适用性体现在使用技术时对环境造成的影响小,可以最大程度地满足可持续发展要求。因此,建设技术的环境适用性应体现在:对可再生能源的利用;建造过程对材料和能源的节约;在住宅设计上通过合理布局、使用节能措施、合理选材或使用绿色建材等达到降低住宅全生命周期能耗的目的;提高住宅的使用寿命等方面。因此,本文中环境适用性将重点考察所选择的技术在使用过程中,以及使用该技术后对地域生态环境造成的影响,即保证所选技术不对地域生态环境产生超过其承载能力的影响。

按照上述分析,结合村镇住宅建设适用技术的内涵,本文对“适用性”技术内涵的诠释为:技术性能好、环境成本优、经济成本低。具体而言,满足村镇生产生活功能需求、对环境造成的影响小、适合农村经济发展状况和农民生活水平的建设技术即为适用技术。在评价某一项技术的“适用性”时,通过综合三种性能,确定其是否属于村镇住宅建设的适用技术。

2.2 适用性评价方法

2.2.1 技术、经济、环境性定量评价

对于农村住宅建设技术,需要综合技术性、经济性和环境性进行综合研判。在此之前,首先需要对各层面特性进行表征与衡量。

(1)技术性

对于技术性,以技术效益指标衡量,其计算公式表示为:

式中,目标功能实现取值视某项技术的实施效果而定,取值范围为0~1.0;当该技术能有效实现目标功能时,定义其技术功能实现为1.0,否则为0。

在技术难度取值时,按照对自然环境、操作复杂性等约束条件的要求,根据约束多少赋予1~10分,本文计算条件下,若将砖混结构的技术难度设为1.0,其对应的约束分值为5分,则其他结构的技术难度以其约束分值与砖混结构约束分值的比值乘以1.0表示。某项技术功能实现得越好,技术难度越小,技术效益越大。

(2)经济性

对于经济性,通过经济效益指标衡量,其计算公式可以表示为:

式中,投入成本为实现该技术引起的费用,本文计算条件下,若将砖混结构的投入成本设为1.0,对应建设单价为A0,则其他结构的投入成本以其建设单价Ai与砖混结构建设单价的比值乘以1.0表示。某项技术功能实现越好,投入成本越低,则经济性越高。

(3)环境性

对于环境性,以环境效益指标衡量,其计算公式表示为:

式中,环境成本是指为实现该技术及该技术实施以后,自然资源及环境补偿的成本。当涉及污染物排放时,环境补偿成本为各项污染物的社会支付成本。环境成本的计算方法与(2)式中投入成本的计算方法类似。某项技术的目标功能实现越好,环境成本越低,环境效益越大。

2.2.2 住宅建设技术的适用性综合判定

各地农村自然环境和经济社会发展情况存在差异,致使对建设技术经济性、技术性和环境性层面的要求并不相同。为此,根据建设技术的适用性内涵,按照以下步骤确定适用技术。

(1)从技术本身入手,通过功能需求,划定技术备选方案;

(2)分别从技术适用性、经济适用性、环境适用性三个层面计算各技术方案的技术效益、经济效益、环境效益;

(3)根据各建设片区各层面的适用性的权重,计算综合适用性。计算公式如下:

式中,S为某技术的综合适用性;St为技术层面的适用性;Se为经济层面的适用性;Sh为环境层面的适用性。在不考虑各分区实际情况的条件下,对经济性、技术性、环境性依次赋予0.45、0.45、0.10的初始权重。在此基础上,结合各地的基本情况,微调三个层面的适宜性的权重。

