废水基本成分

生化需氧量

中废水最常测量的成分之一的英文生化需氧量（BOD） 。废水由多种无机和有机物质组成。有机物质是指基于碳的分子，包括粪便以及清洁剂，肥皂，脂肪，油脂和食物颗粒（尤其是在使用垃圾粉碎机的地方）。这些大的有机分子很容易被化粪池系统中的细菌分解。但是，将大分子分解为小分子并最终分解为二氧化碳和水的过程需要氧气。此过程所需的氧气量称为生化需氧量或BOD。五天BOD或BOD 5用五天的时间内微生物消耗的氧气量来衡量，是污水中生物可降解有机物质或污水强度的最常用量度。

传统是，BOD已用于测量从常规污水处理厂释放到地表水或溪流的废水的强度。这是因为BOD含量较高的污水池会接收到水域中的氧气，从而导致死亡和生态系统变化。根据地表水排放的标准，生化需氧量的二级处理标准已定为每日生化需氧量30毫克/升（即在5分钟每升水消耗30毫克O 2以分解废物）。

但是，污水中的BOD含量对于化粪池系统也很重要。化粪池中的污水处理是一个厌氧（无氧气）过程。实际上，这是厌氧的，因为进入水箱的污水的BOD很高，以至于污水中的氧气都被迅速消耗掉了。通过厌氧消化和沉淀在化粪池底部的固体将化粪池中的一些生化需氧量去除，但是污水中存在的大部分生化需氧量（特别是去污剂和油）流向浸出场。由于BOD可以作为微生物的食物来源，因此BOD支持在浸出场下形成的微生物生物垫的生长。这是好是坏。从而，需要一种健康的生物垫，因为它能够去除污水中的许多细菌和病毒，以使它们不会传递到地下中。健康的生物垫中的细菌还可以消化污水中大部分剩余的BOD。然而，过多的生化需氧量会导致生物垫中细菌的过度生长。如果BOD很高，以至于所有可用的氧气都被消耗掉了（或者沥滤场的通气性很差，例如在人行道下或深埋的无排气沥滤场中就是这种情况），则生物垫可能会变成厌氧的。这导致生物垫中所需的细菌和原生动物死亡，导致污水处理减少。生物垫中的低氧也会促进厌氧细菌（不需要氧气进行生长的细菌）的生长。因此，污水中过量的生化需氧量可能导致浸出场功能不佳，甚至过早失效。

本文档后面讨论的许多增强处理技术都是专门为减少已处理污水中的BOD而设计的。当污水排放到紧实土壤中的浸出场时，BOD的去除尤为重要。致密的土壤通常由淤泥和粘土组成（粒径<0.05毫米）。这些小的土壤颗粒紧密堆积，它们之间的孔隙空间很小。减少BOD意味着污水将支持较少细菌的生长，因此污水将能够更好地渗入致密的土壤。专门设计了许多去除BOD的增强处理技术，以提高在紧密淤泥或黏土中的废水处理能力。

通过在处理过程中提供氧气，BOD相当容易从污水中去除。氧气支持细菌生长，从而分解有机BOD。所描述的大多数改进的处理单元都包含某种类型的单元，该单元可以主动给污水充填氧以减少BOD。该单元通常位于化粪池和浸出场之间。或者，它可以位于化粪池内供氧的特定区域内。减少BOD是一个相对容易和有效的过程，导致低BOD的污水流向浸出场。然而，重要的是要注意，污水中的低生化需氧量可能会导致在浸出场下生物垫的形成效率降低。

还必须注意，BOD可以作为反硝化细菌的食物来源，而反硝化细菌是发生细菌介导的脱氮系统所必需的。在这些情况下，需要BOD，因为如果没有足够的BOD来支持完成该过程的细菌的生长，硝化/反硝化过程就无法有效地进行。

悬浮固体燃料

生活污水通常含有大量的悬浮固体，这些悬浮固体本质上是有机和无机的。这些固体以总悬浮固体或TSS的形式测量表示为毫克TSS /升水。这种悬浮的材料主要是令人讨厌的，因为它可以与废水一起携带到浸出场。由于大多数悬浮固体是小颗粒，因此它们有能力堵塞浸出设备中土壤颗粒之间的小体积。有少量减少废水中TSS的方法。最简单的方法是使用化粪池污水过滤器，例如Zabel过滤器（可提供其他几个品牌）。这种类型的过滤器安装在化粪池的出口三通上。它由PVC制成，彼此之间彼此之间各种尺寸的插槽。过滤器可防止漂浮物从化粪池中代替，并且当废水过滤器通过狭缝时，也会捕获细小颗粒。许多类型的替代系统也可以降低TSS，

