廢水土地處理系統(tǒng)技術(shù)說明

1、廢水土地處理系統(tǒng)技術(shù)說明一、 廢水土地處理系統(tǒng)概述廢水土地處理系統(tǒng)是德國本茲勞( Bunzlau )的灌溉系統(tǒng)在 19 世 紀(jì)利用土地處理廢水及污泥。 然后傳入美國并訊速發(fā)展起來的。 研究 表明廢水土地處理系統(tǒng)且有投資省運(yùn)行管理簡單、除氮脫磷等污染 物 、廢水回用、可替代 二級(jí)處理甚至三級(jí)或深度處理的等特點(diǎn)。我國利用土地廢水處理系統(tǒng)是在 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)展起來的。 土地處理系統(tǒng)(Land Processing System) 定義為：污水經(jīng)過一定 程度的預(yù)處理， 然后有控制地投配到土地上， 利用土壤過濾吸附 微生物作用植物生態(tài)系統(tǒng)的 自凈功能和自我調(diào)控機(jī)制。通過一系 列物理、化學(xué)和生物

2、化學(xué)等過程，使污水達(dá)到預(yù)定處理效果，并對(duì)污 水中氮、磷等資源加以利用， 使其成為植物自身營養(yǎng)成分的一種污水 處理技術(shù)。土地處理系統(tǒng)包括預(yù)處理、 水量調(diào)節(jié)與儲(chǔ)存、配水與布水、 土地處理田間工程、植物、排水及監(jiān)測等 7 部分組成。二、廢水土地處理系統(tǒng)的類型廢水土地處理系統(tǒng)根據(jù)處理目標(biāo)、處理對(duì)象的不同，分快速滲濾(RI)、慢速滲濾(SF)、地表漫流(OF)、地下滲濾(SWIS、濕地系 統(tǒng)(WL等5種工藝類型。1. 地表漫流 （OF系統(tǒng)）地表漫流是將廢水以噴灑方式投配在有植被的傾斜土地上，使其 呈薄層沿地表徑流，徑流水由匯流槽收集，如圖 8-3所示。地表漫流 處理系統(tǒng)以處理廢水為主，兼有生長牧草功能的

3、廢水處理系統(tǒng)， 對(duì)預(yù) 處理程度要求低，出水以代表徑流收集為主，對(duì)地下水的影響最小。在處理過程中，只有少部分水量因蒸發(fā)和入滲地下而損失掉， 大部分徑流水匯人集水溝。草本植物廢水無騰輕流收翼圖肛3地表漫流系統(tǒng)一般地，表漫流的土壤為透水性差的黏土和亞黏土，場地應(yīng)有2%- 6%的坡度、地面無明顯凹凸。廢水順坡流動(dòng)的過程中，一部分滲 入土壤，并有少量蒸發(fā)，水中懸浮物被過濾截留，有機(jī)物則被生存于 草根和表土中的微生物氧化分解。 在不允許地表排放時(shí)，徑流水可用 于農(nóng)田灌溉，或再經(jīng)快速滲透回注于地下水中。 可以在地面上種草本 植物，篩選那些凈化和抗污能力強(qiáng)、生長期長的植被草種，以便為生 物群落提供棲息場所和防

4、止水土流失。在廢水在投配前首先進(jìn)行必要 的預(yù)處理，設(shè)施有格柵、初次沉淀池或停留時(shí)間為 Id的曝氣塘等, 其次設(shè)有供停運(yùn)期使用的廢水貯存塘。地表漫流的水力負(fù)荷率依預(yù)處 理前處理程度的不同而異，一般在 210cm/d，流距在30m以上2. 快速滲濾（RI系統(tǒng)）快速滲濾是采用處理場土壤滲透性強(qiáng)的粗粒結(jié)構(gòu)的砂壤土或砂土 滲濾得名的。廢水以間歇方式投配于地面，在沿坡面流動(dòng)的過程中， 大部分通過土壤滲入地下，并在滲濾過程中得到凈化，如圖8-4所示。廢水陵水圖酷4快速潅濾系統(tǒng)在地下水位較低或是由干咸水入侵而使地下水質(zhì)變壞的地方采用 快速滲濾效果為好，原因是能使水位提高或使水力梯度逆向， 從而使 地下水免受咸

