现场污水处理系统
现场系统的污水处理方案包括传统重力浸出场的土壤吸收和高科技膜处理后的水回用。个别现场系统是该国最普遍的废水管理系统。本章描述了各种类型的现场废水系统，废水处理方案，现场评估和评估程序，累积区域氮负荷，营养物去除替代品，土壤中各种处理过的污水的处置，现场处理替代品的设计标准，现场再利用替代品的设计标准，失效系统的修正，以及现场管理系统的作用。
虽然存在许多类型的现场系统，但大多数涉及化粪池废水地下处理的一些变化。现场系统主要分为四类:
•常规现场系统
•改进常规现场系统
•替代现场系统
•附加处理的现场系统
最常见的现场系统是由化粪池和土壤吸收系统组成的常规现场系统(见图10.1)。化粪池是污水预处理单元之前使用的现场处理和处置。改进后的常规现场系统包括浅沟和压力加药系统。可供选择的现场处理系统包括土堆、蒸散系统和人工湿地．有时需要对化粪池污水进行额外的处理，而且是间歇的和循环的粒状介质过滤器通常是经济的选择。如果需要进一步脱氮，则可以考虑一种或多种脱氮替代方案(见第10.4节)。个别现场系统使用的处置和再利用系统的类型见表10.1。
10.1现场系统类型
原生土回填gm®
那似乎是。管道上岩石最小
6。管道下岩石最小
36英寸。马克斯
0.75 - 2.5英寸。-diameter washed drainrock x.
织物或建筑用纸
6。最低嗯
4。配管
12。最低的
侧壁吸收面积(两侧)
图10.1常规土壤吸收系统典型截面图。
10.2废水处理和再利用方案
替代性渗透系统(见表10.2)已被开发出来，以克服以下限制条件:
•非常快速渗透的土壤
•非常缓慢渗透的土壤
•基岩上的浅层土壤
•陡坡
•地下水质量限制
•空间有限
现场系统污水再利用的替代方案包括滴灌、喷雾灌溉、地下水补给和厕所冲洗。滴灌在水再利用方面越来越受欢迎，本章将对此进行介绍。喷雾灌溉更适合大流量(商业、工业和小型社区流量)，在第8章中有详细描述。第八章还介绍了用于深层透水土壤地区的地下水补给。
10.3场地评价和评估
为现场处置选择合适的现场地点的过程涉及识别、侦察和评估的多个步骤。这个过程首先要彻底检查土壤的特征，包括渗透性、深度、质地、结构和孔隙大小。土壤剖面的性质和土壤渗透性在场地的评价和评估中至关重要。场地的其他重要方面是地下水的深度，场地
表10.1
现场废水的种类
处理/复用系统
传统的系统
重力浸出场/常规沟槽重力吸收床
改进的常规系统
重力浸出场:深沟浅沟
常规沟渠浅沟渠滴灌应用
选择系统
填沙沟渠地面系统填沙系统
堆系统
蒸发池人工湿地
复用系统
滴灌喷灌灰水回用
其他系统
地表水排放
处理/复用系统
讲话
最常见的系统
以获得以下限制层增强土壤处理
到达上坡场地上坡和浅层场地化粪池出水经过额外处理;优化利用现有土地面积
添加治疗
比土堆便宜
进口的土壤
零放电参见第四章
需要排出或随后的浸润(见第7章)
通常之后加处理需要消毒
季节性使用替代
在一些州允许增加处理斜坡、现有景观和植被以及地表排水特征。选址评估和评估在选址确定后进行，通常分为两个阶段:初步选址评估和详细选址评估。
表10.2
适当的现场处置方法以克服场地限制
方法
土壤渗透性基岩地下水
适度
非常快非常慢浅深度浅深
坡
小>5%批量大小
沟床坑
灌装系统•
沙土沟槽
排水系统蒸发池
埃塔床
喷灌•
滴灌•
注:符号•表示相应的系统;蒸散等;埃塔,evapotranspiration-absorption。
表10.3
现场系统的典型监管因素
因素
单位
典型值
后退距离(水平、与井、泉水、地面水、陡坡、场地边界、建筑物的距离)
现场处置场最大坡度
(见表10.12)
25 - 30
深度
渗透率
最小地下水深度化粪池(最小尺寸)最大液压加载速率的最大加载速率砂过滤器英国《金融时报》最小/。Ft gal gal/ ft2d gal/ ft2d
10.3.1场地初步评价
进行初步选址评估的第一步是确定目前和建议的土地用途、预期的废水流量和特征，以及观察选址特征。下一步是收集以下特征的信息:
•土壤渗透性(一般或定性)
•场地排水
•溪流、排水道或湿地的存在
•现有和拟议结构
•水井
•植被和景观
10.3.2适用规定
收集到相关数据后，应联系当地监管机构确定监管要求。第二阶段调查所需的测试，包括确定一年中最潮湿时期的地下水深度和渗透率测试，以确定吸水率，也可以在此时确定。表10.3列出了现场处置的典型监管因素。
-莱恩的台词
Ryon的线包括所有点
USPHS研究，无故障系统* USPHS研究，有故障系统
-莱恩的台词
Ryon的线包括所有点
USPHS研究，无故障系统* USPHS研究，有故障系统
10 20 30 40 50 60 70 80水面下降1英寸时间(分钟)
