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摘要：人工快渗系统（简称CRI系统）克服了传统渗透系统的水力负荷低的缺点,保留了其设备简单、投资少、能耗低和出水水质好等优点,具有广阔的发展前景。本文首先简要介绍了CRI系统，并根据人工快速渗滤系统在有机物降解、脱氮和除磷试验中的数据分析了该系统在农村污水处理中的效果。
关键词：人工快速渗滤污水处理
中图分类号：G812.42 文献标识码：A 文章编号：
目前我国大多数农村都没有排水渠道和污水处理系统,污水处理率低,大部分生活污水都随意排放,直接进入河流,或排出室外空地后任意渗入地下,少部分经化粪池简单处理后渗入地下,严重污染河水和井水,危及农村地区的饮用水供水安全。农村生活污水已成为目前我国农村地区水污染的主要污染源之一。因此，寻求适于农村地区生活污水处理的实用技术,已经迫在眉睫。
1人工快速渗滤的相关概述
1.1定义
人工土层快渗系统（Constructed Rapid Infiltration，简称 CRI）为土地处理污水的一种类型，通过采用渗透性能较好的渗滤介质代替天然土层处理污水，与其它生态处理工艺相比，具有水力负荷较高，占地面积较小等特点。
1.2特征
1）渗滤介质一般选择既具有一定的渗透性能,又具有一定的阳离子交换性能,主要是以天然砂为主,其砂径比传统的生物滤池要小,通常是0.2mm-2mm之间。滤层厚度一般为1-2米。渗滤介质一般为河沙、砾石、卵石和大理石等渗滤介质容易获取,且价格便宜。2）一般不需要曝气和反冲洗,人工快速渗滤池之后不需要再设计二沉池,结合地形可以做到处理系统无动力,若地形自然落差不够,则需要一次提升布水,能耗也很低，平面布置灵活,工艺简单,运行管理方便。3）人工快速渗滤系统,主体结构可以建于地上也可埋于地下,选址机动灵活,不受场地条件限制,不会因为渗漏而造成对地下水的污染。4）运行管理方便,基本不需要人操作,若水力负荷较大,为避免堵塞现象,则需定期翻动表层填料。
2人工快速渗滤系统有机物降解试验
2.1试验概述
室内试验研究主要以河流冲积沙和大理石作为渗滤介质,以农村生活污水为研究对象,应用人工试验土柱模拟人工快速渗滤系统,研究其有机物(COD)的迁移、转化、降解规律，掌握有机物在人工快速渗滤系统中的降解机理,应用这些规律和机理指导对人工快速渗滤系统池体结构、运行方式、运行参数等的工程设计,促进人工快速渗滤系统在农村生活污水处理中的推广应用。
2.2试验设计
1）试验进水:试验用水取自某农户的生活污水,沉淀1-2h后使用。距土柱顶端300mm处设置一环形布水管，布水管前安装一个转子流量计，污水由上至下通过渗滤介质而得到净化处理。
2）渗滤介质:选用不同粒径范围的河流冲积沙、大理石砂和碎石
3）试验的运行：一个水力负荷周期6h，投水1.5h、落干4.5h；采用时间继电器控制水泵的起停，以达到定时和定量布水的目的"启动阶段每三天取样一次，稳定运布武价段每周一次不同深度的采样分析
2.3试验结果分析
图1试验土柱COD进出水浓度及去除率图
CODcr去除率随时间变化趋于稳定，从初期的94. 3%逐渐降低至最小值57.8%，两周以后去除率逐渐升高，最终稳定在85%以上。启动过程中，去除率先降后升现象，主要原因在于:人工快速渗滤系统对有机物的去除机理，主要是有机物在淹水期被滤料过滤截留和吸附，在落干期被滤料上的微生物好氧分解。由于新滤料的空隙度较高，淹水期系统育翻吐滤截留和吸附较多污水中的有机物，表现为启动初期CODCr去除率很高，达94.7%，而此阶段由于滤料上的生物膜还未形成，落干期大部分有机物并不会及时的被好氧分解，因此，键眯斗空隙空间逐渐被占据，滤料的过滤截留和吸附作用逐渐阳氏，而不能有效截留新的有机物，表现为去除率出现下降的趋势:随着启动过程的进行，滤料上生物膜逐渐形成，落干期生物膜的好氧分解作用逐渐增强，最后达到一个稳定的状态，表现为两周后去除率基本稳定在85%以上。综上所述，人工快速渗滤系统的生版哪毗过程比较简单，翻毗杖程不需要接种污泥，采用原水即可，几乎不需要调试成本，调试周期短，约2周时间即可挂膜成功，系统稳定性能好。
