第一篇第3章污水的生态净化处理法

二、土 地 处 理 基 本 工 艺
慢速渗滤 系统
快速渗滤 系统
地表漫流 系统
湿地处理 系统
地下渗滤 处理系统
慢速渗滤系统适用于渗水性能良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、 气候润湿的地区。 慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗流速度慢，故污水净 化效率高，出水水质优良。 慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因素为：灌水 率、灌水方式、作物选择和预处理等。
土地处理基本工艺
慢速渗滤 系统
快速渗滤 系统
地表漫流 系统
湿地处理 系统
地下渗滤 处理系统
地下污水处理系统是将污水投配到距地面约0.5m深、有 良好渗透性的底层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使污水 向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程 使污水得到净化。 地下渗滤系统适用于无法接入城市排水管网的小水量污 水处理。污水进入处理系统前需经化粪池或酸化池预处理。
一、土地处理系统的净化机理
污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理 吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机 物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化 过程。 BOD的去除 磷和氮的去除 悬浮物质的去除 病原体的去除 重金属的去除
在土地处理中，磷主要是通过植物吸收， 化学反应和沉淀（与土壤中的钙、铝、铁等离 子形成难溶的磷酸盐）、物理吸附和沉淀（土 壤中的黏土矿物对磷酸盐的吸附和沉积），物 理化学吸附（离子交换、络合吸附）等方式被 去除。其去除效果受土壤结构、阳离子交换容 量、铁铝氧化物和植物对磷的吸收等因素的影 响。 氮主要是通过植物吸收，微生物脱氮（氨 化、硝化、反硝化），挥发、渗出（氨在碱性 条件下逸出、硝酸盐的渗出）等方式被去除。 其去除率受作物的类型、生长期、对氮的吸收 能力以及土地处理系统等工艺因素 的影响。
2．人工湿地
人工湿地（CW，Constructed Wetland）， 美国著名的湿地研究、设计与管理专家 Hammer等人将人工湿地定义为：一个为了人 类的利用和利益， 通过模拟自然湿地， 人为 设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植物、 动物和水体组成的复合体。有人认为：人工湿 地是指通过模拟天然湿地的结构与功能，选择 一定的地理位置与地形，根据人们的需要人为 设计与建造的湿地。
（4）微生物： 微生物在湿地基质中与其他动物和植物共生 体的相互关系起着核心作用。
2）人工湿地的类型
可分为三种类型： （2）SW型 潜流湿地
污水在填料表面下 渗流，充分利用填料 表面及植物根系上生 物膜及其他作用处理 污水。水力负荷与污 染负荷较大，对BOD， COD及重金属等处理 效果好,它在污水处理 中得到了广泛的应用。
传统常规污水治理工艺投资大、耗能高 ，运行管理要求高。以去除碳源污染物 为主，对氮磷等营养物质的去除则微乎 其微，其出水排入环境水体后易引起富 营养化等。 我国经济发展水平不高，能源短缺，许 多地方缺乏高水平操作管理人员，只能 将污水进行一级物理处理，即使已经兴 建的许多二级污水处理工程，由于处理 成本和维持费用昂贵而经常处于间歇运 行或者根本不运行的状态，导致大量建 设资金的浪费和环境污染的日趋恶化。
土地处理基本工艺
慢速渗滤 系统
快速渗滤 系统
地表漫流 系统
湿地处理 系统
地下渗滤 处理系统
地表漫流系统适用于渗透性的黏土或亚黏土，地面的最佳 坡度为 2％～ 8％。废水以喷灌法或漫灌法有控制地在地面上均 匀地漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流动过程中少量废水被 植物摄取、蒸发和渗入地下。地面上种牧草或其他作物供微生 物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。 采用何种方法灌溉取决于土壤性质、作物类型、气象和地形。
土地处理基本工艺
慢速渗滤 系统
快速渗滤 系统
地表漫流 系统
湿地处理 系统
地下渗滤 处理系统