按照上述三个步骤分析完成之后,选择匹配效果最佳的技术方案,即为最终确定的适用技术。

3 村镇小康住宅建设技术的适用性研判——以主体结构选型为例

3.1 村镇住宅常见主体结构的应用情况及其特点

近年来,随着村镇经济的发展,农民收入增加,深刻影响着村镇住宅形态的演变,包括农村住宅的结构、取材、功能、舒适性等。根据2013年中国农村统计年鉴,随着农民收入水平的提高,农村人均住房面积从1990年的17.8m2增加到2012年的37.1m2(图1)。从住宅结构上看,1990年,农村住宅以砖木结构为主,辅以其他结构(砖土结构、木结构等),两者各占55.1%和38.2%;到2012年,农村住宅变为以砖木结构和钢筋混凝土框架结构为主,两者的比例分别为43.9和46.1%。由此可知,砖木砌体结构和钢筋混凝土框架结构是当前农村最常见的结构类型。本文以这两种结构为研究对象,探讨其在村镇小康住宅中的适用性。

3.1.1 砌体结构

砌体结构是由块材和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构,其历史悠久,在我国各地农村广泛应用。通常砌体结构可以就地取材,具有很好的耐久性、稳定性以及保温隔热性能,较钢筋混凝土框架结构节约水泥和钢材,且其砌筑技术易掌握、易实施。然而,砌体结构有其固有缺点,其自重大、墙体厚,砌筑工作繁重,且组成的基本材料和连接方式决定了它的脆性性质,从而使其抗震性能较差。此外,砖砌体所用粘土砖用量很大,会对农田土地造成一定危害。

3.1.2 框架结构

框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。框架结构自重轻,节省材料,可以灵活地配合建筑平面布置,且其结构整体性和刚度较高,抗震效果好,安全可靠。然而,框架结构较为复杂,其施工工作量大、工序多,对人力以及施工水平要求较高,受季节、环境影响较大,且其在造价方面花费略高,在欠发达地区有一定的限制。

综上所述,砌体结构和框架结构在安全性、施工难度等技术性能以及经济性、环境影响方面均存在显著差别,村镇住宅建设时需要进行合理选取。

3.2 村镇小康住宅设计情境及要求

本文案例中,设定村镇小康住宅建设的情景为:在某以粮棉种植为主的农业种植区,家庭人口构成为六口之家(2位老人、2名年轻父母和2个子女)的农户在独立宅基地上建设农房。

该地区地势平坦,地质条件相对稳定,该农户对于住宅设计的要求为:住宅呈独立布局,三开间设计,两层小楼;住宅功能布局包括1间客厅、4间卧室、1间厨房、1间餐厅、1间杂间、1间农具粮食库和2间卫生间。该地农民人均收入为8121元,人均耕地2.2亩,家庭成员主要从事农业生产工作。按照上述功能要求,设计的住宅布局如图2所示。根据图2所示的住宅平面布局,人居部分的功能房屋共12间,其建筑面积为161m2;按层高3m计算,外墙面积为243.54m2,内隔断墙的面积为103.01m2。

3.3 村镇小康住宅结构设计的适用性研判

由于该案例情境中,地质条件相对稳定,故其住宅的主体结构既可以选择砖混砌体结构,也可以选择钢筋混凝土框架结构。两者具有相同的目标功能实现功能,但由于混凝土框架结构在安全性方面更具优势,故设定混凝土框架结构的目标功能实现为1.0,砖混砌体结构的目标功能实现为0.8。

在砖混结构和框架结构条件下,假设地基、地坪层、楼板层和屋顶的结构、用材相同,门、窗的设计也相同;同时,假设农村住宅的施工主要由农民自己完成,不考虑砌筑的人工成本;通过比较内外墙砌筑用砖、水泥、钢筋、抹灰等材料,即可简单比较两种结构的经济性及环境性(以建材的碳排放表示)。对于混凝土框架结构,由于混凝土由水泥、砂子、石子和水制成,故其比砖混结构多用砂和石子等建筑材料,假设混凝土框架结构的住宅用的是C20混凝土,其水、水泥、砂子、石子的比例为190∶400∶540∶1260。根据两种主体结构的设计方法,其建材单位面积用量的经验值比较如表1所示。

