生活污水土壤渗滤就地处理技术研究进展.doc

生活污水土壤渗滤就地处理技术研究进展 1 工艺原理与污染物的去除机制 1.1 基本原理 污水土壤渗滤就地处理系统是基于生态原理基础上，揉进现代的厌氧、好氧的污水处理技术，而形成的一种生态工程水处理技术。其基本原理是生活污水在化粪池中经过沉淀、厌氧、处理后，流入各土壤渗滤管中，管中流出的污水均匀地向好氧滤层渗滤，再通过表面张力作用上升，越过好氧滤层出口堰之后，通过虹吸现象连续地向上层好氧滤层渗透。 在土壤- 微生物- 植物系统的综合净化功能作用下，使水与污染物分离，水被渗滤并通过集水管道收集，污染物通过物化吸附被截留在土壤中，碳和氮由于厌氧及好氧过程，一部分被分解成为无机碳、氮留在土壤中，一部分变成氮气和二氧化碳逸散在空气 中，磷则被土壤物理化学吸附，截留在土壤中，为草坪或者其它植物所利用。 1.2 污染物去除机制 日常生活污水包括两部分：一部分是洗涤水和洗澡水，亦称“ 灰水”，其排量占污水的75%～80%；另外一部分为粪便水，亦称“ 黑水”，属于重污染水，在住宅用水中占20%～25%。此外，还有一部分空调排污水，此部分属优质杂排水。因此生活污水是一 些无毒有机物，如糖类、淀粉、纤维素、油脂、蛋白质、尿素等组成；其中含氮、磷、硫较高。另外还伴有各种洗涤剂，这一类污染源，它们对人体有一定危害。而且在生活污水中，还含有相当数量的微生物，其中有一些病原体，如病菌、病毒、寄生虫等，都对人的健康有较大危害。由于生活污水主要由有机物、氮、磷等组成，所以有机物、氮、磷的去除也就成了人们研究的重点。 土壤对污水的净化作用是一个十分复杂的综合过程，土壤的净化过程既包括物理、化学和生物的作用；又包括物理化学和生物化学的作用，即有土壤的过滤、截留、渗透、物理吸附、化学吸附、化学分解、中和、挥发、生物氧化以及微生物及植物的摄取等过 程。 1.2.1 生化作用 1.2.1.1 土壤微生物的生物降解、转化及固定作用土壤为细菌、放线菌、真菌、藻类及原生动物等提供了适宜的生活环境，它们不断的进行各种代谢活动，维持土壤环境内以及土壤与其它环境介质之间的物质循环。土壤中的有机质及土壤水可以作为微生物所需的碳源和水分来源。而在一定水力负荷率条件下，土壤可以保持好氧环境，为好氧微生物生存提供了氧气来源。在土地处理系统中，废水中的有机污染物进入环境后，无疑可增大土壤的有机碳来源，导致土壤微生物加速繁殖，使有机质降解同化作用大大加快，废水中的大部分有机污染物在几天之内可被去除。在土壤环境中，微生物不仅通过其异养化过程降解污染物，还可分泌胞外酶等进入周边环境，这些胞外酶可以作为催化剂诱导生化反应的发生。 当然，废水中的有毒有害物质超过一定浓度时会对土壤微生物产生不良的毒理反应，导致微生物死亡。因此，在土地处理系统设计过程中必须控制污染物负荷率，保证任何一种单一污染物浓度不超过对微生物引起毒害作用的阀值。在某些情况下， 污染物会引起土壤微生物种类和数量的下降，一些对污染物毒性敏感的种类将会被淘汰。但那些适合这些污染物的种类将加速生长和繁殖，形成系统中的优势种类。其它一些种类则可经一个时期的适应过程或通过污染物诱导基因组成的变化适应新的环境。这是一个微生物生态系统在人为胁迫作用下的“ 自然选择” 过程。经过这个适应过程后微生物降解将达到很高的速率，并对突然的大量污染物质负荷的冲击具有较强的缓冲能力。 1.2.1.2 植物的吸收、转化、降解与合成 在植物生长季节，土壤中植物根系活动非常活跃。一方面，植物通过根系吸收土壤及废水中的水分和N、P 等营养元素，作为构造植物体所需物质，一些非植物生长必需物质如金属离子和部分有机物也可以随植物体蒸腾拉力被植物吸收并积累。通过这一过程可以去除废水中大量的营养型污染物和部分有机物。另一方面，根际土壤由于土质疏松及植物根系的传导作用，具有充分的氧气，同时根系所分泌的酶、氨基酸等为微生物的生存提供了必要的养分，因此为污染物的降解提供了有利条件。根系分泌物中的酶还可以为废水中污染物的转化与固定提供催化机制，加速其降解及固定速率。 1.2.2 物理化学作用 1.2.2.1 土壤的离子交换作用 土壤胶体与腐殖质表面具有负电性吸附位点，可以以不同能级水平的吸引力吸附不同价态的阳离子。这种吸附是一个动态的可逆过程，根据周边环境中离子浓度的变化可以不断进行离子交换。在正常中性土壤中，主要吸附离子为Ca2+、Mg2+ 、K+ 和Na+； 在酸性土壤中，H+ 和Al3+ 占据大量吸附位点，而在碱性土壤中，Na+ 为主要吸附离子。通常状况下，吸附离子与游离态离子数量保持动态平衡。但废水中离子进入土壤后，这种动态平衡将被破坏，一些吸附能力较弱的离子将被取代，产生离子的净转移。 1.2.2.2 土壤的机械阻留及物化阻留作用土壤颗粒间的孔隙具有截留、滤除水中悬浮颗粒的性能