第7卷第3期中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報Vol.7 No.32009年9月Joumal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research September ,2009文章編號:1672-3031(2009)03-0211-05污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)在公廁污水處理中的應(yīng)用程先軍',許迪',楊繼富',陸軼峰2(1.國家節(jié)水灌溉工程技術(shù)研究中心(北京),中國水利水電科學(xué)研究院水利研究所,北京10044;2.昆明市環(huán)境科學(xué)研究院,昆明650032)摘要:位于昆明市下游的滇池,因受市區(qū)排放的生活污水、工業(yè)廢水以及當?shù)匚鬯挠绊?水污染問題十分突出,急需治理。污水灌溉與污水處理相結(jié)合的土地系統(tǒng)是一種可供選擇的技術(shù)措施。本文闡述了將該系統(tǒng)用于公廁污水處理的工程構(gòu)造型式與運行管理方式,建立了示范應(yīng)用工程,開展了污染物去除效果研究和效益分析。結(jié)果表明,采用污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)處理公廁污水,處理后回用于廁所沖洗,可獲得良好的污水處理效果,并可節(jié)約寶貴的淡水資源。該技術(shù)在實際應(yīng)用中具有經(jīng)濟可行性。關(guān)鍵詞:污水灌溉;污水土地處理;排水;污染物;水質(zhì)中圖分類號:S273.5文獻標識碼:A1研究背景水資源短缺和水環(huán)境惡化已成為制約我國經(jīng)濟社會發(fā)展的主要因素之一。通過污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)處理(處置)和開發(fā)利用城鎮(zhèn)生活污水資源,既可在一定程度上緩解灌溉用水緊張的局面,又.可借助土壤的吸附、凈化作用以及作物吸收利用能力,達到去除污染物、節(jié)肥增效、減輕水環(huán)境污染的目的1-2。傳統(tǒng)的污水灌溉(污水土地處理系統(tǒng))已在我國部分地區(qū)得到應(yīng)用,但水力負荷小、占地面積大、在低溫季節(jié)無法正常運行等問題制約了該系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用‘3-4)。在傳統(tǒng)的污水灌溉(污水土地處理系統(tǒng))中,通過設(shè)置必要的排水工程措施,可提高系統(tǒng)的水力負荷、改善污染物去除效果。田間應(yīng)用試驗研究結(jié)果表明,改進的污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)的水力負荷可增大2~3倍,在明顯提高去除效果的同時,還適當增加或維持原有的作物產(chǎn)量[9]。云南省昆明市氣候宜人,是我國著名的旅游度假勝地。近年來,位于該市下游的滇池受市區(qū)排放的大量生活污水、工業(yè)廢水以及當?shù)匚鬯挠绊?水華現(xiàn)象季節(jié)性大爆發(fā),尤其是夏秋兩季受藍藻堆積影響湖面呈綠色膏狀,空氣中臭昧彌漫,水污染問題十分突出。因此,急需對滇池水污染進行治理。其中，污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)是一種可供選擇的技術(shù)措施。本文在對污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)用于公廁污水處理的工程構(gòu)造型式與運行管理方式進行闡述基礎(chǔ)上,重點介紹應(yīng)用該工程獲得的污染物去除效果以及投資與效益分析。2工程概況用于公廁污水處理的污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)示范應(yīng)用工程,建在滇池國家級旅游度假區(qū)海埂公園內(nèi)距滇池直線距離不到百米的公共廁所旁(圖1)。海埂公園緊臨滇池北岸,氣候溫暖,有利于污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)的常年運行。目前該園的年接待旅游人數(shù)約35萬,日均960人，高峰期內(nèi).日近萬人,眾多游人帶來的糞便污染問題嚴重。收稿日期:2008-03-31中國煤化工基金項目:“十五”國家重大科技專項(863計劃)課題2020224064)作者簡介:程先軍( 1964- ),男,山東人,教授級高級工程師。