北方农村地区污水处理工艺应用发展及适宜性评述（精选3篇）
篇1：北方农村地区污水处理工艺应用发展及适宜性评述
北方农村地区污水处理工艺应用发展及适宜性评述
随着农村经济的发展,农村水环境污染日益严重,找到适合在农村地区应用的污水处理技术势在必行.本文在对国内外现有污水治理技术进行调研和对京郊治污工艺进行重点分析研究的基础上,评价并提出适合不同类型地区的核心污水治理技术及技术组合模式.
作 者：申颖洁 黄S芳 贺晓庆 战楠 作者单位：北京市水利科学研究所,北京,100048 刊 名：中国科技成果 英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY ACHIEVEMENTS 年，卷(期)： 10(12) 分类号：X7 关键词：农村生活污水 厌氧生物滤池 人工湿地 A/O+土地渗滤 MBR
篇2：北方农村地区污水处理工艺应用发展及适宜性评述
1 墙体节能保温技术
外墙的传热耗热量占建筑物总耗热量的23%~34%, 外墙节能在建筑节能中占有非常重要的位置, 外墙节能技术是我们研究、开发、推广的重点。目前北方外墙节能技术主要有3种墙体:单一材料节能墙体、内保温复合墙体与外保温复合墙体。
1.1 单一材料节能墙体
所谓单一材料墙体即利用某种材料自身良好的热工性能及其它力学性能来实现国家节能设计标准要求的节能目标。目前这些墙体材料主要有加气砼砌块、空心砖、砼承重空心砌块、轻型陶粒砼空心砌块、粉煤灰砌块等。采用这些新型建筑材料建造房屋满足节能和墙改要求, 不仅具有显著的宏观社会经济效益, 而且可以提高建筑质量, 改善建筑功能。如采用砼空心砌块结构体系的住宅与等功能的砖混结构相比, 由于砌块建筑质量轻基础处理费用降低10%~12%, 材料用量减少10%~15%, 施工周期缩短10%左右, 工程造价降低3%~5%, 使用面积还可扩大3%~5%, 该类建筑节能效果好[1], 而且施工方便, 受到普遍欢迎, 但在严寒地区难以达到节能50%的保温要求。设计的关键是在房屋的构造柱、圈梁、过梁等处要做好防冷桥处理。
1.2 内保温复合墙体
内保温复合墙是在已砌完的外墙内侧粘、砌某种保温材料, 使之达到设计热阻。通常的做法是在结构外墙内采用一定厚度的内保温板和2cm空气隔离层作保温层, 空气隔层防止了采暖期内水蒸汽通过外围结构向室外渗透过程中使保温材料受潮影响保温性能[2]。常用保温板材料有玻纤增强水泥聚苯复合保温板 (简称GRC板) , 玻纤增强石膏水泥聚苯复合保温板, 玻纤增强水泥珍珠岩复合保温板等。当外墙为24cm砖墙时, 采用50厚保温板设置20mm空气隔层, 加上外墙内外饰面层, 平均传热系数为0.7W/m2·K~0.81W/m2·K[3], 能满足北京地区节能50%的要求。其它地区可通过增减保温层厚度达到满足节能50%的要求。
内保温复合墙体一般为干作业施工, 能充分发挥高效保温材料作用, 施工比较简单, 但其缺点是个别部位由于冷桥而导致表面结露, 而且减少房间使用面积, 影响室内装修。
1.3 外保温复合墙体
外保温复合墙体是近几年刚刚兴起的新的保温节能技术。它是在结构外墙的外侧贴 (挂) 某种保温材料, 使其达到设计热阻。保温效果可靠的做法有三种体系:粘结固定方式抹灰外保温体系、挂板式外墙外保温体系和机械固定方式外保温体系。
1.3.1 粘结固定方式抹灰保温体系主要有EPS
