《污水地下渗滤系统研究》阐述了地下渗滤系统的基础理论，内容包括：地下渗滤处理系统，地下渗滤系统土壤基质优化研究，地下渗滤系统构建、启动周期及运行参数研究，地下渗滤系统土壤基质中微生物及其多样性和酶活性特征，地下渗滤系统强化脱氮研究，地下渗滤系统去除环境激素类物质效能研究，地下渗滤系统堵塞机制研究，地下渗滤系统预防与控制基质堵塞研究。《污水地下渗滤系统研究》研究内容对于丰富分散污水处理和资源化的理论体系具有重要的科学意义，为地下渗滤技术在我国分散污水处理中的应用奠定基础。《污水地下渗滤系统研究》结构紧凑、体系完整、内容先进，具有较高科学意义。

　　第1章绪论
　　1.1我国水资源和污水处理现状
　　水是自然界普遍存在的物质之一，是人类赖以生存和发展的基本条件，它对人类文明和进步起着至关重要作用。
　　我国水资源总量约为28084.52亿m3/a，居世界第六位。但人均占有量只有约2300m3/a，约为世界人均水平的1/4，排在世界第121位，是世界上13个贫水国家之一(周启星等，2011)。全国城市每年缺水60亿m3，日缺水已超1600万m3。随着全球污染的加剧，环境的恶化，水资源供需矛盾日益突出，对于正处在经济高速发展时期的我国，这一问题尤为严重。目前，全国约有1/3的工业废水和大量的生活污水未经处理直接排入江河、湖泊和海洋，使水环境遭到严重的破坏。许多河流成为排水沟，许多湖泊富营养化严重，近50%的重点城镇水质不符合饮用水标准，形成了污染性缺水问题(周乾兴，2003)。
　　20世纪70年代以来，我国开始水污染预防和治理，但水污染恶化的局势未能得到有效控制，日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，而且加剧了水资源短缺的矛盾。2002年，全国污水排放量439.5亿m3，其中工业废水207.2亿m3，生活污水232.2亿m3，而全国污水处理能力只有113.6亿m3，污水处理率仅为34.23%。《中国环境统计年报》报道，2012年，全国废水排放量684.8亿t，比上年增加3.9%。工业废水排放量221.6亿t，比上年减少4.0%；占废水排放总量的32.3%，比上年减少2.6个百分点。城镇生活污水排放量462.7亿t，比上年增加8.1%；占废水排放总量的67.6%，比上年增加2.7个百分点。2012年，全国共调查统计4628座城市污水处理厂，比上年增加654座；设计处理能力为15313.8万t/d，比上年新增1322.9万t/d。全年共处理废水416.2亿t，比上年增加13.3亿t，其中，处理生活污水361.8亿t，占总处理水量的86.9%。现代污水处理技术，根据多方面因素，如城市规划中管网完善程度，城市污水处理厂位置、规模、设备情况，基本可以划分为两种：集中式处理系统和分散式处理系统(汤宗武，2008)。我国城市污水处理方式多采用集中处理，城市生活污水处理率已达到80%以上，城市生活污水得到了有效控制。
　　远离城区居民点的生活污水难以全部收集入城市污水处理厂，这些城市污水管网收集不到或集中处理不经济的生活污水称为分散式生活污水，主要包括各种疗养院、度假村、别墅区、远离城区的一些单位以及零星分布的公寓型村镇等产生的生活污水(郭永龙等，2004)。分散式生活污染源产生或排放的污水由于得不到很好的治理，随意就地排放，最终汇入江河、湖泊等水体(张建等，2002b)。根据《全国第一次污染源普查》及《村庄人居环境现状与问题》调查报告显示，每年我国农村地区所产生的生活污水约80多亿t。大约96%的农村地区没有专门的污水处理系统，甚至没有排水渠道。这些村镇所产生的生活污水基本处于随意排放的状态，对水环境质量造成了严重的污染。农村水环境污染问题影响了饮水安全，制约了农村地区的经济发展(张家玮等，2011；孙宗健等，2007)。建设部和国家环境保护总局于2000年发布了《城市污水处理及污染防治技术政策》，要求对分散的废水进行就地处理达标排放。积极开展分散式污水处理模式及应用的相关研究具有重要的现实意义。
　　1.2分散生活污水来源及特点
　　分散生活污水按来源成分，可分为5类：含粪便的污水，以尿液为主的污水，洗衣水、洗碗水、淋浴水、洗澡水和清洗水等，厨房洗涤水，不适合就地处理和回用的固体废物产生的废水(王晓昌等，2004)。
