毛管滲濾土地處理技術(shù)與住區(qū)水環(huán)境的保護(hù)

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前言

　　毛管滲濾土地處理技術(shù)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(chǔ)，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(shè)和運(yùn)行管理費(fèi)用低、氮磷去除能力強(qiáng)、處理出水水質(zhì)好、可回用等特點(diǎn)[1,2].在日本、美國(guó)、新西蘭和西歐等國(guó)家，地下滲濾系統(tǒng)的研究和應(yīng)用日益受到重視。在我國(guó)，隨著水環(huán)境污染的日益嚴(yán)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(lǐng)域，特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的居住小區(qū)、旅游點(diǎn)、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(lǐng)域中的應(yīng)用研究，越來(lái)越多地受到人們的關(guān)注[3].

　　住區(qū)水環(huán)境的保護(hù)主要涉及到污廢水的收集、處理及其達(dá)標(biāo)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(shù)利用了大自然的天然凈化能力，對(duì)住區(qū)的污廢水進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放或回用，是實(shí)現(xiàn)住區(qū)水環(huán)境保護(hù)的一種技術(shù)手段。

　　1、毛管滲濾土地處理技術(shù)及其工藝設(shè)計(jì)

　　1.1毛管滲濾土地處理技術(shù)

　　1.1.1基本原理

　　毛管滲濾土地處理技術(shù)是基于生態(tài)原理基礎(chǔ)上，揉進(jìn)現(xiàn)代的厭氧、好氧的污水處理技術(shù)，而形成的一種生態(tài)工程水處理技術(shù)。其基本原理是：利用專(zhuān)用塑料薄膜在地下圍成一個(gè)生物濾池，利用配水系統(tǒng)將生活污水引進(jìn)草坪下，均勻地向厭氧濾層滲濾，再通過(guò)表面張力作用上升，越過(guò)厭氧濾層出口堰之后，通過(guò)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(guò)程中，水與污染物分離，水被滲濾并通過(guò)集水系統(tǒng)收集被作為中水回用，污染物通過(guò)物化吸附被截留在土壤中，碳和氮由于厭氧及好氧過(guò)程，一部分被分解成為無(wú)機(jī)碳、氮留在土壤中，一部分變成氮?dú)夂投趸家萆⒃诳諝庵校讋t被土壤物理化學(xué)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(gòu)造

　　由專(zhuān)用塑料薄膜在地下的凍土層以下向上方圍成一個(gè)“生物濾池”，薄膜上方敷設(shè)由干管、支管、生態(tài)碎石、專(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)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(shù)叢等植物，也可做停車(chē)場(chǎng)用。

　　1.1.3污水凈化的主要過(guò)程

　　⑴ 毛細(xì)管、虹吸及物理化學(xué)吸附過(guò)程：通過(guò)土壤的毛細(xì)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(kāi)來(lái)。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(zhì)，起滲濾作用；土壤中的粘土、砂粒等顆粒通過(guò)范德華力吸附溶解性污染物于土壤中。

　?、?微生物代謝和有機(jī)物的分解過(guò)程：土壤中含有的好氧性、厭氧性微生物能對(duì)污水中的懸浮固體、膠體性、溶解性污染物進(jìn)行生物降解，并利用污水中有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝。

　　⑶ 植物的凈化過(guò)程：種植在土壤中的草坪、花卉或樹(shù)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(zhì)之一。

　　1.1.4工藝特點(diǎn)[5-10]

　?、?不需復(fù)雜的構(gòu)筑物，易于建設(shè)、便于維護(hù)、不堵塞、建設(shè)投資省、運(yùn)行費(fèi)用低；

　?、?建筑物或小區(qū)室內(nèi)外可污、廢水合流排放，無(wú)須分流排放，有利于管線綜合，節(jié)省管線投資；

　?、?無(wú)污泥排出，不產(chǎn)生二次污染；

　?、?在去除生物需氧量的同時(shí)能去除氮、磷；

　?、?整個(gè)處理系統(tǒng)都設(shè)于地下，不與人直接接觸，無(wú)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；

　　⑹ 不受外界氣溫變化影響，或影響較小，如運(yùn)行得當(dāng)，處理水水質(zhì)良好、穩(wěn)定、可回用于澆灌綠地、沖廁等；

　?、?系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；

　　⑻ 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(shí)綠化了環(huán)境，節(jié)約了水資源。