图10.2土壤吸收系统的渗流速率与水力加载速率。(摘自Winneberger, j.h.t.，《化粪池系统:顾问的工具包》。卷。1。化粪池污水的地下处理，巴特沃斯，波士顿，马萨诸塞州，1984年。许可)。
10 20 30 40 50 60 70 80水面下降1英寸时间(分钟)
图10.2土壤吸收系统的渗流速率与水力加载速率。(摘自Winneberger, j.h.t.，《化粪池系统:顾问的工具包》。卷。1。化粪池污水的地下处理，巴特沃斯，波士顿，马萨诸塞州，1984年。许可)。
10.3.3详细场地评估
需要实地考察的重要参数是土壤类型、结构、渗透性、深度以及地下水深度。可能需要使用反挖坑、土壤搅钻、水压计和渗透试验来表征土壤。反铲坑有助于对土壤剖面进行详细检查，包括土壤质地、颜色、饱和度、层位、不连续性和对水运动的限制。土壤钻在确定土壤深度、土壤类型和土壤湿度方面是有用的，在反铲挖坑选址之前，可以在整个场地进行许多手工钻孔。监管机构有时需要水压计来确定地下水的水位和波动。
在全国大部分地区，使用渗透试验的结果来确定所需的土壤吸收面积的大小。土壤吸收系统的允许水力加载速率是由允许加载速率与测量的渗流速率相关的曲线或表格确定的。地下土壤吸收系统的渗流速率与水力加载速率之间的典型曲线如图10.2所示。
在渗透测试中，测试直径从4英寸到12英寸不等的孔。(100至300毫米)钻孔的位置拟议的土壤吸收区。测试孔的底部与所建议的吸收区底部的深度相同。在测量渗滤率之前，孔应浸泡24小时。在现场调查之前，应检查当地监管机构使用的测试和可接受的程序。
尽管经常使用，但由于测试的性质，渗透测试结果与实际浸出场的性能无关。许多机构和州正在放弃这种测试，转而支持详细的土壤剖面评估。渗透试验仅在识别土壤渗透性非常快或非常慢时有用。渗透试验不应作为设计土壤吸收系统的唯一依据，因为其固有的不准确性。
10.3.4水力同化能力
对于设计用于比单个家庭产生的流量更大的流量的设施，或水力能力在当地法规范围内的场地，可以使用浅沟泵入试验或盆地渗透试验。吸收试验已用于废水处理(Wert, 1997)。这个程序可以让有经验的人确定场地的吸收能力。在浅层沟渠泵入试验中，挖出6至10英尺(2至3米)长的沟渠，深度达到拟议的处理沟渠。砂砾被放置在沟槽中的木盒中，以模拟沥滤场的条件。使用水泵、水表和浮子来保持恒定的水头。然后，通过测量在2到8天的时间内泵入土壤的水量来计算土壤接受率。
10.4累积面积氮负荷
如第3章所述，释放到环境中的氮可以发生转化。因为氮的氧化形式，硝态氮，是一个公共卫生问题饮用水供应，氮的面积负荷是重要的。
10.4.1常规污水渗滤场的氮负荷
传统渗滤场的氮负荷取决于房屋的密度和所施废水中的氮。硝态氮对地下水水质的影响取决于氮负荷、水平衡和硝态氮背景浓度。确定氮负荷建议采用以下步骤:
1.测定废水负荷率。单位生成因子乘以每英亩的单位密度;例如，150加仑/户× 4栋房子每英亩产生600加仑/d-ac。
2.测定所应用出水中的氮浓度(使用60 mg/L)。
3.计算氮气负荷。将氮浓度乘以废水负荷:
含氮量(lb/ac-d) = L × Nc × C × 10-6 (10.1)
在哪里
L =废水负荷(gal/ac-d)。
Nc =氮浓度(mg/L)。
10-6 =百万分率=毫克/升。
4.在这个例子中，
氮负荷= (600 gal/ac-d)(60 mg/L)(8.34)(10-6) = 0.30 lb/ac-d (135 gal/ac-d)
10.4.2累积氮负荷
土壤柱的反硝化作用降低了地下水中硝态氮的负荷。如第八章所述，反硝化取决于土壤或渗滤废水中的有效碳含量和土壤的渗滤速率。对于排水良好的沙质土壤，反硝化分数为15%。对于较重的土壤或高地下水或缓慢渗透的底土降低了渗透速率，反硝化分数可估计为25%。渗滤液硝酸盐浓度由式10.2计算:
在哪里
Np =渗滤液硝态氮(mg/L)。Nc =应用出水中氮的浓度(mg/L)。f =反硝化十进制分数(0.15 ~ 0.25)。
例10.1。现场系统的氮负载率当地环境卫生条例限制化粪池污水的应用面积为45克/ac-d。确定符合条例的常规化粪池污水-土壤吸收系统的住房密度。假设化粪池出水总氮含量为60 mg/L，家庭废水产生量为175 gal/d。
解决方案
1.以lb/ac-d为单位确定可接受加载速率:N = 45 g/ac-d x 1/454 g/lb = 0.099 lb/ac-d
2.用公式10.1计算相应的废水施用量:
L =施氮量/(氮浓度× 8.34)(10-6) L = 0.099 lb/ac-d/(60 mg/L x8.34磅/加仑)(10-6) L = 197.8 gal/ac-d
