土地处理中市政废水工程与设计程序指南.doc

外 文 翻 译题 目： 土地处理中市政废水工程与设计程序指南 沈阳农业大学学士学位论文外文翻译第一章 引言和加工能力1.1目的 本指南的目的是为土地处理系统中的规划和工艺设计提供准则和信息依据。所建议的规划和设计程序，是从国家最先进的信息处理性能方面和能源方面考虑，及其对健康和环境的影响。 成本曲线不包括在本指南中，虽然有些成本信息在第二章中出现。规划费用可参考成本曲线1,2，或通过工程师团队为环保局开发的卡普代电脑系统来了解,卡普代计算机终端在环保局区域办事处索取。 这个文件是由美国环境保护署美国陆军工程兵部队及美国农业部所倡议的工艺设计指南的修订本，该文件是针对土地处理当中的城市污水处理而修订的，与1977年出版。此次修订是因为大量的研究数据、准则和操作经验，近年来可以利用。由于pl 92-500和pl 95-217的使用，使得对土地处理理念的关注与应用都明显增多，并有望继续增长。1.2 适用范围 土地处理是指对地表污水加以控制利用，通过对土壤水分矩阵进行自然物理、化学和生物的处理的过程，来取得设计成果。本指南的范围仅限于三大土地处理过程： ！慢速渗透（sr） ！快速渗透 （ri） ！地表径流 （of） 这些过程在本章后面有解释，并且在设计章节做了详细讨论。该指南采纳了1977年原手册中反映的废水应用率和流经过程。在此之前的1977年指南中，“灌水”往往被用来形容速度缓慢的过程。目前关注点放在废水处理上而不是对作物灌溉的灌溉。 在1977年的指南中，对地下系统、湿地和水产养殖作了简短讨论，但是由于它们在细节上涵盖了其他文件在这里被删除了3,4。对污水、注水井、蒸发池的土地利用，以及涉及土壤矩阵的其他形式的处置或处理也排除在外。 本指南中的大多数信息适用于中到大型系统。对于小型系统，高达1000m3/ d （25万加仑/天），许多程序的设计可以简化。特别考虑到这些小型系统，在第七章讨论了一些典型的例子。对于大型系统的个案研究在其他出版物可用5-9。本手册针对城市污水土地处理，而不是工业废水。然而，在受控的条件下，对多种工业废水、甚至有害物质的处理，在技术和经济上可行。 虽然本指南主要关注三个基本过程（sr，ri，of），在一个连续系统中结合两个或更多个概念的可能性不应该被忽视。地表径流可能是慢速得很透或快速渗透的预先应用或是在寒冷温暖天气可能使用的工艺流程。1.3处理过程三个土地处理过程的典型设计特征比较见表1-1。每个过程的主要位置特征对比见表1-2。这些都是可取的可以准确遵循的特征，并且不受限制，正如第二章所讨论的。经处理的水的预期质量比生化需氧量（bod）及悬浮固体（ss），氮，磷，粪便中的大肠菌群的每一形成过程在表1-3中呈现。形成距离和可应用的废水显示了平均值和预期上限范围值是符合逻辑的。这些材料的定数（正金属，病毒和微量有机物）在章节后面讨论。表1-1土地处理过程中典型设计特征的比较特征 缓慢率 快速渗透 地表径流应用技术 喷灌或表面 常规地表 喷灌或表面年负荷率，米 0.5-6 6-125 3-20 场区要求，公顷 23-280 3-23 6.5-44典型的周负荷率，厘米 1.3-10 10-240 6-40c美国治理土地提供的最低标准 初级沉淀d 初级沉淀 除砂和粉碎应用废水的配置 蒸发和渗透量 主要渗流 地表径流和蒸发渗流植被需求 需要 可选 需要a：包括山脊，犁沟，边界地带。b：场区公顷数不包括缓冲区，道路，或流动量为3785m3/d（1毫伽/ d）的沟渠。c：范围包括为处理的废水到二级出水，对高水平预先应用处理方法的高利用率。d：随着限制公众人群;作物不能直接食用，e：限制公众人群。注：公制转换见附录g。 表 1-2 土地处理过程中场址特点的比较特征 缓慢率 快速渗透 地表径流完成坡度2%-8%不重要；极度的等级需要大量土方等级 耕作的土地少于 20% ； 未耕作的土地少于 40% 土壤渗透性 适度的放缓至正常速度快速（沙地，壤质沙地） 慢速（粘土，淤沙 和不透水土壤）地表水深度 0.6-1m（最小值）b 丰水期1mb 不重要c枯水期1.5-3m气候限制 寒冷天气或强降雨期 无(寒冷天气可能改进操作) 寒冷天气通常需要存储 常要存储 a.