第四章污水的土地處理

1、第四章第四章 污水土地處理污水土地處理 污水土地處理是指利用農(nóng)田、林地等土壤-微生物-植物構(gòu)成的陸地生態(tài)系統(tǒng)對污染物進(jìn)行綜合凈化處理的生態(tài)工程。4.1 概念概念 污水土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理十分復(fù)雜，它包含了物理過濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀、微生物對有機(jī)物的降解等過程。因此，污水在土地處理系統(tǒng)中的凈化是一個(gè)綜合凈化過程。4.2 工藝形式工藝形式 土 地 處 理 基 本 工 藝 地表漫流地表漫流系統(tǒng)系統(tǒng)快速滲濾快速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng)濕地處理濕地處理系統(tǒng)系統(tǒng)慢速滲濾慢速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng)地下滲濾地下滲濾處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)慢速滲濾慢速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng) u慢速滲濾系統(tǒng)土壤類型為沙壤土和黏壤土

2、。u慢速滲濾系統(tǒng)的污水投配負(fù)荷一般較低，滲流速度慢，故污水凈化效率高，出水水質(zhì)優(yōu)良。u慢速滲濾系統(tǒng)污水投配方式為洼灌、溝灌或可移動噴灌系統(tǒng)。快速滲濾快速滲濾系統(tǒng)系統(tǒng)u快速滲濾土地處理系統(tǒng)是一種高效、低耗、經(jīng)濟(jì)的污水處理與再生方法。適用于滲透性能良好的土壤，如砂土、礫石性適用于滲透性能良好的土壤，如砂土、礫石性砂土、砂質(zhì)壚坶等砂土、砂質(zhì)壚坶等。u污水灌至快速濾滲田表面后很快下滲進(jìn)入地下，并最終進(jìn)入地下水層。灌水與休灌反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，使濾田表面土壤處于灌水與休灌反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，使濾田表面土壤處于厭氧厭氧- -好氧交替運(yùn)行狀態(tài)，依靠土壤微生物將被土壤截留的溶好氧交替運(yùn)行狀態(tài)，依靠土壤微生物將被土壤截留的

3、溶解性和懸浮有機(jī)物進(jìn)行分解，使污水得以凈化解性和懸浮有機(jī)物進(jìn)行分解，使污水得以凈化。u快速滲濾法的主要目的是補(bǔ)給地下水補(bǔ)給地下水。進(jìn)入快速滲濾系統(tǒng)的污水應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理，以保證有較大的滲濾速率和硝化速率。 補(bǔ)給地下水需要較高出水水質(zhì)。若達(dá)不到地下水水質(zhì)要求，可回收廢水做再生利用。地表漫流地表漫流系統(tǒng)系統(tǒng)u 地表漫流系統(tǒng)適用于滲透性的黏土或亞黏土，地面的最佳坡度為 2 8。u廢水以噴灌法或漫灌法有控制地在地面上均勻地漫流，流向設(shè)在坡腳的集水渠，在流動過程中少量廢水被植物攝取、蒸發(fā)和滲入地下。u地面上種牧草或其他作物供微生物棲息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水體。 地下滲濾地下滲濾處理系統(tǒng)

4、處理系統(tǒng)u 地下污水處理系統(tǒng)是將污水投配到距地面約0.5m深、有良好滲透性的底層中，藉毛管浸潤和土壤滲透作用，使污水向四周擴(kuò)散，通過過濾、沉淀、吸附和生物降解作用等過程使污水得到凈化。u地下滲濾系統(tǒng)適用于無法接入城市排水管網(wǎng)的小水量污水處理。u污水進(jìn)入處理系統(tǒng)前需經(jīng)化糞池或酸化池預(yù)處理。濕地處理系統(tǒng)濕地處理系統(tǒng)u 濕地是指長久或暫時(shí)性的沼澤、泥炭地或水域地帶，靜止或流動，淡水，半咸水，咸水體，包括低潮時(shí)水深不超過6m的水域。u 濕地包括多種類型：珊瑚礁、灘涂、紅樹林、湖泊、河流、河口、沼澤、水庫、池塘、水稻田等。它們的共同特點(diǎn)：其表面常年或經(jīng)常覆蓋著水或充滿了水，是介于陸地和水體之間的過渡帶。

5、u 蓄水涵養(yǎng)水源；調(diào)節(jié)氣候；蓄洪防洪；促淤造陸；降解污染等 人工濕地是人工建造和管理控制的、工程化的濕地，是由水、濾料以及水生生物所組成，具有較高生產(chǎn)力和較天然濕地有更好的污染物去除效果的生態(tài)系統(tǒng)。 填料、植物、微生物是構(gòu)成人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分。填料一般由土壤、細(xì)沙、粗沙、礫石、碎填料一般由土壤、細(xì)沙、粗沙、礫石、碎瓦片或灰渣等構(gòu)成。瓦片或灰渣等構(gòu)成。填料填料植物植物微生物微生物濕地植物包括挺水植物、沉水植物、浮水濕地植物包括挺水植物、沉水植物、浮水植物。植物。人工濕地中的優(yōu)勢菌屬有假單胞桿菌屬、人工濕地中的優(yōu)勢菌屬有假單胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬和黃桿菌屬。產(chǎn)堿桿菌屬和黃桿菌屬。蘆葦蘆葦

