毛管滲濾土地處理技術與住區(qū)水環(huán)境的保護
前言毛管滲濾土地處理技術是一種較有代表性的污水地下滲濾處理系統(tǒng)，屬污水的土地處理范疇，它以生態(tài)原理為基礎，充分利用了大自然的天然凈化能力，具有不影響地面景觀、建設和運行管理費用低、氮磷去除能力強、處理出水水質好、可回用等特點[1,2].在日本、美國、新西蘭和西歐等國家，地下滲濾系統(tǒng)的研究和應用日益受到重視。在我國，隨著水環(huán)境污染的日益嚴重和污廢水再生回用的發(fā)展，地下滲濾土地處理系統(tǒng)以其特有的優(yōu)越性，自90年代初，在污水處理與回用領域，特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的居住小區(qū)、旅游點、度假村、療養(yǎng)院等未與城市排水系統(tǒng)接通的分散建筑物排出的污水的處理與回用領域中的應用研究，越來越多地受到人們的關注[3]. 住區(qū)水環(huán)境的保護主要涉及到污廢水的收集、處理及其達標排放或回用，而不影響住區(qū)的環(huán)境[4].毛管滲濾土地處理技術利用了大自然的天然凈化能力，對住區(qū)的污廢水進行處理后達標排放或回用，是實現(xiàn)住區(qū)水環(huán)境保護的一種技術手段。 1、毛管滲濾土地處理技術及其工藝設計 1.1毛管滲濾土地處理技術 1.1.1基本原理 毛管滲濾土地處理技術是基于生態(tài)原理基礎上，揉進現(xiàn)代的厭氧、好氧的污水處理技術，而形成的一種生態(tài)工程水處理技術。其基本原理是：利用專用塑料薄膜在地下圍成一個生物濾池，利用配水系統(tǒng)將生活污水引進草坪下，均勻地向厭氧濾層滲濾，再通過表面張力作用上升，越過厭氧濾層出口堰之后，通過虹吸現(xiàn)象連續(xù)地向下層好氧濾層滲透并流出生物濾池。在上述過程中，水與污染物分離，水被滲濾并通過集水系統(tǒng)收集被作為中水回用，污染物通過物化吸附被截留在土壤中，碳和氮由于厭氧及好氧過程，一部分被分解成為無機碳、氮留在土壤中，一部分變成氮氣和二氧化碳逸散在空氣中，磷則被土壤物理化學吸附，截留在土壤中，為草坪或者其他植物所利用。 1.1.2基本構造 由專用塑料薄膜在地下的凍土層以下向上方圍成一個“生物濾池”，薄膜上方敷設由干管、支管、生態(tài)碎石、專用尼龍網(wǎng)組成的集水系統(tǒng)。其上方是由好氧生物菌種、通氣性材料、改良土壤組成的好氧濾層。濾層上方為由專用塑料薄膜圍成的，由生態(tài)砂、厭氧生物菌種組成的厭氧濾層。厭氧濾層之上為由干管、支管、生態(tài)碎石、專用尼龍網(wǎng)組成的配水系統(tǒng)。其上方是通氣性土壤，土壤表面可種植草坪、蔬菜、花卉、樹叢等植物，也可做停車場用。 1.1.3污水凈化的主要過程 �、� 毛細管、虹吸及物理化學吸附過程：通過土壤的毛細管現(xiàn)象及表面張力原理，將水與污染物中的膠體部分、溶解部分分離開來。