3.计算每英亩的家庭数量:
每户= L/175加仑/天= 1.13
4.计算符合规定的最小批数:
评论
这将是一个非常保守的法令。如果在条例中承认25%的反硝化分数，氮加载速率将增加到60 g/ac-d。
10.5替代营养去除工艺
为了有效地控制来自现场系统的营养物质，已经并将继续开发替代营养物质去除工艺。脱氮是最关键的营养物质，因为氮会对公众健康产生影响，也会造成富营养化和毒理学影响。大量附着生长和悬浮生长生物系统可用于预处理(tchobanogous et al.， 2003)。表10.4列出了与现场系统一起使用的附加生长生物反应器。
10.5.1脱氮
在大多数现场处理系统中，氮气的去除是一个关键问题。现场脱氮工艺包括间歇砂过滤器和再循环颗粒介质过滤器，以及化粪池附生长反应器(化粪池内滴滤器)。
10.5.1.1间歇式滤砂机
如第五章所述，间歇式滤砂器是由细砂到中砂组成的浅层(2英尺厚)，具有表面分配系统和下排水系统。在19世纪80年代后期，许多马萨诸塞州社区使用间歇砂过滤器(ISF)来处理化粪池废水(Mancl和Peeples, 1991年)。ISFs是快速入渗和垂直流湿地的先驱，水力加载速率为0.48 ~ 2.77 gal/d-ft2 (19 ~ 113 mm/d)。
一个典型的ISF如图10.3所示。化粪池的污水间歇性地应用于砂床的表面。处理过的水通过位于过滤器底部的下排水系统收集。间歇过滤器要么是露天的，要么是地下的，但大多数现场isf都有地下的配电系统。ISF系统的处理性能如表10.5所示。悬浮物和细菌通过过滤和沉淀去除。用细菌氧化法去除BOD和氨。间歇应用和排气
表10.4
现场废水预处理用滴流式生物滤池介质类型
细粒度的媒体生物过滤器
有机介质生物过滤器
合成介质生物过滤器
Ecoflow®ECO-PURE泥炭泥炭苔藓Puraflo®泥炭木屑滴漏
Advantex
Aerocell
Bioclere
橡胶(碎轮胎)SCAT™Septi Tech滑铁卢
活性炭
AIRR(交替间歇再循环反应器)Ashco-A RSF III™碎砖
Envirofilter™模块化循环介质过滤器
膨胀骨料玻璃(粉碎)玻璃(烧结)
砾石(循环砾石过滤器[RGF])
Phosphex™系统
对®
沙子
层状砂
渣
沸石
资料来源:Leverenz, H. et al.，技术综述现场处理加利福尼亚州废水，第02-2号报告，为加利福尼亚州准备水资源加州大学戴维斯分校土木与环境工程系控制委员会，萨克拉门托，加州，2002年。
下排水管有助于维持过滤器内的有氧条件。淹没地下排水沟可以加强反硝化作用。
ISFs的关键设计因素是砂粒大小、砂粒深度、水力加载速率和加药频率。较小尺寸的砂粒(0.25 mm)通常会因堵塞而导致最终失效，因此需要定期耙除固体。对于中砂(0.35 ~ 0.5 mm)的地下系统，只要水力加载速率保持在1.2 gal/d-ft2或更低(<50 mm/d)，就可以长期作业，无需耙除或去除固体。沙子必须经过清洗，不含细粒(Crites和Tchobanoglous, 1998)。isf的典型设计标准如表10.6所示。
10.5.1.2再循环砾石过滤器
循环砂过滤器是由Michael Hines (Hines和Favreau, 1974)开发的。现代循环滤池采用细砾石，如图10.4所示。
-
- 孔口朝上
(b)典型截面
图10.3间歇式砂滤机原理图:(a)平面视图，(b) 2英尺深砂滤机剖面图。(由orrenco Systems, Inc.， Sutherlin, OR提供)
(b)典型截面
图10.3间歇式砂滤机原理图:(a)平面视图，(b) 2英尺深砂滤机剖面图。(由orrenco Systems, Inc.， Sutherlin, OR提供)
一个再循环罐被用来允许废水多次通过床。再循环罐内的阀门允许过滤后的污水排出。再循环细砾石过滤器(RFGFs)比ISFs使用更粗的介质和更高的水力加载速率。rfgf的性能见表10.7。循环砾石过滤器可以硝化有效(超过90%)。硝化的一个考虑因素，特别是当氨水平超过60 mg/L时，应用废水中有足够的碱度。就像氨一样硝化， 7毫克碱度是每1毫克氨氧化为硝酸盐即可破坏。反硝化将恢复部分碱度，但缺乏碱度的软，低碱度废水可能导致pH值下降，这将影响的能力
表10.5
间歇式滤砂器的性能
位置(Ref)。 |
有效砂粒尺寸(mm) |
加载速率(gal/ft2d) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
佛罗里达州(Grantham et al.， 1949) |
0.25 - -0.46 |
