生活污水土地處理技術(shù)

四川有色金屬2009年4月Sichuan Nonferrous Metals●36.文章編號:1006- 4079(2009)01- 0036 -05生活污水土地處理技術(shù)封丹，嚴群，李健昌,賴(lài)蘭萍，韓磊，黃俊文，羅仙平(江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西贛州341000)摘要:生活污水土地處理技術(shù)是一種基于土壤-微生物~植物系統的作用從而實(shí)現污水資源化與無(wú)害化的技術(shù)。本文闌述土地處理系統的機理、各種工藝及應用，指出其當前存在的問(wèn)題及應對措施，并對其在我國的前景做出了展望。關(guān)鍵詞:污水;土地處理系統;滲濾中圖分類(lèi)號: X799.3文章標示碼: ALand Treatment Techniques of Domestic WastewaterFENG Dan, YAN Qun, Li Jian- chang, LAI Lan-ping, HAN Lei, HUANG Jun-wen, LUO Xian-ping(School of Resources and Environmental Engineering, Jiangxi University of Scienceand Technology,Canzhou 341000.Jiangi,China)Abstract: Land treatment technique of domestic wastewater carrys out wastewater renovation and innocuousefluent discharge based on Boil -biologic - plant function .In the present paper ,principles of land treatmentaystems and all kinds of treating techniques and the application were described ,pointing out existingproblems and measure8 in the preent ,and the application proepect of them in our country was suggested 。Key words: sewage; land treatment system; infiltration生活排放量為859.4萬(wàn)噸);氨氮排放量為149.8 ;1前言萬(wàn)噸(其中，工業(yè)排放量為52.5萬(wàn)噸，生活排當前，我國每年廢水排放量不斷增加,全國放量為97.3萬(wàn)噸)。由此可見(jiàn)，生活污水的排放水環(huán)境總體上呈惡化趨勢。據國家環(huán)境保護總局量明顯要比工業(yè)廢水的大，必須尋找一種生活污2005年的統計,在國內生產(chǎn)總值比上年增長(cháng)水處理技術(shù)。9.9%的形勢下，全國廢水排放總量為524.5億噸然而，許多污水處理廠(chǎng)仍使用傳統的“鋼混(其中，工業(yè)廢水排放量為243.1億噸，生活污建筑"網(wǎng), 基建與運行費用高,大部分地區難以水排放量為281.4億噸);化學(xué)需氧量排放量為承受，也不能解決諸如水體富營(yíng)養化等問(wèn)題。因1414.2萬(wàn)噸(其中，工業(yè)排放量為554.8 萬(wàn)噸,此，人們不得不尋求低成本、高效率的污水處理基金項目:江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目(No.贛教技字[200] 216號)，江西省自然科學(xué)基金項目(2007GQH0655)與江西省青年科學(xué)家(井岡之星)培養對象計劃項目(207DQ00400)。作者簡(jiǎn)介:封丹(1984-), 女，浙江杭州人，碩士研究生,環(huán)境工程專(zhuān)業(yè),研究方向為水污染控制工程?！?7.封丹等:生活污水土地處理技術(shù)第1期革新技術(shù)和代用技術(shù)，走污水資源化的新路線(xiàn)。土地處理系統基本工藝可分為三種:慢速滲因為在眾多污水處理技術(shù)中，土地處理系統不僅濾(SR)、 快速滲濾(RD、地表漫流(OF)。其主設備簡(jiǎn)單，而且凈化水質(zhì)可達二級處理,甚至三要差別在于相應工藝中污水運移的速率和水力路級深度處理水平，所以在歐美- -些技術(shù)發(fā)達的國徑不同。適當改變某些應用條件可成為與上述三家比較普及。