《土壤环境工程》PPT课件.ppt

土壤环境工程,主要内容,地下管道的腐蚀与保护 城市污水土地处理 固体废弃物的土地处理,城市污水土地处理,城市污水土地处理是将污水有控制地投配到土壤-植物系统，通过物理、化学和生物学等自然条件的综合作用，达到处理和利用污水并提供再生水源的目的。 包括慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地、稳定塘等处理系统。,土地处理作为生态学处理方法，实际上是追求土壤、含水层和植物的 “处理”与“利用”两个功能的总体实现。 土壤被视为 “活的过滤器”作为工程系统进行污水处理。污染物在这一系统中通过物理的过滤、吸附、挥发、淋溶、化学的分解与转化、植物的吸收与微生物的降解、吸收等作用由复杂变为简单，由大分子变为小分子，由植物、微生物不可利用变为可利用、吸收，进行不断的更新和循环再生。,污水慢速渗滤处理系统,慢速渗滤系统适用于渗水性良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。 废水经喷灌或面灌后垂直向下缓慢渗滤，土地净化田上种作物，这些作物可吸收污水中的水分和营养成分，通过土壤微生物作物对污水进行净化，部分污水蒸发和渗滤。 慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗滤速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。,慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因素为：灌水率、灌水方式、作物选择和预处理等。 慢速渗滤系统土层厚度大于0.6米，地下水埋深大于1.2米，土壤渗透系数大于0.15cm/h 慢速渗滤系统要求进水一级或二级预处理,慢速渗滤土地处理系统中污染物最大允许进水浓度及负荷率,水质的净化功能,1 BOD和SS的去除 地表以下0.5米深处取渗滤水，BOD的去除率一般应大于98%，SS的去除率大于99% 2 N、P的去除 污水中N的的去除包括氨氮挥发、植物吸收、反消化脱氮和土壤有机质积累 绝大部分来自污水的P都积累在土壤表面0-20厘米,3 微量元素和微量有机物的去除 微量元素受有机物分解产生的二氧化碳的影响，促进一些元素的释放 4 病原微生物的去除 病原微生物在投入土壤表面后，经过滤、吸附、干化、太阳紫外辐射以及土壤微生物的吞食作用等而去除。,2快速渗滤系统 快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生方法。适用于渗透性非常良好的土壤，如砂土、砾石性砂土、砂质砂土等。 污水灌至快速渗滤田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。灌水与休灌反复循环进行，使滤田表层土壤处于厌氧一好氧交替运行状态，依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以净化。,进人快速渗滤系统的污水应进行适当预处理，以保证有较大的渗滤速率和硝化速率。一般情况下，污水经过一级处理就可以满足要求。若可供使用的土地有限，需加大渗滤速率，或要求高质量的出水水质时，则应以二级处理作为预处理。 快速渗滤法的主要目的是补给地下水和废水再生回用。用于补给地下水时不设集水系统，若用于废水再生回用，则需设地下集水管或井群以收集再生水 土层厚度大于1.5米，地下水埋深大于2.5米，地面坡度小于10%。 典型的试验结果表明，该系统在具有良好预处理情况下，对污水中的BOD5，SS，TN的去除率在95%以上，TOC，COD的去除率在85-98%。,3地表漫流系统 地表漫流系统适用于渗透性低的黏土或亚黏土，地面最佳坡度为2到 8。 废水以喷灌法或漫灌(淹灌)法有控制地分布在地面上均匀的漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流行过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗人地下。地面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。,采用何种灌溉方法取决于土壤性质、作物类型、气象和地形 典型的试验结果表明，出水的BOD5，SS低于30mg/l，N的去除率为60-80%，P的去除率40-60%，粪大肠杆菌去除率大于99%。,4湿地处理系统 湿地处理系统是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水的方法。污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、沼泽性植物的湿地上，废水在沿一定方向流行过程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化 湿地处理可用于直接处理污水或深度处理。污水进入系统前需预处理，方法有化粪池、格栅、筛网、初沉池、酸化(水解)池和稳定塘等。,稳定塘处理系统,稳定塘又名氧化塘或生物塘，其对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似，是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。 稳定塘的研究和应用始于本世纪初，50年代60年代以后发展较迅速，目前已有五十多个国家采用稳定塘技术处理城市污水和有机工业废水。我国有些城市也早在50年代开展了稳定塘的研究，到80年代进展才较快。目前，稳定塘多用于处理中、小城镇的污水，可用作一级处理、二级处理，也可以用作三级处理。