污水土地处理

污水的土地处理提要：综述了污水土地处理系统及其发展状况和应用前景，分析了其优缺点，对比了各种典型处理模式的特性及设计数据关键词：污水土地处理土壤植物污水投配1.污水土地处理系统污水土地处理系统也称土地灌溉系统和草地灌溉系统。此系统是将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－微生物－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的一种污水处理技术。污水土地处理系统是通过合理利用自然生态系统的净化功能，低成本，低能耗的城市污水处理技术。利用一二级处理后的改良污水灌溉土壤－植物系统，不仅充分利用了水肥资源，而且起到了“代三级处理”的作用，甚至在一定条件下，配合氧化塘、沉淀池等措施，它本身就是二级处理的重要组成部分【1】。经过预处理的污水由专用的引水沟引入到处理场地，固体物被植物截留，去除率能达到60％～80％，同时也降低了出水中的氮、磷和细菌的浓度。土地处理系统的一般流程如下图所示：排放城市污水预处理土地处理系统回收利用2.污水土地处理系统的发展污水土地处理系统作为一种新的现代处理技术，其发展可追溯到公元前雅典的污水灌溉习惯；16世纪德国出现了污水灌溉农业；19世纪70年代这种方法传到了美国。在早期的污灌实践中，人们的主要目的是把土地作为污水的受纳体，而不是主动的、科学的利用和净化污水，使其达到预定的处理标准。由于当时人口稀少，可利用的土地多，加之土地处理的便利，污灌得到了广泛的应用。随着社会经济的发展，人口激增，土地资源紧张，而且污水中病原体对人体健康威胁增加，机械处理污水逐步代替了土地处理，污灌随之萧条。近年来，由于水资源的短缺，迫使人们重新考虑利用土地处理净化污水。污水土地处理系统作为一种投资少、能耗低、成本低的现代废水处理新技术在许多国家得到了运用和发展。美国、澳大利亚、加拿大、墨西哥等国家在土地处理方面的研究和运用均取得了良好的效果。我国污水土地处理方面的研究起步较晚，但也取得了一定进展和成果。近年来，污水土地处理的观念也发生了很大变化。之前较少考虑土地对污水的净化能力和充分利用其中的水肥资源，主要把土地作为污水的受纳体。目前污水土地处理系统工作不再盲目、被动，和污水的机械处理一样，经过合理设计达到预定的处理标准【2】。3.污水土地处理的优缺点3.1土地处理系统的优点：污水土地处理成本低廉，基建投资省，运行费用低；运行简便，易于操作管理，节省能源；污水处理与农业利用相结合，能够充分利用水肥资源；能绿化大地，促进生态系统的良性循环。采用污水土地处理系统，通过利用环境和自然条件，强化人工调控措施，不仅可取得满意的污水处理效果，而且可以充分回收再用水和营养物资源，大幅度的降低投资、运行费用和能耗。因地制宜的土地处理系统对于改善区域生态环境质量，也可以起到重要的作用。污水土地处理系统特有的工艺流程决定了它特有的这些技术经济特征，也决定了它适合北方干旱和半干旱地区的显著特点。更重要的一点是，污水土地处理的整个净化过程属自然过程，不会像其他处理工艺一样在净化污水的过程中还会产生新的污染物质。3.2土地处理系统的缺点：系统需要占用一定土地资源；设计和处理不当会恶化公共卫生状况；系统的副作用使公众不愿接受。城市污水的土地处理如果场地选址和设计不合理可能导致环境卫生状况的恶化，传播许多以水为媒体的疾病，公众对此极为关注。产生上述副作用的主要根源是病原体、重金属和有机毒物。病原体包括细菌、病毒、寄生虫等。对于病原体，人们关心的是它们在空气、土壤、作物和地下水中的作用的归宿。病原体传播的主要途径是：与污水的直接接触，病原体附着在气溶胶微粒上四处飞溅，借助食物链和饮用污染的水源。因此污水土地处理系统对公共卫生状况影响的研究必须优先进行，这也是推广污水土地处理技术面临和必须解决的问题。4.污水土地处理系统的工艺类型及其特性现有比较成熟和被广泛应用的污水土地处理工艺有：4.1污水慢速渗滤土地处理系统污水慢速渗滤（SR）土地处理技术是土地处理技术中经济效益最大、水和营养成分利用率最高的一种类型。慢速渗滤系统是将污水投配到种有作物的土壤表面，污水在流经地表土壤-植物系统时，得到充分净化的一种土地处理工艺类型。在慢速渗滤系统中，土壤-植物系统的净化功能是其物理化学及生物学过程综合作用的结果，具体为:植物的吸收利用;土壤微生物及土壤酶的降解、转化和生物固定;土壤中有机物质胶体的吸收、络合、沉淀、离子交换、机械截留等物理化学固定作用;另外为土壤中气体的扩散作用及淋溶作用.4.2污水快速渗滤土地处理系统污水快速渗滤（RI）土地处理系统是污水土地处理系统的一种基本类型，它主要是将污水有控制的投配到具有良好渗滤性的土壤表面，污水在向下渗滤过程中由于物理、化学和生物化学等一系列作用而得到净化。