耕作层下土地自然净化技术处理村镇生活污水

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耕作层下土地自然净化技术处理村镇生活污水

2010.5

青岛理工新环境技术开发有限公司

汇报人：王 森

耕作层下土地自然净化技术处理村镇生活污水

2 内容简介

技术背景

耕作层下土地自然净化技术原理

实验研究

结论

耕作层下土地自然净化技术处理村镇生活污水

3 技术背景

随着经济的发展，村镇内水体污染严重、水环境生态不断 恶化，水污染治理与控制形势非常严峻 。

城市传统的污水处理工艺投资巨大、运行管理复杂、 对技术要求较高；

传统污水土地处理系统又存在以下缺点： 冬季处理效果差； 占地面积大；气味大，环境卫生差等；

环境方面

管理方面

技术方面

耕作层下土地自然净化技术处理村镇生活污水

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耕作层下土地自然净化技术，是一种人工强化的污水生态处理技术。经过预处理的污水通过埋在地下的穿孔布水管，缓慢地向周围土壤浸润、渗透和扩散，利用土壤—微生物—植物系统实现生物、化学、物理的净化功能，对污水中的水资源和 N 、 P 资源加以利用，对可降解的有机物加以净化，实现污水的无害化、资源化。

二、耕作层下土地自然净化技术原理 •2.1 去除机理

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77 、污水处理在耕作层下进行，、污水处理在耕作层下进行，冬天处理效果稳定。 冬天处理效果稳定。 33 、、能耗低、处理运行费用低（一级标准能耗低、处理运行费用低（一级标准 0.150.15 元元 /m/m33 ，二级标准，二级标准 0.040.04 元元 /m/m33 ）） 22 、耐冲击负荷、处理效果好 、耐冲击负荷、处理效果好 11 、土地用而不占、占地面积少（一级标准、土地用而不占、占地面积少（一级标准 1.0m1.0m22/m/m33 ，二级标准，二级标准 0.8m0.8m22/m/m33 ） ） 55 、土地处理系统顶部耕作层上种植种植蔬菜、农作物和观赏植物等，、土地处理系统顶部耕作层上种植种植蔬菜、农作物和观赏植物等，同时起到除臭、保温作用，做到了土地的“用而不占，综合利用” 同时起到除臭、保温作用，做到了土地的“用而不占，综合利用” 66 、自控程度高，维护方便，可实现无人值守 、自控程度高，维护方便，可实现无人值守 44 、因地制宜、建设费用低、因地制宜、建设费用低 (( 一级标准一级标准 25002500 元元 /m/m33 ，二级标准，二级标准 15001500 元元 /m/m33 ） ）

图 1 土地处理流程

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6•2.2 构造 耕作层下土地自然净化系统主要分为四部分：从地面向

下依次为耕作层、填料部分、卵石部分和防渗膜。

覆土层

植被

集水管

生物填料层

卵石层

防渗膜

布水管

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7三、试验研究

2006 年，青岛市莱西市河头店镇东大寨村利用耕作层下土地自然净化技术进行了污水处理的应用研究。

东大寨村共 482 户， 1550 人，建成面积 375 亩。 2006 年在村西修建了新村（共 116 户），配套了完善的雨污分流制排水管网，目前入住率已经超过 50% ，其中大部分住户正处于装修阶段。

村庄布局及污水处理站服务区域见图2.

