高負荷地下滲濾污水處理技術(shù)

1、高負荷地下滲濾污水處理技術(shù)1、工藝原理地下滲濾是北美和歐洲生活污水現(xiàn)場處理的首選技術(shù)，在日本等國也有較多的應用。其基本方法是將污水通過埋在地下的散水管散布到一定面積的人工土中，污水從上部包氣帶向下滲濾的同時，其中的污染物在土壤中通過截留、吸附及微生物分解和轉(zhuǎn)化而去除，滲濾系統(tǒng)之上的土地可用作綠地、旱地、停車場等。然而，傳統(tǒng)傳統(tǒng)技術(shù)日處理1噸污水所需土地面積超過20m2，難以在我國應用和推廣。我們針對傳統(tǒng)技術(shù)中存在的問題，經(jīng)過7年的研究開發(fā)，將地下濕地與高負荷地下滲濾技術(shù)相結(jié)合，使其日處理1噸污水占地地面積小于2m2，而且永不堵塞。這不僅大大增加了其適用范圍，而且大大降低了建設成本。本技術(shù)的基本

2、流程如圖1所示。整個系統(tǒng)為地埋式，污水處理系統(tǒng)之上的土地可規(guī)劃為綠地、旱地、停車場、休閑運動場地等。地下濕地與地下滲濾單元是處理系統(tǒng)的核心，以好氧為主，僅僅在進水時出現(xiàn)厭氧環(huán)境，其出水的COD、BOD、TSS、氨氮等指標均達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）一級A類標準限值。由于反硝化效果不理想，出水的硝氮含量有可能偏高，但若增加一個厭氧濾池或人工濕地，便可取得良好的脫氮效果。圖1 污水處理流程圖2、主要優(yōu)點和技術(shù)經(jīng)濟指標（1）不需要專用土地：整個系統(tǒng)為地埋式，地表可用作綠地、旱地、停車場、休閑運動場地等。（2）一次性投資較少：對于處理能力超過50噸/天的系統(tǒng)，噸污水的

3、建設投資1500-1800元。若無需進行深度脫氮除磷處理，建設成本還可再降約15%。（3）運行費用低：噸污水處理成本0.06-0.08元。（4）操作維護簡便易行：無復雜設備，幾乎不需要日常管理。（5）處理效果好，運行穩(wěn)定：滲濾田出水TSS、COD、BOD、氨氮、總氮低于國家城鎮(zhèn)污水處理廠一級A類排放標準（GB18918-2002）限值（或去除率超過90%），總磷去除率為60-95%。（6）不危害周圍環(huán)境和景觀，無二次污染。（7）受氣候條件影響?。涸诒狈?、冬季均可正常運行。（8）占地較少：總系統(tǒng)占地2.0-2.5 m2/噸（地表可綠化或硬化）；（9）使用靈活：單個系統(tǒng)的日處理能力從數(shù)噸至數(shù)千噸。

4、與常規(guī)污水處理廠相比（一級A類排放標準），采用本技術(shù)每處理1萬噸污水可節(jié)約1萬元，節(jié)約電力6000度以上，且不排放污泥，中水便于回用。因此具有經(jīng)濟、環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水等多重功效。3、技術(shù)可靠性分析（1）技術(shù)工藝的先進性地下滲濾系統(tǒng)在國外的廣泛應用有幾十年的歷史，大量的研究和實踐表明，顆粒有機物的超量積累導致系統(tǒng)堵塞是限制其污水負荷能力的主要原因，然而，近年來的研究顯示，在污水負荷較大的情況下傳統(tǒng)系統(tǒng)的處理效果也不理想。我們通過資料調(diào)研、理論分析和實驗研究，查明了導致系統(tǒng)堵塞和影響污水處理效果的主要原因，并提出了多種解決方案。在7年多的研究中，我們對技術(shù)方案進行了篩選和多次改進，同時對系統(tǒng)的運行模

5、式進行了優(yōu)化。有關(guān)成果獲中國發(fā)明專利授權(quán)2項，另申請中國發(fā)明專利和實用新型專利各1項。在本技術(shù)方案中，污水經(jīng)過隔油沉淀預處理后進入水量調(diào)節(jié)池，通過泵提間歇性地進入散水管，并通過散水孔進入地下濕地與地下滲濾單元。地下濕地與地下滲濾單元如圖2所示，其中的人工土含有特殊的填料組分，以控制污染物的遷移和微生物群落分帶，此外，通過加入特定功能的高效微生物菌劑，以提高出水水質(zhì)。 圖2 地下濕地與高負荷地下滲濾單元示意剖面圖進入地下濕地與地下滲濾單元的污水，一部分在重力作用下滲濾穿透散水層之下的防堵填料往下運移；來不及滲濾的污水則在散水層填料中側(cè)向流動，并通過連通散水層與通風層的礫石進入下防堵層。污水在散水

