维普资讯 http://www.cqvip.com 第３８卷第６期 ２ ０ ０ ７年６月 文章编号：１００１—４１７９（２００７）０６—００１７—０３ 人 民 长 江 Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ ｖ０１．３８．Ｎｏ．６ Ｊｕｎｅ， ２００７ 土地处理系统在尾水处理回用中的应用 冯冰冰 王国祥 王维平２ （１．南京师范大学地理科学学院，江苏南京２１００９７；２．济南大学城市发展学院，山东济南２５０００２） 摘要：土地处理系统充分利用了土壤一植物一微生物系统的净化能力，既可去除水中有机污染物，又可去除造 成水体富养化的氮、磷等污染物。以济南市水质净化一厂为例，探讨了土地处理系统处理尾水的可行性。尾水 处理后回用于黄台电厂，缓解了水资源的紧缺程度，符合当地水资源开发利用的，具有一定的环境、经济和 社会效益。 关键词：济南水质净化一厂；尾水处理；土地处理系统；回用 中图分类号：Ｘ７ｏ３ 文献标识码：Ａ 土地处理系统，实质上是一个土壤一微生物一植物生态系 统。大多数污染物的去除主要发生在地表下３０—５０ １２１／１处具有 良好结构的土层中。该层土壤由于处于非饱和带，土壤颗粒间 保持有一定的空隙，通气性良好，其内生长着大量的细菌、真菌、 霉菌、酵母、原生动物、后生动物甚至蚯蚓及植物等。污水中的 污水来自市区合流制下水道，在合流制下水道出口端设置污水 截流泵站，污水通过截流泵提升后由专用污水管道送入污水处 理厂。根据调查，污水中工业废水占５２％，生活污水占４８％，其 中未考虑初期雨水截流量。污水处理流程如图１所示。 污染物被土壤吸附，在土壤微生物的作用下被降解，土壤中的原 生动物及后生动物又以微生物为食，植物的根系则吸收污水矿 化而产生的氮、磷以供其生长所需的营养。植物的根系能为土 壤微生物提供养分，土壤微生物反过来也促进了植物根系的发 育，从而促进了植物的生长。其净化过程十分复杂，综合了物 理、化学和生物等多种机理…。 目前很多国家采用土地处理法来处理城市污水，美国、俄罗 斯、日本、澳大利亚、以色列和西欧等国长期以来一直十分重视 地下土壤渗滤系统的研究和应用 Ｊ，许多技术及工程问题已得 到解决。我国城市污水地下回灌技术研究起步较晚，在“六五” 至“八五”期间，虽然也针对不同目的开展了一些实验研究，建立 一臣困＋［ 垂 Ｈ量 图１污水处理流程 甲 污水处理部分的设计采用常规生物法去除工艺。污水进厂 前设有总闸门一道，在总闸门前另有直接排放小清河的溢流管 道。污水进厂后经自动粗格栅进入集水池，在集水池内设有１０ 台潜水泵，污水提升后经细格栅进入旋流沉砂池去除砂粒，再经 初沉池去除大部分悬浮固体，初沉出水经厂内高架渠道进入曝 气池。曝气池采用循环推流反应形式，其出水经平流式二沉池 分离后排入小清河。 了土地处理系统，但也仅限于处理目的，尚未提到回用的高度。 近年来，地下土壤渗滤法在我国已日益受到重视。中科院沈阳 应用生态所“八五”、“九五”期间论证了在我国北方寒冷地区利 用地下土壤渗滤法处理生活污水是可行的，并研究了其出水作 为尾水回用的可行性 。 本文针对济南市缺水状况，综合考虑了济南水质净化一厂 的实际情况，探讨了土地处理系统处理尾水的可行性。 ２土地处理系统处理尾水的可行性 ２．１技术上的可行性 济南水质净化一厂传统的尾水处理工艺流程如图２所示。 １概况 济南市水质净化一厂位于济南市小清河以北盖家沟，是国 内首批利用奥地利贷款建设的现代化污水处理厂之一，也 是山东省开展的最大的城市污水处理项目，设计日处理污水量 为４５万ｍ］，服务面积为１０８ ｋｍｚ，分两期建设。