外墙保温技术, 该技术是将聚苯乙烯保温板 (EPS) 粘结在结构外墙上, 外层由专用玻璃纤维增强网、胶、水泥砂浆形成保护层再作涂料或其它外饰面。这种保温体系不仅消除了由于建筑节点引起的冷桥, 而且消除了拉接件引起的冷桥, 保温性能好, 施工方便[4]。其关键技术在于EPS板与主墙体的粘结胶的耐久性、可靠性和经济性, 同时也要注意到玻璃纤维增强网和外涂的弹性胶泥的有效性。
1.3.2 挂板式外墙外保温体系主要有GRC外
保温复合技术, 它是通过墙上的预留件 (或后栽埋件) , 将GRC外墙保温装饰挂板挂于结构外墙上, 从而达到保温节能的目的。GRC外墙保温装饰板是集围护、保温与艺术造型于一体的新型挂板, 具有保温效果好、施工简便、耐久性好的优点[5], 该技术重点需解决预埋件防锈及板间嵌缝问题。
1.3.3 机械固定保温体系主要解决现浇混凝土
高层建筑外墙的保温节能问题, 它是先将钢丝网架聚苯板 (又名舒乐舍板) 或预制复合外墙保温板, 用拉结筋固定在要浇注墙体的外模内侧, 然后与现浇混凝土墙体一次浇注成活。这种技术保温板与混凝土墙体结合良好, 方法简单, 有较高的安全度。该技术操作简单, 劳动强度低, 可节约大量的人力、时间以及安装机械费和零配件, 具有明显的经济效益。
外保温复合外墙其保温层对主体结构有保护作用、减少了热应力的影响。有利于内部水蒸汽通过墙体向外散发, 有利于防止弱节点产生冷桥。由于主体结构在外墙内侧, 对房间热稳定性有利, 将是今后外墙保温节能技术的发展方向。
2 窗户与屋面的节能
2.1 窗户的节能
外窗在建筑中的能耗很大, 热传导和冷风渗透两项能耗约占建筑总能耗的50%, 所以窗是改善建筑热环境, 降低能耗的关键。提高窗的热工性能, 改善窗的密封性和保温性是建筑节能非常重要的因素。目前采暖地区建筑主要采用的窗类型有木窗、塑钢窗和保温性窗 (如空腔钢窗、彩板窗) , 单框双玻窗也有较广应用。
金属和塑料复合保温窗是很好的节能性窗, 它是由在金属框料外复合一层塑料的型材制成, 其塑料层切断了冷桥, 窗框内侧不会结露、结霜, 综合性能得到了提高。其传热系数由普通窗的6.0W/m2·K降低为3.0W/m2·K左右, 空气渗透性能≤0.5m3/m·h。
单框双玻窗不仅节能效果良好, 而且具有很好的隔声性能。带密闭条的单框双玻塑钢窗, 每m2窗比单玻铝合金窗只增加投资50元, 但传热系数可由6.0W/m2·K降低到3.0W/m2·K, 空气隔声性能达到30db, 每年可节电26k Wh, 是推广的重点。
2.2 屋面的节能
屋面的能耗占建筑总能耗的7%~8%, 提高屋面保温性能是建筑节能和改善居住条件的重要环节, 屋面节能措施的要点一是屋面保温层不宜选用容重大、导热系数高的保温材料, 以免屋面重量、厚度过大。目前普遍采用的隔热保温材料主要为增水性膨胀珍珠岩、聚苯板、玻璃棉等。二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料, 以防屋面湿作业时, 因保温层大量吸水而降低保温效果。
3 前景
目前我国采暖地区建筑节能技术已全面推广应用, 但许多节能技术仍存在各种技术难题, 有待于我们去研究解决, 并需大力推进建筑节能技术的进行, 多层次地发展建筑节能技术。对于墙体来说, 复合墙体将取代单一材料外墙, 外保温复合墙由于其保温性能优于内保温复合墙, 将是今后发展的方向。目前正在大力发展高效保温隔热技术 (如复合保温隔热和外保温隔热技术) , 正在研究开发环保节能新型建筑材料及其应用技术。高性能保温砂浆及太阳能资源的开发和利用也是今后发展的方向。
