适宜快速渗滤处理的场地，应具有土层厚度大于1.5m，地下水埋深大于2.5m，渗透性良好(≥0.5cm/h)，地面坡度小于15%的条件。

（1）水力负荷

适当的水力负荷是实现快速渗滤系统的处理目标和系统正常运行的基本保证。一般情况下，水力负荷对污水中污染物的去除影响不大，但在某种特定情况下高的水力负荷会使污染物的去除效率下降。水力负荷过大，投配的污水不能及时渗入地下，造成地表长时间滞水，使干化期不能达到设计要求，在高温季节会引起藻类繁殖的问题。

水力负荷的确定要以实验室和现场测定的土地渗滤速率、透水系数、水力传导系数的结果为依据。但无论采取哪一种测定方法，总要对所得的结果进行调整，除非是生产规模的淹水池所得到的渗滤速率可直接用于快速渗滤系统的设计。各种渗透速率的测定方法的修正系数如下所示：

淹水施法 观测的有效渗滤速率的10%—15%

进气式渗透仪法和圆筒渗透仪法 观测的有效渗滤速率的2%—4%

实验室的水力传导系数 测定的有效水力传导系数或限制性土层的水力传导系数的4%—10%

快渗系统水力负荷

式中——污水年水力负荷，m/a

a——水力负荷速率测定方法修正系数，实验测定a=0.04~0.1；

t——一年中设计运行天数，d；

——垂直水力传导系数。cm/h

（2）渗滤池面积

快速渗滤系统渗滤池面积由下式计算:

A=

中A——渗滤池面积，h；

Q——设计的日流量，m³/d；

L。——设计的年水力负荷，m/a；

P——每年运行的周数，周/a。

如果快速渗滤系统是终年运行的，可以简化为：

A=

(1)快速渗滤系统采用投配污水(淹水)和干化交替进行，可以使土壤表层的好氧条件和净化能力周而复始地再生，同时使截留在土壤表层的悬浮固体能充分有效地在阳光和空气的作用下分解，不致过分地引起土壤孔隙的堵塞。

(2)快速渗滤处理后的污水可回补地下水或回收后用于各种用途。用于回补地下水时不设集水系统；处理水再利用时，需设地下集水系统或浅井群收集。

(3)为了减少污水中固体悬浮物对土壤孑L隙的堵塞，一级处理是预处理的最低要求。适用于快速渗滤系统的场地条件为：土壤渗透系数为0．36～0．6m/d，地下水埋深应大于1．0m，地表坡度宜小于15%，土层厚度大于1．5m。

(4)快速渗滤系统与常规的二级生化污水处理系统相比，具有处理效果好、可以解决排入地表水体而产生富营养化问题以及基建投资和运行费用低、管理方便等优点。由于系统污水处理负荷低(一般为6～130m/a)，造成土地占用面积过大的缺点。

(5)针对快速渗滤系统水力负荷低、处理能力低的问题，在快速渗滤系统的基础上研究开发，采用了渗透性能良好的天然河砂和人工填料代替天然土层建立人工快速渗滤系统，从而提高水力负荷，解决快渗系统占地多的突出问题。根据钟佐粲等人的研究，人工快速渗滤系统在水力负荷达到2．943m/(相当于一般快速渗滤系统最大水力负荷130m/的8．3倍)时，COD₅, BOD₅主要污染物的去除率仍能达到70%～95%。人工快速渗滤系统已在我国南方等地区应用，日处理规模从数百吨到十万吨不等。随着系统的不断完善，该项技术的应用前景广阔。

