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2.3 土地处理系统技术

2008—2010年，上海在开展郊区农村生活污水治理的8个区县中，7个区县采用了土壤渗滤系统，且其安装数量占该区县系统总数的比例几乎均在50%以上，甚至高达100%。在国外，美国约有36%的农村及零星分布的家庭住宅采用渗滤装置处理生活污水;瑞典、芬兰和挪威等国家，约有100多万散居住户采用渗滤系统处理生活污水。根据土地处理系统中水流运动的速率和流动轨迹的不同，土地处理系统可分为4种类型：慢速渗滤系统、快速渗滤系统、地表漫流系统和地下渗滤系统。慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗滤速度慢，主要用于污水的深度处理。项爱枝等采用UASB+SBR+ASBR+土地处理系统处理养猪废水，其中慢速渗滤土地处理系统作为深度处理工艺，对COD、BOD5和氨氮去除率都在99%以上。快速渗滤系统是将废水有效控制地投配到具有良好渗滤性能的土壤如砂土、沙壤土表面，水力负荷和有机负荷较其他类型的土地处理系统高很多，是目前研究和应用较多的一种土地处理类型。地表漫流系统相对其他类型的土地处理系统应用相对较少。袁宜如等采用地表漫流系统为主要工序处理九江校园生活污水，其出水水质达到GB 18918—2002二级标准。

地下渗滤系统是将废水有控制地投配到距地表一定深度、具有一定构造和良好扩散性能的土层中，使废水在土壤的毛细管浸润和渗滤作用下，向周围运动且达到净化废水要求的土地处理系统。地下渗滤系统的布水系统埋于地下，不影响地面景观，负荷较低，对污染物的去除效果好。沈阳应用生态研究所在“八五”期间修建了处理规模为50m3/d的地下渗滤示范工程;“九五”期间修建了处理规模为300m3/d的示范工程。张建等采用红壤土作为填充土壤，在2cm/d的水力负荷下，进行了地下渗滤系统处理村镇生活污水的现场中试，出水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920—2002);2004年采用地下渗滤系统处理滇池流域的村镇生活污水，工程设计处理水量为30m3/d，设计水力负荷为0.08m3/(m2˙d)，获得对COD、总氮和总磷的去除率分别达到86.7%、85.5%和96.5%;同年，通过向处理生活污水的地下渗滤系统内掺加10%(体积分数)的草炭，启动时间从70d缩短到30d，氨氮和总氮的平均去除率也由原来的83%和69%分别提高到95%和80%。尹海龙等通过建立地下水数学模型，试图优化土壤渗滤工程运行控制中水力负荷与地下水水质监测井的布设。严群等则采用能增加土地毛管渗滤系统水力渗透性能的煤渣及提高土壤通气性能的草炭，与土壤合并作为地下渗滤系统的填料并采用不同的填料装填方式，增加对污染物的去除效果。马利民等通过对复合垂直流渗滤系统中增加球型填料，利用生物强化来提高垂直流渗滤系统对城市生活污水污染物去除能力。孔刚等对比了标准型、深型及浅型毛细管等3种构造的地下土壤渗滤沟去除模拟农村生活污水氮、磷，得出毛细管型构造渗滤沟在布水均匀性、稳定性及氮、磷去除效果等方面均优于标准型构造的渗滤沟;2009年构建了一种新型地下土壤渗滤系统，通过缩短布水管间距，在同一渗滤沟内不同区域实现干/湿交替运行，保证了处理效率，减少了占地。张之崟等就上海虹桥机场围场河典型污染河段进行土壤渗滤法水质生态修复试验，COD去除率达到75.8%，总磷得到完全去除。

地下渗滤系统长期处于持水饱和状态时，又被称为土壤含水层处理(SAT)。土壤渗滤系统中SAT系统应用和研究最为广泛，美国农村地区大量的家庭即利用花园使用了这种高效、低能、管理简易的生态工程技术。从20世纪90年代开始，国外从各方面对SAT进行了深入而广泛的研究，特别是污水回用方面。KANAREK 等于1996年介绍了以色列Dan地区城市污水处理厂出水深度处理工程，指出在5年时间内该工程为国家提供了4亿m3可用于灌溉的回用水。GANOULIS等对SAT 处理废水用于回用水做了风险分析。NEMA 等对SAT 做了技术和经济评价。AKBER等在科威特采用SAT 工艺时发现，尽管系统运行将近30年，但对氨氮、有机碳、病毒、重金属等仍然保持良好的处理效果。此外，研究者还从水利条件953-964，、渗透性等动力学角度研究SAT 去除污染物的效能与机制。此外，性激素、药物等难降解有机物的去除是目前学者研究的热点，而其中微生物群落分布则是研究的难点。

3 存在问题

上述生态处理技术中，人工湿地技术对于土地类型和面积有一定的要求。目前，沼泽、池塘及闲置土地的面积都在快速缩减。白军红等对霍林河流域研究发现，1996—2000年，沼泽、河流和湖泊湿地面积都呈现净减少变化趋势。陈静等研究发现，1986—2000年东北地区沼泽湿地总面积呈下降趋势，后5年年均缩减速率是前10年的28倍。同时，植物作为人工湿地发挥去污能力的重要组成部分，其生长受季节更替影响大。此外，虽然国内外对湿地净化机制展开了大量的研究，建设了不少实际工程，但湿地内部机制十分复杂，各地区环境差异不同，进水水质也有差别，对其理解不足将导致实际设计建造出的湿地系统出水无法达到预计效果或者运行年限受限。

传统稳定塘所需水力停留时间较长，占地面积大。目前，可以通过增加人工曝气措施和添置填料等能增加塘内微生物的活性和数量，缩短水力停留时间，达到减少占地。但是稳定塘处理效果受气候影响较大。低温条件下，菌藻的活性受到抑制，导致塘体对污染物的降解能力不足;而温度过高，营养物充分条件下又将引起藻类爆发性繁殖，最终使整个系统无法正常运行。此外，臭味、滋生蚊蝇、污泥不易排出等问题也亟待完善解决。

土地渗滤系统遇到最大的困难是运行不当带来的堵塞。而另一个不容忽视的问题是系统无法有效去除氮污染。在围绕如何提高土壤渗滤系统脱氮性能上，ZOU 等在不同水力负荷下，采用改良土壤提高土壤脱氮性能。VAN 等953-964研究了水力负荷与净化水质效果之间的相互关系。WANG等采用分流的方式来提高土壤装置的脱氮性能。ZHANG等还通过间歇操作的方式来强化土壤装置脱氮的性能。目前的研究结果表明，单级土壤渗滤系统仍不能取得令人满意的脱氮效果，必须考虑其他措施来提高系统的脱氮能力。为此，笔者曾采用土壤渗滤系统与包埋硝化菌流化床结合的新工艺来提高总氮的去除效能，但是利用土壤渗滤系统作为主体工艺提高其脱氮性能还有待深入研究。

4 结语

针对上述问题，应因地制宜地采取适当的生态处理技术，同时对技术本身去除机制仍需进行深入研究以规避每种技术存在的缺陷，改进处理效果，以应对分散式面源生活污水处理的难题。

原标题：分散式面源生活污水生态处理技术研究进展

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