废水土地处理系统技术说明.docx

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废水土地处理系统技术说明

废水土地处理系统技术说明

一、废水土地处理系统概述

废水土地处理系统是德国本兹劳（Bunzlau）的灌溉系统在19世纪利用土地处理废水及污泥。

然后传入美国并讯速发展起来的。

研究表明废水土地处理系统且有投资省运行管理简单、除氮脱磷等污染物、废水回用、可替代二级处理甚至三级或深度处理的等特点。

我国利用土地废水处理系统是在20世纪80年代发展起来的。

土地处理系统（LandProcessingSystem）定义为∶污水经过一定程度的预处理，然后有控制地投配到土地上，利用土壤过滤吸附——微生物作用—植物生态系统的自净功能和自我调控机制。

通过一系列物理、化学和生物化学等过程，使污水达到预定处理效果，并对污水中氮、磷等资源加以利用，使其成为植物自身营养成分的一种污水处理技术。

土地处理系统包括预处理、水量调节与储存、配水与布水、土地处理田间工程、植物、排水及监测等7部分组成。

二、废水土地处理系统的类型

废水土地处理系统根据处理目标、处理对象的不同，分快速渗滤（RI）、慢速渗滤（SR）、地表漫流（OF）、地下渗滤（SWIS）、湿地系统（WL）等5种工艺类型。

1.地表漫流（OF系统）

地表漫流是将废水以喷洒方式投配在有植被的倾斜土地上，使其呈薄层沿地表径流，径流水由汇流槽收集，如图8-3所示。

地表漫流处理系统以处理废水为主，兼有生长牧草功能的废水处理系统，对预处理程度要求低，出水以代表径流收集为主，对地下水的影响最小。

在处理过程中，只有少部分水量因蒸发和入渗地下而损失掉，大部分径流水汇人集水沟。

一般地，表漫流的土壤为透水性差的黏土和亚黏土，场地应有2%～6%的坡度、地面无明显凹凸。

废水顺坡流动的过程中，一部分渗入土壤，并有少量蒸发，水中悬浮物被过滤截留，有机物则被生存于草根和表土中的微生物氧化分解。

在不允许地表排放时，径流水可用于农田灌溉，或再经快速渗透回注于地下水中。

可以在地面上种草本植物，筛选那些净化和抗污能力强、生长期长的植被草种，以便为生物群落提供栖息场所和防止水土流失。

在废水在投配前首先进行必要的预处理，设施有格栅、初次沉淀池或停留时间为ld的曝气塘等，其次设有供停运期使用的废水贮存塘。

地表漫流的水力负荷率依预处理前处理程度的不同而异，一般在2～10cm/d，流距在30m以上。

2.快速渗滤（RI系统）

快速渗滤是采用处理场土壤渗透性强的粗粒结构的砂壤土或砂土渗滤得名的。

废水以间歇方式投配于地面，在沿坡面流动的过程中，大部分通过土壤渗入地下，并在渗滤过程中得到净化，如图8-4所示。

在地下水位较低或是由干咸水入侵而使地下水质变坏的地方采用快速渗滤效果为好，原因是能使水位提高或使水力梯度逆向，从而使地下水免受咸水入侵的危害。

在需要利用或现有地下水质与回收水质不相容时。

则可采用埋设地下集水管或用竖井将净化水提升回地面。

快速渗滤的水力负荷可达30m/d以上，而目大多数快速渗滤系统并不回收处理水，因而其占地面积和处理费用要比地表漫流和慢速渗滤小。

快速渗滤一般需经前处理来减少废水中SS浓度。

以防止过滤土壤被堵塞。

解决措施为灌水和休灌循环反复，以保持较高渗滤速率，并防止污染物厌氧分解产生臭味。

3.慢速渗滤（SR系统）

慢速渗滤是将废水投配到种有作物的土壤表面，废水在径流地表土壤与植物系统中得到充分净化的方法。

该系统适用于渗水性能良好的壤土、砂质壤土以及蒸发量小、气候湿润的地区;废水经喷灌后垂直向下缓慢渗滤，其上种有农作物。

该系统可充分利用废水中的水分及营养成分。

并集土壤计法吸附微生物作用农作物生物系统对污水进行净化。

部分污水被蒸发和渗滤。

在慢速渗滤中，处理场的种植作物根系可以阻碍废水缓慢向下渗滤，借土壤微生物分解和作物吸收进行净化，其过程如图8-5所示。

慢速渗滤适用于渗水性较好的砂质土和蒸发量小、气候湿润的地区。

由于水力负荷率比快速渗滤小得多，废水中的物质和养料可被作物充分吸收利用，污染地下水的可能也很小，因而被认为是土地处理中最适宜的方法。

