地下渗滤系统在污水处理中的应用研究进展论文_倪凤

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摘要：地下渗滤系统是处理生活污水的一种技术，它能控制污水投配到扩散性能较好且与地面有一定距离的土层，污水会在土壤的毛管浸润和渗滤作用下向四周进行扩散运动，在土壤中的微生物植物系统的综合净化功能的作用下处理污水。地下渗透系统具有诸多优点，比如出水水质比较好、运行成本较低等等。近年来，该系统多应用于乡镇生活污水处理，在实际运用中暴露出了一些问题。本文就地下渗滤系统在污水处理中的应用展开了简要的分析。

关键词：地下渗滤系统；污水处理；应用；净化

引言

随着我国经济的不断发展，环境问题与经济发展的矛盾激增，其中的污水问题越来越严重。如今不仅在城市的污水处理要求较高，在乡镇也越发显得重要。在二十世纪九十年代初，我国开始对地下渗滤系统的研究提起了重视。由于该系统的各种优点，它特别适合用于处理我国各地分散的生活污水，但是总的来说地下渗滤系统还有待完善。

1 地下渗滤系统的概念

地下渗透系统利用并增强了土壤中微生物和土壤和植物组成的生态系统的净化功能。该系统控制污水投配到具有特定结构，与地面有一定距离并且扩散性能优良的土壤层中。由于土壤毛管的渗滤和浸润作用，污水扩散到四周，当污水通过土壤、微生物和植物构成的生态系统时会被化学沉淀、微生物降解等作用净化。地下渗滤系统是一种符合处理和利用要求的土地处理系统。

2 地下渗滤系统的类型

2.1 污水土壤渗滤净化沟

利用化粪池、沉淀池或过滤池等预处理结构除去污水中的悬浮颗粒物之后，污水会进入地下渗滤沟中的布水管，然后再向四周土壤慢慢浸润、渗透、扩散。水力负荷通常基于地下渗滤系统的运行经验和土壤理化分析来选择的，是渗水沟稳定运行的关键因素之一[1]。

2.2 土壤毛管渗滤系统

土壤毛管渗滤系统是由日本一位叫NiiMi的人在二十世纪八十年代初在日本开发的。该系统的下部是无法透过水的，从而阻止了污水直接向下渗透污染地下水。污水在沟内土壤毛管的作用下，向上以及四周慢慢扩散开来，在地表以下三十到五十厘米的地方发生不饱和渗透。由于大量微生物和微型动物存在于这层土壤中，并且在好氧和厌氧微生物的作用，污水中的有机污染物被吸附和分解，土壤中的许多原生和后生动物都以微生物为食物。另外，当污水进入有植物根系的土壤层后，植物根会吸收污水矿化产生的无机养分，供自身生长。因此，土壤毛管渗滤系统就像一个生态系统，在植物、土壤和微生物之间相互联系制约的作用下的，污水得以净化。

2.3 复合工艺

地下渗滤系统中有多种类型的复合工艺，比如土壤式沉淀池、地下渗滤场等等，这些复合工艺都将土壤的天然及人工净化工艺两者结合在一起。通过复合工艺增加了系统的工作负荷，但是相对的减轻了系统对环境的依赖，有利于人工控制，但是系统的建设成本在一定程度上增加了[2]。

3 存在的问题

3.1 系统堵塞

地下渗滤系统在运行的时候很容易堵塞，从而缩短了系统的使用寿命。系统堵塞的原因较多，包括物理、化学和生物三个方面。首先，物理方面的原因：悬浮物造成堵塞。地下渗滤系统的基质之间有小缝隙，若水中有大量悬浮物，并且没有及时去除，那么系统在运行时必然堵塞。因悬浮物造成的堵塞十分迅速并且不可逆，因此应尽量减少堵塞情况的发生。其次，生物方面的原因：微生物和胞外聚合物累积起来造成的堵塞情况。微生物的快速生长很容易产生的大量胞外聚合物，导致系统堵塞。事实上，有人认为生物方面的系统堵塞主要发生在系统的浅表层，堵塞的程度会随着深度的增加而减少，这种堵塞与微生物的活性有很大的关系。最后，化学方面的原因：由于有机物的分解可能会产生气体，这可能会堵塞系统。在地下渗滤系统中异氧微生物的有氧呼吸过程中，有机物分解为一氧化氮、氨等无机物质，厌氧微生物将有机物质转化为一氧化氮、氢等无机物质，在生物脱氮过程中也会产生NO。如果这些气体没有及时释放出去，则系统可能会堵塞[3]。

