浅谈复合土壤生态污水处理技术在海外项目中应用的可行性

浅谈复合土壤生态污水处理技术在海外项目中应用的可行性

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中国中元国际工程有限公司

[摘要]

针对国际工程中，尤其亚非拉等极度不发达地区的海外项目，这些国家基础设施不完善、市政排水几乎为零、国内常用污水处理设施在这些国家基本较难运行等问题，提出了更适合的污水排放方式——复合土壤生态污水处理技术，并以国内外项目进行分析，为海外项目中污水排放提供新思路。

关键词土地生态处理系统；复合土壤生态污水处理技术；海外项目；污水处理

1国内外污水土地生态处理发展及现状

1.1土地生态处理系统的发展概述

应用土地进行污水处理的历史可以追溯到15世纪。据最早的文献记载，在 1531年德国就已经开始使用土地处理系统对污水进行净化利用。

近年来，许多国家越来越重视污水的土地处理。美国以立法的形式鼓励采用土地处理技术，到1993年美国已有土地慢速渗滤装置800多座，快速渗滤装置550座，地表漫流装置2000座。独联体国家也十分重视污水土地处理系统，在污水处理原则及设计规范中明确规定，城市污水处理必须优先考虑土地处理与利用，其它处理方法可以作为土地处理技术的补充。澳大利亚已有50％的城市污水处理应用土地处理技术。加拿大、波兰、德国等许多国家也都在积极研究，大力推行城市污水土地处理与利用以代替三级处理。目前在国内外使用的土地生态污水处理技术基本包括：人工湿地、氧化塘、潜流湿地、土地慢滤、快速渗滤及地表漫流等不同形态的生态水处理技术。城市污水土地处理系统在国外一些发达国家已取得了很大发展。

1.2复合土壤生态污水处理技术工艺介绍

复合土壤生态水处理技术由来已久，利用土壤——植物系统的天然生态系统的自我调控机制和对污染物的自然净化功能处理污水。污水通过均匀布水及净化床内毛细流动和扩散，为微生物成长提供良好的生长环境，实现对污水的净化，最终被转化为无机物质，达到净化目的。同时实现废水资源化和无害化的常年性生态系统工程。

2复合土壤生态污水处理技术工艺机理概述

2.1工艺流程

污水处理工艺流程为：

本工艺采用先进的复合土壤生态污水处理技术对污水进行净化处理，利用大自然的天然净化能力土壤——生物系统对污水进行净化高效、低能耗、低费用的污水处理系统。

复合土壤生态污水处理技术首先通过填料与土壤组成的截留过滤床对污水进行过滤并截留污水中的悬浮颗粒；利用土壤毛细管浸润扩散原理和虹吸现象作为污水流动动力，将污水中的胶体微粒、固体微粒即溶解性的污染物，在土壤的物理化学吸附的作用下迅速有效的分离过滤；同时由土壤中厌氧微生物和好氧微生物将污水中的有机物进行强化分解，成为简单的C、N、P等无机物，并通过大自然的物质循环为种植在土壤中的植物所吸收、利用，保持了自然界的生态系统循环。

2.2净化原理说明

（1）毛细管、虹吸及物理化学吸附过程：通过土壤的毛细管现象及表面张力原理，将水与污染物中的胶体部分、溶解部分分离开来。土壤颗粒间的空隙能截留、滤除污水中的悬浮物及胶体物质，起渗滤作用；土壤中的粘土、砂粒等颗粒通过吸附溶解性污染物于土壤中。

（2）生物代谢和有机物的分解过程：土壤中含有的好氧性、厌氧性微生物对污水中的有机物、胶体性、溶解性污染物进行生物降解，并利用污水中有机物为营养物质，通过新陈代谢作用分解为简单的碳水化合物 CO2、H2O，从而达到污染物的去除效果。

（3）水中氨氮磷的去处机理：在微生物的作用下在土壤——植物系统中，有机氮被截留或沉淀，在微生物的作用下转化为氨氮。土壤微生物通过硝化作用将铵离子转化为 NO3 - ，一部分 NO3 - 可以被植物根系吸收而成为植物营养成分，一部分 NO3 - 在缺氧的条件下发生反硝化反应，最终转化成 N2或 N2O 而挥发掉。从而将水中的氮去除。反硝化细菌将反硝化脱氮和生物除磷这两个原本认为独立的作用合二为一，兼性反硝化细菌也有很强的生物摄、放磷作用，结合脱磷、脱氮的过程中，COD 和氧的消耗均得节省。

（4）植物的净化过程：种植在土壤中的草坪、花卉或树丛等植物能够吸收污水中的氮和磷；保持及增加吸水率和土壤的透气性；减少水力冲刷；作为微生物栖息的介质之一，当割草时被移出系统达到脱除的目的，经常的修剪草坪可以使营养元素的去除量达到最大。

