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高负荷地下渗滤污水处理技术一、工艺介绍1.1技术简介高负荷地下渗滤是一种国际领先的污水生态处理技术，具有占地面积小且地表可二次利用（公园、绿地、停车等）、投资小、运行费用很低、维护管理简便、运行稳定、无人值守、无二次污染、受气候条件影响很小等优点，适用于城镇小区、农村、休闲度假村等各类人群聚居地生活污水的分散处理和回用。1.2工艺原理地下渗滤其基本方法是将污水通过埋在地下的散水管散布到一定面积的人工土中，污水从上部包气带向下渗滤的同时，其中的污染物在土壤中通过截留、吸附及微生物分解和转化而去除，渗滤系统之上的土地可用作绿地、旱地、停车场等。将地下湿地与高负荷地下渗滤技术相结合，其日处理1吨污水占地地面积小于2㎡，而且永不堵塞。这不仅大大增加了其适用范围，而且大大降低了建设成本。整个系统为地埋式，污水处理系统之上的土地可规划为绿地、旱地、停车场、休闲运动场地等。地下湿地与地下渗滤单元是处理系统的核心，以好氧为主，仅仅在进水时出现厌氧环境，其出水的COD、BOD、TSS、氨氮等指标均达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A类标准限值。1.3主要优点高负荷地下渗滤污水处理技术的主要技术优点：占地小且不需要专用土地、投资小、运行成本很低、维护管理简便、处理效果好、运行稳定、无二次污染、可以在冬季低温条件下正常运行、使用灵活。克服了生化处理技术（接触氧化、SBR等）运行费用高且维护管理复杂的缺点；克服了传统地下渗滤技术和人工湿地技术占地面积很大的缺点；克服了人工湿地运行受气候条件限制且容易滋生蚊虫的缺点。我国土地资源珍贵，经济欠发达，缺少污水分散处理设施运行保障机制，气候条件变化大，为了保障污水分散处理设施的建设和正常运行，该技术在大多数情况下具有不可替代性。与人工湿地比较（假设进水CODCr=300mg/L，处理规模100吨/天）人工湿地高负荷地下渗滤无强化预处理曝气预处理总系统投资约4000元/吨2500-4000元/吨运行管理0.1元/吨维护较复杂0.1元/吨维护简单占地要求10㎡/吨2.5㎡/吨地表可绿化、硬化受气候影响较大很小二次污染有无优点明细：1、占地小且不需要专用土地：高负荷地下渗滤系统采用地埋式安装，总系统占地约2.5㎡/吨/天，地表在系统安装完毕后可进行二次开发、利用，切实履行了我们“还田于民、换地于村”的承诺，适应了我国土地资源紧缺的基本国情。2、投资小：高负荷地下渗滤系统的投资建设成本远低于各类生化处理技术，仅为我国生态处理技术建设成本的平均水平。3、运行成本很低：高负荷地下渗滤为微动力处理系统，无大功率耗电设备，标准化单元（100/吨/天）每日仅耗电7度（按设备额定功率计算），年运行费用约1700-1800元。4、维护管理简便：系统日常运转由全自动控制系统自行调节，无需任何人为操作。系统维护项目仅涉及格栅垃圾的定期清理一项。5、处理效果好：出水清澈无味，TSS、COD、BOD、氨氮、总氮、粪大肠杆菌低于国家城镇污水处理厂一级A类排放标准（GB18918-2002）限值（或去除率超过90%），总磷去除率为80-95%。污水处理后可直接作为绿化、景观用水，养殖用水和灌溉用水。6、运行稳定：高负荷地下渗滤系统不仅是简单的设备拼凑，中科院研发人员通过系统的结构优化调整，使得该系统具有多环节自检系统、反馈机制和自我调节功能。高负荷地下渗滤中试系统已良好运转近7年。7、无二次污染：高负荷地下渗滤系统建立了“一站式”处理体系，污水自进入该系统后不再产生任何可能造成二次污染的副产物。8、可以在冬季低温条件下正常运行：高负荷地下渗滤系统可以通过节能供氧体系调节渗滤田中的温度，从而使得系统在冬季中高效运转。9、使用灵活：高负荷地下渗滤系统采用模块化设计理念，工程规模的大小从数十吨/日至数千吨/日不等。1.4技术可靠性分析（1）技术工艺的先进性地下渗滤系统在国外的广泛应用有几十年的历史，在本技术方案中，污水经过隔油沉淀预处理后进入水量调节池，通过泵提间歇性地进入散水管，并通过散水孔进入地下湿地与地下渗滤单元。