　　1.1.5適用條件

　?、?沒(méi)有市政污水管網(wǎng)的場(chǎng)合；

　?、?需要對(duì)生活污水進(jìn)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(fēng)景區(qū)飯店、大型體育設(shè)施、會(huì)場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)和公園等地；

　?、?水源性水庫(kù)區(qū)；

　?、?河流的一、二級(jí)保護(hù)區(qū)。

　　1.2 毛管滲濾處理工藝設(shè)計(jì)

　　1.2.1工藝流程

　　1.2.2工藝流程說(shuō)明

　?、?化糞池或隔油池排出口的污水經(jīng)格柵預(yù)處理后，用污水泵提升或自流進(jìn)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(guò)濾及生物降解處理后，已基本達(dá)到中水用水的最高標(biāo)準(zhǔn)——景觀用水標(biāo)準(zhǔn)。

　?、?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(diǎn)使用。

　　1.2.3基本設(shè)計(jì)參數(shù)

　　⑴ 表面負(fù)荷設(shè)計(jì)參數(shù)

　　一般應(yīng)根據(jù)施工地點(diǎn)的土質(zhì)情況及生活污水水質(zhì)現(xiàn)狀確定。基本設(shè)計(jì)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(shí)間為5.6d.

　?、?高程設(shè)計(jì)參數(shù)

　　在非冰凍地區(qū)，毛管滲濾裝置配水管最小埋設(shè)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(shè)深度為當(dāng)?shù)乇鶅錾疃纫韵隆?/p>

　　1.2.4進(jìn)出水水質(zhì)

　?、?進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)預(yù)測(cè)

　　進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)：BOD5≤250mg/L，CODcr≤500mg/L，SS≤180mg/L.

　?、?出水中水水質(zhì)指標(biāo)

　　符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002）和《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T18921-2002）的要求。

　　2 毛管滲濾土地處理技術(shù)對(duì)住區(qū)水環(huán)境的保護(hù)

　　2.1住區(qū)水環(huán)境保護(hù)的主要內(nèi)容與要求[4]

　　《健康住宅建設(shè)技術(shù)要點(diǎn)》在“居住環(huán)境的保護(hù)”方面對(duì)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(dá)標(biāo)排放或回用，具體內(nèi)容與要求為：

　?、?住區(qū)排水系統(tǒng)應(yīng)實(shí)行雨污分流，設(shè)有完善的污水收集、污水處理和污水排放等設(shè)施。

　?、?住區(qū)污水排放水質(zhì)應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）或參照《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GHZB1-1999）的有關(guān)規(guī)定。

　?、?污水處理站產(chǎn)生的污泥，應(yīng)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(yīng)設(shè)置中水系統(tǒng)，中水可回用于沖廁、綠化澆灌、洗車(chē)和景觀用水等。中水水質(zhì)控制指標(biāo)應(yīng)符合《建筑中水設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。

　　⑸ 中水系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立設(shè)置，嚴(yán)禁中水接入生活飲用水系統(tǒng)供水管道內(nèi)。

　?、?中水系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)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(shè)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(shù)對(duì)住區(qū)水環(huán)境的保護(hù)

　　毛管滲濾土地處理技術(shù)應(yīng)用于住區(qū)生活污水的處理，能較好地滿足健康住區(qū)對(duì)水環(huán)境保護(hù)的內(nèi)容與要求。

　　⑴ 生活污水就地處理，出水能夠達(dá)到現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）或《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GHZB1-1999）的有關(guān)規(guī)定，可直接排放。

　　⑵ 處理出水經(jīng)消毒，即可作為中水進(jìn)行回用。

　?、?不產(chǎn)生污泥，無(wú)需配套相關(guān)污泥處置措施。

　?、?整個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)在地下，衛(wèi)生安全性好，與生活飲用水完全分開(kāi)。

　?、?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(zhì)要求，因而可與雨水（間接）利用和景觀環(huán)境水體進(jìn)行有機(jī)融合。

　　2.3毛管滲濾土地處理技術(shù)用于住區(qū)水環(huán)境的保護(hù)的優(yōu)越性

　?、?生態(tài)環(huán)保，符合健康住區(qū)對(duì)水環(huán)境保護(hù)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(shí)用技術(shù)，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(jī)污染物，又可去除造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的氮、磷等污染物，無(wú)污泥產(chǎn)生。同時(shí)由于該系統(tǒng)主要構(gòu)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(diǎn)。符合健康住區(qū)對(duì)水環(huán)境保護(hù)的要求。