5、水入侵的危害。在需要利用或現(xiàn)有地下水質(zhì)與回收水質(zhì) 不相容時(shí)。則可采用埋設(shè)地下集水管或用豎井將凈化水提升回地面?？焖贊B濾的水力負(fù)荷可達(dá)30m/d以上，而目大多數(shù)快速滲濾系統(tǒng) 并不回收處理水，因而其占地面積和處理費(fèi)用要比地表漫流和慢速滲 濾小?？焖贊B濾一般需經(jīng)前處理來減少廢水中SS濃度。以防止過濾 土壤被堵塞。解決措施為灌水和休灌循環(huán)反復(fù)，以保持較咼滲濾速率， 并防止污染物厭氧分解產(chǎn)生臭味。3慢速滲濾（SR系統(tǒng)）慢速滲濾是將廢水投配到種有作物的土壤表面，廢水在徑流地表 土壤與植物系統(tǒng)中得到充分凈化的方法。該系統(tǒng)適用于滲水性能良好 的壤土、砂質(zhì)壤土以及蒸發(fā)量小、氣候濕潤的地區(qū)；廢水經(jīng)噴灌后垂 直向下

6、緩慢滲濾，其上種有農(nóng)作物。該系統(tǒng)可充分利用廢水中的水分 及營養(yǎng)成分。并集土壤計(jì)法吸附微生物作用農(nóng)作物生物系統(tǒng)對(duì)污水進(jìn) 行凈化。部分污水被蒸發(fā)和滲濾。在慢速滲濾中，處理場的種植作物 根系可以阻礙廢水緩慢向下滲濾，借土壤微生物分解和作物吸收進(jìn)行 凈化，其過程如圖8-5所示。圖肛5慢速潘濾系統(tǒng)慢速滲濾適用于滲水性較好的砂質(zhì)土和蒸發(fā)量小、氣候濕潤的地區(qū)。由于水力負(fù)荷率比快速滲濾小得多， 廢水中的物質(zhì)和養(yǎng)料可被作物充分吸收利用，污染地下水的可能也很小，因而被認(rèn)為是土地處理 中最適宜的方法。4.地下滲濾（SWIS系統(tǒng)）地下滲濾是將廢水有效控制在距地表一定深度、具有一定構(gòu)造和 良好擴(kuò)散性能的土層中，廢水在土

7、壤的毛細(xì)管浸潤和滲濾作用下，向 周圍運(yùn)動(dòng)且達(dá)到處理要求的土地處理工藝。 地下滲濾處理系統(tǒng)種類有 天然濾溝、地下毛細(xì)管浸潤溝和浸沒生物濾池 -土壤浸潤復(fù)合工藝三 種類型。適用范圍為小規(guī)模廢水土地處理系統(tǒng)。如圖8-6所示。（）天然邂溝遇汽畢土堪（呼Stitt生厠濾池十壊幄潤審合工藝地下滲濾土地處理系統(tǒng)以其特有的優(yōu)越性，越來越多地受到人們 的關(guān)注。在國外，地下滲濾系統(tǒng)的研究和應(yīng)用日益受到重視。 在國內(nèi)， 居住小區(qū)、旅游點(diǎn)、度假村、療養(yǎng)院等未與城市排水系統(tǒng)接通的分散 建筑物排出的污水的處理與回用領(lǐng)域中有較多的應(yīng)用研究。上述四種土地滲濾系統(tǒng)的選擇應(yīng)依據(jù)土壤性質(zhì)、 地形、作物種類、 氣候條件以及對(duì)廢水的處

8、理要求和處理水的出路而因地制宜，必要時(shí)建立由幾個(gè)系統(tǒng)組成的復(fù)合系統(tǒng)，以提高處理水水質(zhì)，使之符合回用 或排放要求。四、土地處理系統(tǒng)的優(yōu)勢和特點(diǎn)土地處理系統(tǒng)是借助于土壤、植物、微生物等相互作用，從土表 層到土壤內(nèi)部形成了好氧、 缺氧和厭氧的多項(xiàng)系統(tǒng)， 有助于各種污染 物質(zhì)在不同的環(huán)境中發(fā)生作用，最終達(dá)到去除或削減污染物的目的。 -一般去除主要污染物是在地表下 3050cm 處具有良好結(jié)構(gòu)的土層 中。1 、對(duì)氮、磷的去除有研究結(jié)果表明，氮素的形態(tài)為無機(jī)態(tài)和有機(jī)態(tài)兩類。污水土地 系統(tǒng)中氨化細(xì)菌、亞硝化菌、硝化菌、反硝化菌數(shù)量都處于較高水平。 其中的硝化菌達(dá)到肥沃土壤的 104 倍，因此具有硝化 -反硝