3人工快速渗滤系统脱氮试验
3.1试验概述
室内试验研究主要以河流冲积沙和大理石作为渗滤介质,以农村生活污水为研究对象,应用人工试验土柱模拟人工快速渗滤系统,研究其氮的迁移、转化、降解规律，掌握氮在人工快速渗滤系统中的降解机理,促进人工快速渗滤系统在农村生活污水处理中的推广应用。
3.2试验设计
同2.2
3.3试验结果分析
图2 人工试验土柱不同深度处出水氨氮的浓度及去除率
CRI系统中氨氮的来源主要包括进水中的氨氮、进水中的有机氮氨化产生的氨氮、生物细胞有机氮氨化产生的氨氮和渗滤介质上解析出的氨氮。CRI系统中氮氮的转化或迁移途径包括:渗滤介质的吸附、生物细胞合成变成有机氮、硝化作用和被出水带走。其中占主导作用的硝化作用，主要发生在好氧段和兼氧段。由于在人工试脸土柱中填料层0-1200mm中pH值范围在6-9之间，温度通常控制在10-20℃，落干期通过自然复氧，溶解氧较为充分，因此氨氮的去除率高，约占总去除率95%。由于填料层中深度越浅，复氧效率越高，硝化反应效率越高，因此氨氮降解效率越高，反之亦然。
4人工快速渗滤系统除磷试验
4.1试验概述
室内试验研究主要以河流冲积沙和大理石作为渗滤介质,以农村生活污水为研究对象,应用人工试验土柱模拟人工快速渗滤系统,研究其磷的迁移、转化、降解规律，掌握磷在人工快速渗滤系统中的降解机理,促进人工快速渗滤系统在农村生活污水处理中的推广应用。
4.2试验设计
同2.2
4.3试验结果分析
表1人工试验土柱和改进型人工试验土柱进出水总磷浓度及去除率
研究表明，污水中的磷99%以上可以被土壤吸附而贮存于土壤中。不过，不同的土地处理工艺，对磷的去除机理是有差异的，如人工湿地对磷的去除主要是通过植物的吸收、填料床介质与磷的物理化学作用以及微生物的积累等作用共同完成的。关于磷的去除机制，一般说来主要有:植物吸收、渗滤介质的吸附、化学沉淀和微生物的积累等。 对CRI系统而言，由于一般没有植物，其除磷机制主要是介质的吸附、化学沉淀和微生物积累。但是，在CRI系统中，介质的吸附和化学沉淀对磷的去除效果与传统的污水土地处理工艺相比是有差异的。为保持较高的水力负荷，CRI系统所用渗滤介质往往是河流冲积砂，其中粘粒较少，介质的阳离子交换容量较小，因此，对磷的吸附效果较。同时，由于介质的渗透性能好，水力负荷高，水在系统中的停留时间短，因此，通过介质中含有铁、、铝和钙等矿物与水中的磷酸根反应而沉淀处理磷的效果也会较差。此外，借助微生物对磷的正常同化吸收和聚磷菌对磷的过量积累，在CRI系统中对去磷所作的贡献也是很有限的。所以，從磷的去除机理上分析，CRI系统对磷的去除效果较差，特别是当进水磷浓度较高，而出水对磷要求严格时，磷可能会成为系统限制性设计因素。
5结语
根据农村生活污水的水质水量特征及我国农村地区的实际清况，农村生活污水处理工艺必须具有工艺灵活、投资省、能耗小、运行费用低、维护管理方便等特点。人工快速渗滤系统满足上述要求,适于农村生活污水的处理。
参考文献
[1]龙期泰,高剑青.我国水污染预测及防治对策的研究[J],项目代码：CG90-04.
[2]张建,黄霞等.地下渗滤系统在污水处理中的应用研究中的进展[J].环境污染治理技术与设备,2002,3(4):47-51.