快速渗滤系统是一种低费用、低能耗、高效率的土地处理技术，适用于透水性非常良好的土壤，如砂土、砂壤土或壤土。其作用机理在实质上非常类似于那种间歇运行的“生物砂滤池”。当废水(经过预处理)投配入渗滤田块后快速下渗，部分被蒸发，大部分渗入地下水，在快速渗滤系统，采用的是周期性布水，一段时间是淹水期，随之是数天或数周的干化期。这样使田块处于干一湿交替状态，田块表层的土壤处于厌氧一好氧交替运行的状态，同时使截留在土壤表层的悬浮固体能在不同种群的微生物作用下充分有效的降解，从而可防止土壤孔隙的堵塞。通过厌氧、好氧过程的交替运行，可使废水中的BOD₅去除。快速渗滤系统的水力负荷和有机负荷比其他类型的土地处理系统高得多。而且，通过科学设计，采取各项科学管理措施严格控制干湿期，其净化效率能得到更大的提高。废水的投配方式，若补偿地下水以达到回用目的，则以面灌为主，可用集水井或地下集水系统收集再生水；若单纯回灌地下水，可不设集水系统，使精华水贮存在地下蓄水层内。

快速渗滤系统必须科学的控制废水的投配期与落干期，以期在落干期有足够氧渗入土壤—微生物系统来确保有机物的好氧生化反应和氨氮的硝化反应，同时在淹水期内能够维持厌氧条件以保证反硝化反应的进行。快速渗滤系统追求的不同目标，其投配期与落干期之比是不同的。对于预处理为一级平的废水，该比值一般小于0.2，以确保有足够的落干期。通常，气候温暖时采用较短的落干期，气候寒冷时采用较长的落干期。2100433B

