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污水处理与土地处理的结合方法
点击次数:2177 发布时间:2017-12-06

污水处理与土地处理的结合方法

土地处理系统(land processing system)是利用土地及其中微生物和植物根系对污水(废水)进行处理,同时又利用其中水分和肥分促进农作物、牧草或树木生长的工程设施。属于常年性污水处理工程,常用于中小城市污水二级污水处理之后代替处理。由污水的沉淀预处理、贮水塘湖、灌溉系统、地下排水等系统组成。处理方式一般为污水灌溉(通过喷洒或自流将污水排放到土地上以促进植物的生长)、渗滤(将污水排放到粗砂、土壤和砂壤土土地上竟渗滤处理并补充地下水)和地表漫流。

    利用土地以及其中的微生物和植物根系对污染物的净化能力来处理污水或废水,同时利用其中的水分和肥分促进农作物、牧草或树木生长的工程设施。

 

土地处理系统是常年性的污水处理工程。随着工业化和城市化的迅速发展,废水中污染物的种类日渐增多,即使经过污水二级处理,仍有一些污染物如氮、磷等营养物质和难以生物降解的物质未被去除,需要进行处理(见污水三级处理)。而正规的污水处理费用很高,难以普遍实施,因此土地处理系统便作为污水处理的代用方法被推广开来,特别适于处理中小城市的污水。

污水处理与土地处理的结合方法

处理方式 :

地表漫流

用喷洒或其他方式将废水有控制地排放到土地上。土地的水力负荷每年为1.5~7.5米。适于地表漫流的土壤为透水性差的粘土和粘质土壤。地表漫流处理场的土地应平坦并有均匀而适宜的坡度(2~6%),使污水能顺坡度成片地流动。地面上通常播种青草以供微生物栖息和防止土壤被冲刷流失。污水顺坡流下,一部分渗入土壤中,有少量蒸发掉,其余流入汇集沟。污水在流动过程中,悬浮固体被滤掉,有机物被草上和土壤表层中的微生物氧化降解。这种方法主要用于处理高浓度的有机废水,如罐头厂的废水和城市污水。

灌溉

通过喷洒或自流将污水有控制地排放到土地上以促进植物的生长。污水被植物摄取,并被蒸发和渗滤。灌溉负荷量每年约为0.3~1.5米。灌溉方法取决于土壤的类型、作物的种类、气候和地理条件。通用的方法有喷灌、漫灌和垄沟灌溉(见图)。 喷灌:采用由泵、干渠、支渠、升降器、喷水器等组成的喷洒系统将污水喷洒在土地上。这种灌溉方法适用于各种地形的土地,布水均匀,水损耗少,但是费用昂贵,而且对水质要求较严,必须是经过二级处理的。

漫灌:土地间歇地被一定深度的污水淹没,水深取决于作物和土壤的类型。漫灌的土地要求平坦或比较平坦,以使地面的水深保持均匀,地上的作物必须能够经受得住周期性的淹没。

垄沟灌溉:靠重力流来完成。采用这种灌溉方式的土地必须相当平坦。将土地犁成交替排列的垄和沟。污水流入沟中并渗入土壤,垄上种植作物。垄和沟的宽度和深度取决于排放的污水量、土壤的类型和作物的种类。

上述三种灌溉方式都是间歇性的,可使土壤中充满空气,以便对污水中的污染物进行需氧生物降解。

渗滤

这种方法类似间歇性的砂滤,水力负荷每年约为3.3~150米。废水大部分进入地下水,小部分被蒸发掉。渗水池一般是间歇地接受废水,以保持高渗透率。适于渗滤的土壤通常为粗砂、壤土砂或砂壤土。渗滤法是补充地下水的处理方法,并不利用废水中的肥料,这是与灌溉法不同的。

净化效能 废水中的污染物在土地处理系统中是通过许多种过程去除的,包括土壤的过滤截留,物理和化学的吸附,化学分解和沉淀,植物和微生物的摄取,微生物氧化降解以及蒸发等。