门窗将会向新型复合材料保温隔热门窗方面发展, 如铝塑、钢塑复合材料新型隔热窗, 要求抗风强度高、传热系数低、气密性、水密性好。从遮阳隔热保温玻璃和膜材料看正在开发高透光性、高隔热性的热反射玻璃、中空玻璃、低辐射玻璃等材料。
屋面的保温隔热所要解决的是如何控制或保护屋面保温隔热层的低含水率。发展轻质、高效、不吸水或少吸水的保温材料, 同时应考虑到屋面防水与保温隔热相结合。此外, “种植屋面”这种符合生态环境要求的绿色屋面也具有广阔的应用前景。
摘要：介绍了采暖地区建筑围护结构节能应用技术及施工工艺, 并重点对几种外墙节能技术的优缺点、适应范围以及建筑节能技术的发展前景等进行了论述。
关键词：节能保温,内保温复合墙体,外保温复合墙体
参考文献
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篇3：北方农村地区污水处理工艺应用发展及适宜性评述
1 北方寒冷地区的气候特征、建筑要求及能耗特点
该气候区的气候特征为:冬季较长且寒冷干澡,平原地区夏季较炎热湿润,降水量相对集中;气温年差较大,日照较丰富;春、秋季短促,气温变化剧烈,春季雨雪稀少,多大风沙天气,夏秋季多暴雨。
由于所处的气候区的气候特征以及现有村镇住宅的窗户密封性较差、屋面隔热效果较低等原因,该气候区的建筑要求是:建筑物应满足冬季防寒、保温、防冻等要求,夏季部分地区应兼顾防热。总体规划、单体设计和构造处理应满足冬季日照并防御寒风的要求,主要房间宜避西晒,应注意防暴雨;建筑物应采取减少外露面积,加强冬季密闭性且兼顾夏季通风和利用太阳能等节能措施;结构上应考虑气温年差较大、多大风沙的不利影响;建筑物宜有防冰雹和防雷措施;施工应考虑冬季寒冷期较长和夏季多暴雨的特点。
该地区目前的能耗特点主要是:冬季采暖及夏季降温效果差,照明设计落后。
其相应的采用措施如表1
针对上表相应的措施,选择有代表性的100户住户进行调查研究分析,具体统计分析结果如图1。可以发现,在冬季采暖措施方面所有的住户都只使用一种采暖方式,如土暖气、火炉、火炕、燃气采暖炉等。主要以传统的采暖方式居多,而传统的采暖方式所用的采暖设备及供暖管道,要不非常陈旧,要不自己用砖瓦和水泥做成,与外界的换热系数比较大,必然造成能源的大量损失。而且这几种供暖方式主要是燃烧煤和柴,燃料的利用率不高,也造成了能源的大量浪费。相比而言,严寒地区与夏热冬冷地区已采用空调、集中供暖、暖气采暖炉、电暖气等较先进的采暖方式。对于夏季降温措施大部分住宅采用电扇来降温,很小一部分使用空调扇进行降温,户式集中空调完全没有采用。而在其他地区,户式集中空调、分体式空调均已开始采用。对于照明设计,通过调研结果可以发现该地区采用白炽灯作为照明设备的比例还相当高,其节能效果相对较差。因此合理选用高效节能光源,推广使用低能耗性能优的光源用电附件,如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等较低能耗的节能设备以加强照明节能设计显得尤其重要。
2 村镇住宅的节能建设面临的问题及原因
随着建设社会主义新农村进程的加快,村镇住宅建设的数量日益庞大,据建设部《2006年城市、县城和村镇建设统计公报》显示,全国村镇房屋竣工面积为10.6亿平方米,其中住宅6.95亿平方米,农村住宅建设投入高达2807亿元。然而村镇住宅的建设质量普遍不高,存在设计落后、住宅能效低下、能耗高、舒适度低等问题。其原因主要有以下几点:①基层技术基础落后。与城市相比,村镇住宅建设技术人才缺乏、建设管理松散、效率低、环境污染严重,限制村镇住宅的可持续发展。②相应的建设标准及体系落后。