人工快渗污水处理系统原理

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人工快速渗滤处理CRI系统

摘要：快速渗滤系统（RapidInfiltrationSystem,简称RI系统）是污水土地处理系统的一种。传统的RI系统占地面积大，水力负荷低，最高的日水力负荷也仅0.03m，这是由于传统的RI系统主要是利用天然的砂土地进行渗滤，场地土层不均一而使得水力负荷无法提高。为此，中国地质大学（北京）近年来致力于人工快速渗滤系统（ConstructedRapidInfiltrationSystem,简称CRI系统）的研究，到目前已成功地从试验研究转向实际工程应用，并首先在我国南方地区开始推广应用，这一技术目前国外尚未见有研究报导，属于国内首次开发。

快速渗滤系统(RapidInfiltrationSystem,简称RI系统)是污水土地处理系统的一种。传统的RI系统占地面积大，水力负荷低，最高的日水力负荷也仅0.03m，这是由于传统的RI系统主要是利用天然的砂土地进行渗滤，场地土层不均一而使得水力负荷无法提高。为此，中国地质大学(北京)近年来致力于人工快速渗滤系统(ConstructedRapidInfiltrationSystem,简称CRI系统)的研究，到目前已成功地从试验研究转向实际工程应用，并首先在我国南方地区开始推广应用，这一技术目前国外尚未见有研究报导，属于国内首次开发。CRI系统的渗滤池为人工填充的具有一定级配的天然河砂，并掺入一定量的特殊填料，以保证既有较高的水力负荷，又能满足出

水的处理要求。CRI系统是利用快渗池内的人工介质和特殊填料进行的过滤、吸附以及微生物的降解等多种作用的相互结合，使废水中的有机物进行分解去除，从而达到水质净化目的的一种生态学处理方法，它适用于河流污水资源化和生活污水处理。CRI系统不仅具有操作简单、运行管理方便、低能耗、低投资和低运行管理费用等优点，同时也有水力负荷高和出水水质好等特点。

1．CRI系统工艺流程

预沉池的功能主要是降低污水中的SS，以便提高渗池的渗滤速度，防止堵塞。污水通过渗池的过程中产生综合的物理、化学和生物反应使污染物得以去除，其中主要是生物化学反应，使有机污染物通过生物降解而去除。地下集水系统的功能是收集净化水，净化水进入清水池贮存供回用。快速渗滤法的主体是快速渗滤池，该系统由至少两个装填有一定厚度砂石填料滤池组成，采用干湿交替的运转方式，通过滤池内的好氧、厌氧及兼氧性微生物降解污染物。落干期渗池大部分为好氧环境，淹水期渗池为厌氧环境，所以渗池内经常是好氧和厌氧相互交替，有利于微生物发挥综合处理作用，去除有机物。就氮的去除而言，落干时产生铵化和硝化作用，淹水期产生反硝化作用，氮通过上述转化过程而被去除；悬浮固体经过过滤去除；重金属经吸附和沉淀去除；磷经吸附和与渗池内的特殊填料形成羟基磷酸钙沉淀而去除；病原体经过滤、吸附、干燥、辐射和吞噬而去除；有机物经挥发、生物和化学降解等作用而分别被去除。

2．CRI系统处理效果

河北涿洲的现场小型试验证明，CRI系统的日水力负荷可达2m以上，出水质量达到或优于二级处理出水标准，CODcr一般在50mg/L 以下，最低小于20mg/L，BOD5一般在20mg/L以下；

深圳三棵竹和东莞华兴电器有限公司的现场试验和实际工程的应用

证明，对于河流污水日水力负荷可达1.5m3/(m2•d)以上，对于生活污水日水力负荷可达1m3/(m2•d)以上，出水质量达到或优于二级处理出水标准，CODcr一般在40mg/L以下，最低小于20mg/L，BOD5一般在10mg/L以下；对茅洲河水的研究结果表明，在

1.5m/d的水力负荷条件下，CRI系统对SS、CODcr、BOD5、NH3-N、和TP的平均去除率分别为89.51%、77.82%、85.33%、98.28%和60.19%，处理出水中SS、CODcr、BOD5、NH3-N 和TP的平均浓度分别为

2.5mg/L、15.7mg/L、2.89mg/L、

0.32mg/L、和0.86mg/L，处理出水SS、CODcr、BOD5、NH3-N 和TPS均达到了污水综合排放标准(GB8978-1996)、城镇二级污水处理厂一级排放标准、生活杂用水水质标准(CJ25.1-89)和再生水回用于景观水体的水质标准(GB3838-2002)的Ⅲ类水质标准，可以作为饮用水源水。

3．CRI系统的优势

(1)建设成本低，运行费用更低

CRI系统中占建设成本最大的投资为填料，主要为河沙。一般地，每

吨水处理建设成本约为800~1000元人民币；如果能做到污水自流，不需要提升，则运行成本低于0.2元人民币/吨。

(2)抗冲击负荷强，系统稳定性好

CRI系统1m3的体积可以处理2吨以上河流污水，是一般传统人工湿地系统处理效率的6倍，COD负荷范围可以在

100~900mg/L，系统仍能稳定运行。

(3)应急处理和深度处理可以有机结合，出水效果好，不造成投资浪费。

CRI系统中通过调整水力负荷，可以处理不同的水量，水力负荷在一定范围内变化，对出水效果影响较小。水力负荷的大小，与选择滤料的级配有关，因此通过不同级配的滤料选择，可以调整不同的水力负荷，达到不同的处理效果。对于深度处理，降低水力负荷，出水优于二级处理，而且除磷效果佳，也有一定除氮功能，只要部分更换滤料即可达到深度处理，其它设施可以不作任何变动，不造成投资浪费，做到应急与深度处理有机结合。

(4)不造成二次污染，不对污泥作任何处理

CRI系统不需投加药剂，主要通过生化作用处理污水，不造成二次污染；污泥在填料中由细菌消化，不产生污泥。也不需要对系统进行反冲洗，主要通过特殊滤料进行。

(5)占地面积相对不大

CRI系统滤层最佳深度为2m左右，1m3的体积可以处理2m3以

上污水，10万m3污水需占地约5万m2，大大小于传统人工湿地，与一般的二级污水处理工艺的占地要求相当。

4．CRI系统的应用前景

我国是一个人均水资源占有量匮乏的国家，地表水体的生态环境严重恶化，许多地区和城市严重缺水。

我国水污染严重和水资源短缺已经成为制约我国经济发展，危害生态环境，影响人民生活和身体健康的突出问题。因此因地制宜采用分散和集中相结合的污水处理技术，进行污水处理无害化、资源化是很有必要的。近年我国政府将投入巨资进行河流水污染治理，以深圳市为例，将投入70亿资金治理深圳辖区内的7条河流，在近期又将增加25亿元进行珠江水系专项治理。三峡库区水污染治理、北京水系规划、上海水环境治理、南水北调工程水环境综合整治等计划都在实施中，CRI系统凭借其经济有效的处理优势，在河流水污染治理领域有广泛的应用前景。此外，我国村镇级生活污水治理问题也成为我国环境保护的重要内容，我国农村人口众多，经济综合实力差，低建设成本、易于管理的污水处理技术，是村镇污水处理的主要模式，CRI

系统正好顺应了我国村镇污水处理的基本国情，必将在该领域发挥重要作用。因此，CRI技术在河流污水资源化和城镇生活污水处理方面具有重要的经济效益、环境效益和社会效益