9、化脫氮的 良好基礎(chǔ)和很大的潛力。污水中的氮以有機(jī)氮和氨 （或銨離子）的 形式進(jìn)入土壤， 有機(jī)氮首先被截留或沉淀， 然后在微生物作用下轉(zhuǎn)化 為氨氮。再通過硝化作用轉(zhuǎn)化為 NO。，一部分NO。隨水分下移而流 失，一部分 NO。 中的 N 素作為植物的營養(yǎng)元素被植物吸收轉(zhuǎn)化后 成為構(gòu)造植物體自身的物質(zhì)成分。部分 NO。 發(fā)生反硝化反應(yīng)，最終 轉(zhuǎn)化為氣體揮發(fā)掉，其中能被植物直接吸收利用的無機(jī)氮僅占 土壤 全氮的 5%左右。廢水中的磷可能以無機(jī)磷和有機(jī)磷的形態(tài)存在。磷 進(jìn)入土壤后是以土壤顆粒的吸附作用、 化學(xué)沉淀反應(yīng)、 微生物同化作 用和植物吸收作用被吸附和儲(chǔ)存的， 而且?guī)缀跏遣涣魇У摹?根據(jù)劉超 翔等

10、對(duì)人工復(fù)合生態(tài)床處理生活污水小試研究， 在整個(gè)運(yùn)行期間， COD、 TN 和 TP 的平均去除效率分別在 85%、 60%和 80%以上; 張健等在地下滲濾處理村鎮(zhèn)生活污水中試的研究中以紅壤土作為填充土壤，在 2cm/d 的水力負(fù)荷下， 進(jìn)行了地下滲濾系統(tǒng)處理村鎮(zhèn)生活污水的現(xiàn)場 中試，結(jié)果表明： 地下滲濾系統(tǒng)對(duì)COD氨氮、總磷和總氮有良好 的去除效果，去除率分別達(dá)到 84.7%、70.0%、98.0%和 77.7%，出水 COD氨氮、總磷和總氮的平均濃度分別為11.7mg/L、4.0mg/L、0.04mg/L、4.7mg/L，達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2、對(duì)有機(jī)物的去除土地處理系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物特別是

11、可降解有機(jī)物的凈化能力較好，污 水中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)入土壤后，首先通過過濾、吸附作用被截留下來，然 后通過生物氧化作用將其降解，其中大多數(shù)BOD的去除反應(yīng)一般發(fā)生在地表50cm處。李海軍與澳大利亞科學(xué)與工業(yè)組織（ CISCO對(duì) 新型 FILTER 土地處理系統(tǒng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ；FILTER 系統(tǒng)通過 土壤的生物、物理、化學(xué)作用，使 COD的去除率達(dá)到70%以上。從 沈陽西部SR-LTS幾年的運(yùn)行數(shù)據(jù)看，對(duì) BOD;的去除率達(dá)97.7% , COD勺去除率87.8% , TOC的去除率84.1%。郭勁松等人對(duì)南方地區(qū) 不同濕干比條件下人工快滲系統(tǒng)污水處理性能的研究結(jié)果表明 ; 當(dāng)濕 干比為1:3時(shí)

12、裝置對(duì)CO啲去除效果最好，平均去除率達(dá)到84.3 %3、對(duì) SS 的凈化土地處理系統(tǒng)對(duì) SS 的去除主要靠沉淀、植物和生物的吸附與陽截作用。一般污水中的懸浮物固體經(jīng)過土地處理系統(tǒng)幾乎可以全部去 除掉。東莞華興電器廠采用快速滲濾系統(tǒng)對(duì)生活污水進(jìn)行處理， 結(jié)果 表明，在不小于 1cm/d 的水力負(fù)荷條件下， 人 工快速滲濾系統(tǒng)對(duì) 生活污水目有較強(qiáng)的抗沖負(fù)荷能力和較好的污染物夫除效果。其對(duì)SS CO併口 BOD的平均去除率分別為 94.14%、91.99%和94. 44%4、對(duì)其他污染物的凈化污水土地處理系統(tǒng)還可以去除病原微生物細(xì)菌、 寄生 蟲和病毒等。 它們通過過濾、吸附、干化、輻照、生物捕食以及