　　分散生活污水特点主要有：①相对于城市生活污水而言，排放量较小；②有机物含量偏高，生化性较好；③氨氮含量偏高；④污水就近直接排放沟渠，冲刷土壤，浊度特别高；⑤间歇排放波动大，波动系数为3.5~6.0。
　　在我国，分离收集仍未得到推广，故分散生活污水的混合程度较高，成分变化幅度较大，这在一定程度上限制了分散污水处理技术的开发和应用。
　　1.3分散污水处理国内外研究进展
　　污水处理过程需要大量资金，并受限于自然条件，发达国家在对污水处理的过程中也同样面临这些制约因素。美国、日本和挪威等发达国家根据其实际情况，本着因地制宜的基本原则，采用了合理、多样化的污水分散式处理模式，并且取得了很好的效果，为我国分散污水处理提供了参考。
　　早在20世纪，从70年代到90年代近20年的时间里，美国联邦政府为开展集中式生活污水处理设施的建设以及升级改造相关工程，先后投资620亿美元。这一举措对于美国城市污水处理事业起到了积极的推动作用。但是，应用集中式污水处理技术处理分散在城市区域外的污水而言，成本太高。本着可持续发展的理念，美国非常重视采取源头控制、现场回收所排放污水中的能源和资源。目前，美国多采用分散式污水处理系统，分散式污水处理技术是一种新型、经济环保的污水处理系统(UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency，1981)。对于居住比较分散的广大农村及偏远地区，由于受到地理条件和经济因素等制约，不适合进行集中式生活污水处理，选择和发展因地制宜的分散式生活污水处理技术已经成为美国生活污水处理的一种新理念(郝晓地等，2008)。在美国佛蒙特州，分散式污水处理系统的使用率可以达到55%；50%的加利福尼亚州和缅因州的住宅都在使用分散式污水处理系统；美国东南部各州大约有三分之一的住宅都使用分散式污水处理系统，其中肯塔基州与南卡罗来纳州分散式污水处理系统的使用率达到40%，北卡罗来纳州其使用率达48%。美国区域污水处理率达到95%以上，水环境质量得到显著的改善(袁铭道，1986)。
　　目前，日本生活污水处理方法主要有公共污水处理厂和净化槽两套系统。其中，公共污水处理厂是利用管网收集污水并将污水输入污水处理厂进行非现场处理；净化槽系统则不需要管网，是在现场进行污水处理，这一系统特别适用于分散的水污染源，尤其是城市周边的区域。
　　净化槽系统在日本的发展先后经历了单独处理净化槽系统、合并处理净化槽系统、深度处理净化槽系统等几个阶段。其技术原理是物理处理和生化处理相结合，通过微生物分解、物理沉淀和化学絮凝反应来削减污水中污染物的量(王晓昌等，2004)。其中，单独处理净化槽系统是一个仅仅处理粪便的净化装置，这一系统在当时经济发展水平相对较低的时期解决了公共卫生问题。合并处理净化槽系统则既能够处理粪便又能够处理各种生活杂排水，其出水生化需氧量（BOD）≤20mg/L，通过安装合并处理净化槽可以实现对生活污水的就地处理，并能够做到达标排放。深度处理净化槽不仅能有效削减BOD，还能除磷脱氮。近些年来，日本政府大力发展和推动分散型污水的治理工作，净化槽系统的使用人口和使用区域每年都呈现明显递增的态势，特别是深度处理净化槽。根据2004年的统计显示，净化槽系统的普及率达到8.4%，使用人口约为1000万。同时，日本已经形成了比较完善的法律法规体系、技术标准体系和技术服务体系。
　　挪威分散式污水处理系统主要包括小型污水处理厂和微型处理设备两种(Mavrovetal.，2006)。大部分行政区的人口都分布在郊区的小村庄或者是小社区。这些社区一般都设有具有污水收集系统的小型污水处理厂，由于规模小，这些系统都具有明显的分散性污水处理系统的特征(侯立安，2003)。通常把服务人口约35~500人的污水处理厂称为小型污水处理厂，以区别人口少于35人或者是7户的微型污水处理厂。在挪威，大约有25%的人口居住在没有任何污水集中收集的地区，这些地区的污水釆取分散式的就地处理。根据挪威环境管理局的相关规定，1~7户家庭所组成的小型社区可以使用单独的分散式就地污水处理系统。这些就地污水处理系统一般包括化粪池、配水系统和土地渗滤系统等(王晓昌等，2004)。在土壤渗透性差而不能使用土地渗滤法处理的区域往往使用预置的集成处理设备以处理所排放的家庭生活污水(康璇等，2011)，处理方式一般是先将所排放污水经由化粪池预处理，然后进行生物处理、化学处理或者二者联合的处理过程。
