摘要：我国的分散点源生活污水排放量高达500077t/d，主要来小城镇、农村等分散的人群聚居地，处理率很低，已成为改善居住环境和水资源保护的关键。常用于城镇污水处理厂的生物处理技术及其衍生技术用于污水分散处理难 以正常运行。高负荷地下渗滤污水处理复合技术占地面积较小、运行成本低、处理效果好、运行稳定、维护管理简便、无二次污染，且不受气候条件影响，技术成熟，是一项适合我国国情的污水分散处理和回用技术。
关键词：污水分散处理；技术；高负荷地下渗滤；
在注重民生、提倡节能减排、强调绿色GDP的今天，污水处理业已呈现出整合利用上下游资源、摆脱传统粗大模式、进军高科技绿色产业的势头。国外的污水分散处理技术和装置分为三类：高能耗的生化处理技术装置；占地面积大的生态处理系统 (如人工湿地 、地下渗滤 )；环境和景观效果差、建设成本高的处理系统。我国的土地资源珍贵，经济欠发达、缺少污水处理设施的运行保障机制、气候条件变化大，因而急需占地面积少、经济和环境效益好、维护简便、适合国情的污水处理技术。高负荷地下渗滤污水处理复合技术（所谓“负荷”是指单位面积的污水处理能力，单位：t/m2·d）的综合优势明显，符合国情要求。
1高负荷地下渗滤污水处理复合技术工艺原理
高负荷地下渗滤污水处理复合技术的基本方法和原理是：将污水通过埋在地下的散水管散布 到一定面积的人工土中，污水在不同功能结构层滤料中横向运 移和向下渗滤的同时，其中的污染物在滤料中通过截留、吸附及微生物分解和转化而去除，渗滤系统之上的土地可用作花园绿地、草地、停车场等。高负荷地下渗滤系统日处理1t污水占地面积<2m（负荷 ≥0.5im·d），以好氧为主，仅仅在进水时出现厌氧环境，其出水的COD、BOD、TSS、氨氮等指标均低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A类标准 限值。高负荷地下渗滤单元的出水进人人工湿地进行反硝化脱氮和深度除磷，经过人工湿地处理后，出水的TN和TP也低于一级A类标准限值。此外，该技术将高负荷地下渗滤单元与人工湿地单元有机结合，在促进人工湿地反硝化作用的同时，调节控制高负荷地下渗滤单元的湿/干比，可有效防止渗滤系统堵塞。该技术的基本流程如图1所示 。
图1 污水处理流程
2 人工湿地污水处理技术
人工湿地是一种工程方案，利用地下人工介质中栖息的植物、植物根系、微生物，以及填料介质所具有的物理、化学特性，将污水净化的技术工艺。我国现有的人工湿地污水处理系统以潜流式为主，由于没有动力曝气，氧气在水中的溶解度很低、扩散速率小，主要依靠植物根系泌氧（≤3g/m2湿地），供氧能力很差。国内外大量研究和实践证明，日处理 1 吨生活污水需湿地面积 10 m2 以上。以人工湿地应用案例较多的捷克为例，195 个人工湿地的平均占地面积为 5.1 m2/PE（population equivalent, 人口当量）。美国环保署则建议日处理 1 吨生活污水采用 15 m2-20 m2人工湿地。然而，为了减少用地和降低投资，我国大部分现有人工湿地案例的用地仅为 2 m2-3 m2/ 吨水·天，有的甚至更少。其后果是这些湿地系统仅可在运行初期短暂正常运行（除非实际污水量很小），大部分系统因为氧气供应不足、厌氧菌大量繁殖而变成黑臭污水潭。此外，人工湿地对磷的去除效果较差，在低温条件下不能正常运行甚至失效。
图 2 高负荷地下渗滤污水处理复合技术工艺流程图
3 地下渗滤污水处理技术
地下渗滤污水处理技术，又称为化粪池系统（Septictank systems）, 因其突出的经济和环境优势，是北美、澳洲等地污水分散处理的首选技术。然而，由于设计欠佳、未考虑不同土壤类型差异、缺少维护等原因，部分地下渗滤系统处理效果较差；同时，由于非饱和带中缺少碳源，从而抑制了反硝化脱氮，最终导致硝酸盐渗入地下水，这被认为是正常运行的地下渗滤系统最为普遍的环境危害。此外，传统地下渗滤技术用地面积很大（>20 m2/ 吨水·天），难以在我国推广应用。为了减少用地面积，人们采用人工土填料代替原生土壤，使日处理 1 吨污水的占地面积减少到 10-15 m2。即使这样，其占地面积仍然很大，并且还增加了工程建设成本。
4高负荷地下渗滤污水处理复合技术主要优势
通过技术创新，使高负荷地下渗滤污水处理复合技术具备了以下优势：（1）占地面积较小。日处理1 吨污水占地 1.5-2.0m2，地表可规划为花园、旱地、休闲场地等。（2）建设投资较低、运行成本小，维护简便。建设成本与传统工艺相近，大大低于常规生态和土地处理工艺，运行电耗 <0.1 度电/吨污水。设备简单，且为间歇性短时工作，故障率很低，几乎无需日常维护。（3）系统出水水质好。该系统具有脱氮除磷功能，出水水质可达城镇污水处理厂一级 A 类排放标准（GB18918-2002），且运行稳定。（4）系统运行几乎不受气候条件影响。系统设置于地下，可以人为调节生物膜温度，确保系统出水全年均可达标排放。（5）使用灵活，无二次污染。该工艺日处理污水数吨至数千吨，且不排放污泥，无异味、无噪声，不滋生蚊虫，节省污泥处置费用，避免了二次污染。基于上述创新，研究团队已获 6 项中国发明专利授权，发表学术论文 23 篇，其中 SCI 论文 16 篇。该技术于 2010 年入选住建部和科技部“村镇宜居型住宅技术推广目录”，多年连续入选环保部“国家鼓励发展的环境保护技术目录”。
5 技术应用及产生的效益
高负荷地下渗滤污水处理复合技术克服了污水生化处理及其衍生技术运行成本高、管理维护复杂的缺点，克服了传统生态处理技术占地面积大、脱氮除磷效果差、气候适应性差的缺点，正成为我国村镇地区不可或缺的生活污水处理技术。2008年以来，采用该技术在全国15个省市（自治区）建成污水处理设施近400座，单座处理规模15-3000吨/天，总处理规模约8 万吨/天。通过这些设施的建设，实现社会经济产值约3亿元，与生化处理技术比较，节约运行费用近5000 万元/年，节约运行电耗约1500万度/年，相当于节约 6000 多吨标准煤，从而可减少相应电煤燃烧产生的CO2、SO2、NO2、粉尘等温室气体和污染物的排放。此外，每年还可消除约2万吨污泥排放所带来的环境危害。随着该技术应用的快速发展，所产生的经济和环境效益也将进一步大幅度增加。
6 结语
高负荷地下渗滤 污水处理复合技术是一项经济和环境综合效益最佳的生活污水生态处理技术。该技术与生物处理技术相比，具有运行成本很低、管理维护简便等优点，与常规生态处理技术（如人工湿地、地下渗滤）相比，占地面积大幅度减少、投资小 、可在低温条件下正常运行（自动调节系统温度）、不滋生蚊虫。适合于城市小区、小城镇、度假村和农村等人群聚居地生活污水的现场处理和回用 。
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论文作者:陈浩铭
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/26
标签：污水处理论文; 技术论文; 污水论文; 地下论文; 湿地论文; 系统论文; 高负荷论文; 《防护工程》2018年第19期论文;