2.3复合土壤生态污水处理系统特点：

（1）系统运行稳定、可靠，抗冲击负荷能力强；

（2）在高效去除BOD5的同时能去除氮、磷，对水源保护意义重大；

（3）运行费用低廉，仅为传统工艺运行成本的 1/4-1/3；

（4）无环境污染问题，系统运行不产生噪音及臭气污染，无剩余污泥的排放与处置问题；

（5）建设容易，维护简便，基建投资少，运转费用低；

（6）表面可进行绿化，设置景观与周边环境景观设计融合，是一种投资省，运行可靠，操作简单的环境友好型生态处理技术。

2.4施工工艺简介：

施工过程中可能遇到的地下水位高、污泥质地基等技术难题。在热带雨林气候国家高地下水位地区进行污水处理构筑物的稳定性和防渗水能力分析和验证。土壤处理模块施工开挖时应根据施工现场的具体条件决定采用砖砌围墙还是采用自然放坡，对于地下水位高的地区应该采取砖砌围墙。

土工膜用于防止污水污染地下水，起到与地下水隔绝的作用。采用PE复合土工防渗膜，埋压式直埋。防渗膜厚度1.5~2.0mm，密度不低于 900kg/m3，破坏拉应力不小于12MPa，断裂伸长率不低于300%，弹性模量不低于 300%，抗渗强度保证1.05MPa水压下48h不渗水。

本工艺使用的土壤应采用“壤土”进行基质添加进行改良，改良后的土壤应具有“通气透水、保水保温、耐旱耐涝”等特点。

施工完成后对该工艺是否满足污水排放标准进行技术分析及试验验证，同时对污水的抗冲击负荷能力进行试验验证。

3工程案例分析

3.1国内某城镇污水处理工程

该城镇区域面积广、住户分散性聚集、污水水源分散、存在许多污水排放点、不便于配套管网集中处理，同时受到专业技术人员短缺、运行管理复杂等因素制约的客观条件，选用复合土壤生态污水处理技术 ，布置多组土壤复合生态污水处理模块，污水处理量50~100m3/d，项目目前运行良好。

3.2国外某医院污水处理工程

根据现场调研，该地区医院污水基本无处理过程，直接排放至院区周边的排水沟，对环境造成污染。由于当地缺乏污水处理设施的维护能力，如果采用国内常用的污水处理设备，存在设备损坏后未能及时维护导致设备失去污水处理能力，设备废弃，污水直接排放的风险，造成负面影响。

因此，本项目采用复合土壤生态污水处理技术，采用特殊填料增强污水自净能力，达到中国污水排放标准，且在近乎零成本运营费用的情况下可实现长期稳定运行。这极大降低后期运营费用，有利于污水处理设施的长期稳定运营，是一种环境友好、经济合理的污水处理技术。本项目污水处理量75m3/d，占地面积600m2。曝气调节池水力停留时间不小于6h，有效容积14m3。接触消毒池接触时间不小于1h，有效容积2.5m3，消毒剂采用次氯酸钠(有效氯浓度不小于10%)。出水水质达到当地的排放标准，污水处理设施出水排至场地外排水沟。

土壤复合生态污水处理模块上方仍可按绿地设计，不影响医院正常运行。

对此项目施工运行进行追踪检测：

（1）检验施工过程中可能遇到的地下水位高、污泥质地基等技术难题；

（2）处理设施建成后进行构筑物稳定性研究，重点检验所有处理设施的防渗水能力；

（3）土壤复合生态技术在设计水质、水量条件下的污水处理能力进行试验研究，并验证短期冲击负荷对污水处理的影响；

该项目目前已施工完成，正在监测运行中，目前运行良好。

4.与传统污水处理工艺对比

虽然复合土壤生态污水处理技术污水处理技术占地面积较大，但从运行管理、

运行费用、投资、产生的二次污染等方面较传统的污水处理工艺具有明显优势。该工艺运用于污水处理工程实践中，改变了传统污水处理高能耗(电耗、钢材、水泥等消耗)、高投资、操作管理复杂的局面，是一种实用的、适应性高的污水处理技术。

5.结论和展望

（1）项目开发的价值,对企业发展产生的贡献

项目稳定运营可为将来开发类似地区的低成本污水处理提供参考，具有环境和经济双重效益。将有力推动公司在境外领域的业务拓展，加深了解各项技术条件和技术标准要求，形成同类项目的竞争优势。

（2）此技术在应用中存在的缺陷,主要有以下几个方面：

①处理负荷低、占地面积大；

②对填料（土壤）要求条件苛刻、不便因地制宜推广；

③尚未形成通用的设计规范。

（3）此技术在应用中存在的优势

传统污水处理工艺在国际工程中运行难，闲置率高的问题，为境外项目中污水排放提供新的思路，但同样由于受到气候影响、土质资源情况、对环境存在不同程度的污染、出水水质的不稳定性等因素的影响，使生态技术的推广受到了制约。

（4）国内外目前水平和发展情况

此技术在国内、外地下水位高的地区应用较少，在我国南方地区有少量类似技术应用项目。根据已建成的项目反馈，运行效果良好，未发现不良现象。

（5）效益分析

通过土壤法污水处理技术降低出水污染物指标，净化污水出水水质，有效改善院区周围水环境。同时，较低的投资运营成本可增强该技术在海外项目中的适应性和竞争优势。

参考文献

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