1.7 - -4.0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
佛罗里达州(弗曼等人，1955年) |
0.25 - -1.04 |
2.0 - -13.0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
俄勒冈州(Ronayne et al.， 1984) |
0.14 - -0.3 |
0.33 - -0.88 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
加州斯廷森海滩(Nolte Associates, 1992a) |
0.25 - -0.3 |
1.23 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
加州大学戴维斯分校(Nor, 1991) |
0.29 - -0.93 |
1.0 ^ 0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
加州天堂(诺尔特联合公司，1992a) |
0.3 - -0.5 |
0．5 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
加利福尼亚州普莱瑟县(卡格尔和约翰逊，1994) |
0.25 - -0.65 |
1.23 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
缅因州格洛斯特(Jantrania et al.， 1998) |
0.8 |
总氮 百分比 污水去除 148 14 90 57 4.8 92 217 3.2 98 203 11 94 82 0.5 99 148 6 96 百分比 污水去除 37 32 14 30 16 47 58 30 48 57 41 28 14 7.2 47 38 19 50 - 37 40 表10.6 处理化粪池污水的间歇砂过滤器的设计准则 设计的因素 有效尺寸均匀系数深度 暗渠床上用品 大小 暗渠管 坡度 压力分布 管路尺寸孔口尺寸孔头侧距孔口间距设计参数液压加载BOD加载加药频率加药罐容积过滤介质温度a根据峰值流量。 ft ft ft gal/ ft2d lb/ft2-d次/d天流量°F 范围 砾石或石头0.375-0.75 slot 3-4 - 0-1 典型的 中砂0.35 3.5 24 砾石0.5 穿孔 完全硝化废水。循环碎石过滤器的设计标准如表10.8所示。 10.5.1.3化粪池附生长反应器该系统包括一个小的滴漏过滤装置，放置在化粪池上方。化粪池的污水被泵入过滤器，在通过时被硝化  系统示意图 豌豆砾石配管 豌豆砾石配管  再循环/混合罐典型横截面平面图 图10.4再循环砾石过滤器。 再循环/混合罐典型横截面平面图 图10.4再循环砾石过滤器。通过并覆盖塑料介质。该系统如图10.5所示。化粪池中已经安装了一些实验装置。在3英尺(0.9米)深、表面积为67 ft2/ft3 (226 m2/m3)的六边形波纹塑料中，塑料滴滤介质的水力加载速率为2.5 gal/min (9.5 L/min)，达到了最佳性能。据报道，总氮去除率为78%，出水氮浓度低于15毫克/升(Ball, 1995年)。表10.9总结了这些系统的性能。最近的研究显示了绩效的可变性(Loomis et al.， 2004)。替代过滤介质有 表10.7 间歇式滤砂机不同液压加载速率和加药频率下的单位剂量容积分析3 液压加载速率(gal/ft2d) 表10.7 间歇式滤砂机不同液压加载速率和加药频率下的单位剂量容积分析3 液压加载速率(gal/ft2d)
a表面积为1ft2，深度为1.2S ft。 b 5% as体积含水量(水量/总水量)(Bouwer, 1978)。 a表面积为1ft2，深度为1.2S ft。 b 5%为体积含水量(水量/总体积)(Bouwer, 1978)。 资料来源:Crites, R.W.和tchobanogous, G.，小型和分散的废水管理系统，McGraw-Hill，纽约，1998。与许可。 经过测试的包括滑铁卢过滤器中使用的泡沫介质和纺织生物反应器中使用的纺织芯片。 10.5.1.4 RSF2系统在RSF2系统中，循环砂滤池用于硝化，并与厌氧过滤器用于反硝化(Sandy et al.， 1988)。RSF2系统的流程图如图10.6所示。化粪池污水被排放到岩石储存过滤器的一端，该过滤器位于RSF的正下方和同一隔间内。化粪池的污水水平流过 表10.8 循环碎石过滤器的性能