地下湿地与地下渗滤单元，其中的人工土含有特殊的填料组分，以控制污染物的迁移和微生物群落分带，此外，通过加入特定功能的高效微生物菌剂，以提高出水水质。（2）试验系统运行情况和研究结果2005年6月在中科院广州地球化学研究所生活小区建成了一个试验系统，其渗滤面积为20m2，污水处理量约8吨/天，系统出水TSS、COD、BOD、氨氮、总磷等指标低于国家城镇污水处理厂一级A类排放标准（GB18918-2002）限值，系统运行3年多，稳定正常。2008年7月，对该试验系统进行了局部分层剥离开挖，即使在散水孔周围也未发现有机物累积发黑的现象，表明在所运行的污水负荷条件下，系统不会堵塞。与2005年的技术相比，现有技术的防堵性能更强，其污染物负荷能力提高70%以上。（3）高负荷地下渗滤系统污染物负荷能力估算理论上，如果达到污泥平衡时渗滤系统没有被堵塞，则该系统永远不会因有机物的累积而堵塞。通过可控条件下的模拟实验结果拟合出上述方程中的有关参数，并对各主要参数进行了模型敏感性分析。结果表明，当污水的COD为250-300mg/l,悬浮有机物的浓度为80mg/l，渗滤系统的污水负荷能力可以达到每平方米1.1吨/天（超强系统可达到1.4吨/天），而永久不被堵塞。本技术除地下渗滤外，还附加了地下深度处理功能，可以使系统的污染物负荷能力进一步提高，而我们在工程应用中的污水负荷不超过理论负荷能力的50%，因此可以保障系统永不堵塞。1.5主要优点和技术经济指标（1）不需要专用土地：整个系统为地埋式，地表可用作绿地、旱地、停车场、休闲运动场地等。（2）一次性投资较少：对于处理能力超过50吨/天的系统，吨污水的建设投资1500-1800元。若无需进行深度脱氮除磷处理，建设成本还可再降约15%。（3）运行费用低：吨污水处理成本0.06-0.08元。（4）操作维护简便易行：无复杂设备，几乎不需要日常管理。（5）处理效果好，运行稳定：渗滤田出水TSS、COD、BOD、氨氮、总氮低于国家城镇污水处理厂一级A类排放标准（GB18918-2002）限值（或去除率超过90%），总磷去除率为60-95%。（6）不危害周围环境和景观，无二次污染。（7）受气候条件影响小：在北方、冬季均可正常运行。（8）占地较少：总系统占地2.0-2.5m2/吨（地表可绿化或硬化）；（9）使用灵活：单个系统的日处理能力从数吨至数千吨。与常规污水处理厂相比（一级A类排放标准），采用本技术每处理1万吨污水可节约1万元，节约电力6000度以上，且不排放污泥，中水便于回用。因此具有经济、环保、节能、节水等多重功效。二、工程实例设计2.1污水水量及设计规模架河街道居民生活污水排放量较大，大部分的居民生活污水（包括饭店污水、菜市场污水）排入自然排放沟，流入下游。目前，架河街道最大的环境问题就是来自于居民的生活污水收集、处理问题。根据我院现场踏勘并结合镇政府所提供资料进行分析，架河街道近期日排放污水约300m3/d。考虑架河街道的发展，污水处理设施规模适当预留，最终业主确定污水处理设施设计规模为400m3/d。污水总变化系数KT=2.3。2.2进出水水质2.2.1进水水质根据相关环保部门及同类型污水的参数,进水水质取值如表2-1：表2-1进水水质表单位：mg/l项目CODcrBOD5SSNH4-NTPPH数据≤300≤150≤200≤40≤46-92.2.2出水水质污水经处理后出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级标准B标准，具体参数如表2-2：表2-2出水水质表单位：mg/l项目CODcrBOD5SSNH4-NTPPH数据≤60≤20≤20≤8(15)≤16-92.3处理程度根据预测的进水水质和所要达到的出水水质，污水处理厂各主要污染物去除率见表2-3。