　?、?衛(wèi)生安全，對(duì)公眾健康和環(huán)境無(wú)不良影響

　　人們對(duì)水處理回用的衛(wèi)生安全性一直非常關(guān)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(zhì)，這些成分會(huì)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(duì)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(shù)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(shí)，還要考慮其對(duì)公共健康的影響問(wèn)題，即有關(guān)衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)的問(wèn)題。為此，北京環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院在試驗(yàn)中[5]選取總大腸桿菌和糞大腸桿菌作為評(píng)價(jià)系統(tǒng)生物學(xué)污染凈化指標(biāo)，對(duì)毛管滲濾土地處理系統(tǒng)的進(jìn)水、出水和表層土壤（10cm）進(jìn)行了取樣分析。

　?、?經(jīng)濟(jì)適用、高效靈活，綜合效果好

　　毛管滲濾系統(tǒng)具有建設(shè)費(fèi)低、運(yùn)行費(fèi)低、操作簡(jiǎn)單和凈化效率高，可分散、分期建設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于沒(méi)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(xiàng)技術(shù)與住區(qū)綠地建設(shè)結(jié)合起來(lái)，在有效處理污水的同時(shí)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(shù)應(yīng)用實(shí)例及評(píng)析

　　毛管滲濾處理技術(shù)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(duì)水環(huán)境保護(hù)的要求，優(yōu)越性明顯，發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。目前，我國(guó)的北京、上海、遼寧、貴州、浙江、福建等地均已有成功應(yīng)用的實(shí)例[5-9].表2是毛管滲濾土地處理系統(tǒng)部分實(shí)例的基本情況及簡(jiǎn)要評(píng)析。

　　水源為水上運(yùn)動(dòng)中心的生活污水，處理水量30 m3/d，回用于景觀補(bǔ)水。 貴州省環(huán)保局、上海交通大學(xué)環(huán)境工程系 2001年4月 日本國(guó)環(huán)境省無(wú)償援助的毛管滲濾土地處理技術(shù)示范項(xiàng)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(wàn)m2小區(qū)的全部生活污水，處理水量1280 m3/d，回用于景觀補(bǔ)水、綠化、洗車(chē)和路面灑水。剩余的出售。 北京綠葉環(huán)境技術(shù)發(fā)展中心 2003年7月 處理裝置按建筑組團(tuán)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(shè)小區(qū)的其他管線、道路、停車(chē)場(chǎng)甚至是籃球場(chǎng)，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(duì)；委托專(zhuān)業(yè)環(huán)保公司運(yùn)行。

　　北京太偉運(yùn)動(dòng)休閑度假村生活污水處理及回用工程 水源為高爾夫球場(chǎng)會(huì)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(bǔ)水和綠化。 北京綠葉環(huán)境技術(shù)發(fā)展中心 2003年9月 利用自然地形，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)全部自流，無(wú)需任何提升，整個(gè)處理系統(tǒng)沒(méi)有用電設(shè)備。實(shí)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(wàn)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(bǔ)水和工地用水。 北京綠葉環(huán)境技術(shù)發(fā)展中心 2003年9月 中水處理工程與開(kāi)發(fā)商的開(kāi)發(fā)進(jìn)度合理搭配，銷(xiāo)售出一片別墅做一個(gè)處理裝置，滾動(dòng)進(jìn)行。合理使用資金，減輕開(kāi)發(fā)商的資金壓力；同時(shí)做到完工一個(gè)處理裝置，投入運(yùn)行一個(gè)裝置，無(wú)需等待至整個(gè)36萬(wàn)m2別墅小區(qū)完工和入住后才能投入運(yùn)行。

　　4 、結(jié)語(yǔ)

　　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(shí)用技術(shù)，特別適用于沒(méi)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(shè)費(fèi)低、運(yùn)行費(fèi)低、操作簡(jiǎn)單、無(wú)污泥產(chǎn)生、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)有關(guān)衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)測(cè)試分析，毛管滲濾土地處理系統(tǒng)不會(huì)對(duì)公共健康造成影響，符合健康住區(qū)對(duì)水環(huán)境保護(hù)的要求。

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