渗透吸附源头控制技术-土地渗滤技术（水生态修复课件）

土壤渗滤技术

土壤渗透技术工程设计要点

主要内容

土壤渗滤系统的水力负荷渗滤沟的结构和布置监测系统

土壤渗滤技术工程设计要点一、土壤渗滤系统的水力负荷结果表明：水力负荷周期为24h、12h时，系统对CODcr去除效果较好，CODcr平均去除率分别为76%、74%；6h、12h时，氨氮去除效果好，平均去除率达到97.6%、99.2%；选择12h为最佳周期、水力负荷为0.08m3/(m2.d)时，CODcr和氨氮出水浓度能满足城镇污水处理厂污染物排放（GB18918-2002）的一级A标准。地下渗滤系统模拟装置土壤渗滤技术工程设计要点一、土壤渗滤系统的水力负荷目前，国内关于土壤渗滤系统研究大部分采用的负荷较低，一般为水力负荷40L/（㎡.d）左右，出水水质远低于国家排放标准；水力负荷大于50L/（㎡.d），出水水质远优于国家排放标准。土壤渗滤技术工程设计要点二、渗滤沟的结构和布置

人工渗滤沟结构和布置示意图

基本构造一般为上宽1m、下宽0.6m、高0.65m的梯形人工构造沟。渗滤沟主要由五部分组成。“底层”，又称布水层或垫层，由直径为20~40mm的砾石和粒径为0.25~1.00mm的粗砂组成，起承托渗滤层和使污水均匀分布的作用，内设埋深0.6m的布水管。“渗滤层”，是污水净化的主要作用层，采用当地土壤和一定比例的特殊材料配置而成，此特殊土层厚40cm左右。“表层”，由较肥沃的耕作土壤组成，是草坪植物的生长层，其上种植绿色期长的草坪植物“马尼拉”等，实现污水绿地利用。渗滤沟主要由五部分组成。“防渗层”，位于渗滤沟最底层，采用特定材料防渗，其作用是防止污水直接下渗，使砾石层经常处于水饱和状态，促使水分的毛细上升。“隔离层”，设置在特殊土壤层下，由可透水的无纺布构成，以防止上层土壤下落填入砾石层，破坏均匀布水。土壤渗滤技术工程设计要点三、监测指标

主要对渗滤液的COD、NH4+-N、TN、TP、DO、SS进行测定。

小结

1.土壤渗滤系统的水力负荷

2.渗滤沟的结构和布置

3.监测系统指标土壤渗滤技术

土壤渗滤技术的土壤条件

主要内容土壤结构土壤孔隙率渗透性有机质含量

土壤渗滤技术的土壤条件一、

土壤结构通过添加填料来改良土壤的结构，常见的填料有砂、粉煤灰、碳化稻壳等。研究发现：当土壤系统中含有30%土壤、15%污泥、15%煤渣、30%砂、5%腐木、5%石灰石时，对生活污水中N、P的处理效果好。土壤渗滤技术的土壤条件二、土壤孔隙率土壤孔隙率(n）：是土壤颗粒之间的孔隙体积（Vv）占土壤总体积（V）的比率。通常用百分号（%）作为单位。在孔隙中，水分和空气可以自由的流动。一般:

粗砂土孔隙率约33-35%，大孔隙较多。

粘质土孔隙率约为45-60%小孔隙多。

壤土的孔隙率约有55-65%，大、小孔隙比例基本相当。土壤渗滤技术的土壤条件三、渗透性一般用渗透系数来表示土壤透水性的好坏。土壤的渗透系数是指当水力坡度等于1时的渗透速度。公式k=Q/（AI）=V/I，V指渗透水流的速度，I指水力坡度（高水位与低水位之差与渗透距离的比值）。土壤渗滤技术的土壤条件

表1各种土的渗透系数经验值土质类别K(cm/s)土质类别K(cm/s)粗砾1~0.5黄土（砂质）1e-3~1e-4砂质砾0.1~0.01黄土（泥质）1e-5~1e-6粗砂5e-2~1e-2黏壤土1e-4~1e-6细砂5e-3~1e-3淤泥土1e-6~1e-7黏质砂2e-3~1e-4黏土1e-6~1e-8沙壤土1e-3~1e-4均匀肥黏土1e-8~1e-10土壤渗滤技术的土壤条件