目前我国执行的建筑设计及规划标准很大一部分都是针对城市住宅的,而针对村镇住宅的《村镇规划标准》和建设管理条例仍然停留在1993年的水平,使得村镇住宅的建设普遍存在间距不足,日照、通风、采光条件较差等问题,同时配套设施相对缺乏、私密性差等。③缺乏适宜技术。与城市相比,我国村镇文化相对落后、经济欠发达、村民的文化程度低,接受新技术的能力薄弱,加上“先进、经济、可行”的适宜村镇住宅建筑节能技术缺乏,使得村镇住宅在采暖、降温、照明等均处于严重耗能状态。因此,积极向农村推广建筑节能理念,总结一套对村镇住宅切实可行的节能技术成为改善该地区广大农村住宅节能问题的关键。
3 北方寒冷地区村镇住宅建筑节能适宜技术
经过节能政策的推广,节能产品层出不穷,节能技术也不断完善,借鉴其它地区的成功经验,并不断研究开发适合该地区气候特点的节能技术显得尤为重要。目前,主要技术包括墙体节能技术、门窗节能技术、屋面节能技术以及太阳能技术、空调技术、生物质能技术等于节能有关的其他技术。
3.1 墙体节能技术
3.1.1 外墙外保温节能技术。
外墙外保温技术将保温材料置于外墙的外侧, 能够增加建筑的有效空间,消除或大大减弱“热桥”的存在,充分发挥材料轻质、保温高效的特性,从而达到较高的保温效果。同时也能够保护主体结构,延长建筑物的寿命,提高居住的舒适度。目前常采用主要以下几种:
(1)以EPS板为核心的外墙外保温节能技术。该技术主要包括EPS板薄抹灰外墙外保温节能技术、EPS板现浇混凝土外墙外保温节能技术、机械固定EPS钢丝网架板外墙外保温节能技术。其中EPS板薄抹灰外墙外保温节能技术具有导热系数小,保温层厚度一般不受限制;弹性多孔结构能吸收热湿应力,即使在罕见的气候条件下出现水蒸气凝结并且结冰,自身结构也不会破坏;自重轻,且具有一定的抗压、抗拉强度;化学稳定性好,耐酸碱,具有很好的使用耐久性等优点。EPS板现浇混凝土外墙外保温节能技术具有的优点在于混凝土墙体与保温层结合紧密,比不带矩形槽的聚苯板的结合力要大10倍左右;能够一次浇注成型,有利于缩短工期,降低造价。机械固定EPS钢丝网架板外墙外保温节能技术是由国外直接引进的“专威特”外墙外保温系统基础上发展而来,有着比较成熟的系统体系,已在实际工程中较多应用。
(2)ZL胶粉聚苯颗粒外保温技术。ZL胶粉采用氢氧化钙、不定型二氧化硅加入少量硅酸盐水泥做骨料,并加入高分子粘合剂、保水增稠剂等外加剂。该技术具有施工速度快,容易控制质量,整体性强,材料利用率高等优点。
3.1.2 外墙内保温节能技术。
外墙内保温节能技术就是将保温材料置于外墙的室内一侧,具有施工简单、造价低廉、操作安全,并且不受气候影响。目前适宜北方寒冷地区的外墙内保温节能技术主要有:
(1)粘贴聚合砂浆复合聚苯保温板技术。该技术采用三层聚合物砂浆与两层聚苯板复合形成夹芯保温板,解决了保温板自身强度低的弱点,增强板的柔度和抗裂性。同时该板取消了边肋,减少内保温热桥5%左右,保温节能效果相对其他技术好。
(2)增强粉刷石膏聚苯板内保温技术。该技术将60mm厚中密度聚苯板粘贴在墙体结构层上,保温层罩面采用干缩值较低的粉刷石膏,结合玻璃纤维网格布共同使用。施工时采用现场直接成型,增强了保温面层的整体性及抗干缩能力。该技术避免了块材保温墙体易出现的冷(热)桥、表面开裂等质量通病,施工工艺简单,节能效果较好。
3.1.3 夹芯复合墙体保温技术。
外墙夹芯保温即为将保温材料置于同一外墙的内、外侧墙片之间,内、外侧墙片均可采用传统的黏土砖、混凝土空心砖等。目前采用的主要有砌块墙体的方式及夹芯墙体的方式。前者是在砌块孔洞中填充保温材料;后者是在两叶墙之间根据热工要求设置保温层。