表2-3污水处理程度污染物进水水质(mg/l)出水水质(mg/l)去除率(%)BOD515020≥86.7CODcr30060≥80.0SS20020≥90.0NH3-N408（15）≥80.0（62.5）TP41≥75.02..4污水处理工艺方案选择2.4.1方案设计原则①总体规划、合理实施、更好地发挥投资效益。②污水处理工艺选择的原则：充分考虑乡镇排水水质、水量变化较大，排放不均衡的特点及受纳水体的环境容量与利用情况，通过技术经济比较决定优先采用易于操作管理维护方便、低能耗、少占地的成熟处理工艺。③积极慎重地采用经实践证明是行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。④污水处理厂出水水质应满足国家和地方现行的有关标准、法规。⑤污水处理厂总平面布置应紧凑合理，力争土方平衡，减少占地和投资费用。2.4.2污水处理工艺方案选择根据污水处理厂预测进水水质以及所要达到的出水水质的要求，架河乡生活污水处理示范工程污水经处理后其主要污染物去除率必须达到：CODcr≥80.0%BOD5≥86.7%SS≥90.0%NH3-N≥80.0%（62.5%）TP≥75.0%2.4.3预处理工艺在本工程中，除采用常规的生活污水处理工艺流程中所具有的格栅、沉砂池等，还应综合考虑进水水量、水质波动对装置处理性能的影响，在污水处理工艺中比常规城镇污水增设调节池。由于本工程设计水量较小，设计水量仅为400m3/d，且多为生活污水，变化系数较大。如果不设置调节池，则配置的污水提升水泵的能力须按照最大流量考虑。然而在生活污水处理示范工程运行初始，水量可能还无法达到设计规模，配置大流量水泵的易引起水泵的频繁开停，容易造成设备的永久性损害，甚至无法正常运行。同时，水泵的频繁开停会造成污水处理装置处理负荷的不均匀。本工程污水中含有部分工业污水，污水水质时有波动，也会造成污水处装置处理负荷的不均匀。虽然设置调节池会引起单项工程造价增加，但是后续的水泵等设备按照平均流量来考虑，可减少设备投资，降低能耗，均衡污水处理装置的处理负荷，更有利于日后装置的平稳运行。2.4.4生化处理工艺选择何种生化处理工艺是本生活污水处理示范工程设计的关键。处理工艺选择是否合适不仅关系到本生活污水处理示范工程的处理效果，而且还影响工程的投资、运行稳定性、运行费用和管理等方面。因此，必须根据国情和工程的实际情况，对生化处理工艺进行慎重选择，以获得最佳处理效果。本工程主要是去除BOD5、CODcr、SS等污染物外，还有脱氮及除磷要求。要实现上述目的，仅采用常规的或强化的活性污泥处理工艺难以达到所需的去除效率及对出水水质的要求。因此，本工程所采用的污水处理工艺除应具有去除有机污染物和悬浮固体的效果外，还必须具有脱氮及除磷的功能。随着科学技术的进步和农村及中小城镇污水处理厂实际运行经验的积累，人们对传统生物法进行了不断革新，出现了多个改进的新工艺，如氧化沟、AB法、A/O法、A2/O法、BIOLAK工艺、UNITANK工艺、SBR工艺、CASS工艺、人工湿地、高负荷深绿田工艺等。近年来，随着水体富营养化的加剧，对氮、磷等污染指标的严格控制显得日益重要，脱氮、除磷效果的好坏已成为确定污水处理厂工艺时需要考虑的重要因素之一，对于农村及小城镇污水处理来说，运行稳定、易于维护、投资省、运行费用低是工艺选择的优先考虑因素。在众多的污水处理工艺中，常用于农村及中小城镇污水处理厂具有除磷脱氮功能的有组合BAF法、人工湿地法、高负荷渗滤田工艺等。（1）组合BAF法BAF即曝气生物滤池。它是生物膜法的一种。微生物附着在载体表面生长而形成膜状，当污水经载体表面和生物膜接触的过程中，污水中的有机污染物即被微生物吸附、稳定，最终转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，使污水得到净化。曝气生物滤池是一种高效生物反应器，该技术已在国内多项工程中得到成功的应用。活性滤料曝气生物滤池的最大特点是使用了一种新型粒状滤料，在其表面生长有生物膜，污水自下向上流过滤料，池底则提供曝气，使废水中的有机物得到吸附、截留与生物分解。曝气生物滤池的BOD5容积负荷可达到5～6KgBOD/m3·d