地下渗滤处理生活污水的试验研究

张 建、黄 霞、魏 杰、胡洪营、施汉昌、钱易
（清华大学环境科学与工程系，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京，100084）

　　本文对地下渗滤系统处理生活污水进行了试验。结果表明，系统对污染物有良好的处理效果。在2cm/d的水力负荷下，COD、总磷、氨氮去除率均大于90%，总氮去除率大于50%。对进出水总氮的组成进行了分析，结果表明系统内硝化效果良好但反硝化效果不够理想，改善条件以促进反硝化反应是提高系统总氮去除率的关键。

1．试验装置与方法

　　地下渗滤试验系统由输配水系统、渗滤系统和监测系统组成，如图1所示。在预沉池中经沉淀过的污水由泵提升至进水槽，进入布水管。污水通过沟内土壤的毛管浸润作用，缓慢地扩散入周围土壤。布水沟内的渗滤层由经人工配置的特殊土壤组成；沟间土壤为北京壤土。沟内人工配置的土壤具有一定的有机质含量和良好的毛管浸润性能，可为微生物提供良好的生存环境，污水中的污染物主要是在这一层中实现降解和转化。试验装置共两套，系统1和系统2。系统1为普通配水系统，系统2采用了强化的布水系统，以加强布水的均匀性。两套系统的水力负荷均为2cm/d。
　　试验原水为清华大学校园的生活污水。

2．试验结果与讨论

　　2.1水量平衡分析
　　草坪植物的生长状况与水量的变化是一个相互作用的关系。一方面，在气候条件和土壤条件相同的条件下，水量的供给状况直接决定了草坪植物的生长状况。另一方面，草坪植物的生长，改良了土壤的性质，有效提高了根区土壤的通气透水性，同时草坪植物的吸收作用和蒸腾作用是导致出水水量变化的根本原因。
　　系统2由于采用了强化的布水系统，污水分布更为均匀，植物生长良好，而系统1则略差。相应的，前者的蒸发量为污水投加量的35.6％，而后者则仅为19.0％。
　　2.2污染物去除效果分析
　　污染物进出水浓度的变化如图2、图3、图4所示。
　　从图2可以看出，系统的进水COD浓度在93.2～264.0mg/l之间变化，波动较大，而出水COD则比较稳定，全部小于50mg/L，系统对COD的去除率为90％左右。这充分显示了系统对以COD为代表的有机污染物具有很好的去除能力和很高的稳定性及抗冲击负荷能力。
　　从图3可以看出，系统进水氨氮波动较大，但出水氨氮浓度非常稳定，其平均值均低于0.1mg/l，对氨氮去除率达99％以上。可见地下渗滤系统的硝化作用非常好。
　　从图4可以看出，系统进水总氮浓度在43.41～49.28mg/l之间波动，而各系统出水总氮浓度比较高，约为25mg/L，相对于进水浓度并没有太大的降低，系统1和系统2的总氮平均去除率分别为53.2%和63.5%。结合系统对氨氮的去除效果，分析总氮的去除效果不佳的原因主要是系统反硝化不完全所致。需要今后进一步调整运行条件，提高总氮去除率。
　　两套系统进水总磷浓度约为4mg/L，而各系统出水总磷浓度极低，在氯化亚锡还原光度法的检测下限以下，系统对总磷的去除率基本达到100％。
　　表1比较了系统1和系统2的去除率。由表1可见，设置强化布水措施的系统2对污染物质的去除效果明显好于系统1。

表1 系统1和系统2的污染物去除率比较（％） 布水方式 COD去除率 总磷去除率 总氮去除率 氨氮去除率 系统1 普通布水沟 90.2 100 53.2 99.8 系统2 强化布水系统 92.3 100 63.5 99.9

2.3 进出水氮的组成分析
　　对进出水的总氮组成进行了分析，以进一步了解系统对各种形态氮的去除机理，分析结果如图5所示。由图5可见，系统进水中的总氮以氨氮为主，而出水中的总氮则基本上为硝态氮，占总氮的百分比达98％以上，由此进一步证明了系统内部的硝化反应进行的很好，而改善条件以促进系统的反硝化反应是提高总氮去除率的关键。

3．结论

　　（1） 地下渗滤系统对氨氮、COD、总磷有着很高的去除率，对总氮亦有良好的去除效果。强化布水措施可以提高系统对污染物质的去除率，亦有利于栽种植物的生长。
　　（2） 地下渗滤系统内的硝化反应进行的很好，改善条件以促进反硝化反应是提高系统总氮去除率的关键。