8.4.3 土地处理系统的优势和特点

土地处理系统是借助于土壤、植物、微生物等相互作用，从土表层到土壤内部形成了好氧、缺氧和厌氧的多项系统，有助于各种污染物质在不同的环境中发生作用，最终达到去除或削减污染物的目的。一般去除主要污染物是在地表下30～50cm处具有良好结构的土层中。

8.4.3.1 对氮、磷的去除

有研究结果表明，氮素的形态为无机态和有机态两类。污水土地系统中氨化细菌、亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌数量都处于较高水平，其中的硝化菌达到肥沃土壤的101倍，因此具有硝化-反硝化脱氮的良好基础和很大的潜力。污水中的氮以有机氮和氨(或铵离子)的形式进入土壤，有机氮首先被截留或沉淀，然后在微生物作用下转化为氨氮，再通过硝化作用转化为NO₃^-，一部分NO₃^-随水分下移而流失，一部分NO₃^-中的N素作为植物的营养元素被植物吸收转化后成为构造植物体自身的物质成分。部分NO₃^-发生反硝化反应，最终转化为气体挥发掉，其中能被植物直接吸收利用的无机氮仅占土壤全氮的5%左右。废水中的磷可能以无机磷和有机磷的形态存在。磷进入土壤后是以土壤颗粒的吸附作用、化学沉淀反应、微生物同化作用和植物吸收作用被吸附和储存的，而且几乎是不流失的。根据刘超翔等对人工复合生态床处理生活污水小试研究，在整个运行期间，COD、TN和TP的平均去除效率分别在85%、60%和80%以上；张健等在地下渗滤处理村镇生活污水中试的研究中以红壤土作为填充土壤，在2cm/d的水力负荷下，进行了地下渗滤系统处理村镇生活污水的现场中试，结果表明：地下渗滤系统对COD、氨氮、总磷和总氮有良好的去除效果，去除率分别达到84.7%、70.0%、98.0%和77.7%，出水COD、氨氮、总磷和总氮的平均浓度分别为11.7mg/L、4.0mg/L、0.04mg/L、4.7mg/L，达到生活杂用水水质标准。

8.4.3.2 对有机物的去除

土地处理系统对有机物特别是可降解有机物的净化能力较好，污水中的有机质进入土壤后，首先通过过滤、吸附作用被截留下来，然后通过生物氧化作用将其降解，其中大多数BOD的去除反应一般发生在地表50cm处。李海军与澳大利亚科学与工业组织(CISCO)对新型FILTER土地处理系统进行的实验结果表明：FILTER系统通过土壤的生物、物理、化学作用，使COD的去除率达到70%以上。从沈阳西部SR-LTS几年的运行数据看，对BODs的去除率达97.7%，COD的去除率87.8%，TOC的去除率84.1%。郭劲松等人对南方地区不同湿干比条件下人工快渗系统污水处理性能的研究结果表明：当湿干比为1：3时装置对COD的去除效果最好，平均去除率达到84.3%。

8.4.3.3 对SS的净化

土地处理系统对SS的去除主要靠沉淀、植物和生物的吸附与阻截作用。一般污水中的悬浮物固体经过土地处理系统几乎可以全部去除掉。东莞华兴电器厂采用快速渗滤系统对生活污水进行处理，结果表明，在不小于1cm/d的水力负荷条件下，人工快速渗滤系统对生活污水具有较强的抗冲击负荷能力和较好的污染物去除效果，其对SS、COD和BOD₅的平均去除率分别为94.14%、91.99%和94.44%。

8.4.3.4 对其他污染物的净化

污水土地处理系统还可以去除病原微生物细菌、寄生虫和病毒等，它们通过过滤、吸附、干化、辐照、生物捕食以及暴露在不利条件下等方式被去除。水中的痕量有机物还能通过挥发光分解吸附和生物降解等作用除去。此外，土地处理系统对重金属也有一定的吸附和阻滞作用，金属离子与土壤的某些组分进行化学反应生成难溶性化合物而沉淀，一般来说，重金属含量偏高的特殊工业废水不适于CRI(人工快渗污水处理系统)系统。

8.4.3.5 土地处理系统的特点

①基本建设费用少。土地处理可根据具体的地形，选择那些不适用其他开发的场地，利用一些低廉土地如荒地等作为处理场地，并选择适合的类型，因此，工程简单、附加构筑物少、基建投资少，土地处理系统类型多样，工程造价低。据资料对比，土地处理系统是传统二级生化处理(以活性污泥为例)的一次性基建投资标准的1/3～1/2，土地处理的运转费为传统二级处理的1/10～1/5。我国处理(5～10)×10⁴m³/d的二级污水处理厂，一般需要100～150的人员编制，而相同规模的污水土地处理系统只需要10～15的人员编制；维护良好的土地处理系统的运行维护费用也只有常规处理的1/5～1/3；另外，土地处理系统使用寿命较长，一般10～20a左右。

②能耗低。土地处理系统充分利用了太阳能和污水中物质的化学能。在处理过程中主要依靠自然净化，其工艺流程短，所投加的化学药品少，节约了部分化学能，其工程简单化可以减少附加构筑物，节约附加构筑物所耗电能，这样大大节约了能耗。研究资料表明：土地处理系统法是活性污泥法能源消耗率的1/10左右，如果按处理每立方污水的耗电计算，其他方法为0.13～1.39kW·h/m³，而土地处理系统仅为0.02～0.07kW·h/m³。

③再生水回收率高。土地处理系统可以把工业用水的80%和生活用水的60%处理成比较洁净的水质，土地处理系统的出水既可以作为中水资源，也可以根据不同的用水标准分别加以利用。目前，国外污水农灌应用很多。比如：以色列污水处理后42%用于农灌，污水农用化保证了以色列农业的健康发展；美国用于农业灌溉回用污水总量约58×10⁸m³/a，占回用水总量的62%。我国也在做积极的努力。

④生态、社会效益显著。土地处理利用其土壤-植物系统的调节功能，接受污水的冲击负荷具有强大的缓冲作用，从而保护承接水体及地下水，防止二次污染。这与传统二级生化处理方法在遇到水质变动时表现为污泥膨胀、出水水质恶化相比，具有明显优势。相对于污水处理厂直接排放的模式，土地处理实现了污水的营养物和水资源的同时回收利用，在郊区或农村，处理污水的同时也可增加土壤的肥力，并能种植经济作物而产生一定的收益，同时实现了从生态角度上的物质能量循环。土地处理系统饲草品质有保证，产量提高60%多；示范项目200hm²地的青贮产量能够满足1000头奶牛的冬季饲养需要，估算每户牧民每年的净收入超过1万元。土地处理系统运行产生的气体对周围环境产生的负面效应小。通过对土地处理系统运行过程中甲烷和CO₂等温室气体的排放规律进行的初步研究结果表明，土地处理系统的运行，产生一定数量的温室气体，但是通过相应的减排措施，可以使污水土地处理系统运行时产生的温室气体大大减少使之不对周围生态环境产生负面效应。此外，由于土地处理系统将主要构筑物设置在地下，不但不影响地面景观，还可以利用绿地植物的优点取得净化污水、美化绿化环境的双重效果，从而为一些大城市省去为美化市貌而进行提高绿化率的投资费用。台培东等对内蒙古霍林河污水土地处理工程生态效应研究表明：干旱地区城市污水土地处理系统可改变局部区域内的生态环境，改善草原地区单调的自然景观，发挥其环保、旅游、生态建设等功能。

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文章来源：《水处理新技术、新工艺与设备》

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