主要從事農(nóng),MYHCNMHGE-mail: cheng-xj @ iwhr . com一211一污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)在公廁污水處理中的應(yīng)用程先軍許迪楊繼富陸軼峰公廁占地面積85m2,配套建有化糞池,設(shè)計日污水排放量30m'/d。污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)設(shè)計水力負荷為50mm/d。糞便污水經(jīng)處理后的水質(zhì)排放標準應(yīng)滿足《生活雜用水水質(zhì)標準》(6]和《污水綜合排放標準》”(表1)。處理后的污水主要回用于沖洗廁所,不足部分由公園供水系統(tǒng)補充。表1糞便污水處理后應(yīng)達到的水質(zhì)排放標準指標排放標準.pl6.5~9.0CODg/(mg/L)≤50NH:' -N/(mg/L)TP/( mg/L)≤0.5Ss/(mg/L)≤10圖1公廁糞便污水處理示范應(yīng)用工程3工程構(gòu)造型式與運行管理方式3.1結(jié)構(gòu)型式與處理工藝流程圖2給出污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)示范應(yīng)用工程的處理工藝流程,整個工程由布水系統(tǒng)、土壤系統(tǒng)和集水系統(tǒng)構(gòu)成,其橫斷面結(jié)構(gòu)型式如圖3所示。其中的布水系統(tǒng)由布水渠和與其相連的布水管組成,經(jīng)化糞池初步處理后的糞尿污水經(jīng)調(diào)節(jié)池由污水泵提入到布水渠前端的布水井內(nèi);進人土壤系統(tǒng)的污水受到土壤吸附、微生物分解、植物吸收等凈化處理作用后,匯人集水系統(tǒng);集水系統(tǒng)由集水管、集水渠和集水井組成,將經(jīng)過處理后的污水匯集到回用池,再經(jīng)消毒后,用于沖洗廁所或綠地灌溉。為了提高污水灌溉土地處理復(fù)合系統(tǒng)的污水處理能力,將布水管周圍的土壤置換為按照紅壤土60%、爐渣30%、草酶土10%的比例專門配制的土壤,以便加大土壤透水率。在配制的土壤上回填原土后,種植生長期短、耐水、耐肥、不怕踐踏的牧用型黑麥草。與此同時，在土壤系統(tǒng)底部鋪設(shè)有土工膜防滲材料,以便有效地收集經(jīng)污水處理后的水量,并防止污水下滲進人地下水。廁所一化糞池→調(diào)節(jié)池-布水系統(tǒng)+士壤系統(tǒng)回用沖廁或綠地灌溉]+ -消毒池- -回用水池.集水系統(tǒng)圖2公廁糞便污水處理示范應(yīng)用工程的處理工藝流程3.2運行管理方式 在污水灌溉與污水 土地處理系統(tǒng)示范應(yīng)用工程運行過程中,需對積淀在化糞池和調(diào)節(jié)池內(nèi)的污泥每半年清理一次,將清理出的污泥作為肥料施入土壤系統(tǒng)中。此外,還需對種植的黑麥草根原狀土壤配制土壤有水骨一據(jù)其生長狀況適時進行修剪,剪下的草葉可作為飼料投喂給旁邊池塘里放養(yǎng)的魚群。由于在該系統(tǒng)的運礫石層行管理過程中,對排出的廢物進行了循環(huán)利用,并注L 350| ,350， |_ 6070意到對生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的保護與利用,從而使污水處理圖3公廁糞便污水處理示范應(yīng)用工程的橫斷面結(jié)構(gòu)型式與周邊景觀環(huán)境保護達到有機的統(tǒng)一,做到彼此間的相互和諧。中國煤化工4污染物去除效果HCNMHG在2003年4月至2003年10月示范應(yīng)用工程運行期間,每隔10d分別對污水處理系統(tǒng)進水口處的一212一污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)在公廁污水處理中的應(yīng)用程先軍許迪楊繼富陸軼峰灌溉污水和出水口處的排水進行水質(zhì)監(jiān)測,取樣化驗的水質(zhì)指標包括:化學(xué)需氧量COD、總氮TN、氨態(tài)氮NH;-_N、總磷TP和懸浮物ss。采用重鉻酸鹽法、堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法、納氏試劑比色法、鉬酸銨分光光度法和重量法分別測定COD、TN、NH;-N、TP和ss。