土壤沟槽处理技术及其在农村生活污水处理中的应用

　　农村生活污水处理的常用技术

　　随着经济的发展和社会的进步，农村生活中厨房、洗涤、洗浴等产生的污水排放总量和污染物含量呈明显增加趋势[1，2]。农村生活污水中含有机物质、氮、磷营养物质、悬浮物等污染成分[3]。若不予处理直接排放至河流、湖泊，将严重污染受纳水体及周边生态环境，对整个农村及周边溪流、水库等地表水环境产生严重污染[2，3]。因此，迫切需要对农村生活污水进行处理，但由于农村地区技术经济基础薄弱，缺少资金和专业的管理操作人员[3]，因此，运行成本、投资成本以及运行维护管理成为污水处理工艺选择时的重点[1，3，4]。

　　目前，农村生活污水处理技术主要分为自然生态处理工艺和污水一体化处理装置两大类[4]。自然生态处理工艺包括稳定塘、人工湿地、土壤沟槽系统等，技术比较成熟，投资及运行成本较低；污水一体化处理装置的工艺包括A/O、A2O、MBR、接触氧化池、生物滤池等在城镇污水处理领域应用广泛，技术相对成熟，自控性较高，处理效果好，但投资及运行成本较高，运行和维护管理较复杂。由表1可知，土壤沟槽处理技术具有处理效果好，出水水质稳定，耐冲击负荷，投资水平低，运行成本低，无需运行管理和维护保养，无二次污染，可美化景观等优点。因此，该技术成为农村污水处理的研究热点。

　　土壤沟槽处理技术原理

　　土壤沟槽处理技术是一种基于自然生态原理的人工强化污水处理技术。土壤沟槽系统内装载有砂、土壤等构成的介质处理层，利用处理层的毛细渗透作用，使污水向四周扩散，通过物理过滤、物理吸附与沉积、污水中的污染组分与复合材料中有关组分的理化反应、微生物对有机物的降解作用以及植物对有关组分的利用等过程，使污水得到净化。

      建议污水处理技术的选择优先达到两个目标： yi是达标排放或回用； 二是注重经济适用， 运行成本低， 管理维护简单。目前国内外应用农村生活污水治理的处理技术比较多， 名称也多种多样， 但从工艺原理上通常可归为两类：

　　第yi类是自然处理系统。利用土壤过滤、植物吸收和微生物分解的原理， 又称为生态处理系统， 常用的有： 人工湿地处理系统、地下土壤渗滤净化系统等； 第二类是生物处理系统， 又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理是通过动力给污水充氧， 培养微生物菌种， 利用微生物菌种分解、消耗吸收污水中的有机物、氮和磷， 常用的有： 普通活性污泥法、AO 法、生物转盘和SBR 法等。厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程， 在无需提供氧气的情况下把有机污染物转化为无机物和少量的细胞物质，常用的有： 厌氧接触法、厌氧滤池、UASB 升流式厌氧污泥床等。

　　另外，农村污水处理单yi技术通常难以满足达标排放或回用水质的要求，需要根据进水水质特点、排放要求以及当地的环境条件选择合适的单元技术进行组合，形成适宜的组合技术（工艺）。农村生活污水污染防治最jia可行单元技术的污水处理工艺组合见

　　COD的去除机理

　　污水中的COD污染物，通过物理过滤、物理吸附与沉积、化学吸附与反应从污水中转移到土壤沟槽系统中，之后主要通过好氧微生物、厌氧微生物的作用下，转化为简单的无机盐、水和CO2，实现矿化，得以去除。

　　氮的去除机理

　　土壤渗滤系统对氮的去除主要是通过微生物的氨化、硝化与反硝化作用实现的。土壤中的硝化作用主要发生在系统的表层，约150 mm，实现了氨氮的去除。总氮的去除主要集中在上层、中层。在系统底层300 mm范围内总氮含量基本维持不变[12]。氮的去除过程中，氧气存在与否成为除氮的关键。为此，要保证系统形成好氧与缺氧调节，系统中处理层的厚度不超过1 m；可在土壤沟槽系统进水前端增加了复氧环节，也可采用间歇运行方式，强化复氧，提高系统的硝化能力，提高氮的去除效率。

　　磷的去除机理

　　除磷的方法主要有化学除磷和生物除磷两种方式。土壤沟槽系统中磷的去除主要是通过化学除磷实现的。化学除磷的去除效果主要取决于土壤的化学成分，土壤中的一些金属以及非金属的离子有利于磷的去除，比如钙离子具有较高的吸附磷的能力，钙离子与磷元素形成磷酸钙，使得磷元素从液相进入固相，因此，含钙较多的土壤除磷效果更好。生物除磷是通过微生物的新陈代谢摄入磷然后再释放的过程实现除磷。但在土壤渗滤系统中，生物作用仅起到形态转换的作用，使得磷的形态发生改变，易于通过物理截留和化学反应得以去除[12]。影响磷的去除的因素很多，较高的pH值、较低的温度、较高的氧化还原电位均有利于磷的去除，钙离子、铝离子、铁离子等对磷都具有很好的效果。但各地土壤的物理化学特性不同，而且土壤中吸附磷的铝、铁、钙等盐离子具有吸附饱和性，所以会出现磷穿透的现象。因此，为了达到稳定除磷的目的，在土壤渗滤系统中添加有助于去除磷的物质如铁、铝、钙盐等，以强化除磷，保证处理出水满足排放标准要求。

　　悬浮物的去除机理

　　污水中的悬浮固体通过物理截留、吸附、化学反应、微生物作用，原生动物吞噬等作用得以去除。无机悬浮物体一般通过物理过滤、截留、吸附和化学反应而留在土壤沟槽处理系统中，并在相对稳定的条件下不再发生变化。有机悬浮固体在土壤渗滤系统中，会通过好氧、兼氧、厌氧微生物的作用得到分解进而实现矿化，部分有机悬浮物体还可以被原生动物、线虫等直接吞噬，被植物根系或真jun吸附吸收得以去除.