一期工程于１９９５ 年７月建成，１９９８年６月正式运行，日平均处理污水２２万ｍ］。 收稿日期：２００７—０３—１６ 图２传统的尾水处理流程 基金项目：教育部科技创新工程重大项目培育基金（７０５８２４） 作者简介：冯冰冰，女，南京师范大学地理科学学院，硕士。 维普资讯 http://www.cqvip.com １８ 人 民 长 江 ２Ｏ０７年 这种传统的污水处理方法就是在水中加入石灰和混凝剂 （如聚合硫酸铁），有的还加入助凝剂（如聚丙烯酰胺），经混凝沉 淀后，再经过澄清、加酸、杀菌和过滤，可去除污水中的暂时硬 度、游离二氧化碳、胶体硅等杂质。但是该工艺占地面积大、复 杂程度高、厂区卫生条件不好、出水水质较差、自动化程度低，且 工艺中涉及到的设备较多，设备调试非常费时。 根据我国的实验研究，生物处理是去除水中氮氮最有效的 方法。而生物滤池或生物接触氧化剂要保证氧气充分，水与填 料上生物膜有足够的接触时间，才能将氨氮去除８０％左右（原 水中氨氮０．５～５ ｍｇ／Ｌ），ＣＯＤ 去除１５％～２０％，同时还能不同 程度地去除铁、锰、色、嗅、浊度，全面地提高水质 。由于有生 物絮凝作用还可使原水中胶体的ｚｅｔａ电位降低，节约后续投加 混凝剂（约１／４～１／３）。 生物处理存在的问题是水的停留时间过长（１ ｈ）或过滤速 度较低（６ ｍ／ｈ），这致使构筑物体积大、基建投资较高，约１００～ １２０元／（ ／ｄ）。这种方案在实行上耗费高，设备复杂。 土地处理污水就是将污水投配到土壤亚表面具有一定构造 的渗滤沟中，污水在渗滤沟内通过毛细浸润作用经具有良好扩 散性能的特殊土壤缓慢地向周围土壤浸润、渗透和扩散，污染物 则通过土壤、微生物及植物组成的稳定生态系统的良好净化作 用得以降解。该处理法是一种浅型的土地处理技术。 这种方法是一种集自然生态净化与人工工艺于一体的小规 模原位污水净化技术。它源自古老的污灌，继承并发展了污灌 技术简便、可资源化的优点，对其存在的不足（如处理能力和处 理效率低、易堵塞、对周围环境造成危害等）则通过工程技术手 段加以改进。该技术具有简便、基建投资低（为传统二级处理系 统的１／３～１１２）、能耗少（一般不需运行费用或费用低）、净化效 率高、去除氮、磷有效和再生水可回用等特点。作为解决水污染 和污水回用问题的一种有效的手段，它尤其适用于农村和城市 社区的生活污水的处理。 济南水质净化一厂，地面标高为２３—２４ ｍ，地层土壤构造为 上层是５０～７０ ｅｍ的填土，往下是大约７～８ｍ的粉土（为主要成 分），在地下９～１０ ｍ处有１层粉细土，再往下就是粉质粘土。 分析该地段土壤结构等，上层土壤适合植物生长，下层土壤渗透 系数较小，能够防止污水下渗，比较适用土地处理方法。 ２．２经济上的可行性 济南水质净化一厂出水经土地处理系统处理后实现尾水回 用，可以为使用者带来显著的经济效益。 目前，济南市用水到户水价企事业单位为３．８元／ｍ３，经营 服务业为５．４元， ，旅游定点宾馆饭店为４．７５元， 。随着城 市供水价格的不断提高，尾水回用的经济效益越来越突出，已经 成为单位节约挖潜和降低成本的重要手段。如济南机车车辆厂 在１９９８年建成污水处理厂的基础上，于２００１年投资１６５万元建 设尾水回用工程，日平均回用尾水２ ３００ ｍ３，高峰回用量达３ ０００ ，主要用于冷却、除尘、试压等生产工艺，建筑工地、卫生保洁、 景观绿化等用水，实现了污水零排放。按照现行水价计算，该企 业尾水回用每年可节约水费近１５０万元，１ ａ多时间就可收回全 部投资。 