近年來(lái)，各發(fā)展中國家也開(kāi)始積極種基本工藝類(lèi)型不同的改良型，如:濕地系統研究和推廣這一技術(shù)明。污水土地處理系統的(WL)、地下滲濾系統(SD)、 人工快速滲濾系統不足就在于占地面積大，但對于經(jīng)濟不發(fā)達的農(CRI)及土地處理復合系統等工藝。土地處理系村來(lái)說(shuō)，不僅起到保護當地生態(tài)環(huán)境和合理利用統工藝類(lèi)型的選擇，主要是根據土壤性質(zhì)、透水水資源的作用，反而不占用土地，而且節省了其性、地形、種植作物種類(lèi)、氣候條件和對污、廢它污水生物處理技術(shù)的占地。水處理程度的要求等來(lái)選擇的。表1是土地處理系統各工藝類(lèi)型的比較。2污水土地處理系統2.1.1慢速滲濾處理系 統污水土地處理系統可以定義為:利用土壤-慢速滲濾處理系統(slow rate iniltration微生物植物系統的陸地生態(tài)系統的自我調控機treatment system,簡(jiǎn)稱(chēng)SR)是將污水投配到種有制和對污染物的綜合凈化功能處理城市污水及一植 物的土壤表面，污水在流經(jīng)土壤表面以及在土些工業(yè)廢水，使水質(zhì)得到不同程度改善，實(shí)現廢壤-植物系統內部垂直滲濾時(shí)得到凈化的土地處水資源化與無(wú)害化的常年性生態(tài)系統工程問(wèn),是理工藝川。水力負荷和有機負荷是其重要的設生態(tài)學(xué)四大基本原理在水資源領(lǐng)域的具體運用計參數。 由于饅速滲濾土地處理技術(shù)易與農業(yè)生網(wǎng)。其工藝流程簡(jiǎn)單表示如圖1所示。產(chǎn)結合，工藝靈活，資金投人少，從而使其是土地處理技術(shù)中經(jīng)濟效益最大、水和營(yíng)養成分利用率最高的一-種類(lèi)型，可適用于人口相對集中排污系統比較完善的地區。圈1污水土地處理工藝流程圖0趙建芬等四對傳統的污水慢速滲濾土地處Fig.1 Process of wastewater理系統進(jìn)行改進(jìn)，處理污水水量較傳統方式大，land treatment system處理效率高，處理出水水質(zhì)優(yōu)良，除總氮外各指污水土地處理系統作為生物-化學(xué)工廠(chǎng)內,標滿(mǎn)足《地面水環(huán)境質(zhì)量皿類(lèi)標準),系統出水處理機理十分復雜，是利用土壤以及其中的微生可回用。物和植物對污染物進(jìn)行綜合凈化,使有機物轉化2.1.2地表漫流處理系統為無(wú)機物，有毒物質(zhì)變成無(wú)毒物質(zhì)并被生物吸地表漫流處理系統(overland flow reatment收，這一過(guò)程包含了物理過(guò)濾、物理吸附、物理ystem,簡(jiǎn)稱(chēng)0F)是將污水有控制地投配到生長(cháng)沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應和化學(xué)沉淀、金多年生植物、坡度和緩、土壤滲透性較差的坡屬整合，有機物重組及降解等作用，對于不同的面，污水在地表以薄層沿坡面流動(dòng)過(guò)程中得到凈污染物，有不同的作用起主導作用9。其工藝化的一種污水處理工藝類(lèi)型凹。該系統在低水.類(lèi)型靈活多樣，工程簡(jiǎn)易,基建投資省，只是常平預處理的情況下可得到凈化效果較好的出水并規處理的1/3-1/2， 且在處理污水的同時(shí)還有國以地表徑流收集出水，是污水利用率高和對地下土整治、綠化、美化環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，管理簡(jiǎn)單方水影響最小的處理工藝。便，運行維護費用只有常規處理的1/5-13,處孫敏等網(wǎng)在新沂河中游的灘地上構建地表理效果穩定。漫流系統并開(kāi)展了處理污染河水的中試研究,結2.1土地 處理系統工藝類(lèi)型及其特點(diǎn)果表明，當COD<30mg/L時(shí)，系統對COD的平第1期封丹等:生活污水土地處理技術(shù)均去除率為20%- -35%,當COD≥30mg/L時(shí)，系統配到具有- -定構造和良好擴散性能的土層中，使.對其平均去除率為45% -55%;系統對氨氮的平污水中的污染物在生態(tài)系統的物質(zhì)循環(huán)中進(jìn)行降均去除率為70% -85%，出水氨氮平均濃度≤解, 凈化水質(zhì),使污水中的能量通過(guò)生態(tài)系統的1mg/L;植物在地表漫流系統中的主要作用是均能量流動(dòng)逐級充分利用，以維持生態(tài)系統正常發(fā)勻布水和延長(cháng)污水在地表的停留時(shí)間,對COD揮的中小規模的生態(tài)處理工程叫。