表2岩石和岩体的渗透系数岩块K（实验室测定，cm/s）岩体K（现场测定，cm/s）砂岩（白垩复理层）1e-8~1e-10脉状混合岩3.3e-3粉岩（白垩复理层）1e-8~1e-9绿泥石化脉状页岩0.7e-2花岗岩2e-10~5e-11片麻岩1.2e-3~1.9e-3板岩1.6e-10~7e-11伟晶花岗岩0.6e-3角砾岩4.6e-10褐煤层1.7e-2~2.39e-2方解岩9.3e-8~7e-10砂岩1e-2灰岩1.2e-7~7e-10泥岩1e-4白云岩1.2e-8~4.6e-9鳞状片岩1e-2~1e-4砂岩1.2e-5~1.6e-71个吕荣单位裂隙宽度0.1mm间距1m和不透水岩块的岩体0.8e-4砂泥岩2e-6~6e-7细粒砂岩2e-7蚀变花岗岩0.6e-5~1.5e-5土壤渗滤技术的土壤条件四、土壤有机质含量单位体积土壤中含有的各种动植物残体与微生物及其分解合成的有机物质的数量。一般以有机质占干土重的百分数表示。

生物是土壤有机物质的来源，土壤形成过程中最活跃的因素。一般而言，森林土壤有机质含量要低于草地土壤。小结

1.土壤渗滤技术的土壤条件

土壤渗滤技术

土壤渗滤技术的演进

主要内容地下渗滤坑地下土壤渗滤沟尼米槽式地下渗滤系统无砾石系统地下渗滤装置“FILTER”污水处理技术多级土壤渗滤系统土壤渗滤技术的演进一、地下渗滤坑

定义：地下渗滤坑，也称为地下渗井，是指在地下建造渗滤坑并利用渗滤坑周围和底部的土壤对经过化粪池初步处理的出水进行处理的装置。

地下渗滤坑示意图1.地面2.进水管3.混凝土坑壁4.覆土5.坑外填充砾石6.坑内填充砾石土壤渗滤技术的演进一、地下渗滤坑组成：预处理单元（预处理池）、砾石堆组成，是由砾石堆包裹预处理池后埋入土壤中。

原理：污水首先进入到预处理池中，通过预处理池壁上的空洞渗滤到砾石堆，然后渗滤到周围的土壤中，污水在此过程中得到净化。

特点：是一种较为原始的地下渗滤系统，也是应用最早的一种生活污水原位处理技术。土壤渗滤技术的演进二、地下土壤渗滤沟也称为土壤净化槽。组成：是在地下渗滤坑的基础上增加了布水管，由布水管、砾石堆和处理场等组成。土壤渗滤技术的演进二、地下土壤渗滤沟

原理：污水通过重力流或者泵送入布水管中，布水管上开有一定孔径的渗滤孔，污水通过渗滤孔进入由砾石组成的滤料中，而后再进入土壤中，在土壤毛管作用下向附近土层扩散，污水中的污染物被过滤、吸附和降解。

特点：该系统提高了污水的处理容量及能力，出水水质较地下渗滤坑有所提高。目前在美国，这是最常用的地下渗滤装置。土壤渗滤技术的演进

三、尼米槽式地下渗滤系统

是由日本人于20世纪80年代开发，是在传统地下渗滤沟技术的布水管下方设置了一个防水性材料制成的厌氧砂槽为了加强毛管渗润作用，还可以增设毛管强化垫层，以毛管渗润作用面积大为扩大，布水更加均匀，系统稳定性及氮、磷去除效果等方面均得到了明显的提升，得到更好的污水净化效果。

土壤渗滤技术的演进

三、尼米槽式地下渗滤系统组成：布水管、尼米槽、砂子或其他填料、砾石等。

尼米槽地下渗滤系统示意图1.尼米槽2.砾石填料3.砂子4.原状土壤5.特殊土壤6.网状隔膜7.布水管土壤渗滤技术的演进三、尼米槽式地下渗滤系统

原理：污水从布水管中流出，进入厌氧槽中，然后在砂子及土壤毛细力的作用下扩散到厌氧槽上方和四周的土壤中，污水在土壤多重净化机理的作用下得到净化处理。

特点：污水中的SS则大多数被砂子截留在厌氧槽中，有机悬浮物颗粒物在槽逐渐液化、酸化，这样就减少了进入土壤颗粒间隙的悬浮物质量，进而减小土壤被悬浮物质堵塞的可能性，提高系统水质水力负荷和出水水质。厌氧槽还可起到抗冲击负荷的作用。

土壤渗滤技术的演进

四、无砾石系统地下渗滤装置是在传统地下渗滤沟技术的基础上，近年来出现的以渗滤管式及渗滤腔式地下渗滤系统为代表。无砾石腔式地下渗滤系统示意图无砾石管式地下渗滤系统示意图土壤渗滤技术的演进四、无砾石系统地下渗滤装置组成：滤渗管、包裹有织物等原理：污水通过渗滤管上的渗滤孔流出，经过包裹织物的初步过滤进入周围的土壤中，在土壤毛管作用下向四周扩散。特点：处理能力强，安装费用低，容易安装，便于维护、能防止砾石在风化过程中所带来的不良影响，可以重复利用的部件化装置，能够很方便地根据处理需要扩大或者缩小处理规模等。土壤渗滤技术的演进