•3.1 村庄概况

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8•3.2 村庄水量变化 •3.2.1 供水

东大寨采用“水泵—贮水罐—管网”方式全天 24h集中供水，水源为村东北村民自打深水井。当贮水罐内压力小于 0.10

MPa 时，水泵自动运行，每天总供水量： 150m3 ，管网服务面积 25万m2 ，服务户数为 482 户。

•3.2.2 排水

新村污水全部进入污水处理站；老村（共 266 户）没有排水

管网，污水透过明渠排入村前小河。

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9•3.2.3 污水水量的昼夜变化

2008 年 8月 25日 23:30~8月 26日 22:30 ，对东大寨村的污水水量的波动情况进行了 24h连续检测。在进入污水站干管的最后一个检查井里安置了流量计（美国 Hach公司的 Sigma

910型面积速度流量计），检测参数有：水深、流速、流量，检测时间间隔 3min 。

表 2 东大寨 24h 流量变 化

最大流量（ m3/3min ） 0.555

平均流量（ m3/3min ） 0.270

3 分钟总变化系数 K3min 2.05

调查结果如图 3 和表 2 ：

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从图 3 可以看出，在 13:00~16:00这一时段水量较低且比较稳定，其余时间水量波动较大，分析原因如下：

① 村民绝大多数以务农为生，而在家留守的人员不规律的用水，导致水量有较大的波动；

②新村村民生活质量较高，休息时间较晚，用水量较大，这成为晚间水量大的主要因素。

图 3 东大寨村污水流量昼夜波动情况（ 3min ）

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11•3.3 村庄污水水质的昼夜变化

每间隔 1h 对进入污水处理站的污水干管中的污水进行取样，冷藏保存后进行水质检测，检测项目和方法如表 3 ：

表 3 检测指标和方法

项目 国标号 方法名称CODCr GB/T 11914—1989 重铬酸钾法BOD5 GB/T 7488—1987 稀释与接种法

SS GB/T 1190l—1989 重量法TN TOC 仪氨氮 GB/T 7479—1987 纳氏试剂比色法TP GB/T 11893—1989 钼酸铵分光光度法

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12•3.3.1 污水 CODcr浓度的逐时变化 24hCODcr浓度变化柱状图

0

50

100

150

200

250

23:35

0:35

1:35

2:35

3:35

4:35

5:35

6:35

7:35

8:35

9:35

10:35

11:35

12:35

13:35

14:35

15:35

16:35

17:35

18:35

19:35

21:36

21:35

22:35

时间

CODcr

mg/L

浓度（

）

90. 29mg/ L平均值：

最大值 最小值 平均值CODcr 浓度（ mg/

L ）204.7 38.17 90.29

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13•3.3.2 污水 TN浓度的逐时变化 24hTN浓度变化柱状图

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

23:35

0:35

1:35

2:35

3:35

4:35

5:35

6:35

7:35

8:35

9:35

10:35

11:35

12:35

13:35

14:35

15:35

16:35

17:35

18:35

19:35

21:36

21:35

22:35

时间

TNmg/L

浓度（

）

22. 14mg/ L平均值：

最大值 最小值 平均值 TN 浓度（ mg/L ） 40.21 16.86 22.14

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14•3.3.3 污水氨氮浓度的逐时变化 24h氨氮浓度变化柱状图

0

5

10

15

20

25

30

35

23:35

0:35

1:35

2:35

3:35

4:35

5:35

6:35

7:35

8:35

9:35

10:35

11:35

12:35

13:35

14:35

15:35

16:35

17:35

18:35

19:35

21:36

21:35

22:35

时间

氨氮浓度（mg/L）

平均值：17. 28mg/ L

最大值 最小值 平均值 氨氮浓度（ mg/

L ）32.00 13.51 17.28

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15•3.3.4 污水 TP浓度的逐时变化 24hTP浓度变化柱状图

0. 0

0. 5

1. 0

1. 5

2. 0

2. 5

23:35

0:35

1:35

2:35

3:35

4:35

5:35

6:35

7:35

8:35

9:35

10:35

11:35

12:35

13:35

14:35

15:35

16:35

17:35

18:35

19:35

21:36

21:35

时间

TP浓度（mg/L）

平均值：1. 66mg/ L

最大值 最小值 平均值TP浓度（mg/L） 2.18 1.31 1.66

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16•3.4 工程概况

东大寨的污水处理采用耕作层下土地自然净化系统，其工艺流程如下图所示：

图 4 耕作层下土地自然净化工程工艺流程

污水 沉砂池 隔油池 厌氧生物滤池 生物接触氧化池

沉淀池耕作层下土地自然净化系统达标排放

泵

水下曝气机

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17工程概况见下表：

试点村庄

服务人口（人）

污水来源

设计水量 (m3/

d)