目录

前言

第1章 绪论 1

1.1 污水地下渗滤系统概述 1

1.1.1 污水地下渗滤系统的水力学特征及其技术特点 3

1.1.2 污水地下渗滤系统应用现状 7

1.2 污水在地下渗滤系统中的氮形态及其归宿 9

1.2.1 有机氮 9

1.2.2 氨态氮 9

1.2.3 硝态、亚硝态氮 10

1.3 污水地下渗滤系统脱氮的生物学过程 10

1.3.1 氨化 11

1.3.2 硝化 12

1.3.3 反硝化 13

1.3.4 厌氧氨氧化 15

1.3.5 厌氧铁氨氧化 16

1.3.6 共反硝N20、N2 16

1.3.7 亚硝酸型厌氧曱烷氧化 17

1.4 污水地下渗滤系统脱氮的其他过程 17

1.5 污水地下渗滤系统强化脱氮研究进展及存在问题 18

1.5.1 强化脱氮研究进展 18

1.5.2 脱氮研究存在的问题 21

第2章 污水地下渗滤系统复合生物基质及对脱氮微生物种群结构的影响 23

2.1 引言 23

2.2 实验材料与方法 23

2.2.1 实验材料 23

2.2.2 实验方法 24

2.3 结果与讨论 29

2.3.1 复合生物基质组配及理化性质 29

2.3.2 复合生物基质的吸附及硝化与反硝化能力 30

2.3.3 污水地下渗滤系统复合生物基质床体构建方法 32

2.3.4 复合生物基质床对基质层微环境及脱氮菌群结构的影响 33

2.4 小结 37

第3章 污水地下渗滤系统脱氮微生物及氮还原酶活性研究 38

3.1 引言 38

3.2 实验材料与方法 38

3.2.1 实验材料 38

3.2.2 实验方法 39

3.3 结果与讨论 40

3.3.1 脱氮微生物系统的形成与稳定及空间分布 40

3.3.2 进水负荷对脱氮微生物空间分布的影响 42

3.3.3 ORP对脱氮微生物空间分布的影响 45

3.3.4 底物补加对脱氮微生物空间分布的影响 47

3.3.5 生物基质层有机质含量对脱氮微生物空间分布的影响 48

3.3.6 基质氮还原酶活性分布特征及其与污水脱氮效果的相关性 50

3.4 小结 56

第4章 维系污水地下渗滤系统生物脱氮的氧化还原环境变化特征 58

4.1 引言 58

4.2 实验材料与方法 58

4.2.1 模拟污水地下渗滤系统 58

4.2.2 基质组成 59

4.2.3 基质层理化性质信号采集 59

4.2.4 样品分析 61

4.2.5 数据处理 61

4.3 结果与讨论 62

4.3.1 基质层ORP对进水水力负荷波动的响应 62

4.3.2 间歇运行方式对基质层ORP变化的影响 67

4.3.3 环境温度对基质层ORP变化的影响 70

4.3.4 基质层ORP空间波动规律解析 72

4.3.5 基质Fe-Mn-S体系对ORP的影响 77

4.3.6 基质层ORP变化数值模拟 80

4.4 小结 88

第5章 污水地下渗滤系统生物脱氮动力学过程 90

5.1 引言 90

5.2 实验材料与方法 90

5.2.1 实验材料 90

5.2.2 实验方法 90

5.3 结果与讨论 91

5.3.1 硝化动力学过程及影响因素 91

5.3.2 反硝化动力学过程及影响因素 95

5.4 小结 97

第6章 污水地下渗滤系统脱氮的影响因素及运行控制 98

6.1 引言 98

6.2 实验材料与方法 98

6.2.1 实验材料 98

6.2.2 实验方法 99

6.3 结果与讨论 100

6.3.1 干湿比对脱氮效果的影响 100

6.3.2 进水负荷对脱氮效果的影响 103

6.3.3 碳氮比对脱氮效果的影响 106

6.3.4 温度对脱氮效果的影响 108

6.3.5 布水方式对脱氮效果的影响 111

6.3.6 生物基质层有机质含量对脱氮效果的影响 117

6.3.7 曝气量对脱氮效果的影响 118

6.4 小结 119

第7章 污水地下渗滤系统释放氧化亚氮的环境效应与影响因素 121

7.1 引言 121

7.2 实验材料与方法 122

7.2.1 实验材料 122

7.2.2 实验方法 124

7.3 结果与讨论 126

7.3.1 基于15N稳定同位素示踪的污水地下渗滤系统释放氧化亚氮机理 126

7.3.2 干湿比对氧化亚氮释放通量的影响 132

7.3.3 进水负荷对氧化亚氮释放通量的影响 134

7.3.4 碳氮比对氧化亚氮释放通量的影响 139

7.3.5 生物基质层有机质含量对氧化亚氮释放通量的影响 141

7.3.6 曝气量对氧化亚氮释放通量的影响 144

7.4 小结 146

第8章 污水地下渗滤系统气体堵塞与自适应机制 148

8.1 引言 148

8.2 实验材料与方法 150

8.2.1 实验材料 150

8.2.2 实验方法 150

8.3 结果与讨论 155

8.3.1 曝气对污水地下渗滤系统理化性质的影响 155

8.3.2 进水携带空气对气体诸塞的诱发过程 159

8.3.3 生物代谢气体氧化亚氮对气体诸塞的诱发过程 166

8.4 小结 176

第9章 污水地下渗滤系统的工程应用 178

9.1 工程概述 178

9.1.1 工程选址 178

9.1.2 水质、水量及回用标准 179

9.2 工艺特征及脱氮设计 179

9.2.1 污水处理工艺流程 179

9.2.2 系统脱氮设计 183

9.3 工程启动 186

9.4 工程运行效果 188

9.4.1 污染物去除率 188

9.4.2 进出水氮组成 189

9.4.3 脱氮环境 189

9.4.4 进出水pH变化 190

9.4.5 处理成本核算 191

9.5 操作条件对氧化亚氮释放的影响 192

9.5.1 干湿比对氧化亚氮释放通量的影响 193

9.5.2 水力负荷对氧化亚氮释放通量的影响 195

9.5.3 氮负荷对氧化亚氮释放通量的影响 197

9.6 小结 201

参考文献 202

附录1 BP神经网络模型训练Matlab代码 213

附录2 回归模型模拟结果比较Matlab代码 2142100433B

《污水地下渗滤系统生物脱氮原理与关键技术》系作者团队十余年的污水地下渗滤系统研究成果，共分为九章，内容包括污水地下渗滤系统生物脱氮原理、生物脱氮菌群结构和酶活性特征及影响因子、生物脱氮动力学过程和运行控制、生物脱氮过程副产物氧化亚*的释放特征及气体堵塞与系统自适应机制、该技术在分散污水处理中的工程应用案例等。