該系統的關(guān)和氨氮的吸收作用有限。鍵性間題在土壤的選擇與配制及合適的水力負2.1.3快速滲濾土地處理系統荷。研究表明，在進(jìn)行污水地表漫流土地處理系快速滲濾土地處理系統(napidifiltrtion統設計時(shí)，需要考慮的場(chǎng)地工藝參數主要包括:land treatment system,簡(jiǎn)稱(chēng)RI)是將污水有控制地面最佳坡度為2% -8%;土壤類(lèi)型選擇滲透性地投配到具有良好滲濾性能的土壤表面，污水在能低的土壤，以粘土、亞粘土最為適宜，或在向下滲透過(guò)程中，在生物氧化、硝化、反硝化、0.3- 0.6m以下有不透水層;植物選擇以根系發(fā)過(guò)濾、沉淀、氧化和還原等- -系列作用下，得到達，耐污性強，固定吸收污染物強的植物為主;凈化處理的- -種污水土地處理工藝類(lèi)型四。RI對于城市污水，水力負荷通常采用2- 4cm/d;污系統因為包括包氣帶(非飽和帶)和非包氣帶水投配頻率為5- -7d/周;污水投配時(shí)間為5- -24h。(飽和帶)，所以也為土壤含水層處理系統(eoil-王紹春等(192 以蘇州拙政園的園林景觀(guān)水a(chǎn)quifer treatment systerm) (k切。 在RI系統運行為原水，對地下滲濾系統處理園林景觀(guān)水的效果中，污水是周期地向滲濾田灌水和休灌，使表層進(jìn)行了探討,結果表明，園林景觀(guān)水水質(zhì)有了明土壤處于淹水/干燥，即厭氧、好氧交替運行狀顯的改善而且達到了B類(lèi)園林景觀(guān)水水質(zhì)，獨態(tài)，在休灌期,表層土壤恢復好氧狀態(tài)，在這里度、高錳酸鹽指數、氨氮和正磷酸鹽的去除率都產(chǎn)生強力的好氧降解反應,被土壤層截留的有機比較穩定，分別為35% -70%、10%-35% ，物為微生物所分解，休灌期土壤層脫水干化有利2.84%-75.81%和27%左右，況且系統運行性能于下一個(gè)灌水周期水的下滲和排除。在土壤層形穩定。.成的厭氧、好氧交替運行狀態(tài)有利于氮、磷的去2.1.5濕地處理 系統除。影響系統運行的因素有很多，但主要表現在濕地處理系統(weland eystem， 簡(jiǎn)稱(chēng)WL)3個(gè)方面: 1) 滲透系數; 2)水力負荷; 3)運行是將污水有控制地投配到土壤經(jīng)常處于飽和狀周期(濕干比)。但是RI系統有一定的局限性:態(tài)，生長(cháng)有蘆葦、香蒲等沼澤生植物的土地上，1)對場(chǎng)地的適用性有一定的要求; 2) 污水處理污水在沿--定方向流動(dòng)過(guò)程中在耐水植物和土壤效果受到氣溫的影響很大; 3)對進(jìn)水水質(zhì)有一聯(lián)合 作用下得到凈化的一-種土地處理系統。污水定的要求。濕地系統的類(lèi)型有天然濕地系統、自由表面人工何江濤等吶對污水快速滲濾土地處理系統濕地系統、地下潛流濕地系統、垂直流人工濕地進(jìn)行了適當改進(jìn)，其水力負荷得到大量提高，試等內。驗結果表明，在水力負荷達到2.943m/d時(shí),各人工濕地污水技術(shù)起源于德國，其對污水的污染組分仍可得到較好的去除，COD和BODS去處理綜合 了物理、化學(xué)和生物的三種作用。濕地除率分別為70% 90%和70% -80% ; TN和NH,*系統成熟以后，基質(zhì)表面和植物根系吸附了大量的去除率分別為70% -95%和80%- -9S%。微生物形成生物膜，污水流經(jīng)生物膜時(shí)，大量的2.1.4地下滲濾處理系統ss被基質(zhì)和植物根系截留，有機污染物則通過(guò)地下滲濾處理系統(ubuface ifilration生物膜的吸收、同化及異化作用而被去除，濕地treatment system,簡(jiǎn)稱(chēng)SI)是利用并強化土壤微床系統中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周?chē)锛巴寥?植物穩定生態(tài)系統的凈化功能,采的環(huán)境依次呈現好氧、缺氧和厭氧狀態(tài),保證了用在土壤亞表面布水的方式投配污水，將污水投污水中的氮磷不僅能被植物和微生物作為營(yíng)養成39●封丹等:生活污水土地處理技術(shù)第1期分而直接吸收，而且還可以通過(guò)硝化、反硝化作的污水土地處理技術(shù)基礎上發(fā)展起來(lái)的一-種嶄新用及微生物對磷的過(guò)量積累作用將其從污水中去的污水處理系統。該系統利用土壤-含水層系統除，最后通過(guò)濕地床基質(zhì)的定期更換和裁培植物所具有的潛在天然凈化功能對污水進(jìn)行綜合處的收割而使污染物最終從系統中去除叫。