提高陡峭程度在减少水利负荷方面是可行的。b.场址中高低表水位的保持可以使用暗渠。c.地表水产生的影响应该考虑大范围的可渗透土壤。表 1-3土地治理过程中净化水的预期质量amg/l（除非另有说明）慢速渗透b 快速渗透b 地表径流d较高 较高 较高成分 平均数 范围 平均数 范围 平均数 范围生物需氧量 2 5 5 10 10 15悬浮固体 1 5 2 5 10 20氨氮（n） 0.5 2 0.5 2 4 8氮气总量（n） 3e 8e 10 20 5f 10f磷的总量（p） 0.1 0.3 1 5 4 6粪便中的大肠菌群, 氧化氮/100 ml 0 10 10 200 200 2,000a.预期质量负荷率从中到低的变化见表1-1。b.主要或次要污水的过滤穿越未浸透土壤1.5m（5英尺）左右。c. 主要或次要污水的过滤穿越未浸透土壤4.5m（15英尺）左右；磷和粪便中大肠菌群的移动随着距离而增加（见表5-3和5-6）。d.使用长度为30-36m（100-120英尺）的斜坡，处理分散和隐藏的废水。e.集中依赖负荷率和作物。f.当在相当寒冷的天气或使用高利用率的二次污水操作时更接近期望值。1.4慢速渗透过程慢速渗透的土地处理是应用废水进行植被土表灌溉。被应用的废水流经植物土壤矩阵，部分流程过滤成地表径流，并且有些被植被吸收。不合规格的地面径流的应用在设计中通常避免对于慢速渗透处理过程，其水利路线的概要在表1-1（a）（b）（c）中显示。表施技术包括土坎，犁沟和防洪。喷灌技术的应用可以来自固定的梯级竖板或移动系统，例如中心枢轴。1.4.1过程目标慢速渗透过程中可以实现的目标包括：1.废水的净化与应用。2.对水和营养物质的使用，促使农作物的销售，获得了经济效益（灌溉）。3.节约用水，用净化的污水取代用饮用水灌溉。4.保护和扩大绿地及其开放空间。当需求物是氮气，磷，生物需氧量，悬浮固体，病源生物，金属和有机物时，是非常严格的。他们通常直接进行慢速渗透。由于(美国)国家环境保护署饮用水受地表水质量的限制，氮气通常是慢速渗透的限制性因素，然而，在干旱地区，保护氯化物并且使溶解盐的总量维持在可利用的程度，有可能限制农作物的产量。在慢速渗透过程中这些目标的实现方式在以下题目中讨论（1）废水净化，（2）农业系统，（3）草皮系统，（4）森林系统。1.4.1.1废水净化当慢速渗透过程的主要目标是净化时，水力负荷通常既受到土壤中流动水的容量限制又受到植被脱氮能力矩阵的限制。暗渠有时需要地高水位的开发。高水位或不透水层可以防止深层渗透。选择多年生草本植物是由于他们对高氮的吸收速度和较长的应用废水季，避免每年进行种植和耕作。玉米和具有较高市场价值的其他作物也种植在以净化为主要目标的系统中。美国密歇根州的马基斯根是一个值得关注的例子，该城市耕种了2000多公顷（5000英亩）的玉米。1.4.1.2农业系统在美西部的干旱地区，水本身（不是养分含量）是废水中最有价值的成分。作物实现了最大的市场潜力，并且使用了尽可能少的废水用于灌溉。应用率在2-8厘米/周（0.8-3.1英寸/周）之间是普遍的。加上根部地区为保持所需盐平衡对过滤的需求，有足够多的水来满足作物需求。在较潮湿的东部地区在一年中的特定时期和长时间干旱期，水的组成可能是关键性的，但是废水中的营养素是最有价值的组成部分。系统旨在促进作物对营养成分的吸收和产量的增加。例如在密西根州的马基斯根，1977年的玉米产量为6.5米/公顷（每公顷75蒲式耳）同一地区没有应用废水灌溉的农民玉米产量为5.2米/公顷（每三公顷60蒲式耳）10。不考虑地理位置，废水灌溉靠提供养分和水气可以使作物增产。1.4.1.3草坪系统在美国许多地区，像高尔夫球场，公园及其他有草坪的地方都使用慢速渗透系统，从而节省应用水供应。这些地区有相当大的公众人群，需要严格控制病原微生物，这种控制可以靠消毒或靠生物处理池或储水池的自然过程来实现。1.4.1.4林业系统慢速渗透林业系统存在于包括俄勒冈，华盛顿，密歇根州，马里兰州，福罗里达州，佐治亚州，福蒙特州和新罕不什尔州在内的许多州。