土壤顆粒間的空隙能截留、濾除污水中的懸浮物及膠體物質，起滲濾作用；土壤中的粘土、砂粒等顆粒通過范德華力吸附溶解性污染物于土壤中。 ⑵ 微生物代謝和有機物的分解過程：土壤中含有的好氧性、厭氧性微生物能對污水中的懸浮固體、膠體性、溶解性污染物進行生物降解，并利用污水中有機物為營養(yǎng)物質，進行新陳代謝。 �、� 植物的凈化過程：種植在土壤中的草坪、花卉或樹叢等植物能夠吸收污水中的氮和磷；保持及增加吸水率和土壤的透氣性；減少水力沖刷；作為微生物棲息的介質之一。 1.1.4工藝特點[5-10] ⑴ 不需復雜的構筑物，易于建設、便于維護、不堵塞、建設投資省、運行費用低； ⑵ 建筑物或小區(qū)室內外可污、廢水合流排放，無須分流排放，有利于管線綜合，節(jié)省管線投資； ⑶ 無污泥排出，不產(chǎn)生二次污染； �、� 在去除生物需氧量的同時能去除氮、磷； �、� 整個處理系統(tǒng)都設于地下，不與人直接接觸，無損地面景觀，而且能夠種植綠色植物，美化環(huán)境，衛(wèi)生安全； �、� 不受外界氣溫變化影響，或影響較小，如運行得當，處理水水質良好、穩(wěn)定、可回用于澆灌綠地、沖廁等； �、� 系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，抗沖擊負荷能力強； �、� 將污水處理同綠化和污水資源化相接合，在處理污水的'同時綠化了環(huán)境，節(jié)約了水資源。 1.1.5適用條件 ⑴ 沒有市政污水管網(wǎng)的場合； �、� 需要對生活污水進行處理且需要中水回用的生態(tài)型居住小區(qū)、別墅等； ⑶ 季節(jié)性、間斷性使用的風景區(qū)飯店、大型體育設施、會場、高爾夫球場和公園等地； �、� 水源性水庫區(qū)； �、� 河流的一、二級保護區(qū)。 1.2 毛管滲濾處理工藝設計 1.2.1工藝流程 1.2.2工藝流程說明 ⑴ 化糞池或隔油池排出口的污水經(jīng)格柵預處理后，用污水泵提升或自流進入毛管滲濾裝置。 �、� 毛管滲濾裝置由配水系統(tǒng)、厭氧濾層、好氧濾層、集水系統(tǒng)組成，污水經(jīng)截留、吸附過濾及生物降解處理后，已基本達到中水用水的最高標準——景觀用水標準。 �、� 中水經(jīng)集水系統(tǒng)收集自流入集水井，再經(jīng)消毒處理后，用泵提升或自流至各中水回用點使用。 1.2.3基本設計參數(shù) �、� 表面負荷設計參數(shù) 一般應根據(jù)施工地點的土質情況及生活污水水質現(xiàn)狀確定�；驹O計參數(shù)：每天處理1m3生活污水需要8m2面積的土地，水力停留時間為5.6d. �、� 高程設計參數(shù) 在非冰凍地區(qū)，毛管滲濾裝置配水管最小埋設深度為地表下200mm；在冰凍地區(qū)，毛管滲濾裝置配水管最小埋設深度為當?shù)乇鶅錾疃纫韵隆? 1.2.4進出水水質 �、� 進水水質指標預測 進水水質指標：BOD5≤250mg/L，CODcr≤500mg/L，SS≤180mg/L.