理，同時(shí)通過(guò)過(guò)濾截留、吸附和生物降解的協(xié)同鄢璐等[網(wǎng)研究了人工濕地中水力停留時(shí)作用使污染物得以去除，使水質(zhì)得到不同程度的間、植物、填料和水力流態(tài)對凈化效率和氧狀態(tài)改善，從而實(shí)現污水的無(wú)害化和資源化。目前，的影響。結果表明,濕地溶氧和凈化效果受水力與其它城市污水二級處理方法相比，CRI系統具停留時(shí)間影響較大，最佳停留時(shí)間時(shí)溶解氧出現有凈化效果好、設備簡(jiǎn)單、操作管理方便、基建最低值，選取5d為最佳停留時(shí)間;植物種類(lèi)的投資和運行管理費用低以及處理能耗低等優(yōu)點(diǎn)。不同將影響濕地供氧;填料孔隙率和表面性質(zhì)的馮紹元等肉在三家店水庫下游建立人工快不同將直接影響其復氧效果;垂直流人工濕地獨速滲濾系統，對地表微污染水凈化效果進(jìn)行試驗特的結構設計和水力流態(tài)使其更有利于濕地內部研究，結果表明,系統對CODM和NH'-N的平的供氧。均去除率分別為45%和65%,在冬季低溫階段,2.1.6人工快速滲濾系統系統它們的平均去除率仍可以達到20%和60%;人工快速滲濾系統. (constructed rapidCODM和NH*--N去除率分別隨著(zhù)滲透速率的增加infiltration,簡(jiǎn)稱(chēng)CRD)是由中國地質(zhì)大學(xué)(北而降低和不明顯，CODM和NH'-N受水溫的影響京)水資源與環(huán)境學(xué)院鐘佐燊教授等叫在傳統分別是較大和不明顯。表1土地處理系統各工藝類(lèi)型的比較072工藝特點(diǎn)慢速滲館快速滲濾地表漫流濕地系統地下滲濾人工快速滲龍表面布水表面布水或者布水方式高壓噴灑高低壓布水地下布水年水力負荷0.6~66-122 .3~313-300.4~3100-208(m/a)年有機負荷2000360001500018000(kgBOD/ha.g)占地性質(zhì)農林牧征地牧業(yè)經(jīng)濟作物綠化占地面積(m/a)12:22預處理最低程度一級處理格柵、篩濾格柵、篩謔化糞池、徑流、下滲、污水最終去向下滲、蒸散地面收集蒸散土壤滲透車(chē)(cm.h-1)≥0.15中≥5快≤0.5慢0.15-0.5中對地下水質(zhì)的影響有影響會(huì )有影響輕微影響冬季污水冬季部分氣候的影響需儲存終年運行污水儲存典型植物谷物、牧草無(wú)要求牧草蘆葦草皮、花木2.2土地處理系統存在的問(wèn)題及措施的關(guān)鍵問(wèn)題。要從物理、化學(xué)和生物等方面預防綜合國內外的研究成果，污水土地處理系統和控制土壤堵塞，目前的方法主要有:一是加強存在的問(wèn)題主要體現在以下幾個(gè)方面:系統的預處理，降低系統的有機負荷;二是根據2.2.1系 統的堵塞系統處理水質(zhì)的要求，選擇滲透性能適中的滲濾土壤堵塞是影響土地處理系統長(cháng)期穩定運行介質(zhì)。第1期封丹等:生活污水土地處理技術(shù)402.2.2去除機理的研 究報,2006，(5) :1-7.污水土地處理系統對有機污染物的去除，主[2] Check G G.Wller D HLoe s A.cal.Tbe lteal-low and-ilersyelem for sepicuank ellueat treslmeat J .Weler Eriron,1994,娶是依靠微生物的作用。這方面的研究主要集中(66) :919- -928.在對微生物的培養、微生物在系統中的分布、微[3] Tomon M B.ealLand pplication d munieipel wustewater [J，生物量、微生物活性以及具體的菌種的研究。Groundwater Enviromen,1985, (8) :244 251.2.2.3系統的復氧問(wèn)題[4]郭偉,李培軍,污水快速滲濾土地處理研究進(jìn)饜[] ,環(huán)境圬染污水土地處理技術(shù)是一種自然處理技術(shù)，一治理技術(shù)與設備,2004.5 (8) :1-7.般不需要人工曝氣，但為了提高復氧效率，目前(5]高拯民,李憲法城市污水土地處理利用設計手冊凹.北京:中國標準出版社, 1991:8-28.復氧采用的方法主要有三種:一是采用干濕交替[6] Begen S.D.Bdlo SMFidley JLDeip pinciple for的工作方式加強系統復氧;二是通過(guò)設置通氣管oolgiananineringEcologoalangineering200L, 09 201-210對系統進(jìn)行復氧;三是利用植物的根系對系統內[7]楊文濤劉春平,文紅艷,等.