五、“FILTER”(非尔脱)污水处理技术是由澳大利亚科学家和工业组织的专家开发的，是一种集过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统，称之为“非尔脱”污水灌溉新技术。这个系统一方面可以满足农作物对水分和养分的要求，一方面能降低污水中氮、磷等元素的含量，使之达到污水排放标准。土壤渗滤技术的演进

五、“FILTER”(非尔脱)污水处理技术

特点：过滤后的污水都汇集到地下暗管排水系统中，并设有水泵，可以控制排水暗管以上的地下水位以及处理后污水的排出量。该系统适用于土地资源丰富、可以轮作休耕的地区，或以种植牧草为主的地区。天津市武清区建立了总面积2公顷试验区，并取得了良好的效果。土壤渗滤技术的演进

六、多级土壤渗滤系统是由渗滤层及土壤模块层以砖块交错结构垒砌而成的具备强化脱氮除磷功能的新型土地处理系统。目前，在日本、泰国、夏威夷等地都有成果的应用案例。小结

1.土壤渗滤技术的演进

土壤渗滤技术

土壤渗滤技术的应用实践

主要内容

土壤渗滤工艺流程图土壤渗滤技术处理再生水系统组成土壤渗滤系统工程应用土壤渗滤技术应用实践土壤渗滤工艺流程图土壤渗滤技术处理再生水系统组成土壤渗滤系统污水灌入土壤土壤渗滤系统地下水管道回收处理水土壤渗滤系统井群回收处理水

表

土壤渗滤技术在我国农村污水处理工程实例工程实例设计处理水量江苏省靖江市利民村

70t/d广东佛山市南庄镇利华员工村200t/d江苏武进雪堰桥费巷村100t/d江苏溧阳南渡镇石街村15t/d江苏省靖江市水山村70t/d江苏溧阳竹箦镇水西村25t/d

表

土壤渗滤技术在我国再生水处理中工程实例工程实例建设时间去除率%CODNH3-NTPSS沈阳工业大学土壤渗滤再生水回用示范工程“八五”期间95.987.9—87.8上海虹桥机场围场河典型污染河段土壤渗滤污水处理系统2006年75.8—100—上海嘉定区马陆镇大裕村土壤渗滤处理工程2009年85.796.796.0—辽宁高速公路附属区污水回用工程2008年96.295.695.591.3江苏太湖流域多级土壤渗滤示范工程2009年70.083.076.094.0

表

再生水处理技术比较

分类作用机理优缺点典型工艺流程适用范围物理化学处理法以混凝沉淀（气浮）和过滤技术相结合的基本方式，主要用于处理优质杂排水优点：处理工艺流程短，运行管理简单方便，可间歇运行，占地面积相对较小。缺点：设备和运行费用较大，且出水水质受混凝剂种类和数量的影响，有一定的波动性。原水格栅-调节池-絮凝沉淀池-超滤膜-消毒-出水适用于处理规模较小的工程生物处理法利用好痒微生物的吸附、氧化作用，降解污水中的有机物质优点：出水水质较为稳定，投资和运行费用较少。缺点：水量负荷变化适应能力小，间歇运转适应能力差，装置的密封性差，会产生臭气，运转管理较复杂原水格栅-调节池-接触氧化池沉淀池-过滤-消毒-出水适用于大、小规模的工程膜处理法使污水中难降解的大分子物质在膜生物反应器内有足够的停留时间，从而去除各种污染物，达到较好的处理效果优点：出水水质好且稳定，占地面积较小，工艺简单，可实现自动控制。缺点：工程投资和运行成本较高；渗滤膜易堵塞，需进行有效的反冲洗和清洗，以防止和减缓堵塞，否则利用率会大为降低。原水格栅-调节池-膜生物反应器-超滤膜-消毒-出水适用于小规模工程土壤渗滤技术充分利用土壤—微生物—植物系统的自我调控机制，在有效去除有机物的同时，也能够去除氮、磷等营养素及病原微生物等优点：出水水质好、基建投资低、能耗较低、对周围环境影响小。缺点：结构单一、脱氮效果不稳定，土壤孔隙易堵塞。原水化粪池格栅集水井土壤渗滤系统出水井适用于小规模的农村污水处理小结

1.土壤渗滤技术的应用实践

土壤渗滤技术土壤渗滤技术概念、产生及原理

主要内容

土壤渗滤技术概念土壤渗滤技术产生土壤渗滤技术原理土壤渗滤技术概念

土壤渗滤处理系统是一种人工强化的污水生态工程处理技术，它充分利用在地表下面的土壤中栖息的土壤动物、土壤微生物、植物根系以及土壤所具有的物理、化学特性将污水净化，属于小型的污水土地处理系统。土壤渗滤技术产生

利用土壤这种天壤物质对污水进行处置可以追溯到几百乃至几千年以前。古代希腊、罗马及法国等利用污水进行灌溉，既使得农田得到了有效的灌溉，又避免了生活污水无序排放对公众健康的威胁，此时人类已经对