6、香蒲香蒲蒲草蒲草水芹水芹挺挺水水植植物物沉沉水水植植物物苦草苦草金魚藻金魚藻黑狐藻黑狐藻黑藻黑藻浮浮水水植植物物浮萍浮萍鳳眼蓮鳳眼蓮睡蓮睡蓮槐葉萍槐葉萍人工濕地污水處理系統(tǒng)植物的選用原則 u 植物在具有良好的生態(tài)適應(yīng)能力和生態(tài)營建功能。 u 植物具有很強(qiáng)的生命力和旺盛的生長勢 。 抗凍、抗熱能力 抗病蟲害能力 對周圍環(huán)境的適應(yīng)能力 u所引種的植物必須具有較強(qiáng)的耐污染能力 。u植物的年生長期長，最好是冬季半枯萎或常綠植物。 u所選擇的植物將不對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境構(gòu)成隱患或威脅，具有生態(tài)安全性。 u具有一定的經(jīng)濟(jì)效益、文化價(jià)值、景觀效益和綜合利用價(jià)值。 人工濕地是人工建造和管理控制的、工程化的濕地，是

7、由水、濾料以及水生生物所組成，具有較高生產(chǎn)力和較天然濕地有更好的污染物去除效果的生態(tài)系統(tǒng)。 填料、植物、微生物是構(gòu)成人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分。填料一般由土壤、細(xì)沙、粗沙、礫石、碎瓦片或灰渣等構(gòu)成。填料植物微生物濕地植物包括挺水植物、沉水植物、浮水植物。人工濕地中的優(yōu)勢菌屬有假單胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬和黃桿菌屬。人工濕地工藝流程人工濕地工藝流程人工濕地的類型向濕地表面布水，維持一定的水層厚度，水流呈推流式前進(jìn)，形成一層地表水流，流至終端出流，完成整個(gè)凈化過程。表面流濕地污水沿介質(zhì)下部潛流呈水平滲濾前進(jìn)，從出水溝流出。水平潛流濕地和滲濾型土地處理系統(tǒng)相結(jié)合。水平潛流濕地垂直流濕地表面流濕地u向

8、濕地表面布水，維持一定的水層厚度，一般為10-30cm。u水流呈推流式前進(jìn)，整個(gè)濕地表面形成一層地表水流，流至終端而出流，完成整個(gè)凈化過程。濕地縱向有坡度，底部不封底。u濕地中的O2來源于水面擴(kuò)散與植物根系傳輸，系統(tǒng)受氣候影響大，夏季易滋生蚊蠅。水平潛流濕地u進(jìn)水端沿床寬構(gòu)筑有布水溝，內(nèi)置填料。u污水從布水溝投入床內(nèi)，沿介質(zhì)下部潛流呈水平滲流前進(jìn)，從另端出水溝流出。u在出水端礫石層底部設(shè)置多孔集水管，可與能調(diào)節(jié)床內(nèi)水位的出水管連接，調(diào)節(jié)水位。u水平潛流濕地可由一個(gè)或多個(gè)填料床組成，床體填充基質(zhì)，床底設(shè)隔水層。O2源于植物根系傳輸。垂直流濕地u垂直流濕地是水平潛流濕地和土地滲濾系統(tǒng)的結(jié)合。u垂直

9、流濕地采用地表布水，污水經(jīng)水平滲濾，匯入集水管或集水溝排出。u垂直流濕地污水不僅呈垂直向流動，而且向水平方向流動，土壤的垂直滲透系數(shù)高于水平滲透系數(shù)，床體處于不飽和狀態(tài)，氧通過大氣擴(kuò)散與植物根系傳輸進(jìn)入濕地。垂直流濕地4.3 污染物去除機(jī)理污染物去除機(jī)理（1）有機(jī)物）有機(jī)物 u可溶性有機(jī)物通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程而被去除。不溶性有機(jī)物經(jīng)過沉淀、過濾作用，被基質(zhì)或填料截留后最終被微生物利用。u人工濕地對BOD5的去除率在85-95%之間，對COD去除率可達(dá)80%以上。u隨著處理過程不斷進(jìn)行，新增微生物體及其代謝產(chǎn)物會引起土壤堵塞，需要定期更換基質(zhì)填料。 （2）氮磷）氮磷

10、氮脫除機(jī)理主要包括植物吸附吸收、生物脫氮以及揮發(fā)。具體過程包括：陽離子交換作用、微生物代謝合成新細(xì)胞、生物硝化反硝化反應(yīng)、植物吸收、氨的揮發(fā)等。 此外，還有一部分氮隨凈化水流出，滲入地下水。 磷的脫除機(jī)理主要包括植物吸收、生物除磷以及磷在介質(zhì)中的物化存儲。 磷在基質(zhì)填料中的物化存儲作用包括四種機(jī)制：u 化學(xué)沉淀作用：在酸性土壤中，磷與鐵、鋁等作用，生成不溶性磷酸鹽。u 表面反應(yīng)：土壤膠體和H2PO4-在土壤表面發(fā)生交換反應(yīng)和吸附反應(yīng)。u 閉蓄反應(yīng)：土壤中的Fe（OH）3和其他不溶性鋁質(zhì)和鈣質(zhì)膠膜將含磷礦物包裹起來，使其喪失流動性。u 生物固定作用：無機(jī)磷被微生物合成有機(jī)磷。（3）其他）其他 重金屬主要是通過物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)與沉淀等途徑被去除的。重金屬離子在土壤膠體表面進(jìn)行陽離子交換而被置換、吸附，并生成難溶性化合物被固定于礦物晶格中；重金屬與