此外，在不同地区的试验系统在被进一步推广研究，以测定可准许的负荷率，不同种类树的反应，和对环境的影响。（见第4章）森林为土地处理选侧理想场址提供了许多有利条件：1森林土壤常常表现出比农业土壤高的入渗率。2森林场址的选取通常比理想的农业用地场址的选取成本低。3在寒冷的天气，森林土地的土壤温度经常高于农业用地的温度。4与农业用地相比，森林系统在陡峭程度方面更有扩展的空间。森林的慢速渗透系统使用废水的主要限制条件是：1水的需求和一些现存树木的容许偏差可能低于正常水平。2脱氮相对较慢，除非使用初期的，发展中的森林，或产生有利于反硝化的条件。3固定喷头价格昂贵，然而通常是必要的。4森林土壤多岩石或土壤非常浅。1.4.2 治理成效慢速渗透过程是所有土地治理系统中净化污水能力最强的。表1-3中显示了大多数精心设计和运转良好的系统的质量值。在土壤顶部1-2cm（0.4-0.8英寸），靠慢速渗透的土地治理，有机物大量减少。过滤和吸附是bod移动的初始步骤，但是生物氧化是最终的处理程序。过滤是去除悬浮固体的主要方法。氧化后的残余和惰性固体成为土壤基质的一部分。脱氮主要靠作物的吸收，随着作物生长的种类和作物的产量而变化。脱氮有效作物必定高产。反硝化的作用也很大，即使土壤大部分时间处在有氧条件下。其他脱氮基质包括土壤中的氨挥发与存储。土壤脱磷有固定的程序，例如吸附和化学沉淀。对于慢速渗透系统来说脱磷的效果较好，与磷的应用相比，脱磷更依赖土壤的特性。所有在渗透中残余的磷都少于0.1mg/l11。磷的应用中一个小的但是重要的部分是它随着作物的生长而被吸收和脱离。1.5 快速渗透过程在快速渗透土地治理中，大部分的应用废水通过土壤过滤，并且经净化的污水渠自然的成为表层水和地表径流。该废水用于中度和高度渗透土壤（例如沙地和壤质沙地），少量散布在盆地的被视为穿越了土壤基质。植被通常不是计划种植，但是有一些例外，杂草和牧草通常不活引发问题。图标1-2（a）显示了快速渗透中典型的液压途径。应用废水过滤为地表水比慢速渗透土地治理更艰巨。几乎没有或根本没有植物消耗水量。从寒冷地区到炎热的干旱地区，蒸发范围约从0.6英寸/年（2英尺/年）到2英寸/年（6英尺/年）。这通常是水利负荷率中较小的比例。在许多情况下，谁的进化利用是系统中不可分割的部分。这可已使用暗渠和水井来实现，正如图1-2（b）所示。在某些情况下，水渠自然的成为与其毗邻的地表水（图1-2（c）。对与相同的地表水，这一系统能比到多数控制系统提供更高级别的治理。参考文献：1reed,s.c.等.土地处理系统的成本.美国环境保护署.epa-430/9-75-003，mcd 10. 1979年9月.2卡尔普/韦斯纳/卡尔普.水的循环及再利用.第一卷. 2.美国内政部.水资源技术局美 / owrt/ru -79/2.1979.3美国环境保护署.水产养殖废水处理系统：研讨会法律程序与工程评估.水利项目规划局.epa- 430/9-80-006，mcd 67. 1979年9月.4美国环境保护署。当地污水净化和处理系统设计指南。环境研究中心信息。epa-645/1-80-012. 1980年10月.5美国环境保护署.慢速渗滤土地处理：循环技术.水利项目规划局.epa-430/9-80-011a，mcd 70. 1980年10 月.6美国环境保护署.快速渗滤土地处理：循环技术.水利项目规划局.epa-430/9-80-011b，城市设mcd 71.1981(出版).7国际研讨会对废水土地处理的进程.卷1和2.新罕布什尔州汉诺威.1987年 8月20日至25日.8hinrichs先生，d.j,等。坡面处理的最新信息评估.美国环境保护署.水利项目规划局.epa- 430/9-80-002，mcd 66.1980年9月.9leach，l.e.，c.g.恩菲尔德，和c.c.哈林，长期快速渗滤系统的研究综述.美国环境保护署.研究与发展办公厅.阿达，俄克拉荷马州.epa-600/2-80-165. 1980年7月.10walker，j.m.废水：是马斯基根县的解决方案？美国环境保护署.epa-905/2-76-004，mcd-34. 1979年8月.11jenk