快速渗滤系统的运转周期是一段时间投配污水，称之为淹水期，随之是数天或数周的干化期。该运行处理周期模式可以使渗滤土壤表面好氧条件周期性的再生，同时使截留在土壤表层的悬浮固体充分有效地分解。4.3污水地表漫流土地处理系统污水土地漫流（OF）工艺是将污水有控制的投配在生长着茂密植物，具有和缓坡度且土壤渗透性较低的土地表面上，污水呈薄层缓慢而均匀地在土表上流经一段距离后得到净化地一种污水处理方式。土地漫流系统的净化机理是利用“土壤－植物－水”体系对污染物地巨大容纳、缓冲和降解能力。其中土表的生物膜对污染物有吸附、降解和再生的作用；植物起了均匀步水的作用；阳光既可以提高系统活力，又可以杀灭病原体及促进污染物的分解；大气给了微生物良好的呼吸条件。在以上各方面的良好条件下，土地漫流系统构成了一个“活”的生物反应器，是一个高效低能耗的污水处理系统4.4污水人工湿地处理系统人工湿地（CW）处理的反应机理是土壤中与植物共生的细菌利用空气分解污水中的有机质。当污水流过种有适当植物的湿地时，土壤于植物环境中富含的细菌生长，污水中有机质好氧分解。该系统不仅可以去除污水中的固体和溶解性有机质，也能去除部分氨氮。4.5污水组合型处理系统将以上工艺和技术组合使用，进一步了改善工艺条件和处理效果，提高了再生水的利用价值。下表1和表2分别列出了上述各种典型处理工艺的设计技术指标和处理成本。表1各种典型处理工艺的设计技术指标【3】项目水力负荷（米/年）BOD毫克/升COD毫克/升处理场地分格进水出水进水出水快速渗滤（RI）40150530030分格数为3n，正方形≤200米，场地长宽比为1：033-0.67慢速渗滤（SR）3.0150230020每格200米×50米，场地长宽比为1：0.38-0.756.5150230020每格200米×50米，场地长宽比为1：0.4-0.8土地漫流（OF）15-18150230020每格小于200米×38米，场地长宽比为1：0.49-0.83人工湿地（CW）15150030045每格小于200米×25米，场地长宽比为1：0.6-0.83表2各种典型处理工艺的设计处理成本【单位：元/（m3.·天）】【3】处理水量(m3/天)50010005000100002000050000100000RI0.1840.1230.0470.0380.0250.0170.017SR10.1990.1240.0520.0420.0290.0200.014SR20.1700.1090.0450.0360.0250.0170.012OF0.1570.1020.0390.0340.0230.0160.011CW0.1830.1290.0500.0390.0260.0700.0125.污水土地处理系统的应用前景土地处理系统作为我国污水处理技术政策的重要组成部分，已经成为城市污水处理的革新/替代技术，尤其是对于中小城镇污水的处理，该技术具有一定的优势。地下渗滤系统、慢速渗滤系统、人工湿地系统以及其它类型土地处理系统在我国的不同地区有着广阔的应用前景。表3国内部分污水土地处理系统的运行数据【4】场地及工艺处理水量（m3/d）处理效果（％）BODCODSSTOCTNTP沈阳西慢滤系统80096.8787.6072.5783.5982.3892.34北京昌平快滤系统50095.8091.9071.9882.4079.3089.00北京昌平地表漫流系统60084.8080.2090.9071.5061.60深圳白泥坑人工湿地系统315095.0180.4793.0039.40在遵循整体优化、循环再生与区域分异等生态学基本原理的前提下，加强土地处理系统的基础理论与工艺技术的研究开发，加快其产业化进程，必将促进我国的环境保护与生态建设工作，从而带来巨大的环境、经济与社会效益【5】。参考文献：1.郭笃发，陈友云.污水土地处理系统的研究现状.山东师大学报，1994，9（2）2.郭笃发，姜爱霞.污水土地处理系统的应用分析.环境科学进展，1995，3（6）3.国家环境保护局.城市污水土地处理系统研究.科学出版社，19924.高拯敏，李宪法.城市污水土地处理利用设计手册.北京：中国标准出版社，1991.35.贾宏宇等.污水土地处理技术研究的最新进展.环境污染治理技术与设备，2001，2（1）