快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生方 法。适用于渗透性能良好的土壤，如砂土、砾石性砂土等。 污水灌至快速滤渗田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。 灌水与休灌反复循环进行，使滤田表面土壤处于厌氧-好氧交替运行状态， 依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得 以净化。 快速渗滤法的主要目的是补给地下水和污水再生回用。进入快速渗滤 系统的污水应进行适当预处理，以保证有较大的渗滤速率和硝化速率。
场地处理工艺 处 理 水 处理效果（%） 量 （ m3/d ） BOD COD SS 800 96.87 87.60 52.57 TOC 83.59 TN 82.38 TP 92.34
沈阳西慢滤系统
北 京 昌 平 快 滤 系 500 统
95.80 91.90 71.98
82.40
79.30
89.00
建设中的人工湿地处理试验系统
人 工 湿 地 系 统
无植物时人工湿地系统空白试验
人工湿地系统植物栽种
昆明滇池人工湿地处理暴雨径流试验系统
示范工程（占地6.2公顷）
泄 洪 沟 湿地1
泻洪闸
沉砂池 格栅 人工湿地处理暴雨示范工程
一、 湿地与人工湿地概念
1．湿 地
湿地(wetland)是陆生生态与水生生态之间的 过渡地带，其基质(土壤、砂、卵石等)在一年 中大部分时间处于水饱和状态或被浅水所淹没， 长期或间歇地生长有水生植物。1982年3月 12日修正的“国际湿地公约”中，把湿地定义 为：“不问其天然或人工，长久或暂时性沼泽 地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或 流动或为淡水、半咸水，包括低潮时不超过 6m的水域”。
由生态学和环境工程学两学科交叉产生的生态 净化污水处理技术，利用自然生态系统中物理 、化学和生态等的协同作用实现污水的净化， 具有投资少、运行费用低、维持技术水平要求 低和能耗小等特点，作为传统污水处理技术的 一种廉价替代工艺，受到世界各国的重视，成 为污水处理领域应用研究的热点之一，近二三 十年得到了迅速发展。 生态净化污水处理技术更注重整体综合治理， 已被越来越多的国家和地区所采用，水污染治 理正在从传统的治理技术向生态环境友好治理 技术的方向发展。
三、人工湿地工艺原理
1 ．人工湿地组成与结构类型 2 ．人工湿地去除污染物的机理
1 ．人工湿地组成与结构类型
1）人工湿地的组成 人工湿地由五部分组成：水，基质，植物， 水生动物及其微生物群落。 湿地净化污水主要是靠基质-微生物-植物 这个复合生态系统的物理、化学和生物的 三重协调作用来实现。
（1）水体： 是人工湿地处理的对象，它在人工湿地系统 中具有很重要的意义，目前人工湿地处理对象水体十分广泛， 今后其所处理的对象水体将进一步拓宽。 （2）基质 主要有：石块、砾石、砂粒、细砂、砂土和土 壤等。这些基质既可为微生物的生长提供稳定的依附表面，也 可为水生植物提供支持载体和生长所需的营养物质，当污水流 经人工湿地时，基质通过一些物理、化学途径（如吸附、吸收、 过滤、络合反应和离子交换等）来净化污水中的各种有机污染 物。 （3）水生湿地植物： 水生湿地植物是人工湿地的重要组 成部分，对污染物的降解和去除有重要作用。
一、土地处理系统的净化机理
污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理 吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机 物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化 过程。 BOD的去除 磷和氮的去除 悬浮物质的去除 病原体的去除 重金属的去除
BOD大部分是在土壤表层土中去除的。 土壤中含有大量的种类繁多的异养型 微生物，它们能对被过滤、截留在土壤颗 粒空隙间的悬浮有机物和溶解有机物进行 生物降解，并合成微生物新细胞。 当污水处理的BOD负荷超过让土壤微 生物分解BOD的生物氧化能力时，会引 起厌氧状态或土壤堵塞。
第一节 污水土地处理
污水土地处理
污水土地处理是在在农田灌溉的基础上，运用人工调控 利用土壤-微生物-植物组成的生态系统使污水中的污染物净 化的处理方法。 土地处理是以土地作为主要处理系统的污水处理方法， 其目的是净化污水，控制水污染，其设计参数（如负荷率） 需通过试验研究确定。 土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表 漫流、湿地和地下渗滤系统。 土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设 施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水 的收集和利用系统等五部分组成。