总氮

图1.氮循环

氮在化粪池系统中以多种形式存在。人类排出的大部分氮都是有机氮（死细胞物质，蛋白质，氨基酸）和尿素的形式。进入化粪池后，有机该氮被化粪池的中微生物相当快地完全分解为氨NH 3。氨是离开化粪池的氮气的主要形式。在存在氧气的情况下，细菌会将氨分解为硝酸盐NO 3。在具有良好曝气设施的常规化粪池系统中，很可能大多数氨在沥滤场下分解为硝酸盐。

硝酸盐和其他形式的氮也可能对环境产生有害影响，特别是在沿海地区，在该地区过多的氮会刺激富营养化过程。因此，已经设计了许多替代技术来去除废水中的总氮。这些技术利用细菌将氨和硝酸盐转化为气态氮ñ 2。氮以这种形式是惰性的，并释放到空气中。

氨必须首先被氧化成硝酸盐。然后将硝酸盐还原为氮气。这些反应需要不同的环境，并且通常在废水处理系统的不同区域中进行。

该过程的第一步是将氨转化为亚硝酸盐，然后转化为硝酸盐，这称为硝化作用（NH 3  NO 2 + NO 3）。以下等式总结了该过程：

硝化过程

重要的是要注意，此过程需要并消耗氧气。这有助于污水的生化需氧量或生化需氧量。该过程由细菌亚硝化单胞菌和硝化细菌介导，这需要一个有氧（存在氧气）的环境来生长和代谢氮。因此，硝化过程必须在有氧条件下进行。

该方法的第二步，将硝酸盐转化为氮气，被称为反硝化。此过程可以概括为：

反硝化

该过程也由细菌介导。为了使硝酸盐还原为氮气，溶解氧水平必须为零或接近零；反硝化过程必须在厌氧条件下进行。细菌还需要碳食物源，以获取能量和转化氮。细菌将废水中的碳质物质或BOD代谢为食物来源，将其代谢为二氧化碳。这反过来减少了污水的BOD，这是所希望的。但是，如果污水中的生化需氧量已经很低，则含碳食物将不足以促进细菌生长，反硝化将无法有效进行。

图2.反硝化

显然，任何将要通过硝化/反硝化过程除去氮的废水处理装置必须设计成既提供好氧区域又提供厌氧区域，以便硝化和反硝化过程都能进行。当您查看本文稍后讨论的脱氮技术时，您将看到各种设计如何尝试以某些独特且有趣的方式解决该问题。

磷

磷是人类废水的一种成分，在大多数情况下，平均大约10毫克/升。主要形式是有机结合的磷，多磷酸盐和正磷酸盐。有机结合的磷源于身体和食物垃圾，这些固体经过生物分解后转化为正磷酸盐。聚磷酸盐用于合成洗涤剂中，并占废水中磷酸盐总量的一半。马萨诸塞州已禁止销售含磷酸盐的洗衣粉，因此家庭废水中的磷含量已大大降低。现在，大多数家用磷酸盐的输入来自人类废物和自动过滤器洗涤。多磷酸盐可被沉淀为正磷酸盐。从而，可能存在其他形式，但废水中磷的含量。形式主要为正磷酸盐正磷酸盐由负离子PO组成4 3-，HPO 4 2-以及H ^ 2 PO 4 - 。这些可能与阳离子（带正电的离子）形成化学结合。

未知在常规的化粪池系统中去除了多少磷。一些磷可能会被化粪池系统中的微生物吸收并转化为生物质（当然，当这些微生物死亡时，磷会被重新释放，因此通过这种机制，磷的确没有净损失）。在化粪池系统中去除的任何磷都可能在浸出设备下通过化学沉淀去除。

在弱酸性pH值下（在科德角和新英格兰大部分地区的土壤中发现），正磷酸盐与三价铁或铝阳离子结合形成不溶性沉淀FePO 4和AlPO 4。

不溶性沉淀

生活废水通常仅包含痕量的铁和铝。但是，鳕鱼角的沙质土壤经常含有大量的铁，这些铁结合在沙粒表面。该铁很可能与磷结合，并导致在浸出设备下方去除总磷。

必须在此处添加一个警告。如果浸出设施下面的土壤厌氧，铁可能会被化学还原（转化为铁2+形式），可溶并能够在管道中流动。在这种情况下，磷酸铁化合物可能会分解，磷也可能变得可溶。当沥滤设备充气不充分，与地下水的垂直距离很小或污水中的BOD过高以致所有氧气都被耗尽以氧化BOD时，在沥滤设备中可能会发生厌氧条件。在鳕鱼角发现的条件下，最大程度地去除磷的最佳方法可能是将沥滤设施布置在地下上方（垂直间距> 5英尺）远，从而在沥滤场下提供一个通风良好的区域。暂时，尚无其他现场技术能够有效去除磷。然而，