4.地下渗滤（SWIS系统）

地下渗滤是将废水有效控制在距地表一定深度、具有一定构造和良好扩散性能的土层中，废水在土壤的毛细管浸润和渗滤作用下，向周围运动且达到处理要求的土地处理工艺。

地下渗滤处理系统种类有天然滤沟、地下毛细管浸润沟和浸没生物滤池-土壤浸润复合工艺三种类型。

适用范围为小规模废水土地处理系统。

如图8-6所示。

地下渗滤土地处理系统以其特有的优越性，越来越多地受到人们的关注。

在国外，地下渗滤系统的研究和应用日益受到重视。

在国内，居住小区、旅游点、度假村、疗养院等未与城市排水系统接通的分散建筑物排出的污水的处理与回用领域中有较多的应用研究。

上述四种土地渗滤系统的选择应依据土壤性质、地形、作物种类、气候条件以及对废水的处理要求和处理水的出路而因地制宜，必要时建立由几个系统组成的复合系统，以提高处理水水质，使之符合回用或排放要求。

四、土地处理系统的优势和特点

土地处理系统是借助于土壤、植物、微生物等相互作用，从土表层到土壤内部形成了好氧、缺氧和厌氧的多项系统，有助于各种污染物质在不同的环境中发生作用，最终达到去除或削减污染物的目的。

-一般去除主要污染物是在地表下30～50cm处具有良好结构的土层中。

1、对氮、磷的去除

有研究结果表明，氮素的形态为无机态和有机态两类。

污水土地系统中氨化细菌、亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌数量都处于较高水平。

其中的硝化菌达到肥沃土壤的104倍，因此具有硝化-反硝化脱氮的良好基础和很大的潜力。

污水中的氮以有机氮和氨（或铵离子）的形式进入土壤，有机氮首先被截留或沉淀，然后在微生物作用下转化为氨氮。

再通过硝化作用转化为NO。

，一部分NO。

随水分下移而流失，一部分NO。

中的N素作为植物的营养元素被植物吸收转化后成为构造植物体自身的物质成分。

部分NO。

发生反硝化反应，最终转化为气体挥发掉，其中能被植物直接吸收利用的无机氮仅占土壤全氮的5%左右。

废水中的磷可能以无机磷和有机磷的形态存在。

磷进入土壤后是以土壤颗粒的吸附作用、化学沉淀反应、微生物同化作用和植物吸收作用被吸附和储存的，而且几乎是不流失的。

根据刘超翔等对人工复合生态床处理生活污水小试研究，在整个运行期间，COD、TN和TP的平均去除效率分别在85%、60%和80%以上;张健等在地下渗滤处理村镇生活污水中试的研究中以红壤土作为填充土壤，在2cm/d的水力负荷下，进行了地下渗滤系统处理村镇生活污水的现场中试，结果表明∶地下渗滤系统对COD、氨氮、总磷和总氮有良好的去除效果，去除率分别达到84.7%、70.0%、98.0%和77.7%，出水COD、氨氮、总磷和总氮的平均浓度分别为11.7mg/L、4.0mg/L、0.04mg/L、4.7mg/L，达到生活杂用水水质标准。

2、对有机物的去除

土地处理系统对有机物特别是可降解有机物的净化能力较好，污水中的有机质进入土壤后，首先通过过滤、吸附作用被截留下来，然后通过生物氧化作用将其降解，其中大多数BOD的去除反应一般发生在地表50cm处。

李海军与澳大利亚科学与工业组织（CISCO）对新型FILTER土地处理系统进行的实验结果表明;FILTER系统通过土壤的生物、物理、化学作用，使COD的去除率达到70%以上。

从沈阳西部SR-LTS几年的运行数据看，对BOD;的去除率达97.7%，COD的去除率87.8%，TOC的去除率84.1%。

郭劲松等人对南方地区不同湿干比条件下人工快渗系统污水处理性能的研究结果表明;当湿干比为1：

3时装置对COD的去除效果最好，平均去除率达到84.3%。

3、对SS的净化

土地处理系统对SS的去除主要靠沉淀、植物和生物的吸附与阳截作用。

一般污水中的悬浮物固体经过土地处理系统几乎可以全部去除掉。

东莞华兴电器厂采用快速渗滤系统对生活污水进行处理，结果表明，在不小于1cm/d的水力负荷条件下，人工快速渗滤系统对生活污水目有较强的抗冲负荷能力和较好的污染物夫除效果。