尾水处理设施工程投资一般约为１ ５００—２ ５００元／ｍ３，按照 济南市城市供水和污水处理（含污水管网）工程投资现状，每回 用１ ｍ３的尾水，可节省城市给排水设施建设投资２ ０００～３ ０００ 元。如果到２０１０年，城市尾水回用量达到２０万 ／ｄ，则可节省 城市给排水设施建设投资４亿元以上。 ２．３环境上的可行性 研究表明，城市供水量的７５％一８０％转化为污水，经再生处 理，污水的７０％可回用于城市杂用（冲厕保洁、园林绿化、汽车 冲洗、河道景观、道路撒水等）和设备冷却、工艺洗涤等工业用 水，相当于城市供水量增加５０％。据测算，到２０１０年，济南市每 年城市尾水回用量将达到５ ０００～７ ０００万 （１５—２０万 ，ｄ）。 即每年可以节约５ ０００～７ ０００万ｍ３自来水，同时减少４ ０００— ５ ６００万ｍ３污水排放量，这对于恢复泉水长年喷涌、保护城市水 环境及实现可持续发展具有重要意义。 ３尾水经处理后回用的可行性 ３．１水量上的可行性 目前济南水质净化一厂实际运行中处理污水的能力达到 １１万ｍ３／ｄ左右，黄台电厂新改建的机组和原电厂机组最大补水 量为８万ｍ３／ｄ，取用水质净化一厂的二级处理水用于汽轮机循 环冷却水，在水量上是可行并有保证的，能完全满足电厂９７％ 的用水保证率。 ３．２水质上的可行性 污水厂出水执行《污水综合排放标准））ＧＢ８９７８—８８中城市 污水处理厂二级排放标准，水质指标如表１。 表１济南市水质净化一厂出水水质 根据ＧＢ５０３３５—２００２《污水再生利用工程设计规范》，可计算 出处理后的污水回用于循环冷却补充水（含工业冷却水）的出水 水质指标（见表２）。 表２再生水用作冷却水用水的水质控制指标 钳… （＇ｍｇＬ－ （ｔｕｇ ＇Ｌ－ｌ ） …ｓ 瑚瑚 不 Ｂｏ ｏｓ／ Ｃ ＯＤ／ 黝铆ｍｇｔ－ 唱＂ｔ－穗 噶 却 蝥 ｌ｝充水 ０ ㈣ ８ ０Ｉ２ ｌ ３５０ ２ ０００ 根据前人用土地处理方法试验得出的各项指标的去除率和 济南水质净化一厂的出水水质，可以计算出水中主要指标经土 地处理后的数值（见表３）。 表３尾水经土地处理后的水质净化预算 ｒ｝＿ｊ上面数值我们可以看出，尾水经土地处理系统后可以达 到循环冷却水水质要求，也就是说济南水质一厂的出水经土地 处理后完拿达到标准，能够满足黄台电厂循环冷却水水质要求， 因此在水质Ｉ 也是有保障的。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 冯冰冰等：土地处理系统在尾水处理回用中的应用 １９ ４尾水处理回用的综合效益 ４．１保泉效益 黄台火力发电厂所在的区域为济南市东郊泉域，东郊泉域 是济南市３大泉域的重要组成部分。对济南市地下水埋深检测 小清河济南段污染主要来自济南市工业废水和生活污水， 仅经６大排污系统进人小清河的污水就达５６—５７万 ｄ。山东 省环境保护科学研究设计院于２００２年３月完成的《小清河综合 整治后水质功能保护技术及对策研究》的有关资料显示，１９９８ 年小清河流域排放废污水总量为３７ ８２１．９万ｔ，流域废水人河总 量为２８ ４２７．９万ｔ，其中济南市废水人河量为１５ ４０５．８５万ｔ。 黄台电厂扩建工程需增加用水量３．７４万ｆｎ３／ｄ，年增需水量 ８７０万ｍ３。这部分水量由济南市水质净化一厂处理达标排放的 尾水供给，取用量为现状处理量的２１．７％，为济南市废水入河 结果表明，济南市３大泉域的地下水位呈现出西高东低的变化 趋势，即西郊泉域地下水位最高，市区泉域次之，东郊泉域最低。 １９８２～１９９０年期间，西郊泉域地下水位平均比市区泉域高 ２．