　　我国的分散式污水处理相关科研工作起步较晚，开始于20世纪80年代末。与发达国家相比，从分散式污水处理的工艺技术方面到国家政策法令和公民环保意识方面，都存在明显的差距(李无双等，2008)。我国在对分散式污水处理的研究中，开始考虑较多的是对建筑小区污水的处理，而且是传统工艺的组合，基本等同于大型污水处理厂的小型化(康璇等，2011；姚琦，2009)。随着科学技术的发展，污水处理设施实现了装置化、小型化，污水分散处理和回用不断推进(周彤，2002)。在污水分散式处理模式应用方面，经济相对发达地区走在了前列，为解决我国农村地区及无市政管网覆盖地区的污水处理提供了宝贵经验(郑琳等，2011)。
　　随着农村经济的发展及其乡镇企业规模的扩大，上海市农村地表水体环境质量不断地恶化，农村生活污水几乎没有经过任何收集和处理，就直接排放到河流等水体中，使得大部分河流及湖泊等水体水质处于Ⅴ类或劣Ⅴ类水平，甚至长期处于黑臭状态。据统计，2008年上海市市区污水纳管率达80%，而农村地区的生活污水就地处理率仅仅是27.3%，并且大都只采用化粪池等初级处理工艺，污水直排率达85.7%。2009年作为上海市农村生活污水处理工作全面开始实施的第一年，全年计划完成两万户处理任务。截至2009年9月底，上海市共完成8626户农村生活污水处理工程建设，占2009年度计划任务量的43%。全市剩余计划也都于11月底提前完成。同时，各区县也在农村生活污水处理长效管理工作方面进行了各种积极的探索和研究。
　　为了切实有效地解决北京市农村污水处理的问题，北京市水务局和北京市发改委联合编制了《北京市村镇集约化治污规划》，要求到2010年底，全市村镇污水处理率要达到50%，其中重要水源保护村镇污水处理率达到90%，重点村镇污水处理率达到90%，村镇再生水利用率要达到30%以上。到2020年，北京市村镇地区的水环境污染要得到基本控制。2006年北京市的78个新农村试点村中，有55个村污水纳入集中处理系统；20个主要集中在山区和丘陵地区的村庄釆用污水分散式处理系统；此外还有3个距离市政污水集中式处理管网较近的村庄，其污水直接接入市政管网。
　　中国生活污水分散处理的研究与起步较早的发达国家和地区相比在各方面都存在明显的不足，因此，要加大国际交流，强化民众的环保意识，积极探索和研发适合中国的分散生活污水处理技术与工艺。
　　1.4分散生活污水处理技术
　　1.4.1分散生活污水处理概况
　　在考虑分散式污水处理的问题上，既要满足当前的达标排放，不对周边环境造成污染和危害，又要从长远的角度考虑回用的需要(贾宏宇等，2001；Wuetal.，2011)。针对分散污水产生地区的地形地势、道路交通条件以及居民住宅建设布局等具体情况，探索出因地制宜的分散污水的小规模收集处理方式，既解决当前分散生活污水的达标排放问题，又充分考虑了今后污水回用的需要，节约水资源、保护水环境，促进当地的社会经济发展与资源、环境相协调，这是确定分散式污水处理方式应该考虑的关键因素。
　　目前可以在小型社区、分散单位机构和农村应用的分散污水处理工艺大致可分为2类：①利用土壤作为处理载体和排放载体的自然生态处理系统，包括土壤快速渗滤、慢速渗滤、地下渗滤和人工湿地等，以及一些污泥和化粪池污泥处理系统；②利用复杂的生物和物理过程的传统处理系统，将各种池体、水泵、鼓风机和其他机械作为一个处理整体，这些处理包括微生物悬浮生长、附着生长以及两者混合生长的形式。第2类处理方式是从各种污水处理厂处理工艺中简化而来的，有的甚至是污水处理厂的一种微缩版(Oileretal.，2011)。由于其工艺复杂、运行管理费用高等原因一直很难被推广利用，为此需要寻找一种简单、低成本的处理技术，因此以土地处理系统为代表的第1类污水自然生态处理技术适应了这一要求(李慧等，2004)。
　　1.4.2污水生态处理原理
　　污水生态处理技术是指运用生态学原理，采用生态工程与环境工程相结合的手段对污水进行治理与水资源
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