3.2 脱氮效果差

生活污水中的氮通常以有机氮和铵氮的形式存在。脱氮主要是通过反硝化处理等过程将氮转化为NO和N。地下渗滤系统埋在地下，系统的氧化还原电位控制难度较大，因此用于氨化、硝化细菌的生长环境难以控制，导致氮变成最难去除的污染物。

4 问题的对策

4.1 防止堵塞的对策

第一，增强预处理。加强预处理效果能够有效减少水中的悬浮物含量，从而防止由于悬浮物引起的堵塞。筛网、隔栅等都是比较普遍的预处理设施。第二，对进水的有机负荷进行调节。有人认为微生物堵塞的重要原因就是系统的有机负荷比较大，土壤中的微生物量较多，微生物及细胞外聚合物将土壤空隙填堵住，基质的含水量降低，饱和渗透速率降低。另外，系统堵塞与微生物的活性息息相关。因此，室内模拟土柱测试对系统进行了模拟，可以预测进入的水力负荷和系统的有机负荷，从而预防系统堵塞。第三，基质改良。基质能在很大程度上影响系统的堵塞。高渗透速率的基质可有效减少堵塞。有人将两种类型的地下渗滤系统进行了比较，一种是纯土壤的，另一种是土沙分层的，在相同的水力负荷下，纯土壤地下渗水系统被堵塞，难以正常运行，但土壤和沙子分层的地下渗滤系统可以稳定运行。还有人将聚氨酯泡沫添加到地下渗滤系统的基质中，以增加基质的平均孔隙率和饱和渗透率，在相同水力符合下，加了聚氨酯泡沫的系统堵塞率更低。第四，干湿交替运行。根据相关研究，干湿交替运行可以使系统持续有氧的状态，加快了有机物的降解，从而减少堵塞。有人在湿地研究中采用干湿交替，系统在5年内没有堵塞。干湿交替运行可有效避免微生物由于新陈代谢产生的气体堵塞基质的空隙。第五，系统完善。系统完善可以有效避免悬浮物和微生物造成的堵塞。有人在地下渗滤系统的进水管的地方安装了预通风设备，系统运行一定的时间之后开始通风，这样可以有效促进有氧条件下胞外聚合物的分解，从而有效地防止堵塞[4]。

4.2 强化脱氮

在设计地下渗滤系统时，应该选择质量比较好的基质，向基体中添加10％的泥炭，将氨氮的去除率从原来的百分之八十三提高到百分之九十五，总氮的去除率也有了明显的提高。曾有人在基质中添加了一定比例的草炭，提高了系统中的铵态氮去除率，总氮的去除率也得到了提高。

5 结束语

我国经济的发展带来的水资源危机日益增大，水资源的问题日益加重，污水处理已经迫在眉睫。经过实践证明，土地处理系统的运用前景很好，因此，地下渗滤系统的未来十分良好。

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参考文献

[1]杨蕾,李英华,李海波,苏菲.污水地下渗滤系统微生物代谢组学分析[J].中国环境科学,2019,39(11):4812-4822.

[2]汪思琪,李英华,苏菲,李海波,杨蕾.曝气对污水地下渗滤系统渗透性及处理性能的影响[J].环境工程学报,2019,13(11):2576-2584.

[3]吉倩倩.生活污水地下渗滤系统排放量控制方法研究[J].环境科学与管理,2019,44(08):68-72.

[4]严群,丁越,温慧凯,刘馥雯,王平梅,王天朔.不同填料对地下渗滤系统脱氮效果的影响[J].水处理技术,2019,45(06):89-92.

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