解决污水快速渗滤土地处理系统占地突出的新方法_何江涛 - 副本

第15卷第3期2001年9月现代地质GEOSCIENCEVol.15No.3Sep.2001解决污水快速渗滤土地处理系统占地突出的新方法何江涛,钟佐,汤鸣皋(中国地质大学水资源与环境工程系,北京100083)摘要:根据污水快速渗滤土地处理系统的主要特点和局限,针对该系统占地突出这一问题,提出了通过采用人工填料,提高水力负荷,加快污水在系统中的渗透速度,从而减小系统占地面积的新方法。对随水力负荷的提高使系统可能产生的出水水质变差、介质堵塞以及投资费用增高等问题进行了分析,并且对在涿州进行的现场小型工程的试验进行了验证。得出结论认为改进的人工构建快速渗滤系统切实可行。关键词:污水快速渗滤土地处理系统;人工构建快速渗滤系统;水力负荷;水力停留时间中图分类号:P641文献标识码:A文章编号:1000-8527(2001)03-0339-07收稿日期:2000-12-10基金项目:国家自然科学基金项目(49832005)。作者简介:何江涛(1974—),男,博士研究生,水文地质学及水资源专业,主要从事污水土地处理方面的研究工作。0引言污水快速渗滤土地处理系统(简称RI系统)是污水土地处理系统的一种,其定义为有控制地将污水投放于渗透性能较好的土地表面,使其在向下渗透的过程中经历不同的物理、化学和生物作用,最终达到净化污水的目的。这种系统是成功的和经济有效的污水处理方法,它与常规的二级生化污水处理系统相比,具有处理效果好、可以解决出水排入地表水体而产生富营养化的问题以及基建投资和运行费用低等优点。所以RI系统在欧美一些国家应用极为广泛,仅在美国RI场地1981年就达320个,1987年发展到了1000个[1]。在中国,土地处理技术经过“七五”、“八五”联合科技攻关项目的实施,先后建成了北京昌平污水快速渗滤系统、阿图什城市污水土地处理系统、开封市啤酒污水快速渗滤处理工程等,实现了从小试、中试到实用规模的试验、示范研究工作,并提出了采用土地处理替代二级处理及人工处理和自然处理并行的技术措施。但是,RI系统本身也存在很多局限性,其中由于系统污水处理负荷低(一般仅为6～130m/a),造成土地占用面积非常大,这使其在中国东部沿海人口密集区的推广应用造成障碍。因此,这一问题的解决成为完善RI系统,实现其在中国推广应用的主要技术关键。1RI系统的主要特点及局限性1.1RI系统的主要特点RI系统主要有地表构筑物、多孔介质及地下构筑物3部分组成。地表构筑物包括污水的预处理、调节、运输、布水以及渗滤等,中心部分是渗滤池。地下构筑物主要包括水质、水位监测井和集水井。多孔介质则由既具有一定的渗透性,又具有一定的阳离子交换容量(CEC)的土壤组成。RI系统的工作方式主要采用淹水(flooding)和落干(drying)的相互交替的方式。它一方面可以防止由于有机物的生长和悬浮物沉淀所造成的渗滤池表层孔隙的过度堵塞,有效地恢复系统的渗透性能,另一方面可使系统内部的浅层剖面上交替形成氧化还原环境,从而使RI系统具有独特的污染物净化功能。RI系统的净化功能主要取决于污水中的主要污染因子与土地系统之间的相互作用。一般认为,主要污染因子的去除机制是:悬浮固体经过过滤,重金属经过吸附和沉淀,磷经过吸附和沉淀,氮经过吸附、硝化和反硝化作用,病原体经过过滤、吸附、干燥、辐射和吞噬,有机物经挥发、生物和化学降解等作用分别被去除。在各种污染因子的去除机制中,微生物的作用是最主要的。城市生活污水中的典型污染因子化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氮(N)等,都是主要靠微生物的生物化学作用来进行的。RI系统的主要工艺特征有以下几个方面:(1)预处理。一般处理用于限制公众接触的隔离地区,二级处理用于控制公众接触的地区;(2)水量调节与贮存。RI系统在冬季往往需降低负荷的运行。另外在渗滤池维修时也要考虑贮存部分污水,可通过冬季增加系统面积的方法来解决;(3)土壤植物系统。适用于RI系统的场地条件为:土层厚度>1.5m,地下水位>1.0m,土壤渗透系数为0.36～0.60m/d,地面坡度<15%。土地用途为农业区或开阔地区,对植物无明显要求;(4)再生水收集。可采用名渠、暗管和竖井方式,再生水回收后可用于各种回用用途[2]。1.2RI系统的局限性基于RI系统的构成及工艺特征,RI系统的局限性主要表现在以下几个方面:(1)由于RI系统的核心构成是利用天然土地系统的自身净化功能进行污水处理,因此其对场地的适用性有一定的要求;(2)由于RI系统污水处理负荷一般比较低,导致系统占地面积非常大;(3)RI系统的净化功能主要依赖于天然状态下的微生物,由于冬季温度较低时微生物活性差,因此,污水处理效果将受到很大影响;(4)对进水水质有一定的要求,主要适用于城市的生活污水,以及5日生化需氧量与化学需氧量