[3]郑向勇,严立等.地下渗滤污水处理系统的工艺类型.中国给水排水[J].2006,22（6）：11-14.
作者简介：刘志刚（1983-），男，安徽怀宁人，工程师
关键词：人工快速渗滤污水处理
中图分类号：G812.42 文献标识码：A 文章编号：
目前我国大多数农村都没有排水渠道和污水处理系统,污水处理率低,大部分生活污水都随意排放,直接进入河流,或排出室外空地后任意渗入地下,少部分经化粪池简单处理后渗入地下,严重污染河水和井水,危及农村地区的饮用水供水安全。农村生活污水已成为目前我国农村地区水污染的主要污染源之一。因此，寻求适于农村地区生活污水处理的实用技术,已经迫在眉睫。
1人工快速渗滤的相关概述
1.1定义
人工土层快渗系统（Constructed Rapid Infiltration，简称 CRI）为土地处理污水的一种类型，通过采用渗透性能较好的渗滤介质代替天然土层处理污水，与其它生态处理工艺相比，具有水力负荷较高，占地面积较小等特点。
1.2特征
1）渗滤介质一般选择既具有一定的渗透性能,又具有一定的阳离子交换性能,主要是以天然砂为主,其砂径比传统的生物滤池要小,通常是0.2mm-2mm之间。滤层厚度一般为1-2米。渗滤介质一般为河沙、砾石、卵石和大理石等渗滤介质容易获取,且价格便宜。2）一般不需要曝气和反冲洗,人工快速渗滤池之后不需要再设计二沉池,结合地形可以做到处理系统无动力,若地形自然落差不够,则需要一次提升布水,能耗也很低，平面布置灵活,工艺简单,运行管理方便。3）人工快速渗滤系统,主体结构可以建于地上也可埋于地下,选址机动灵活,不受场地条件限制,不会因为渗漏而造成对地下水的污染。4）运行管理方便,基本不需要人操作,若水力负荷较大,为避免堵塞现象,则需定期翻动表层填料。
2人工快速渗滤系统有机物降解试验
2.1试验概述
室内试验研究主要以河流冲积沙和大理石作为渗滤介质,以农村生活污水为研究对象,应用人工试验土柱模拟人工快速渗滤系统,研究其有机物(COD)的迁移、转化、降解规律，掌握有机物在人工快速渗滤系统中的降解机理,应用这些规律和机理指导对人工快速渗滤系统池体结构、运行方式、运行参数等的工程设计,促进人工快速渗滤系统在农村生活污水处理中的推广应用。
2.2试验设计
1）试验进水:试验用水取自某农户的生活污水,沉淀1-2h后使用。距土柱顶端300mm处设置一环形布水管，布水管前安装一个转子流量计，污水由上至下通过渗滤介质而得到净化处理。
2）渗滤介质:选用不同粒径范围的河流冲积沙、大理石砂和碎石
3）试验的运行：一个水力负荷周期6h，投水1.5h、落干4.5h；采用时间继电器控制水泵的起停，以达到定时和定量布水的目的"启动阶段每三天取样一次，稳定运布武价段每周一次不同深度的采样分析
2.3试验结果分析
图1试验土柱COD进出水浓度及去除率图
CODcr去除率随时间变化趋于稳定，从初期的94. 3%逐渐降低至最小值57.8%，两周以后去除率逐渐升高，最终稳定在85%以上。启动过程中，去除率先降后升现象，主要原因在于:人工快速渗滤系统对有机物的去除机理，主要是有机物在淹水期被滤料过滤截留和吸附，在落干期被滤料上的微生物好氧分解。由于新滤料的空隙度较高，淹水期系统育翻吐滤截留和吸附较多污水中的有机物，表现为启动初期CODCr去除率很高，达94.7%，而此阶段由于滤料上的生物膜还未形成，落干期大部分有机物并不会及时的被好氧分解，因此，键眯斗空隙空间逐渐被占据，滤料的过滤截留和吸附作用逐渐阳氏，而不能有效截留新的有机物，表现为去除率出现下降的趋势:随着启动过程的进行，滤料上生物膜逐渐形成，落干期生物膜的好氧分解作用逐渐增强，最后达到一个稳定的状态，表现为两周后去除率基本稳定在85%以上。综上所述，人工快速渗滤系统的生版哪毗过程比较简单，翻毗杖程不需要接种污泥，采用原水即可，几乎不需要调试成本，调试周期短，约2周时间即可挂膜成功，系统稳定性能好。