13、暴露在不利條件下 等方式被去除。 水中的痕量有機(jī)物還能通過揮發(fā)光分解吸附和生物降 解等作用除去。 此外，土地處理系統(tǒng)對(duì)重金屬也有一定的吸附和阻滯 作用，金屬離子與土壤的某些組分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成難溶性化合物而 沉淀，一般來說，重金屬含量偏高的特殊工業(yè)廢水不適于 CRI （人工 快滲污水處理系統(tǒng)）系統(tǒng)。5、土地處理系統(tǒng)的特點(diǎn) 基本建設(shè)費(fèi)用少。 土地處理可根據(jù)具體的地形， 選擇那些不適 用其他開發(fā)的場地， 利用一些低廉土地如荒地等作為處理場地， 并選 擇適合的類型，因此，工程簡單、附加構(gòu)筑物少、基建投資少，土地 處理系統(tǒng)類型多樣，工程造價(jià)低。據(jù)資料對(duì)比，土地處理系統(tǒng)是傳統(tǒng) 二級(jí)生化處理（以活性污泥為

14、例） 的一次性基建投資標(biāo)準(zhǔn)的 1/3 1/2 ， 土地處理的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)為傳統(tǒng)二級(jí)處理的 1/10 1/5。我國處理（510） X104nVd的二級(jí)污水處理廠，一般需要100150的人員 編制，而相同規(guī)模的污水土地處理系統(tǒng)只需要 10-15 的人員編制 ; 維護(hù)良好的土地處理系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也只有常規(guī)處理的 1/5 - 1/3;另外，土地處理系統(tǒng)使用壽命較長，一般 1020a左右。 能耗低。土地處理系統(tǒng)充分利用了太陽能和污水中物質(zhì)的化學(xué)能。在處理過程中主要依靠自然凈化，其工藝流程短，所投加的化學(xué) 藥品少，節(jié)約了部分化學(xué)能，其工程簡單化可以減少附加構(gòu)筑物，節(jié) 約附加構(gòu)筑物所耗電能，這樣大大節(jié)約了能耗

15、。研究資料表明：土地處理系統(tǒng)法是活性污泥法能源消耗率的 1/10 左右。如果按處理每 立方污水 的耗由 計(jì)算，其他方法為0.131.39kW。h/m3,而土地3處理系統(tǒng)僅為0.020.07kW h/m。 再生水回收率高。土地處理系統(tǒng)可以把工業(yè)用水的80%和生活用水的 60%處理成比較潔凈的水質(zhì)， 土地處理系統(tǒng)的出水既可以作為 中水資源，也可以根據(jù)不同的用水標(biāo)準(zhǔn)分別加以利用。 目前。國外 污水農(nóng)灌應(yīng)用很多。 比如;以色列污水處理后 42%用于農(nóng)灌， 污水農(nóng) 用化保證了以色列農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展 ; 美國用于農(nóng)業(yè)灌溉回用污水總 量約58 x 108m/a，占回用水總量的62%。我國也在做積極的努力。 生

16、態(tài)、社會(huì)效益顯著。土地處理利用其土壤 -植物系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 功能，接受污水的沖擊負(fù)荷具有強(qiáng)大的緩沖作用， 從而保護(hù)承接水體 及地下水， 防止二次污染。 這與傳統(tǒng)二級(jí)生化處理方法在遇到水質(zhì)變 動(dòng)時(shí)表現(xiàn)為污泥膨脹、出水水質(zhì)惡化相比，具有明顯優(yōu)勢。相對(duì)干污 水處理廠直接排放的模式， 土地處理實(shí)現(xiàn)了污水的營養(yǎng)物和水資源的 同時(shí)回收利用，在郊區(qū)或農(nóng)村，處理污水的同時(shí)也可增加土壤的肥力，并能種植經(jīng)濟(jì)作物而產(chǎn)生一定的收益， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了從生態(tài)角度上的物 質(zhì)能量循環(huán)。 土地處理系統(tǒng)飼草品質(zhì)有保證， 產(chǎn)量提咼 60%多; 示范 項(xiàng)目 200hm2 地的青貯產(chǎn)量能夠滿足 1000 頭奶牛的冬季飼養(yǎng)需要， 估算每 戶牧民每年的凈收入超過 1 萬元。 土地處理系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生 的氣體對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)小。 通過對(duì)土地處理系統(tǒng)運(yùn)行過程 中甲烷和 CO2 等溫室氣體的排放規(guī)律進(jìn)行的初步研究結(jié)果表明，土地處理系統(tǒng)的運(yùn)行， 產(chǎn)生一定數(shù)