拽談污水土地處理系統[]} .土壤部進(jìn)行復氧。通報2007.38 (2) :394.(8]孫宗健,王金生,騰彥國,等.人工土壤滲峰工藝研究與應用2.2.4重金屬污染[J] .環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2007.30 (2) :10.重金屬污染也是制約土地處理系統發(fā)展的主[9] Felde K V,Kkunst S.N and COD removal in vertical- -Alow要問(wèn)題,可以通過(guò)對污水的預處理、特有植物吸收ayatems J] .WesLci.ch.1997.36 (5) :79-85.修復緩解重金屬的積累,從而減少污染的發(fā)生。10] 徐新陽(yáng),于鋒主編污水處理工程設計[M北京:化學(xué)工業(yè)2.2.5占 地面積大出版社.2003:96.占地面積大是阻礙土地處理系統發(fā)展的主要(11] 賈宏字，孫鐵珩李培軍.等.污水土地處理技術(shù)研究的最新進(jìn)饜0.環(huán)境污染治理技術(shù)與設備2001,2 (]) :62 65.因素，只有在水力負荷、出水水質(zhì)和堵塞三者之[12]趙建芬馬香玲,靳路明等.污水慢速滲濾土地處理系統的改間找到平衡點(diǎn)才能解決此問(wèn)題。進(jìn)試驗研究[J]農業(yè)工程學(xué)報.2006.22 (9) :85-88.[13]完顏華,李立房,崔金費坡度、水力負荷及布水方式對地表3結語(yǔ)與展望漫流系統沖刷奉的影響J] .蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報，1994,13(3) :49-54.生活污水的特性本身決定了污水治理方法的14]孫敏,阮曉紅,張旭東等地表漫流系統處理污染新沂河水的特殊性，傳統的處理技術(shù)存在很多弊端而難以得中試研究[0] .中國給水排水2006.22 (9) :46 49.到推廣。作為城市污水處理革新替代技術(shù)的污水[15]嚴群.成先雄.農村生活污水土地處理技術(shù)[u] .四川環(huán)境，土地處理技術(shù)為生活污水提供了一種低耗、省2005,24 (2) :40-42.錢(qián)、低污染的污水生態(tài)處理技術(shù),其在實(shí)現污水16] P.Nems.C. S.Ojha, ealTechno eonomie evluation of soil-aquifer Lrealment using primary efluent a Ahmedabed Indis.資源化和保護水體生態(tài)環(huán)境過(guò)程中發(fā)揮重要作We.LRe.2001.35: 2179-2190.用，從而在很大程度上緩解城市用水緊張。[17] Ronald W.Crite.She wood C. Reed, elApplyin tretmem許多實(shí)際運行經(jīng)驗表明，土地處理技術(shù)適用waslewaler lo land.BiCcle200 (4) : 32-35.于在我國廣大農村地區的生活污水處理，對[18]何江鑄,鐘佐朵.湯鳴皋,等人工構建快速滲濾污水處理系統BOD、COD、氨氮、總氮和總磷具有很高的去除的試驗0.中國環(huán)境科,2002.,22 (3) :239- 243.率，且投資省、管理方便、出水效果穩定，有國[19]王紹春,費忠民,張維佳.地下滲進(jìn)系統處理園林景觀(guān)水的實(shí)驗研究I蘇州科技學(xué)院學(xué)報2007.20 (3) :45 47. :土整治、綠化美化環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。但是，該系統還(201王紹春，費忠民張維佳.地下滲謔系統處理園林景觀(guān)水性能存在局限性，如是否對周?chē)沫h(huán)境會(huì )造成不利的測試0 ,環(huán)境科學(xué)與管理,2007.32 (10) :62-64.影響、去除機理等方面的基礎性研究都有待更深[21] 劉家寶人工快速滲濾系統污染物去除機理及其處理效果研人的研究。究[D]北京:中國地質(zhì)大學(xué).2006.[22]擎璐,王世和,劉彈等、人工濕地氧狀態(tài)影響因素研究[] .水處理技術(shù),2007,33 () :31-34.參考文獻[23)碼紹元,鄭艷俠,唐澤軍,，等.人工快速滲譴系統對地表微污染水凈化效果的試驗研究([] .水利學(xué)報2007,38 (4) :422- -(1]國家環(huán)境保護總局. 2005中國環(huán)境狀況公報[N .中國環(huán)境425.