Treatment of Domestic Wastewater by Soil Infiltration System

　　Abstract：The principle, characteristics and design method of a wastewater soil infiltration treatment system are introduced. It is an on-site system suitable for treatment of domestic wastewater in the area where complete sewerage is unavailable. A six years investigation in residential quarters showed that the system operated with stable performance and high removal efficiencies on pollutants, in which removal of CODCr＞80%, BOD5＞90%, NH3-N＞90% and TP＞98% can be achieved.

　　Keywords:soil infiltration;　domestic wastewater treatment;　lawn watering

　　随着旅游及房地产业在我国的发展，大批旅游景点、疗养院、别墅、居民区兴建起来。但是这些设施在解决了供水问题之后，由于种种原因，往往未能够将其下水道与市政排水系统相连接，大量生活污水排入附近的河道，造成严重的水环境污染，甚至威胁到水源地的安全。因此，必须采取工程措施来解决此类水污染问题。

　　污水土壤毛细管渗滤是一种就地污水处理技术，它充分利用土壤中的动物、微生物、植物以及土壤的物理、化学特性将污水净化。由于利用了土壤的自然净化能力，因而具有基建投资低、运转费用少、操作管理简便等优点。同时还能够利用污水中的水肥资源，把污水处理与绿化相结合，美化和改善区域生态环境。

1　工艺原理及特点

　　典型的污水毛细管渗滤净化系统是由预处理、提升、渗滤场等几部分组成的。主要工艺流程如下： 

　　污水首先进入预处理设施，通常使用的预处理设施有水解池和化粪池等。污水经厌氧发酵作用，其中的有机物得到部分分解，降低了污染物负荷，也提高了污水中速效养分的含量，有利于进一步净化和利用。

　　预处理后的污水经过水泵提升通过管道输送至渗滤场。在配水系统控制下，污水经布水管分配到每条渗滤沟中。污水在渗滤沟中通过砾石层的再分布，在土壤毛细作用下上升至植物根区。污水经过土壤的物理、化学作用和微生物的生化作用以及植物吸收利用后得到处理和净化。

　　由于渗滤沟特殊配制的土壤具有理想的土壤机质组成，有机质含量丰富，因此土壤的团粒结构发达，渗透速率高，毛细作用强，吸附容量大，通透性较好。同时，土壤中富含微生物所必须的营养和能源物质，加之适宜的土壤性状为土壤微生物提供了良好的生存发育环境，因此土壤具有较高的生物活性。污水投配到渗滤沟后，沿土壤毛细管上升，通过土壤的物理阻留、土壤吸收吸附、微生物分解利用以及植物吸收等一系列作用，污水中的有机物被去除。其中土壤微生物的活性对有机污染物的去除起着十分重要的作用，被阻留和吸附在土壤中的有机污染物在微生物的作用下，经生物化学反应被分解转化成无机物，这是去除有机污染物的关键过程。

　　草坪植物对营养元素的吸收也是污水净化的重要途径。污水中的氮、磷等作为植物生长所必需的养分，通过植物根系被吸收利用，当割草时被移出系统达到脱除的目的。经常的修剪草坪可以使营养元素的去除量达到最大。

　　植物的生长也极大地改变了污水处理过程的环境条件。由于植物根系深入土壤和增加土壤有机质，既提高了土壤的水力渗透速率，还有助于创造一个良好的植物根区的微环境，有利于微生物对污染物的降解。

　　污水毛细管渗滤系统与其他污水处理系统相比较，具有以下特点：

　　①　系统运行稳定、可靠，抗冲击负荷能力强；

　　②　在高效去除BOD₅的同时能去除氮、磷，对水源保护意义重大；

　　③　建设容易、维护简便、基建投资少、运转费用低；

　　④　整个系统在地表下，不会散发臭气，地面草坪还可以美化环境；

　　⑤　将污水处理与绿化建设相结合，实现了污水的资源化利用。

2　工程设计

2.1　处理水量与进水水质

　　一般生活污水的人均排水量可按200 L/(人^．d)考虑，由此计算系统的处理水量。从工艺流程可知，水解池或化粪池作为预处理设施设置于提水泵站之前，因此渗滤场地的进水水质实际上反映了生活污水经预处理后的水质情况，一般BOD₅为30～80 mg/L，COD_Cr约为50～150 mg/L。

　　采用水解池或化粪池作为污水毛细管渗滤系统的预处理装置，可以为后续系统提供污染物浓度较低、生化降解性较高的进水。同时，粪便中的寄生虫卵和病原微生物在厌氧环境中受生物拮抗作用而被杀死，污水中的粪便也得到了一定的无害化处理。

2.2　渗滤场面积计算及渗滤沟布置

　　毛细管渗滤系统的设计有多种方式，有以污染物去除能力为限制的污染物负荷设计方法；有以系统透过水量为限制的水力负荷设计方法；还有以绿地利用中植物需水量为主的设计方法。可以在实际设计时相互校核。

　　毛细管渗滤系统的水力负荷一般为0.03～0.04 m³/(m^．d)。所需渗滤沟的总长度由下式计算：

　　通常这类系统的BOD₅负荷应小于2.0 gBOD₅/(m^2．d)。

　　渗滤沟沟间距以1.5 m计，则渗滤场总占地面积为渗滤沟总长度×1.5 m。从布水均匀的角度考虑，每条渗滤沟的长度以不超过20 m为宜。可将整个渗滤场分成若干单元，每个单元分为若干组，每组设若干条渗滤沟，每条长20 m，宽1.0 m，沟间中心距为1.5 m。渗滤沟内设陶土管搭接形成的布水管，管径为100 mm。

2.3　渗滤沟结构

　　渗滤沟是本系统的关键设施，污水主要是在流经渗滤沟的过程中得以净化的，结构见图1。 

　　渗滤沟主要由五部分组成。“底层”：又称布水层或垫层，由直径为20～40 mm的砾石和粒径为0.25～1.00 mm的粗砂组成，起承托渗滤层和使污水均匀分布的作用，内设埋深0.6 m的陶土布水管。“渗滤层”：是用当地土壤搀和一定比例的泥炭和炉渣配制而成的特殊土壤层，厚度为40 cm，是污水净化的主要作用层。“表层”：由较肥沃的耕作土壤组成，是草坪植物的生长层，其上种植绿色期长的草坪植物“马尼拉”、“翦股颖”和“早熟禾”，实现污水绿地利用。“防渗层”：位于沟床最底层，由厚度为0.23 mm的聚氯乙烯薄膜构成，其作用是防止污水直接下渗，使砾石层经常处于水饱和状态，促使水分的毛细上升。“隔离层”：设置在特殊土壤层下，由可透水的无纺布构成，以防止上层土壤下落填入砾石层，破坏均匀布水。

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