渗滤污水治理技术适用性的简述
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本文作者：吴济华文筑秀作者单位：中国市政工程西南设计研究总院
CRI系统对有机污染物的去除主要由机械过滤截留、吸附和生物降解共同完成。不溶性有机物通过渗滤池的过滤截留、沉淀作用，并被微生物利用；可溶性有机物则通过渗滤介质生物膜的吸附、吸收以及生物降解过程被分解去除。快渗池上部介质处于厌氧-好氧交替环境，生物膜的组成比较复杂，其中包括好氧菌、厌氧菌和兼性菌等，厌氧菌对生存环境的要求要比好氧菌严格。在CRI系统中，落干期要长于淹水期，因此好氧生物降解是CRI系统去除有机物的主要机制。
污水中的有机氮通过微生物的氨化作用转化为NH4+-N，氨氮的硝化作用分两步进行：第一步是NH4+-N氧化为NO2--N的过程，这一过程由亚硝酸菌完成，它从中获得生长所必需的能量；第二步是由硝酸菌将NO2--N进一步氧化为NO3--N的过程。在缺氧条件下，通过反硝化细菌将硝酸盐作为最终电子受体，通过生物异化还原转化成分子态氮（N2）从水中逸出，获得脱氮。CRI系统在布水期氨氮首先被渗滤介质吸附，主要集中在0~50cm的介质中，且其含量随快渗池深度而降低。布水期氨氮被硝化量较少。在落干期，吸附态氨氮被硝化，硝化反应多集中在0～50cm渗滤介质中，其中0～5cm硝化反应最强，生成的硝态氮不易被渗滤介质吸附，往往在下一次布水过程中随水流排出快渗池，这也是快渗池初期出水中硝氮浓度较高的原因。快渗池上部反硝化菌、碳源、硝氮含量较高，但布水期短致使厌氧时间很短；快渗池下部虽厌氧条件好，但系统内反硝化菌、碳源、硝氮含量极低。为此，快渗池中的反硝化条件差、能力低，使CRI系统的脱氮率低，难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标排放标准。
CRI系统对污水中磷的去除主要是通过填料的过滤吸附、沉淀和生物降解作用共同完成。一般认为CRI系统对磷的去除途径主要是填料的吸附和沉淀作用，污水中的磷与可溶性或不可溶性的铁、铝、镁等形成不溶性的磷酸盐而去除，或磷以阴离子的形式与填料表面的离子发生交换而被吸附在渗滤介质表面。加上CRI系统在污水生物处理过程中，有机物的生物降解伴随着微生物菌体合成，磷作为微生物菌正常生长所需元素，从而被部分去除(10％～30％)。但是，CRI系统生物除磷的去除率不高，达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标排放标准要求。
人工快速渗滤的处理效果
上世纪60年代，日本学者开始研究地下土壤毛管浸润净化污水的新土地处理技术。美国、俄罗斯相继进行研究并建设工程。我国在“七五”、“八五”期间也重视此项技术，曾进行研究和建设实验基地，沈阳工业大学学生宿舍生活污水地下渗滤作为当时的示范工程（Q=30～50m3／d），其工艺流程为：污水→格栅井→第一沉淀室→第二沉淀室→提升泵→分配水槽→地下土壤毛管渗滤沟→渗透出水池→提升泵→“中水”高位水箱→冲厕所。该示范工程基建投资、运行成本为二级生化处理工程的3分之2与5分之1；地下土壤毛管渗滤沟的填料为原土、炉渣、特殊土壤、砾石等，它与人工快速渗滤池有着类似的构造。人工快速渗滤技术（CRI）由中国农业大学白瑛教授于“七五”期间进行过试验性研究，此后中国地质大学进行了较深入全面的研究。2001年中国地质大学、北京大学深圳研究生院和深港产学研环境技术中心在深圳建成了第一个人工快速渗滤处理系统示范工程———深圳茅河人工快速渗滤处理工程，规模为150m3/d。由于CRI处理技术具有基建投资低、运行费用少、维护管理方便等特点，目前全国已兴建了近50个处理工程。通过大量研究检测与工程运行效果测定表明：CRI工艺对污水中的CODCr、BOD5、NH3-N、SS去除率高，完全能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标排放标准。但大量试验表明：CRI处理系统中反硝化条件较差、总氮去除能力低，一般去除率只能达到10％～35％；CRI的总磷去除效率稍高，一般能达到30％～55％，T-N、T-P却不能达到一级A标。因此，仅靠CRI技术处理正常进水水质范围的城镇污水是不能全面达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标排放标准，否则应辅加相应的除磷脱氮技术措施。
人工快速渗滤处理系统中构筑物的组合问题
由前述知：CRI技术既有较多优特点，也存在脱氮除磷效果较低、渗滤池易于堵塞等问题。所以，在设计工程采用CRI技术处理污水时，应该从以下几方面来完善并提高人工快速渗滤系统的处理效果：
（1）首先应全面了解进厂（站）污水的水质检测资料，同时应明确处理出水的排放标准要求，即《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的那级标准。因为，不同的进水水质与不同的排放标准等级，CRI处理系统的构筑物组成也会不同。
