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[科普中国]-污水土地处理系统

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污水土地处理系统属于污水自然处理范畴,简要定义为:污水有控制地投配到土地上,通过土壤—植物系统物理的、化学的、生物的吸附、过滤与净化作用和自我调控功能,使污水可生物降解的污染物得以降解、净化。氮、磷等营养物质和水分得以再利用,促进绿色植物生长并获得增产。1

简介污水土地处理系统属于污水自然处理范畴,简要定义为:污水有控制地投配到土地上,通过土壤—植物系统物理的、化学的、生物的吸附、过滤与净化作用和自我调控功能,使污水可生物降解的污染物得以降解、净化。氮、磷等营养物质和水分得以再利用,促进绿色植物生长并获得增产。污水土地处理系统是人工规划、设计与自然净化相结合,以及水处理与利用相结合的环境系统工程,一般可分为慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地处理和地下渗滤系统五种工艺,其中湿地处理系统主要依据生态单元而定名,其他系统则是依据水流路径而定名。不同的土地处理类型具有不同的工艺条件、工艺参数和场地要求,其主要特征见图1。1

组成污水土地处理系统由以下部分组成:1

(1)污水的收集与预处理设备:防止泥砂在布水系统中沉淀和机械磨损,以及过量悬浮固体引起的土壤堵塞。

(2)污水的调节、贮存设备:调节土地处理系统受气候影响时的水力负荷,可采用贮存塘与土地处理联合系统。

(3)配水与布水系统:配水系统包括污水泵站、输水管道等。布水系统的功能是将污水按工艺要求均匀地投配到土壤—植物系统。

(4)土地净化田(土壤—植物系统):土地净化田是土地处理系统的核心,污染物的净化和去除主要在此完成。在一定范围内,选择到满足土地处理要求的土地是这一技术成功的关键。土地选择要考虑地形、地表坡度和土壤性质。

(5)净化水的收集、利用系统:其作用是保证污水土地处理系统的处理效果和水流通畅,保护地下水和再生水利用。

(6)检测系统:其作用是检查、监控处理效果。

与污水灌溉的主要区别污水土地处理系统在某种意义上源于传统的污水灌溉,但不等于污水灌溉,两者的主要区别是:1

(1)目的不同。传统污水灌溉是一项农田水利工程,其主要目的是利用污水提高作物产量,用水则“灌”,不用则“放”。而土地处理是一项污水处理工程,应能终年连续运行。

(2)负荷控制不同。传统的污水灌溉把污水作为水肥资源加以利用,只注意水“肥”和水“量”,按不同作物的不同季节对水的需要来确定灌水时间与灌溉定额。而土地处理则重视污水处理效果,按单位面积污染负荷及其对有机物的降解容量来确定水力负荷。

(3)生态结构不同。传统污水灌溉中的污水是服务于作物的,通常单一种植。而土地处理通常设计成多样化种植的生态结构,以便针对不同作物对有机物的降解能力,在不同种植单元上进行水力负荷的有效分配,保证系统在最佳状态下连续运行。

(4)处理后出水的出路有差别。传统污水灌溉后的出水通常放流河系。而土地处理后的出水,可放流河系,也可作为中水资源再生重复利用,如注入地下、浇灌绿地、冲洗厕所等。通常快速渗滤系统再生水的回收率可达80%,慢速渗滤系统可达30%,地下渗滤系统达70%。关键是应保证土地处理系统的稳定、正常运行,以获得良好的净化水质。

慢速渗滤处理系统慢速渗滤处理系统(Slow Rate, SR)是将污水投配到土壤表面,污水缓慢地在土地表面流动并向土壤渗滤,一部分污水直接为作物所吸收,另一部分则渗入土壤中合蒸发散逸入大气,从而使污水得到净化的污水土地处理工艺。该系统适用于渗水性能良好的土壤(如砂质土壤),以及蒸发量小、气候湿润地区。其系统示意图如图2所示。图2中,(a)为慢速渗滤的水流路径;(b)为表面布水;(c)为喷灌布水。1

快速渗滤处理系统快速渗滤系统(Rapid Infiltration, RI)是一种高效的土地处理技术,适用于透水性良好的土壤,如砂土、壤土砂或砂壤土。该系统将污水有控制地投配到具有良好渗滤性能的土地表面,在污水向下渗滤的过程中,在过滤、沉淀、氧化、还原以及生物氧化、硝化、反硝化等一系列物理、化学及生物的作用下,使污水得到净化处理,如图3所示。图3中,(a)为快速渗滤的水流路径;(b)为地下排水管集水;(c)管井集水。1

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学