,稳定塘的分类常按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等进行划分，可分类如下： 1好氧塘 好氧塘的深度较浅，阳光能透至塘底，全部塘水都含有溶解氧，塘内菌藻共生，溶解氧主要是由藻类供给，好氧微生物起净化污水作用。 2兼性塘 兼性塘的深度较大，上层为好氧区，藻类的光合作用和大气复氧作用使其有较高的溶解氧，由好氧微生物起净化污水作用；中层的溶解氧逐渐减少，称兼性区(过渡区)，由兼性微生物起净化作用；下层塘水无溶解氧，称厌氧区，沉淀污泥在塘底进行厌氧分解。,3厌氧塘 厌氧塘的塘深在2m以上，有机负荷高，全部塘水均无溶解氧，呈厌氧状态，由厌氧微生物起净化作用，净化速度慢，污水在塘内停留时间长。 4曝气塘 曝气塘采用人工曝气供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微生物起净化作用，污水停留时间较短。 5深度处理塘 深度处理塘又称三级处理塘或熟化塘，属于好氧塘。其进水有机污染物浓度很低，一般B00530mg/L。常用于处理传统二级处理厂的出水，提高出水水质，以满足受纳水体或回用水的水质要求。,除上述几种常见的稳定塘以外，还有水生植物塘(塘内种植水葫芦、水花生等水生植物，以提高污水净化效果，特别是提高对磷、氮的净化效果)、生态塘(塘内养鱼、鸭、鹅等，通过食物链形成复杂的生态系统，以提高净化效果)、完全储存塘(完全蒸发塘)等也正在被广泛研究、开发和应用。,土地处理系统的工艺选择和工艺参数 土地处理系统工艺类型的选择，主要是根据土壤性质、透水性、地形、作物种类、气候条件和对废水处理程度的要求等来选择。根据需要有时采用复合土地处理系统，如地表漫流与湿地处理相组合。 土地处理系统的主要工艺参数为负荷率。常用的负荷率有水量负荷和有机负荷，有时还辅以氮负荷和磷负荷。,固体废弃物的土地处理,固体废弃物是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态和泥状赋存的物质。 固体废弃物是指生产、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质。 根据它们的来源不同，固体废物分为废渣和垃圾两种。废渣是指在生产过程中所产生的废物，而垃圾是指日常生活和其他活动中所产生的废物。 固体废物主要包括城市生活固体废物、工业固体废物和农业废弃物。,对于一些利用价值不大或有毒有害的固体废弃物，我们有必要对其进行处理。目前通常采用的处理方法有： 土地填埋将固体废弃物埋于地下。 海洋倾倒将大量固体废弃物在不经处理或稍经处理后直接倾倒人海洋。 焚烧利用高温将固体废弃物分解。 农业利用通过堆肥、消化等方法将固体废弃物降解为可利用的农业用肥。,固体废弃物的土地处置 是指用土地填埋的方式来安全、可靠地处置这些废物，是固体废物的最终处置，也是全过程管理中的最重要的环节。,固体废物在处置过程中的反应,物理反应 蒸发/汽化 沉淀/悬浮 扩散/迁移 物理衰变,化学反应 溶解/沉淀 吸附/解吸 脱卤/降解：有机化合物可发生脱卤、水解和化学降解作用 氧化还原 其他,生物反应 是处置含有机物，特别是可降解有机物时，处置场中发生的最重要的反应，其产物为气体、水分和可溶解的有机物，最终可使所处置的有机废物达到稳定化。,固体废弃物土地处理过程中的环境问题,对水体的污染 渗滤液对地表水和地下水的污染 对大气的污染 废物释放出的气体及污染颗粒物 对生物的影响 植物、动物、微生物和人类,固体废弃物的土地填埋,土地填埋是一种按工程理论和土工标准，对固体废物进行有控管理的综合性科学管理方法，它具有工艺简单，成本较低、适合处置多种类型固体废物的优点。 在进行土地处置时，首先要进行科学的选址，在设计、规划的基础上，对场地进行防护处理（如防渗措施），然后按严格的操作程序进行填埋作业，要制定全面的管理制度，定期对场地进行维护和监督。,填埋场选址,一般要考虑容量、地形、土壤、水文、气候、交通、距离与风向、土地征用和废物开发利用等诸多问题。 运输距离 场址限制条件：距离居民区至少大于1000米 可用土地面积：填埋场容量应满足520年的使用期 地形、地貌及土壤条件 地表水 地质和地质水文条件（图）,填埋场处置技术,1 填埋场构造类型 自然衰减型：允许部分渗滤液由填埋场基部渗透，利用包气带土层和含水层的自净功能来降低渗滤液中污染物的浓度，使其达到能接受的水平。 在建立自然衰减型填埋场时，应保证地下水的质量在某一距离内仍然可作为安全饮水，一般采用300-360米，也可用与最近的水质下降的饮水井的距离来衡量。 自然衰减型填埋场所能堆放的固体废弃物的量受渗滤液的数量和性质、土壤的理化性质及因此而产生的未饱和土层的衰减容量、地下水层的稀释容量等场所特征的影响,全封闭型填埋场 设计的基本原理是将废物和渗滤液与环境隔绝开，将废物安全保存数十年至上百年，通常利用地层结构的低渗透性或工程密封系统来减少或防止渗漏，将地下水的污染减到最低程度。 半封闭型,2 填埋方式 山谷型填埋场 通常在山谷出口出设一封口坝，在填埋场上方设一挡水坝，场的四周开挖排洪沟，以防止地表排水进入填埋场。 填埋场的防渗采用两种方法，一是垂直封闭技术，在填埋场周边设置垂直防渗帷幕；二是在填埋场底部和边坡铺设防渗衬层。,地上式填埋 通常用于地下水位较高或地形不适合挖掘的地方，要求坐落在较厚的黏土层之上。 适合处置有机成分少的废物，防止异位 远离居民区，避免对景观的不良影响,地下式填埋 适合场地有丰富的覆盖层物质可供开挖而地下水位较深的地方，废物放入挖掘坑中，挖掘的土用于覆盖层。 开挖的单元通常为方形，边长一般为60300米，深度为39米，宽为515米。 封闭层的渗透系数小于10-7cm/s，厚度大于5米；地下水至少应在填埋场基础以下3米。,3 填埋场的设计与参数控制示例 填埋场的设计 参数控制示例,参数控制,地下排水管间隙、管道排水量和管道尺寸的计算 渗滤液产生量的估算 渗漏液通过底部衬层运移速度和穿透时间 填埋场气体产生量的估算,4 填埋场的防渗材料 无机天然材料：黏土、膨润土等 天然有机复合材料：聚合物水泥混凝土（PCC）