污水处理与土地处理的结合方法

病菌去除

病原微生物的去除

废水中的病原微生物进入土壤,便面临竞争环境,例如遇到由其他微生物产生的抗生物质和较大微生物的捕食等。在表层土壤中竞争尤其剧烈,这里氧气充足,需氧微生物活跃,在其氧化降解过程中要捕食病原菌、病毒。一般地说,病原菌和病毒在肥沃土壤中以及在干燥和富氧的条件下,比在贫瘠土壤中以及在潮湿和缺氧的条件下,生存期短,残留率小。废水经过一米至几米厚的土壤过滤,其中的细菌和病毒几乎可以全部去除掉,仅在地表上层1厘米的土壤中微生物的去除率就高达92~97%。

BOD的去除

废水中的BOD(生化需氧量)大部分是在10~15厘米厚的表层土中去除的。BOD、COD(化学需氧量)和 TOC(总有机碳)的物理(过滤)去除率为30~40%。废水中的大多数有机物都能被土壤中的需氧微生物氧化降解,但所需的时间相差很大,从几分钟(如葡萄糖)到数百年(如称为腐殖土的络合聚结体)。废水中的单糖、淀粉、半纤维、纤维、蛋白质等有机物在土壤中分解较快,而木质素、蜡、单宁、角质和脂肪等有机物则分解缓慢。如果水力负荷或 BOD负荷超过了土壤的处理能力,这些难分解的有机化合物便会积累下来,使土壤孔隙堵塞,发生厌氧过程。如发生这种情况,应减少灌溉负荷,使土壤表层恢复富氧的状况,逐渐将积累的污泥和多糖氧化降解掉。在厌氧过程中形成的硫化亚铁沉淀,也会被氧化成溶解性的硫酸铁,从而使堵塞得到消除。

磷和氮的去除

在废水中以正磷酸盐形式存在的磷,通过同土壤中的钙、铝、铁等离子发生沉淀反应,被铁、铝氧化物吸附和农作物吸收而有效地除去。因此废水土地处理系统的地下水或地下排水系统的水中含磷浓度一般为 0.01~0.1毫克/升。磷在酸性条件下生成磷酸铝和磷酸铁沉淀,而在碱性条件下则主要生成磷酸钙或羟基磷灰石沉淀。除了纯砂土以外,大多数土壤中的磷在0.3~0.6米厚的上层便几乎被全部除去。

废水中的氮在土地上有四种形式:有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。亚硝酸盐氮在氧气存在的条件下易被氧化为硝酸盐氮。土地上的氮不管呈何种形态,如不挥发,zui后都会矿化为硝酸盐氮。硝酸盐氮可通过作物的根部吸收和反硝化(脱硝)作用去除,在深入到根区以下的土层中,由于缺氧条件,部分硝态氮(10~80%)发生脱硝反应;zui后总有一部分硝态氮进入地下水中。

有机毒物的去除

二级处理出水中含的微量有机毒物,如卤代烃类、多氯联苯、酚化物以及有机氯、有机磷和有机汞药等。它们的浓度一般远低于 1毫克/升,在土壤中通过土壤胶体吸附,植物摄取,微生物降解,化学破坏挥发等途径而被有效地去除。

微量金属的去除

一般认为粘土矿、铁、铝和锰的水合氧化物这四种土壤组分以及有机物和生物是控制土壤溶液中微量金属的重要因素。它们去除微量金属的方式有:①层状硅酸盐以表面吸附或以形成表面络合离子穿入晶格和离子交换等方式吸附;②不溶性铁、铝和锰的水合氧化物对金属离子的吸附;③有机物如腐植酸对镉、汞等重金属的吸附;④形成金属氧化物或氢氧化物沉淀;⑤植物的摄取和固定。微量重金属的去除以吸附作用为主;常量重金属的去除往往以沉淀作用为主。

在废水所含的金属中,镉、锌、镍和铜在作物中的浓缩系数zui高,因而对作物以及通过食物链对动物和人的危害也zui大。

处理效率 土地处理系统处理效率取决于废水负荷、土壤、作物、气候,以及运行状况等许多因素。根据土地处理系统的实际运行经验,设计和运行良好的各种处理方式的效率估计如表。

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