５ ｍ。１９８７年以来，市区泉域停止普利门、泉城路和饮虎池３ 个水厂地下水开采，地下水位下降趋势减缓，基本上与西郊泉域 量的５．６％，虽然量值不算很大，还是会ｘＣｄ，清河的水质改善产 齐平，并拉大了与东郊泉域地下水位的差值，到２００１年和２００２ 年，东郊泉域的地下水位比市区泉域地下水位低４～５ ｍ。为满 足工业生产和生活的需水要求而进行的地下水开采使地下水位 越来越低，东郊泉域已经成了３大泉域的排泄区，其地下水开采 量的增加会导致市区泉域的地下水位进一步下降，由于地下水 的超量开采，到目前为止东郊泉域已有３２ ａ岩溶水超采，累计 超采量约为２．６亿 ，已经形成面积近３００ ｋ 的岩溶地下水 降落漏斗区，因此东郊区的地下水降落已经形成严重的生态环 境问题。 污水处理厂达标排放的尾水经深度处理后可以满足循环冷 却水的补水要求。黄台电厂为减少地下水的开采量，保护东郊 泉域，取用济南市水质净化一厂的二级出水８万ｆｎ３，ｄ，用于新改 建机组和电厂原７、８号机组的循环补充水，可以使处理的污水 得到二次利用，提高了水的重复利用率，节约了天然水资源和市 政供水，有效防止了东郊区地下水位进一步下降，解决了济南市 污水处理厂城市污水二级处理水的出路问题，实现了资源综合 利用。这将大大缓解济南市水资源紧缺的现状及带动相关产业 的发展，同时为济南市保泉节水做出贡献，符合当地水资源开发 利用的。 ４．２经济效益 根据《水污染防治法》，任何单位向水体排放污染物，除了要 登记上报外还须按国家规定交纳排污费，工业企业排水要求达 标排放，城市污水应当集中处理，兴建污水处理厂，各单位缴纳 的排污费主要用于污水处理厂的正常运行。但是，目前大部分 城市处理费标准偏低，企业欠交拒交的现象严重，有些地区交费 率不足１０％，影响了污水处理厂的正常运行。济南市向企事业 单位收取的排污费仅０．４５元，ｆｎ３，济南市水质净化一厂处理污 水单方成本已经超过０．６元， ，若从市场经济规律考虑，污水 处理厂为亏本运行，每年需要补助才能维持其正常运行。 水质净化一厂处理达标排放的尾水直接排入小清河，没有 其他用水户取用，没有任何经济效益，尾水在经深度处理后回用 于黄台电厂，不仅使有限的水资源得到充分利用，而且为污水处 理厂注入了活力，增加了经济效益，有利于其正常运行。 ４．３环境效益 小清河干流系人工开挖而成，全长２３３ ｋｍ，流域面积１．０５ 万ｋｒｎ２，原为一条排水、航运、灌溉、防洪等多功能河道，但由于 几十年来，大量废污水的排放，河道淤积严重，变成了一条纳污 排污无人使月Ｊ的河道，现在处理后的尾水排入小清河，造成水资 源的浪费。经处理后，水中ＣＯＤ和ＢＯ 的含量还是不能满足 工业、农业、市政等用水，灌溉季节水质质量较差，实测资料显示 小清河水质一般为超Ｖ类，不能满足灌溉用水水质要求，小清河 的功能退化为排水排污和防洪两项功能。 生一定的影响。 ５结语 （１）济南的水资源短缺问题已经成为工农业发展面临的严 重问题，而污水处理后回用正是解决水资源短缺的有效途径。 （２）土地处理系统充分利用了土壤一植物一微生物系统的 净化能力，既可去除水中有机污染物，又可去除造成水体富营养 化的氮、磷等污染物。它不仅具有建设费低、运行费低、操作简 单和净化效率高等优点，同时由于该系统主要构筑物处于地表 下，故还具有不产生臭味和不影响地表景观的特点。 （３）结合济南的实际情况，将此项技术应用于济南水质净 化一厂，不仅节约了当地的水资源，而且与绿地建设结合起来， 在有效处理污水的同时还可取得美化与改善环境的综合效果。 