用于公廁污水處理的污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)示范應(yīng)用工程從2003年4月開始投人運行,其日排水量視游客人數(shù)在10~30m'之間波動,對工程應(yīng)用效果進行監(jiān)測的結(jié)果表明,污染物去污效果良好(表2)。表2污水處理系統(tǒng)進.出水口處水質(zhì)狀況及污染物去除率進水口/(mg/L)出水口/(m/L)去除率1%指標最高最低平均COD984.0287.0530.099.025.049.795.770.789.0N441.045.5173.276.423.990.240.568.1NH: -N404.838.7136.140.4 .4.716.496.972.786.9IP13.12.78.11.30.20.498.284.394.7212.051.04.51696.275.490.74.1化學(xué)需氧量COD 圖4給 出污水處理系統(tǒng)進1000- +灌最污水水口處的COD及其去除率變化情況。由于周末游合客人數(shù)激增,而平時人數(shù)相對較少,故進水口處的COD濃度在287~984mg/L之間波動，平均為8200530mg/L。當污水處理系統(tǒng)工作運行穩(wěn)定后,出水口處的平均COD濃度為49.7mg/L,去除率基本保日期(M-D)持在90%左右,達到水質(zhì)排放標準。圖4運行期間濫 溉污水和排水中COD的變化過程4.2總氮TN和氨態(tài)氮NH:'-N污水處理系統(tǒng)進水口處的總氮、氨態(tài)氨氮及其去除率的變化情況如圖5和圖6所示。由于氨態(tài)氮是糞尿污水氮素的主要成分,故進水口處的TN和NH:-.N濃度具有相同的變化趨勢,前者的濃度范圍在45.5~441.0mg/L,平均為173. 2mg/L,后者的濃度范圍在38.7~ 404.8mg/L,平均為136. 1mg/L,且兩者的濃度峰值均出現(xiàn)在8.月14日,在節(jié)假日期間的氮素濃度均處于較高水平。污水處理系統(tǒng)出水口處的TN平均濃度為49.7mg/L,與進水口處相比,降低近3.5倍,去除率在40.5% ~ 90.2%的范圍之間波動,而NH; -N的平均濃度為16.4mg/L,去除率基本保持在87.0%,達到水質(zhì)排放標準。雖然處理后的水體中TN濃度仍稍高,但其全部回用沖洗廁所或灌溉綠地,沒有直接排放到自然水體中。s 400-灌溉污水400--漕溉污水士-我行水300-士-排水合300)20000; 200i 100100日期/(M-D)圖S運行期間灌 藏污水和排水中總氮的變化過程圖6運行期間灌溉污水和排水中氮態(tài)氨的變化過程4.3總磷如圖7所示,污水處理系統(tǒng)進水口處的TP濃度在2.72 ~ 13.10mg/L之間變化,平均濃度為8.10mg/L。當污水處理系統(tǒng)工作運行穩(wěn)定后,出水口處的巴平均冰府為3...去除率基本保持在中國煤化工95%,滿足水質(zhì)排放標準。4.4懸浮物SS污水處理系統(tǒng)進水口和出水口的懸浮物JYHCNMHG.糞池和調(diào)節(jié)池的預(yù)處理，排水中的懸浮物濃度大為降低。進水口處的ss濃度變化范圍在51~212mg/L之間,平均濃度一213-污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)在公廁污水處理中的應(yīng)用程先軍許迪楊繼富陸軼峰95mg/L,污水處理系統(tǒng)運行穩(wěn)定后的出水口ss平均濃度為8mg/L,去除率保持在90%左右,滿足水質(zhì)排放標準。灌溉污水2502F.排200+濮溉污水-+-排水屆150V~“100s5日期/M-D)日期(M-D)圖7運行期間灌溉污水和排水中磷濃度的變化過程圖8運行期間灌 溉污水和排水中懸浮物的變化過程5.工程投資與效益分析5.1 投資與運行費用污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)是在現(xiàn)有公共廁所基礎(chǔ)上建立的,故該系統(tǒng)的建設(shè)費用主要包括土建費和設(shè)備及材料費(表3)。系統(tǒng)建成后的運行費用主要是電費。工程的總裝機容量為1.1kW ,若每日開機3h,則電耗為3.3kW.h/d,按電費0.4元/(kW.h)計算,電費為1.32元/d。在該系統(tǒng)運行期間,無需專職人員管理,日常工作主要為定期剪草和看護,可納人公園綠化管理之中。表3公廁糞便污水處理示范應(yīng)用工程的投資概算投資規(guī)格、型號數(shù)量造價/萬元土方工程500m2 x 0.6m300m?'0.80含外運溝渠和集水井70m + 0.8m’0.25磚砌結(jié)構(gòu)土建費.