3.2 门窗节能技术
在建筑围护结构的墙体、屋面、门窗三大围护部件中,门窗的绝热性最差,是影响室内热环境和建筑节能的主要因素。据统计,在采暖或空调的条件下,冬季单玻窗所损失的热量约占供热负荷的30%—50%;夏季因太阳辐射热透过单玻窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20%—30%。随着人们生活水平的提高和对能源节约的重视,对于门窗的性能要求也逐渐提高,尤其是对门窗的保温隔热和密封性能要求更高。因此,减少门窗能耗,增强门窗的保温隔热性能是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。
衡量门窗性能主要通过4个方面的指标进行衡量:阳光得热性能、采光性能、空气渗漏的防护性能和保温隔热性能等。门窗的节能技术是通过提高门窗的性能指标,主要是在冬季有效地利用阳光,增加建筑的得热和采光,同时提高保温隔热,降低通过窗户传热和空气渗透形成的建筑能耗;在夏季采用有效的遮阳和降低透过窗户而产生的辐射得热及空气渗透引起空调负荷增加产生的建筑能耗。为方便对北方寒冷地区村镇住宅的门窗体系的选择,现将各种门窗的使用性能比较如表2所示:
3.3 屋面节能技术
屋面保温作用的优劣,不仅影响到建筑节能,而且对顶层墙体的开裂有重要影响。如果屋顶保温效果不好,结构层会由于温差过大胀缩变化剧烈,导致墙体特别是顶层墙体的开裂。所以,加强屋面的保温隔热性能,不仅是建筑节能的需要,同时也是预防因温度变化出现墙体开裂的重要手段。目前,屋面隔热保温材料主要有加气混凝土屋面板、陶粒混凝土复合保温条板、聚苯复合材料、玻璃棉等。
(1)粘贴加气混凝土屋面板技术。
加气混凝土屋面板在建筑上应用非常普遍,该制品是加气混凝土板材中产量最大,应用技术较为成熟,其具有重量轻,保温、隔热、隔声、施工简便、经济效益好等优点。其长度为1800—6000mm,宽度为600mm,厚度为150—2500mm,根据实际需要而定。
(2)粘贴陶粒混凝土复合保温条板技术。
该节能材料主要特点是表观密度小,抗压强度高,隔热保温、隔声、防火、防渗、耐久性能好等,目前在北方寒冷地区如北京、天津、沈阳等均开始生产与应用。其构造上上层和底层均是砂浆混凝土,平均表观温度约是1550kg/m3,骨料是陶砂和黄砂,上层厚度20—30mm,底层厚度30—40mm。中间层一般为全轻陶粒混凝土或无砂大孔陶粒混凝土,平均表观温度约是600—850kg/m3,抗压强度≥35MPa,厚度根据实际需要而定。[1]
(3)硬质发泡聚氨脂防水保温技术。
硬质发泡聚氨脂材料,泡孔致密,闭孔率高,具有光滑厚实的自结膜。施工时直接喷涂在结构找平层或找坡层上,形成一个无拼缝的,柔性、耐水性、抗渗性极好的整体保温层。用50mm厚聚氨脂做防水试验,经多次储水和雨后观察, 未见渗漏。该材料传热系数 K =1.1—1.5W/(m2·K),50mm 厚硬质聚氨脂可达到 200mm厚水泥珍珠岩的保温效果,其隔热保温性能明显优于一般绝热材料。该技术隔热防水一体化,节省了防水层,简化了施工工序,使用效果很好。[2]
3.4 与节能有关的其他技术
3.4.1 太阳能技术。