北 京 昌 平 地 表 漫 600 流
84.80 80.20 90.90
71.50
61.60
表3-3 污水土地处理技术的适用范围
m3பைடு நூலகம்d
第二节 人工湿地处理
人工湿地技术利用自然生态系统中的 物理、化学和生态等协同作用实现污水的 净化，具有出水水质好，氮、磷去除效率 高，运行维护管理方便，投资及运转费用 低等特点，20世纪80年代以来，在我国得 到了迅速发展。 1987年，天津市环境保护研究所建成 我国第一座芦苇湿地工程；1990年，华南 环境保护研究所建成深圳白泥坑人工湿地 示范工程，以及近年来成都市活水公园和 沈阳市建成通水的马官桥污水生态处理厂， 都是人工湿地污水处理的典型范例。
一、土地处理系统的净化机理
污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理 吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机 物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化 过程。 BOD的去除 磷和氮的去除 悬浮物质的去除 病原体的去除 重金属的去除
污水经土壤处理后，水中大部分的病菌和 病毒可被去除，去除率可达92％～97％。其去 除率与选用的土地处理系统工艺有关，其中地 表漫流的去除率较低，但若有较长的漫流距离 和停留时间，也可以达到较高的去除效率。
土地处理基本工艺
慢速渗滤 系统
快速渗滤 系统
地表漫流 系统
湿地处理 系统
地下渗滤 处理系统
湿地处理系统是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水 的方法。污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、 沼泽性植物的湿地上，污水在沿一定方向流动过程中，在 耐水性植物和土壤共同作用下得以净化。 湿地处理可直接处理污水或深度处理。污水进入系统 前需预处理。
三、土 地 处 理 系 统 的 工艺选择和工艺参数
土地处理系统工艺类型的选择主要是根 据土壤性质、透水性、地形、作物种类、气 候条件和废水处理程度的要求来选择。
土地处理系统的主要工艺参数为负荷率。 常用的负荷率有水量负荷和有机负荷，有时 还辅以氮负荷和磷负荷。
表3-2 国内几种污水土地处理系统的运行数据
一、土地处理系统的净化机理
污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理 吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机 物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化 过程。 BOD的去除
磷和氮的去除
悬浮物质的去除 病原体的去除 重金属的去除
重金属主要是通过物理化学吸附、化学反 应与沉淀等途径被去除的。重金属离子在土壤 胶体表面进行阳离子交换而被置换、吸附，并 生成难溶性化合物被固定于矿物晶格中；重金 属与某些有机物生成可吸性鳌合物被固定于矿 物质晶格中；重金属离子与土壤的某些组分进 行化学反应，生成金属磷酸盐和有机重金属等 沉积于土壤中。
一、土地处理系统的净化机理
污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理 吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机 物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化 过程。
BOD的去除
磷和氮的去除 悬浮物质的去除 病原体的去除 重金属的去除
污水中的悬浮物质是依靠作物和土壤颗粒 间的孔隙截留、过滤去除的。土壤颗粒的大小、 颗粒间孔隙的形状、大小、分布和水流通道， 以及悬浮物的性质、大小和浓度等都影响对悬 浮物的截留过滤效果。若悬浮物的浓度太高、 颗粒太大，会引起土壤堵塞。
第3章 污水的生态净化处理法
第一节 污水的土地处理 一、土地处理系统的净化机理 二、土地处理基本工艺 三、土地处理系统工艺选择和工艺参数 第二节 人工湿地处理 一、湿地与人工湿地概念 二、国内外人工湿地现状与进展 三、人工湿地工艺原理 四、人工湿地的设计 五、人工湿地处理举例 第三节 污水的稳定塘处理 一、稳定塘的工艺原理及优缺点 二、污水稳定塘分类与设计要点 三、稳定塘总体布置与工艺流程选择