资料来源:改编自Reed等人(1995)和Leverenz等人(2002)。 资料来源:改编自Reed等人(1995)和Leverenz等人(2002)。 总氮 百分比 污水去除 240 25 90 217 2.7 99 134 12 91 60 8 87 - 18 93 百分比 污水去除 92 34 60 58 32 45 63 35 44 57 26 54 - 43 47 喷嘴 喷嘴
岩石进入另一端的泵腔。化粪池的污水被泵入RSF，在那里它被硝化。滤液从储岩过滤器顶部附近收集，直接进入第二个泵室，并返回到化粪池的厌氧环境中，在化粪池中，原始废水可以作为碳源进行反硝化。从第二泵室排出的一部分污水用于处理。RSF2系统的实验脱氮率为80% ~ 90%。流出液中总氮浓度为7.2至9.6毫克/升(Sandy等，1988年)。岩石储存区，装满了1.5英寸。(38 mm)岩石，有效促进反硝化。另一种修改方法是将生物质生长的固定介质(塑料、纺织片)添加到再循环罐中。来自循环砂过滤器的硝化出水与进入的化粪池出水混合，并流过附着的生物质，在那里任何残留的溶解氧被迅速消耗，硝酸盐被反硝化，使用化粪池出水中的有机物作为碳源。 10.5.1.5其他脱氮方法生物反应器中还使用了其他类型的介质，包括碎玻璃、烧结玻璃、膨胀骨料和碎砖(Leverenz等，2002年)。其中三个的表现媒体的过滤见表10.10。其他已被概念化的氮方法包括离子交换脱氨和土壤沟渠反硝化脱氮。在加利福尼亚的洛斯奥索斯和其他地方，人们曾尝试用沸石离子交换去除氨(Nolte Associates, 1994)。迄今为止，由于沸石用量不足以及频繁再生或更换离子交换介质的成本高，这些尝试通常都是不成功的。 表10.9 再循环碎石过滤器的设计标准 表10.9 再循环碎石过滤器的设计标准
泵泵 图10.6 RSF2脱氮系统流程图。 图10.6 RSF2脱氮系统流程图。 表10.10 另类媒体的表现研究
24英寸的。LECA®(轻膨胀粘土骨料)(Anderson等，1998)。b罗斯堡，俄勒冈州(Bounds et al.， 2000)。c Oswego，纽约(Elliott, 2001)。d在gal/ft2-d中。e mg/L(%去除率)。 24英寸的。LECA®(轻膨胀粘土骨料)(Anderson等，1998)。b罗斯堡，俄勒冈州(Bounds et al.， 2000)。c Oswego，纽约(Elliott, 2001)。d在gal/ft2-d中。e mg/L(%去除率)。 资料来源:Leverenz, H.等人，《加州废水现场处理技术综述》，第02-2号报告，为加利福尼亚州萨克拉门托的加利福尼亚州水资源控制委员会准备，加州大学戴维斯分校土木与环境工程系，2002年。 10.5.2除磷现场系统很少需要除磷;然而，当需要的时候，土壤地幔是除去和保留磷的最具成本效益的地方(见第8章)。在泥炭床中除去磷的尝试通常是不成功的，除非存在铁或石灰石或添加到床中。在马里兰州，用铁屑犁入泥炭床成功地除去了磷。 10.6各种处置 土壤中处理过的污水将部分处理过的废水排放到土壤中涉及两个主要考虑因素:(1)对废水进行处理，使其不会污染地表水或地下水，以及(2)废水通过土壤和离开场地的水力流量。原废水的预处理影响了经预处理的废水应用于土壤吸收系统后土壤含水层必须达到的处理程度。土壤废水的处理早已得到认可(Crites et al.， 2000)。土壤是生物、化学和物理的综合过滤器。如第8章所述，流经土壤的废水净化了有机和生物成分。化粪池的流出物有足够的固体和有机物在地下形成一个生物垫(“生物垫”)， 表10.11 各种处理废水的允许水力负荷率 允许液压质量加载速率 加载速率(g/m2) 表10.11 各种处理废水的允许水力负荷率 允许液压质量加载速率 加载速率(g/m2)
a BOD (800 mg/L)、TSS (300 mg/L)和TKN (80 mg/L)的Siegrist值增加，液压加载速率从4mm /d降低到3mm /d。 a BOD (800 mg/L)、TSS (300 mg/L)和TKN (80 mg/L)的Siegrist值增加，液压加载速率从4mm /d降低到3mm /d。 注:BOD5，生化需氧量;TSS，总悬浮物;TKN，总凯氏定氮。 资料来源:改编自Siegrist, r.l.，《第五届全国个人和小型社区污水系统研讨会论文集》，美国农业工程师学会，芝加哥，伊利诺伊州，1987年12月14-15日。 特别是如果使用重力流应用。更高度处理的废水和压力剂量的应用结果很少，如果有的话，生物群落的形成，并且通过土壤的流动仅受到土壤的水力传导能力的抑制。表10.11列出了各种处理过的废水的允许水力负荷率。 10.7现场处置方案的设计准则 重力流渗滤场是最常见的污水现场处理方式。这种类型的现场处理适用于土壤较深、相对渗透性较强、地下水较深且场地相对水平的场地。 