3人工快速渗滤系统脱氮试验
3.1试验概述
室内试验研究主要以河流冲积沙和大理石作为渗滤介质,以农村生活污水为研究对象,应用人工试验土柱模拟人工快速渗滤系统,研究其氮的迁移、转化、降解规律，掌握氮在人工快速渗滤系统中的降解机理,促进人工快速渗滤系统在农村生活污水处理中的推广应用。
3.2试验设计
同2.2
3.3试验结果分析
图2 人工试验土柱不同深度处出水氨氮的浓度及去除率
CRI系统中氨氮的来源主要包括进水中的氨氮、进水中的有机氮氨化产生的氨氮、生物细胞有机氮氨化产生的氨氮和渗滤介质上解析出的氨氮。CRI系统中氮氮的转化或迁移途径包括:渗滤介质的吸附、生物细胞合成变成有机氮、硝化作用和被出水带走。其中占主导作用的硝化作用，主要发生在好氧段和兼氧段。由于在人工试脸土柱中填料层0-1200mm中pH值范围在6-9之间，温度通常控制在10-20℃，落干期通过自然复氧，溶解氧较为充分，因此氨氮的去除率高，约占总去除率95%。由于填料层中深度越浅，复氧效率越高，硝化反应效率越高，因此氨氮降解效率越高，反之亦然。
4人工快速渗滤系统除磷试验
4.1试验概述
室内试验研究主要以河流冲积沙和大理石作为渗滤介质,以农村生活污水为研究对象,应用人工试验土柱模拟人工快速渗滤系统,研究其磷的迁移、转化、降解规律，掌握磷在人工快速渗滤系统中的降解机理,促进人工快速渗滤系统在农村生活污水处理中的推广应用。
4.2试验设计
同2.2
4.3试验结果分析
表1人工试验土柱和改进型人工试验土柱进出水总磷浓度及去除率
研究表明，污水中的磷99%以上可以被土壤吸附而贮存于土壤中。不过，不同的土地处理工艺，对磷的去除机理是有差异的，如人工湿地对磷的去除主要是通过植物的吸收、填料床介质与磷的物理化学作用以及微生物的积累等作用共同完成的。关于磷的去除机制，一般说来主要有:植物吸收、渗滤介质的吸附、化学沉淀和微生物的积累等。 对CRI系统而言，由于一般没有植物，其除磷机制主要是介质的吸附、化学沉淀和微生物积累。但是，在CRI系统中，介质的吸附和化学沉淀对磷的去除效果与传统的污水土地处理工艺相比是有差异的。为保持较高的水力负荷，CRI系统所用渗滤介质往往是河流冲积砂，其中粘粒较少，介质的阳离子交换容量较小，因此，对磷的吸附效果较。同时，由于介质的渗透性能好，水力负荷高，水在系统中的停留时间短，因此，通过介质中含有铁、、铝和钙等矿物与水中的磷酸根反应而沉淀处理磷的效果也会较差。此外，借助微生物对磷的正常同化吸收和聚磷菌对磷的过量积累，在CRI系统中对去磷所作的贡献也是很有限的。所以，從磷的去除机理上分析，CRI系统对磷的去除效果较差，特别是当进水磷浓度较高，而出水对磷要求严格时，磷可能会成为系统限制性设计因素。
5结语
根据农村生活污水的水质水量特征及我国农村地区的实际清况，农村生活污水处理工艺必须具有工艺灵活、投资省、能耗小、运行费用低、维护管理方便等特点。人工快速渗滤系统满足上述要求,适于农村生活污水的处理。
参考文献
[1]龙期泰,高剑青.我国水污染预测及防治对策的研究[J],项目代码：CG90-04.
[2]张建,黄霞等.地下渗滤系统在污水处理中的应用研究中的进展[J].环境污染治理技术与设备,2002,3(4):47-51.
[3]郑向勇,严立等.地下渗滤污水处理系统的工艺类型.中国给水排水[J].2006,22（6）：11-14.
作者简介：刘志刚（1983-），男，安徽怀宁人，工程师