�、� 出水中水水質指標 符合國家標準《城市污水再生利用 城市雜用水水質》（GB/T18920-2002）和《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質》（GB/T18921-2002）的要求。 2 毛管滲濾土地處理技術對住區(qū)水環(huán)境的保護 2.1住區(qū)水環(huán)境保護的主要內容與要求[4] 《健康住宅建設技術要點》在“居住環(huán)境的保護”方面對水環(huán)境的要求主要包括排水系統(tǒng)和中水系統(tǒng)中的污廢水的收集、處理及其達標排放或回用，具體內容與要求為： ⑴ 住區(qū)排水系統(tǒng)應實行雨污分流，設有完善的污水收集、污水處理和污水排放等設施。 �、� 住區(qū)污水排放水質應滿足國家標準《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）或參照《地面水環(huán)境質量標準》（GHZB1-1999）的有關規(guī)定。
�、� 污水處理站產(chǎn)生的污泥，應具有配套的處理措施和綜合利用能力。 �、� 建筑面積在50000m2以上的住宅小區(qū)應設置中水系統(tǒng)，中水可回用于沖廁、綠化澆灌、洗車和景觀用水等。中水水質控制指標應符合《建筑中水設計規(guī)范》的規(guī)定。 �、� 中水系統(tǒng)應獨立設置，嚴禁中水接入生活飲用水系統(tǒng)供水管道內。 �、� 中水系統(tǒng)的建設應與住區(qū)的污水系統(tǒng)、雨水回用系統(tǒng)和景觀水系統(tǒng)建設統(tǒng)一考慮，綜合布置，統(tǒng)一利用。 2.2毛管滲濾土地處理技術對住區(qū)水環(huán)境的保護 毛管滲濾土地處理技術應用于住區(qū)生活污水的處理，能較好地滿足健康住區(qū)對水環(huán)境保護的內容與要求。 ⑴ 生活污水就地處理，出水能夠達到現(xiàn)行國家標準《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）或《地面水環(huán)境質量標準》（GHZB1-1999）的有關規(guī)定，可直接排放。 �、� 處理出水經(jīng)消毒，即可作為中水進行回用。 �、� 不產(chǎn)生污泥，無需配套相關污泥處置措施。 �、� 整個系統(tǒng)獨立設在地下，衛(wèi)生安全性好，與生活飲用水完全分開。 �、� 其上為綠地，能滲透、畜積雨水，且其出水經(jīng)消毒即能滿足景觀環(huán)境用水水質要求，因而可與雨水（間接）利用和景觀環(huán)境水體進行有機融合。 2.3毛管滲濾土地處理技術用于住區(qū)水環(huán)境的保護的優(yōu)越性 ⑴ 生態(tài)環(huán)保，符合健康住區(qū)對水環(huán)境保護的要求 毛管滲濾土地處理系統(tǒng)是一種利用了大自然的天然凈化能力、處理分散排放污水的實用技術，它充分利用了土壤—植物—微生物系統(tǒng)的凈化能力，既可去除有機污染物，又可去除造成水體富營養(yǎng)化的氮、磷等污染物，無污泥產(chǎn)生。同時由于該系統(tǒng)主要構筑物處于地表下，故還具有不產(chǎn)生臭味和不影響地表景觀的特點。符合健康住區(qū)對水環(huán)境保護的要求。 �、� 衛(wèi)生安全，對公眾健康和環(huán)境無不良影響 人們對水處理回用的衛(wèi)生安全性一直非常關心。生活污水中含有許多影響公眾健康和環(huán)境的污染物質，這些成分會造成環(huán)境的生物性污染，去除污廢水中主要污染物是減輕其對公眾健康和環(huán)境影響的主要措施。因此，毛管滲濾土地處理技術用于住區(qū)水處理排放或回用，在處理污水和綠化美化環(huán)境的同時，還要考慮其對公共健康的影響問題，即有關衛(wèi)生學指標的問題。為此，北京環(huán)境保護科學研究院在試驗中[5]選取總大腸桿菌和糞大腸桿菌作為評價系統(tǒng)生物學污染凈化指標，對毛管滲濾土地處理系統(tǒng)的進水、出水和表層土壤（10cm）進行了取樣分析。 �、� 經(jīng)濟適用、高效靈活，綜合效果好 毛管滲濾系統(tǒng)具有建設費低、運行費低、操作簡單和凈化效率高，可分散、分期建設等優(yōu)點，特別適用于沒有完善的城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)居住小區(qū)的水處理排放和回用，將此項技術與住區(qū)綠地建設結合起來，在有效處理污水的同時還可取得美化與改善環(huán)境和節(jié)約水資源的綜合效果。 