太阳能技术在村镇住宅建筑中的应用,实际上是利用建筑结构本身所形成的集热、蓄热和隔热系统,以及附加在建筑物上的专用太阳能部件对太阳能进行光—电和光—热转换等,以此满足建筑物的热水供应、采暖、空调及照明等方面的能耗需求,从而达到减少建筑能耗,节约常规能源,改善生态环境的目的。目前,国内太阳能热利用,主要集中在太阳能热水器、太阳灶、被动式太阳房、太阳能干燥器、太阳能路灯等方面。并且这些科技成果不同程度地转入小批量生产及推广使用,在缓解当地常规能源短缺和减轻生态和环境恶化等方面收到了实效。例如,太阳能温室种植蔬菜,太阳灶为农户提供炊事能源,太阳能路灯提供照明等都得到很好的普及推广。
3.4.2 空调技术。
随着村镇居民生活水平的提高,空调技术已经在经济条件较好的村镇得到广泛的应用。但大多数装置的热效率低,一次能源消耗量大,不利于环境保护与节约能源和大范围推广。结合北方寒冷地区的气候特征,空调热泵技术能够满足其采暖要求。
热泵技术是利用低品位能源的有效技术之一其能够以较低的能量消耗,实现把低温位热能输送至高温位的功能,能大量利用自然资源和余热资源中的热量,因此能够有效减少输入能,很好地满足冬季采暖的要求。同时具有安装使用方便、能量利用效率高、减少温室效应、环保等优点。[3]目前北方寒冷地区村镇住宅所使用的典型热泵技术有海水源热泵空调系统和双级耦合热泵空调系统两种。其中海水源热泵是低温空调技术中的一种,它利用少量电能,以海水为辅助热源,达到供热和制冷的目的,是一种真正的绿色能源。海水源热泵包括取水设备、板式换热器、热泵机组(压缩机)和输风管4个部分。其最显著的特点是从根本上改变了传统的能源利用方式,解决了传统供热锅炉和水冷机组造成的一系列能源耗费、环境污染及占地等问题[4]。而双级耦合热泵空调系统则是针对空气源热泵冷热水机组在寒冷地区冬季使用时结霜、热效率低等问题提出的,其能够很好的解决在寒冷地区低温制热时热泵性能恶化问题。工作原理是:在冬季,用放置在室外的空气源热泵冷热水机组制备10—20℃的温水,通过水环路送至室内的水-空气热泵或者水-水热泵系统从水中提取热量,以达到供暖目的。整个系统通过水回路将空气源热泵和水源热泵组成耦合的双级热泵供暖系统。[5]
3.4.3 生物质能技术的利用。
目前,在寒冷地区生物质能技术的利用主要有沼气技术、生物热制气技术、秸秆固化成型燃料压缩技术。沼气综合利用技术的推广应用,改变农村传统的生产、生活方式,改善生活环境,提高农民的生活质量,促进农业循环经济的快速发展。据统计,到2005年底,全国已建成户用沼气池1807万个,年产沼气约65亿m3,折合464万吨标推煤;建成以集约化畜禽养殖场为主的大中型沼气工程3556处。[6]生物热制气技术是通过气化炉将固态生物质能转换为使用方便而且清洁的可燃气体,用作燃料或生产动力。我国北方寒冷地区有着丰富的农业废弃资源,采用生物热制气技术提高其利用效率,不仅可以减少污染,而且可以提高农民生活质量与生活品位。秸秆固化成型燃料压缩技术即将生物质原料(秸秆、木屑、芦苇、稻草等)粉碎压缩成型以替代煤炭、木柴等燃料的技术。主要目的是以廉价废弃的燃料来替代高价值的燃料。将松散的秸秆、树枝和木屑等挤压成固体燃料(密度为1.1—1.4t/ m3),密度相当于中质烟煤,体积缩小5—8倍,燃烧特性得到明显改善。不仅能减少农村商品能源消耗,而且能有效利用资源,减少环境污染。
4 结论
村镇住宅建筑节能是一项综合性的技术,墙体、屋面、门窗、采暖等保温系统相互配合、相互补充,内外保温措施相互结合, 构成居住条件的舒适环境。选择因地制宜的节能技术,积极研发推广保温性能更加优良、更加适合本地区的建筑节能新材料、新技术将有助于降低建筑能耗、提高住宅室内热环境舒适度,使农民的生活质量真正提高及促进城镇化进程的加快。
参考文献
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