隔墻及擋土墻0.40磚砌體和石砌體回用水池3.00m x 2.00m x 3.15m12m20.90 .鋼混結(jié)構(gòu)布水管040,厚3mm240m0.60PVC管,開孔收集管φ50,厚3mm160m設(shè)備及材料費防滲材料土工布720m’1.05含現(xiàn)場安裝膠接土壤換配填料150m'0.58礫石、沙、爐渣上水泵QX3-30-1.1型2臺0.321用1備合計5.505.2效益產(chǎn)出污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)產(chǎn)出的效益包括節(jié)水效益、節(jié)肥效益和節(jié)約污水處理費用的效益。其中節(jié)水效益若按日處理污水30m'考慮,扣除騰發(fā)損失水量,至少有1/3的水量可以回收，以水費1元/m'計算,年節(jié)約水費3650元;節(jié)肥效益表現(xiàn)在節(jié)省購買化肥的費用上,每年可節(jié)省購買費.用約40元;以經(jīng)污水處理廠處理后達到相同的水質(zhì)標準為基準,可節(jié)約污水處理費用0.8元/m’,每年節(jié)省費用8760元。5.3投入產(chǎn)出分析采用動態(tài)法計算用于公廁污水處理的污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)投人產(chǎn)出狀況。若該系統(tǒng)的使用壽命為15年,年折舊率為5% ,則該工程的益本比為3.0,污水灌溉土地處理復(fù)合系統(tǒng)的應(yīng)用具有經(jīng)濟可行性。6結(jié)語在云南昆明市滇池開展的污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)在公廁污水處理中的應(yīng)用研究結(jié)果表明，將污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)與公廁污水處理后回用沖洗廁所或綠地灌溉相結(jié)合,不僅可獲得良好的污水處理效果,還節(jié)約了寶貴的淡水資源,有利于水資江中國煤化工保護。污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)在公廁污水處理中的應(yīng)用,在經(jīng)濟上是YHCNMHG性。-214-污水灌溉與污水土地處理系統(tǒng)在公廁污水處理中的應(yīng)用程先軍許迪楊繼富陸軼峰參考文獻:[1] Al-Salem Saqer S. 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From all kinds of technical measures dealingwith pollution, the wastewater land treatment method is one of the choices. A wastewater land treatmentsystem combined with landscape irigation was applied to the treatment of wastewater from toilets in a parknear the Dianchi Lake. A pilot project of the system was constructed and a mode of management and op-eration was established. The treated wastewater could be re used for flushing toilets. The rates of polluta-nts removal were observed and the cost-benefit ratio was analyzed . The results show that the application ofwastewater land treatment system combined with landscape imigation in toilet wastewater treatment is fea-sible, in view of pollutants removal and economic utilization of water esources .Key words: wastewater irigation; wastewater land treatment; drainage ; pollutants(責(zé)任編輯:李琳)中國煤化工MYHCNMHG-215一