3、 毛管滲濾土地處理技術應用實例及評析 毛管滲濾處理技術比較適合用于生活污水的處理與回用，能夠較好地滿足健康住區(qū)對水環(huán)境保護的要求，優(yōu)越性明顯，發(fā)展態(tài)勢良好。目前，我國的北京、上海、遼寧、貴州、浙江、福建等地均已有成功應用的實例[5-9].表2是毛管滲濾土地處理系統(tǒng)部分實例的基本情況及簡要評析。 水源為水上運動中心的生活污水，處理水量30 m3/d，回用于景觀補水。 貴州省環(huán)保局、上海交通大學環(huán)境工程系 2001年4月 日本國環(huán)境省無償援助的毛管滲濾土地處理技術示范項目。 北京“上海沙龍”住宅小區(qū)生活污水處理及回用工程 水源為20萬m2小區(qū)的全部生活污水，處理水量1280 m3/d，回用于景觀補水、綠化、洗車和路面灑水。剩余的出售。 北京綠葉環(huán)境技術發(fā)展中心 2003年7月 處理裝置按建筑組團分為九塊，大幅度地節(jié)約了小區(qū)污水管線投資，就地收集就地回用；裝置埋深1.5米，裝置上正常鋪設小區(qū)的其他管線、道路、停車場甚至是籃球場，不影響土地的正常使用。本小區(qū)的剩余中水出售給市政綠化隊；委托專業(yè)環(huán)保公司運行。 北京太偉運動休閑度假村生活污水處理及回用工程 水源為高爾夫球場會所和別墅小區(qū)的生活污水，處理水量400 m3/d，回用于景觀補水和綠化。 北京綠葉環(huán)境技術發(fā)展中心 2003年9月 利用自然地形，合理規(guī)劃設計，實現(xiàn)全部自流，無需任何提升，整個處理系統(tǒng)沒有用電設備。實現(xiàn)污水“零排放”。 北京首創(chuàng)“百善別墅”小區(qū)生活污水處理及回用工程 水源為36萬m2別墅小區(qū)的生活污水，一期工程處理水量40 m3/d，回用于景觀補水和工地用水。 北京綠葉環(huán)境技術發(fā)展中心 2003年9月 中水處理工程與開發(fā)商的開發(fā)進度合理搭配，銷售出一片別墅做一個處理裝置，滾動進行。合理使用資金，減輕開發(fā)商的資金壓力；同時做到完工一個處理裝置，投入運行一個裝置，無需等待至整個36萬m2別墅小區(qū)完工和入住后才能投入運行。 4 、結語 毛管滲濾土地處理系統(tǒng)是一種利用了大自然的天然凈化能力、處理分散排放污水的實用技術，特別適用于沒有完善的城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)居住小區(qū)的水處理排放和回用，具有建設費低、運行費低、操作簡單、無污泥產(chǎn)生、無環(huán)境污染等優(yōu)點。通過有關衛(wèi)生學指標測試分析，毛管滲濾土地處理系統(tǒng)不會對公共健康造成影響，符合健康住區(qū)對水環(huán)境保護的要求。 參考文獻： 1 孫玉林,王冠軍,蕭正輝,等。建筑中水設計規(guī)范（GB50336-2002）。北京：中國計劃出版社,2003.5 2 張自杰,林榮忱,金儒霖。排水工程（下冊）。第四版。北京：中國建筑工業(yè)出版社,2000,289-291 3張建,黃霞,施漢昌,等。地下滲濾系統(tǒng)在污水處理中的應用研究進展。環(huán)境污染治理技術與設備,2002.3（4）：47-48 4 顧啟浩,開彥,劉東衛(wèi)等。健康住宅建設技術要點（2002年修訂版） 5 楊麗萍,田寧寧,褚富春。土壤毛管滲濾污水凈化綠地利用研究。城市環(huán)境與城市生態(tài)，1999.12（3）：4-7 6 田寧寧,楊麗萍,彭應登。土壤毛細管滲濾處理生活污水。中國給水排水,2000,16（5）：12-15 7 陳紹軍,宋萬,劉月。地下滲濾中水回用技術的工藝設計。給水排水,1998,24（12）：32～34 8 楊星宇,彭潤芝。地溝式土地處理技術凈化污水的機理及其應用——以貴州省為例。貴州師范大學學報（自然科學版）,2002,20（3）：65-68
9張建,黃霞,劉超翔等。地下滲濾處理村鎮(zhèn)生活污水的中試。環(huán)境科學,2002,23（6）：57-61 10國家環(huán)境保護局科技標準司。城市污水土地處理技術指南。北京：中國環(huán)境科學出版社,1997.12
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