设计排放标准

占地面积（ m2 ）

总投资（万元）

单位工程造价

元 / m3 水

单位占地面积 m

2/m3 水预处理 土地系统

东大寨村 1760

生活污水和企业污水

150 一级 B 160 1500 52.0 2518 1.07

表 4 耕作层下土地自然净化技术试点工程概况

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18工程施工和运行期间的现场照片如下所示：

东大寨村土地处理系统的地上设施 土地处理系统防渗膜的铺设

土地处理系统耕作层上的玉米和花生 土地处理系统耕作层上旺盛的的黄豆

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19•3.5 耕作层下土地自然净化系统处理效果 污水经过厌氧、好氧、沉淀处理后，进入耕作层下土地自

然净化系统，通过对土地污水自然净化系统进出水水质的昼夜取样检测，分析整理如下。

表 5 污水土地自然净化系统处理效果汇总

61.7~67.60.36~0.411.1 左右TP

18~45.61.51~2.322.32~2.78氨氮

45.3~53.15.49~6.4111 左右TN

45~828.22~28.131.66~63.6CODcr

出水进水备注去除率

（ % ）浓度（ mg/L ）

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1 、耕作层下土地自然净化技术投资小，吨水建设费用在 2000~30

00 元 /m3左右；

2 、运行费用低，出水为一级 B排放标准，约为 0.15~0.20 元 /m3 ；

3 、处理效果稳定，土地处理系统对 CODcr 、 TN 、氨氮和 TP

的去除率分别为 45~82% 、 45.3~53.1% 、 18~45 % 和 61.7~67.6% ，出水浓度达到国家城镇污水一级 B排放标准标准；

4 、设备数量少，且通过自控运行，维护管理简单；

5 、土地处理系统耕作层上种植蔬菜、农作物和观赏植物等，同时兼有除味保温等功效，实现了土地的“用而不占，综合利用”。

四、结论

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图 2 东大寨村庄布局和污水站服务区域图

污水处理站

污水处理站服务区域

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23

0

10

20

30

40

50

60

70

8: 35 9: 35 10: 35 12: 35 15: 35 18: 35时间

CODcr浓度（mg/L）

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

去除率（%）

COD mg/L土地进水 浓度（ ） COD mg/L土地出水 浓度（ ）CODcr %土地对 的去除率（ ）

图 5 土地处理系统对 COD的去除

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24

0

2

4

6

8

10

12

14

8: 35 9: 35 10: 35 12: 35 15: 35 18: 35时间

TN浓度（mg/L）

0

10

20

30

40

50

60

去除率（%）

TN mg/L土地进水 浓度（ ） TN mg/L土地出水 浓度（ ）TN %土地对 的去除率（ ）

图 6 土地处理系统对 TN的去除

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25

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

8: 35 9: 35 10: 35 12: 35 15: 35 18: 35时间

氨氮浓度（mg/L ）

0

5

1015

20

25

30

3540

45

50

去除率（%）

mg/L土地进水氨氮浓度（ ） mg/L土地出水氨氮浓度（ ）%土地对氨氮的去除率（ ）

图 7 土地处理系统对氨氮的去除

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26

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

8: 35 9: 35 10: 35 12: 35 15: 35 18: 35时间

TP浓度（mg/L ）

0

10

20

30

40

50

60

70

80

去除率（%）

TP mg/ L土地进水 浓度（ ） TP mg/ L土地出水 浓度（ ）TP %土地对 的去除率（ ）

图 8 土地处理系统对 TP的去除