其对SS、COD和BOD、的平均去除率分别为94.14%、91.99%和94.44%。

4、对其他污染物的净化

污水土地处理系统还可以去除病原微生物细菌、寄生虫和病毒等。

它们通过过滤、吸附、干化、辐照、生物捕食以及暴露在不利条件下等方式被去除。

水中的痕量有机物还能通过挥发光分解吸附和生物降解等作用除去。

此外，土地处理系统对重金属也有一定的吸附和阻滞作用，金属离子与土壤的某些组分进行化学反应生成难溶性化合物而沉淀，一般来说，重金属含量偏高的特殊工业废水不适于CRI（人工快渗污水处理系统）系统。

5、土地处理系统的特点

①基本建设费用少。

土地处理可根据具体的地形，选择那些不适用其他开发的场地，利用一些低廉土地如荒地等作为处理场地，并选择适合的类型，因此，工程简单、附加构筑物少、基建投资少，土地处理系统类型多样，工程造价低。

据资料对比，土地处理系统是传统二级生化处理（以活性污泥为例）的一次性基建投资标准的1/3～1/2，土地处理的运转费为传统二级处理的1/10～1/5。

我国处理（5～10）×104m3/d的二级污水处理厂，一般需要100～150的人员编制，而相同规模的污水土地处理系统只需要10～15的人员编制;维护良好的土地处理系统的运行维护费用也只有常规处理的1/5～1/3;另外，土地处理系统使用寿命较长，一般10～20a左右。

②能耗低。

土地处理系统充分利用了太阳能和污水中物质的化学能。

在处理过程中主要依靠自然净化，其工艺流程短，所投加的化学药品少，节约了部分化学能，其工程简单化可以减少附加构筑物，节约附加构筑物所耗电能，这样大大节约了能耗。

研究资料表明∶土地处理系统法是活性污泥法能源消耗率的1/10左右。

如果按处理每立方污水的耗由计算，其他方法为0.13～1.39kW。

h/m3，而土地处理系统仅为0.02～0.07kW·h/m3。

③再生水回收率高。

土地处理系统可以把工业用水的80%和生活用水的60%处理成比较洁净的水质，土地处理系统的出水既可以作为中水资源，也可以根据不同的用水标准分别加以利用。

目前。

国外污水农灌应用很多。

比如;以色列污水处理后42%用于农灌，污水农用化保证了以色列农业的健康发展;美国用于农业灌溉回用污水总量约58×108m3/a，占回用水总量的62%。

我国也在做积极的努力。

④生态、社会效益显著。

土地处理利用其土壤-植物系统的调节功能，接受污水的冲击负荷具有强大的缓冲作用，从而保护承接水体及地下水，防止二次污染。

这与传统二级生化处理方法在遇到水质变动时表现为污泥膨胀、出水水质恶化相比，具有明显优势。

相对干污水处理厂直接排放的模式，土地处理实现了污水的营养物和水资源的同时回收利用，在郊区或农村，处理污水的同时也可增加土壤的肥力，并能种植经济作物而产生一定的收益，同时实现了从生态角度上的物质能量循环。

土地处理系统饲草品质有保证，产量提高60%多;示范项目200hm²地的青贮产量能够满足1000头奶牛的冬季饲养需要，估算每户牧民每年的净收入超过1万元。

土地处理系统运行产生的气体对周围环境产生的负面效应小。

通过对土地处理系统运行过程中甲烷和CO2等温室气体的排放规律进行的初步研究结果表明，土地处理系统的运行，产生一定数量的温室气体，但是通过相应的减排措施，可以使污水土地处理系统运行时产生的温室气体大大减少使之不对周围生态环境产生负面效应。

此外，由于土地处理系统将主要构筑物设置在地下，不但不影响地面景观，还可以利用绿地植物的优点取得净化污水、美化绿化环境的双重效果，从而为一些大城市省去为美化市貌而进行提高绿化率的投资费用。

台培东等对内蒙古霍林河污水土地处理工程生态效应研究表明∶干旱地区城市污水土地处理系统可改变局部区域内的生态环境，改善草原地区单调的自然景观，发挥其环保、旅游、生态建设等功能。