注:外墙和内墙抹砂浆水泥,1m2抹25kg;室内抹灰砂,1m2抹42kg。

3.3.1 技术性分析

砖混砌体结构条件下,由于其砌筑技术相对简单,且其应用历史悠久,农村施工队掌握情况较好,技术难度较小;钢筋混凝土框架结构条件下,其结构相对较为复杂,施工工作量大、工序多,对人力以及施工水平要求较高,技术难度相对较大。因此,若砖混砌体结构的技术约束分值为5,通过对农村施工队和普通农户访问,确定钢筋混凝土框架结构的技术约束分值为8,由此计算两种结构的技术性。按照砖混结构的技术难度设为1.0,目标功能实现为0.8,得到其技术性为0.8;框架结构的技术性为0.625。

3.3.2 经济性分析

根据表1所示的单位面积各种建材经验用量,结合各种建材的单价,按式(5)~(12),可以计算得到这两种结构的内外墙砌筑、抹灰用材的成本,如表2所示。

式中,Q砖为砖用量,Q水泥为水泥用量,Q钢筋为钢筋用量,Q砂为砂用量,Q石子为石子用量,Q外抹灰为外墙抹灰的砂浆水泥用量;Q内抹灰为内墙抹灰的砂浆水泥用量;Q室内抹灰为室内抹灰的灰砂用量;C为总成本,Qi为第i种材料的用量,Pi为第i种材料的单价。

按(13)式将各种建材的成本相加即可得到两种结构的内外墙砌筑用材成本。根据计算结果,砖混结构住宅的内外墙围护结构成本为284.1元/m2,低于框架结构的493.4元/m2,则砖混结构的经济性为0.8,框架结构的经济性为0.576,故从经济性角度,砖混结构更适用。

3.3.3 环境性分析

通过文献研究,搜集得到各种建筑材料的碳排放量,列于表3。其中对于砂子和石子均由当地就地取材,不考虑运输过程的碳排放。

根据表3所示的各种建材的碳排放量和表2所示的两种结构住宅的各种建材用量,计算内外墙砌筑用材的碳排放量,得到砖混结构条件下,碳排放量为194.34kg/m2;钢筋混凝土框架结构条件下,碳排放量为198.22kg/m2。两种结构的内外墙砌筑用材的碳排放相近,对于框架结构,虽然其对于钢筋的消耗较大,但由于墙体砌筑时用的是空心砖,空心砖生产的能耗低于实心砖,总体上这两种结构的内外墙砌筑用材的碳排放量相近。则砖混结构的环境性为0.8,框架结构的环境性为0.980。考虑到该住宅建设处于农业种植区,耕地资源宝贵,框架结构使用多孔砖条件下能有效减少对耕地的破坏,从此角度,框架结构更加适用。

3.3.4 综合适用性

考虑到案例地点处于农业种植区,故将经济性、技术性、环境性的权重调整为0.40、0.35、0.25,据此计算两种主体结构的综合适用性:

综上所述,对于本文案例中的农村住宅建设,综合技术适用性、经济适用性、环境适用性,判定砖混砌体结构为适用的主体结构。

4 结语

各地自然环境和农村社会经济发展的差异决定了其功能和建设技术的差异性和多样性。因此,各片区在建设住宅时,选择适合自身的技术,即确定适用技术尤为重要。本文从技术适用性、经济适用性、环境适用性层面解构适用性,确定“技术上操作管理简单易行、功能可靠、效果稳定”、“经济上投资省、运行费用低”、“环境上对周边生态冲击小、适合当地自然环境”的适用性研判方向,提出各层面适用性的定量评价方法,并以结构选型为例,分析适用性研判的应用方法。

在城乡协调发展、构建社会主义和谐社会的要求下,村镇小康住宅的建设技术适用性研判方法的提出,将有助于技术整理和筛选,有利于探索更优化的村镇设计和建设模式,进一步推动村镇住宅建设水平的提高和农村人居环境的改善。

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