10.7.1重力沥滤场化粪池的污水在重力作用下流入一系列沟或床，进行地下处理。沟渠通常较浅，水平挖掘，深度为1至5英尺(0.3至1.5米)，宽度为1至3英尺(0.3至0.9米)。沟渠底部填充6英寸。(150毫米)冲洗过的排水岩石。4。(100mm)穿孔配电管下一步放置在沟槽的中心。 额外的排水岩石被放置在分配管道的顶部，然后是一层屏障材料，通常是建筑纸或织物。阻挡材料的目的是防止细粒从回填体迁移到排水岩石中，避免粘土或淤泥颗粒堵塞排水岩石。渗滤场沟槽的渗透面为底部和侧壁;然而，随着生物固体堵塞层或“生物at”的形成，沟槽底部的渗透减少，侧壁起作用，成为水的长期通道。 储层系统包括开挖区域或带穿孔配管的储层，间隔3 - 6英尺(0.9 - 1.8米)。水从床的底部流出。床系统也可以使用渗透室，它在土壤的渗透表面上创建地下洞穴，因此不需要砾石或屏障材料。 浸出室由混凝土建造而成，是一种开底的外壳，取代了穿孔管和砾石来分配和储存废水。这些房间相互交错，在土壤上形成一个地下洞穴。废水通过中央堰、槽或飞溅板排入洞室，并允许在渗透表面上向任何方向流动。在腔室顶部的入口孔允许在必要时对表面进行检查和维护。在美国东北部已经安装了许多浸出室系统。 滤出场系统选址的典型准则载于表10.12。沟渠和河床系统的加载速率可以基于渗流试验结果和调节表，基于土壤特性，或两者的组合。表10.13所示为USEPA在设计时根据底面面积为不同类型土壤推荐的处置场荷载速率和观测到的渗流速率。 基于最保守准则的加载速率是假定通过土壤的渗流速率最终会降低到与通过生物岩的渗流速率一致。在此基础上，仅以沟壁面积计算，水力加载速率为0.125 gal/ft2-d (5 L/m2-d) (Winneberger, 1984)。 如果场地土壤含有大量粘土，建议将处置场分为两个场，每6个月交替使用一次。当使用两个油田时，实际运行油田的液压加载速率为0.25 gal/ft2-d (10 L/m2-d)。 10.7.2重力浅分布浅层渗滤池具有较低的成本和较高的生物处理潜力，因为上层土壤有最多的细菌和真菌用于废水修复(Reed和Crites, 1984)。俄勒冈州最近允许使用10英寸无砾石的沥滤场沟渠。(250毫米)深，12英寸。(300毫米)宽(球，1994年)。 表10.12 选址沥滤场的设计考虑因素 项 景观形式 Slope3 典型的水平挫折 水的供应销售地表水，泉水，悬崖峭壁，人造切割边界的财产，建筑基础 土壤 不饱和深度 纹理 结构色 分层 膨胀粘土 标准水平、排水良好的区域;坡顶;凸坡是最理想的。除非地面有适当的排水设施，否则应避免使用洼地、斜坡底座及凹斜坡。 0 - 25%;可以使用超过25%的坡度，但施工设备的选择有限。 处置场底部与季节性高水位或基岩之间应存在2-4英尺(0.6-1.2米)的非饱和土壤。 沙质或壤质的土壤最适合;具有开放孔隙的砾石和鹅卵石土壤和缓慢渗透的粘土土壤是不可取的。 强烈的颗粒状、块状或棱柱状结构是可取的;应避免松软或无结构的块状土壤。 明亮、均匀的颜色表明土壤排水良好、通风良好;暗沉、灰色或斑驳的土壤表示持续或季节性的饱和，不适合。 应仔细评估具有明显结构或结构变化的土层，以确保水的流动不会受到严重限制。 膨胀粘土的存在需要在施工时特别考虑;如果范围广泛，位置可能不合适。 a景观位置和坡度对渗流层的形成有较大的限制，因为上坡面有深度的切割。 b仅供参考。安全距离因地点而异，取决于当地法规、地形、土壤渗透性、地下水梯度、地质情况等。 资料来源:改编自美国环保局，《设计手册:现场废水处理和处置系统》，美国市政环境研究实验室辛辛那提环境保护署哦，1980年。 表10.13 沟底和床底地区废水推荐施用量 渗透速率应用速率 表10.13 沟底和床底地区废水推荐施用量 渗透速率应用速率
a根据生活废物来源的化粪池流出物计算费率。对于强度或性质显著不同的废水，安全系数可能是可取的。b可能适用于侧壁渗透速率。 c渗透速率<1 min/in的土壤。如果在原生表土上放置2英尺厚的壤土或其他合适的土壤，可能适合化粪池流出物。d如果没有大量的可膨胀粘土，这些土壤是合适的。在施工过程中，土壤很容易被破坏。 f可能需要其他预处理方法，以及其他处理方法(湿地或蒸散系统)。 资料来源:改编自美国环保局，《设计手册:现场废水处理和处置系统》，市政环境研究实验室，美国环境保护局，辛辛那提，俄亥俄州，1980年。 10.7.3压力-剂量分布压力加药可以使用加药虹吸管或泵来实现。压力分布系统比重力分布的优点是为整个吸收区域提供均匀的剂量，促进不饱和流动，并在剂量之间提供一致的干燥和复气期。压力分配可以使吸收点位于离化粪池较高的海拔，也将允许一个浅的(6- 12英寸)分配网络。