济南水质净化一厂的出水经土地深度处理后，能够满足黄台电 厂循环冷却水的水质和水量要求，替代取用岩溶地下水，这样既 可大大缓解水资源的不足，又可在一定程度上弥补水资源的短 缺，而且污水回用对企业来讲既节约水费又节约排污费，对国家 而言既减少了水资源的开发利用量又减少了污水带来的水环境 污染。污水回用将治理与开发并举，实现水在自然界的良性循 环，并且城市污水就近可得，易于收集，易于处理，数量巨大，稳 定可靠。因此，污水的资源化具有一定的环境、经济和社会效 益，并且从长远来看，污水经处理后回用于工业用水特别是循环 补充水和间接冷却循环水以及部分工艺用水将成为必然。 参考文献： ［１］孔刚，许昭怡，李华伟等．地下土壤渗滤法净化生活污水研究进 展．土壤，２００５，３７（３）：２５１～２５７、 ［２］金兆丰．２ｌ世纪的水处理．北京：化学工业出版社，２００３． ［３］ 张建，黄霞，刘超翔等．地下渗滤处理村镇生活污水的中试、环境 科学，２００２，２３（６）：５７～６１、 ［４］ 曾扬，阮晓红，孙敏．土地处理技术在污水资源化处理中的应用分 析．陕西环境，２００２，９（６）：１９～２２． ［５］吴晓霞．我国可持续发展中的城市污水处理厂．云南环境科学， ２００４，２３（３）：２１～２４． ［６］ 曾波，施青军，查凯．城市污水处理与中水回用系统分析与优化． 中国给水排水，２００２，１８（６）：８２～８４． ［７］安鼎年，张俊贞．污水回用技术国内外现状及发展远景．中国环保 产业，２００３，１４（３）：３４～３７． ［８］Ｓｃａｎｄｕｒａ ＪＥ，Ｓｏｂｓｅｙ ＭＤ．Ｖｉｒａｌ ａｎｄ ｂａｃｔｅｒｉｌａ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｏｎ—ｓｉｔｅ ｓｅｗａｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓ￣ｔｅｍｓ．Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， １９９７，３５（１１／１２）：１４１～１４６． ［９］Ｊａｍｅｓ Ａ，Ｌａｇｒｏ Ｊｒ．Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｗｉｔｈｏｕｔ ｎ￣ｕｒｅ：ｕｎｓｅｗｅｒｅｄ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉｌａ ｄｅｖｅｌ－ ｏｐｍｅｍ ｉｎ ｒｕｒａｌ Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ．Ｌａｎｄｓｃａｐｅ ａｎｄ Ｕｒｂａｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ，１９９６，（３５）：１ ～９． ［１０］Ｓｕｎ ＴＨ，Ｈｅ Ｙｗ，０ｕ ｚＱ ｅｔｃ．Ｔｒｅｍｍｅｍ ｏｆ ｄｏｍｅ￣ｉｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｂｙ ａｎ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃａｏｉｌｌ￣ｓｅｅｐａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｅｅｄｏｇｌｅａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９８， （１１）：１１１～１１９． （编辑：朱晓红）