6、層填料中側(cè)向流動的同時，其中的懸浮顆粒有機物被不同粒徑的填料攔截，并且不斷被填料表面的微生物膜分解和轉(zhuǎn)化，使系統(tǒng)具有地下濕地的污水凈化功能。由于連通散水層與通風層的礫石相當于二次散水通道，對下防堵層散水，從而使污染物（尤其是顆粒物）負荷高度分散，大大提高了系統(tǒng)的防堵能力。殘留的污染物被下部的精濾層填料攔截并且被微生物分解和轉(zhuǎn)化，使污水得到凈化。經(jīng)處理后的中水在滲濾田底部匯入集水溝，并且通過集水排水管排放或進入清水池回用。（2）試驗系統(tǒng)運行情況和研究結(jié)果我們于2005年6月在中科院廣州地球化學研究所生活小區(qū)建成了一個試驗系統(tǒng)（圖3），其滲濾面積為20m2，污水處理量約8噸/天，系統(tǒng)出水TSS、C

7、OD、BOD、氨氮、總磷等指標低于國家城鎮(zhèn)污水處理廠一級A類排放標準（GB18918-2002）限值，系統(tǒng)運行3年多，穩(wěn)定正常。2008年7月，我們對該試驗系統(tǒng)進行了局部分層剝離開挖（圖4），即使在散水孔周圍也未發(fā)現(xiàn)有機物累積發(fā)黑的現(xiàn)象，表明在所運行的污水負荷條件下，系統(tǒng)不會堵塞。與2005年的技術(shù)相比，現(xiàn)有技術(shù)的防堵性能更強，其污染物負荷能力提高70%以上。圖3 試驗系統(tǒng)及其出水  CODBODTSS氨氮TP進水272167162565-6出水408<102.5單位：mg/l；出水未經(jīng)脫氮除磷深度處理。出水TP隨運行時間逐漸升高，并趨于穩(wěn)定。 圖4 試驗系統(tǒng)局部分層

8、剝離開挖（3）高負荷地下滲濾系統(tǒng)污染物負荷能力估算在地下滲濾系統(tǒng)中，有機物含量的變化包括有機物的不斷加入、分解和新生有機物的形成。設隨污水進入的懸浮有機物的量為S (g/d)；系統(tǒng)對COD的去除量為X (g/d)；每氧化1g固體有機物需氧氣 (g)；每去除1g COD產(chǎn)生的細菌生物量(生物產(chǎn)率)為R (g/g COD)；微生物對污泥的分解比率為K(d-1)。若第i天系統(tǒng)中殘留污泥的總量用Wi表示，則有： Wn=Wn-1+W+W- (1)其中： W+ = S + R×X + K×R×Wn-1 (2) W- = KWn-1 (3)系統(tǒng)運行n天后的殘留污泥量為： Wn=

9、(S+R×X)1-(1+K×R×-K)n/(K×R×-K)當W+=W-時，則土壤中殘留有機質(zhì)的量不再變化（污泥平衡），即： (K-K×R×)WR=S+R×X WR=(S+R×X)/(K-K×R×)理論上，如果達到污泥平衡時滲濾系統(tǒng)沒有被堵塞，則該系統(tǒng)永遠不會因有機物的累積而堵塞。我們通過可控條件下的模擬實驗結(jié)果擬合出上述方程中的有關(guān)參數(shù)，并對各主要參數(shù)進行了模型敏感性分析。結(jié)果表明，當污水的COD為250-300mg/l, 懸浮有機物的濃度為80mg/l，滲濾系統(tǒng)的污水負荷能力可以達到

10、每平方米 1.1 噸/天（超強系統(tǒng)可達到1.4噸/天），而永久不被堵塞。本技術(shù)除地下滲濾外，還附加了地下濕地功能，可以使系統(tǒng)的污染物負荷能力進一步提高，而我們在工程應用中的污水負荷不超過理論負荷能力的50%，因此可以保障系統(tǒng)永不堵塞。4、示范和應用已建工程廣州地化所中試工程（8t/d, 2005年6月）江蘇省靖江市利民村 (70t/d)江蘇省靖江市水山村 (70t/d)廣東佛山市南莊鎮(zhèn)利華員工村(200t/d)江蘇武進雪堰橋費巷村(100t/d)江蘇溧陽市南渡鎮(zhèn)大圩村(2個，50t/d、30t/d)江蘇溧陽南渡鎮(zhèn)石街村(15t/d)江蘇溧陽竹簀鎮(zhèn)水西村(25t/d)江蘇溧陽戴埠鎮(zhèn)2個(2個,

11、20t/d和25t/d)在建工程江蘇江陰市徐霞客鎮(zhèn)新街村 (60t/d) 江蘇江陰市周莊鎮(zhèn)華宏村 (50t/d)江蘇江陰市顧山赤岸村(20t/d)擬建工程江蘇江陰市夏港、利港、月城、顧山、申港、南閘諸鎮(zhèn)共10個村 (每個20-100t/d)江蘇靖江市西來鎮(zhèn)西來村 (70t/d)廣東佛山三水區(qū)白坭鎮(zhèn)金竹村（2個，每個200t/d，服務人口約3000人)廣東佛山白坭鎮(zhèn)上灶南村（50t/d)廣東佛山白坭鎮(zhèn)上灶南村（50t/d)靖江利民村污水處理系統(tǒng)地表景觀 靖江利民村污水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)標準pHCODCrBOD5NH4-NTNTPTSS一級B6-96020820120一級A50105150.510五類地表水40102.02.00.4