采用过滤化粪池出水或砂滤出水，配水系统可使用0.125 in。(3毫米)孔，通常间隔2至4英尺(0.6至1.2米)分开。对于化粪池流出物，孔口尺寸通常为0.25英寸。(6毫米)。孔口的间距和尺寸应该是均匀的，因为压力分配的目标是在管道下提供均匀的非饱和流动。在较重的土壤中，间距可增加到4至6英尺(1.2至1.8米)。  地下水位或断裂的基岩 图10.7典型土墩系统示意图。 地下水位或断裂的基岩 图10.7典型土墩系统示意图。 10.7.4导入填充系统 填土系统包括引入合适的场外土壤，并将其放置在土壤吸收区，以克服土壤深度或地下水深度的限制。在选择合适的土壤用于填充系统时，以及在输入土壤的时间和条件时，必须谨慎。要构建一个成功的填充系统，必须满足以下几个条件: •在填充物进口之前，原生土壤应进行清理。 •填充物应在土壤干燥时放置。 •填充材料也应干燥，以防止压实。 •前6英寸。(150毫米)填充物应与当地土壤充分混合。 10.7.5 At-Grade系统 地面系统的概念是在威斯康辛州发展起来的，作为常规地面分布和土丘系统之间的中间系统。骨料或排水岩石被放置在土壤表面(在地面上)，并在上面加一层土壤帽。通常情况下，在地面系统的区域进行耕作，排水岩石放置在耕作区域，分配管道位于排水岩石内，在排水岩石上铺上合成织物，最后覆盖土壤(12英寸)。或300毫米)放置在系统上。at级系统不需要24英寸。(600毫米)沙子的土丘，因此，是较便宜的。 10.7.6土墩系统 丘系统实际上是无底间歇滤砂器。典型土墩的组件，如图10.7所示，包括一个24英寸。(600毫米)砂层，干净的排水岩石，分布横向，屏障材料和土帽。土墩加压，通常每天4至6次。土丘最早是由北达科他州农业学院在20世纪40年代末开发的。它们被称为NODAK系统，旨在克服缓慢的问题 表10.14 确定土丘基底面积的入渗速率 现场原生土壤 渗滤速率(min/in.) 渗透速率 沙，沙壤土，淤泥壤土 31 - 45岁 0 30 ０．７５ 淤泥壤土，淤泥质粘土壤土，粘土 61 - 120 46-60 0.50 ０．２５ 资料来源:改编自美国环保局，《设计手册:现场废水处理和处置系统》，市政环境研究实验室，美国环境保护局，辛辛那提，俄亥俄州，1980年。 渗透土壤和地下水位高的地区(英厄姆，1980;WPCF, 1990)。土丘可用于坡度高达12%的场地，前提是土壤具有渗透性。如果本地土壤渗透性较差，土丘的使用应限制在坡度小于6%的范围内。土墩系统的设计分为两步。在土墩基础存在的深度，对现场的原生土壤进行了渗流试验。将实测入渗速率值与表10.14中的设计入渗速率进行关联，然后根据入渗速率计算土墩基底面积。第二步是土墩断面的设计。根据土堆所用材料的类型，确定了土堆中应用床的面积。表10.15列出了土墩填筑材料以及用于确定床层面积的相应设计入渗率(Otis, 1982)。 10.7.7人工排水系统 有时高地下水条件可以通过将地下水抽离场地来克服。土壤吸收场区域的高地下水位可通过垂直排水管或地下排水管人为降低。下排水渠可以是周边排水渠，用于水平场地和坡度超过12%的场地，或帷幕排水渠(仅适用于坡度超过12%的场地)(Nolte Associates, 1992b)。 10.7.8人工湿地 人工湿地既可进行现场处理，也可进行现场处置和再利用。如第六章所述，人工湿地可以是自由水面型，也可以是人工湿地地下流类型。对于儿童附近的现场系统，地下流湿地是最合适的。在路易斯安那州、阿肯色州、肯塔基州、密西西比州、田纳西州、科罗拉多州和纽约州，大量的地下湿地已经建成并投入使用 表10.15 土堆填土材料与渗透速率 特性(重量百分比) 渗透速率 材料 中粒砂 >25%， 0.25-0.2 mm <30-35%， 0.05-0.25 mm <5-10%， 0.002-0.05 mm 5-15%粘土88-93%砂 Sandy loam Sand/沙壤土 资料来源:改编自美国环保局，《设计手册:现场废水处理和处置系统》，市环境研究实验室，美国环境保护署，辛辛那提，俄亥俄州 1980. 墨西哥。这些系统服务于单户住宅、公共设施和公园、公寓和商业开发(Reed, 1993)。现场湿地是SSF湿地，在第7章中有描述。 10.7.9蒸散发系统在干旱的气候raybet雷竞技最新，蒸散(ET)系统可用于污水处理。从化粪池流出的污水通过穿孔管道输送到内衬下面的砂床上。砂层深度一般为24 ~ 30英寸。Bernhart(1973)推荐的砂深为18英寸。(0.45 m)。砂床表面覆盖一层浅层表土，可种植耐水植被。经过处理的废水在毛细力和植物根的作用下通过沙土被吸收，然后被蒸发或蒸发到大气中。推荐使用细砂(0.1 mm)，以最大限度地提高毛细上升。观测井用于监测砂层的水深。 ET系统也可以设计为没有衬垫的系统，由此产生的系统被称为蒸散-吸收(ETA)系统。ETA方法可用于渗析是可接受的和可能的地方。ETA系统与地面系统相似，只是增加了地表植被。ET和ETA系统均采用液压加载速率进行设计。对于ET系统，水力负荷速率是至少有10年记录的最低月净蒸散速率。对于ETA系统，将最小月渗透速率与最小ET速率相结合，以确定设计水力加载速率。ET和ETA体系的床层面积可由式10.3确定:
对于ET体系，渗流速率为零;对于ETA体系，渗流速率应根据长期饱和渗流条件确定。 例10.2。蒸散发系统的设计为一群家庭设计一个蒸散发系统，设计流量为1800加仑/天。湖泊年蒸发量为50英寸。10年最潮湿年份的降水量为20英寸/年。 解决方案 1.将日流量转换为年流量: Q = 1800加仑/天× 365天/年= 65.7万加仑/年× 1/7.48加仑/立方英尺= 87,834立方英尺/年 2.计算液压加载速率: A = 87,834英尺/年- 2.5英尺/年A = 35133英尺/年 评论 河床面积应增加一个安全系数，通常为15 - 20%，以考虑降水和流速的变化。 10.8设计标准 现场重用替代方案 现场系统的重复使用方案包括滴灌和喷灌。10.8.1滴灌 多年来，滴灌技术已经发展到可用于地表和地下使用的无堵塞排放物。砂滤等优质出水可用于景观滴灌和其他农作物。滴水管的定期氯化已被发现是必要的，以避免堵塞生长在配电线路和发射器。现代滴管的设计不被根堵塞。例如，Geoflow™发射器已经使用除草剂处理，以防止根部入侵。发射器设计为紊流路径，以最大限度地减少悬浮固体的堵塞。这些发射器的流量为1至2加仑/小时，排量为0.06至0.07英寸。(1.5- 1.8毫米)直径的开口。的滴灌系统通常需要15 ~ 25lb /in2的压力。可能需要冲洗管线，并定期使用氯剂量，以控制细菌生长造成的堵塞。典型的现场滴灌系统由放置在2英尺(0.6米)中心的灌水器线组成，灌水器间距为2英尺(0.6米)。这种间隔是典型的沙质和壤土。15到18英寸的更近的间距。(0.4 ~ 0.45米)用于限制水横向运动的粘土。发射极线放置在6到10英寸的深度。(150至250毫米)。滴灌系统可以优化，以尽量减少硝酸盐通过土壤。硝化作用化粪池出水未经反硝化可增加硝酸盐的移动。与连续应用相比，短日脉冲可以增加氮去除率(Beggs等，2004年)。 例10.3。滴灌系统设计 设计一个滴灌系统，处理后废水回用300加仑/天。采用设计渗透速率0.25 gal/ft2-d。 解决方案 1.确定灌溉所需的面积。 A = 300 gal/d - 0.25 gal/ft2-d = 1200 ft2 2.把1200平方英尺的空间布置成40英尺乘30英尺的矩形。 3.选择滴射线间距为2英尺。使用20根30英尺长的滴射线。 4.使用1加仑/小时的发射器，间隔2英尺。计算发射器的数量。 每行30英尺- 2英尺间距=每行15个发射器20行x每行15个发射器= 300个发射器 5.计算从300个发射器排出的流量。 6.计算每天的工作时间。 7.为应用选择一个泵。该泵必须能够提供300加仑/天-(1.0小时x 60分钟/小时)= 5.0加仑/分钟，压力为20磅/平方英尺。 评论 发射器应该埋在10英寸深的地方。 10.8.2喷灌 喷洒灌溉用于现场处理的使用相对有限，除非在住房密度低和其他较便宜的替代方法不合适的地区。流量需要超过3至5加仑/分钟(11至19升/分钟)才能运行大多数单喷头。这种相对较高的流量通常意味着喷灌更适合于来自工业、商业或机构设施的流量。此外，对于住宅现场系统，额外的处理可能需要包括砂过滤和消毒。第8章在慢速讨论中详细介绍了喷灌场地的评价和设计土地处理． 10.8.3灰水系统 在老房子里，在那些地方节约用水或者重用是因为水资源短缺或者缺乏废水处理能力洗衣水和其他非厕所废水通常与进入化粪池的“黑水”分开再利用或处理。灰色水包括有机物、营养物质和病原体;然而，它被认为是良性的废水来源可以直接用于景观灌溉。当地卫生部门允许灰水在农村地区重复使用，但经常拒绝在城市地区重复使用。在加利福尼亚州，法规规定了安全且可接受的灰水现场再利用方法(加州资源局，1994年)。加州的灰水标准现在是州管道法规的一部分，使得在加州任何地方使用灰水都是合法的。 10.9失败系统的修正地下现场处理系统的故障被定义为系统不能以预期的速度接受和吸收设计的污水流量。当系统投入运行后不久发生故障时，故障可能是由于施工不良造成的(Winneberger, 1987)， po |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
这篇文章有用吗?