（2）预处理构筑物的组成
①当处理雨水类时，预处理可由格栅、调节沉砂池组合完成。②当处理总磷含量较低的污水时，预处理构筑物由格栅、调节沉淀池组成。③当处理总磷含量较高的污水时，预处理构筑物可由格栅、调节池、提升泵房、絮凝沉淀池(即辅加化学除磷达标排放)组成。④当进水中含动植物油类、总磷较高时，预处理构筑物由格栅、调节池、提升泵房，隔油池(根据工程情况，隔油池也可置于调节池前)、絮凝沉淀池(即辅加化学除磷达标排放)组成。⑤当处理含CODCr较高的污水时(例：当混有部分工业废水时)，预处理构筑物组成中应增加水解酸化池或厌氧池。中小城镇污水来水量的时变化系数大，预处理构筑物组成中污水的调节功能不能缺少，污水调节池是保证CRI系统正常运行的前提条件，但它可以与某些处理构筑物组合在一起。
（3）强化总氮去除率
处理污水中总氮含量高，且出水排放标准要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标时，仅靠CRI处理技术是不能达标的，处理系统中必须增加生物塘等处理构筑物。作为人工快速渗滤系统，提高其脱氮功能尚须进一步试验探索，但其前提是：既能具有较高的脱氮率，又不能增加太大的基建投资，否则CRI技术失去它优越性。对于仅达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级B标的地区(例如，贵州省、广西自治区等大部分地区)，以及对于一般的城镇污水情况下，宜通过渗滤介质、水力负荷周期(湿干比)的整合，使总氮达到一级B标要求的可能性是比较大的。所以，对于一些排放标准要求为一级B标的地区、进水浓度比较低的中小城镇污水处理厂(站)，采用CRI技术有其独到的优越性。
人工快速渗滤处理污水系统的污泥处理
CRI污水处理技术的一个优点是系统中基本上不产生剩余污泥，但是系统的预处理部分要产生格栅渣和沉淀（砂）污泥，需要进行处理。CRI系统的污泥处理方式值得探讨，该工艺本身以投资低为优势，所以我们认为污泥处理也应符合整体标准，因地制宜的采用干化场方式为宜；对规模较大、产泥较多的工程项目可考虑上机械脱水方式(如板框机等)。事实上，一些的工程均建有板框机脱水的污泥处理机房。但投运后基本上未使用，机房成了仓库，脱水机闲置。污泥的处置应根据泥质的成份分析而定，一般可采取自然厌氧堆肥后作为农田、果树、花草使用。
人工快速渗滤处理污水系统运行管理潜力
CRI技术的推广应用遇到主要难题是不能达到水质排放标准，解决这难题：首先是从工程设计入手，这是根本的；其次是通过挖掘运行管理的潜力来局部挽回设计中考虑不足之处，据报导：（1）渗滤介质组合：介质的吸附性，它直接影响到污水的处理效果。（2）渗滤池的湿干比：在不降低处理能力的前提下，调整淹水与落干的时间和比值，可以获得较高的处理水质；据有的试验表明：湿干比与TN的去除率呈负相关关系，湿干比越小，干化时间越长，越有利于氮的去除。（3）上层渗滤介质翻晒：根据进水水质(含动植物油类、杂质)、气候条件等摸索渗滤池上层介质的翻晒规律(翻晒周期、翻晒时间)，它既是保持渗滤池的渗透能力，又要保护介质生物膜质的活性，归根结缔它是促进处理水质提高的关键因素之一。
人工快速渗滤处理污水系统组成部分的设计探讨
（1）预处理部分：据统计目前建设的工程，预处理构筑物的设计标准偏低，例如调节池、沉砂池、沉淀池的沉泥排除主要靠人工间歇挖除，这样不仅增加处理厂(站)维护人员的劳动强度，而且影响沉砂池、沉淀池的处理效能。对于CRI系统的人工维护重点应放在渗滤池表层介质的翻晒上，故建议在预处理构筑物中设计时应增加配套的水力排泥(砂)系统或机械排泥(砂)设备。
（2）渗滤池部分
①关于渗滤池的个数：当CRI系统的处理规模确定，并计算渗滤池的总面积、水力负荷、湿干比与投配速率后，应该保证在任何时候至少有一个渗滤池接纳污水，也就是“连续投配污水所需要的渗滤池的最少数目是负荷周期的函数。”这样，使选择的提升泵功率低、运行成本少，机电设备能连续稳定运行、维护检修量也相对较少。②关于渗滤池的布水系统：从参观成都市的三个工程来看，配水支管间距约3m，观察布水后的现象：45°夹角抛物线布水，渗滤池上表层出现一排排小凹坑，而且小凹坑均现出5～6mm的“小卵石”，这种布水形式有可能影响到布水的均匀性。建议调整配水支管间距及布水角度作些试验，以获取更佳的布水效果。③关于集水系统的控制：由于试验研究的趋向性结论是：缩短淹水、落干的时间，增加每天污水的投配次数。于是每次布水时间均较短，为了确保布水均匀，建议每格渗滤池出水管安装控制阀，在布水开始时关闭出水阀，以利在最短的时间内使水位升到渗滤介质以上，开启出水阀后应尽量保证布水期内渗滤池介质处于淹没状态。这样才能避免布水时出现水流局部短路现象，保证全池面积均匀布水。
