土地處理系統(tǒng)(land processing system)是利用土地及其中微生物和植物根系對污水(廢水)進行處理，同時又利用其中水分和肥分促進農(nóng)作物、牧草或樹木生長的工程設(shè)施。屬于常年性污水處理工程，常用于中小城市污水二級污水處理之后代替處理。由污水的沉淀預(yù)處理、貯水塘湖、灌溉系統(tǒng)、地下排水等系統(tǒng)組成。處理方式一般為污水灌溉(通過噴灑或自流將污水排放到土地上以促進植物的生長)、滲濾(將污水排放到粗砂、土壤和砂壤土土地上竟?jié)B濾處理并補充地下水)和地表漫流。
利用土地以及其中的微生物和植物根系對污染物的凈化能力來處理污水或廢水，同時利用其中的水分和肥分促進農(nóng)作物、牧草或樹木生長的工程設(shè)施。
土地處理系統(tǒng)是常年性的污水處理工程。隨著工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展，廢水中污染物的種類日漸增多，即使經(jīng)過污水二級處理，仍有一些污染物如氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)和難以生物降解的物質(zhì)未被去除，需要進行處理(見污水三級處理)。而正規(guī)的污水處理費用很高，難以普遍實施，因此土地處理系統(tǒng)便作為污水處理的代用方法被推廣開來，特別適于處理中小城市的污水。?
處理方式 :
地表漫流
用噴灑或其他方式將廢水有控制地排放到土地上。土地的水力負(fù)荷每年為1.5~7.5米。適于地表漫流的土壤為透水性差的粘土和粘質(zhì)土壤。地表漫流處理場的土地應(yīng)平坦并有均勻而適宜的坡度(2~6%)，使污水能順坡度成片地流動。地面上通常播種青草以供微生物棲息和防止土壤被沖刷流失。污水順坡流下，一部分滲入土壤中，有少量蒸發(fā)掉，其余流入?yún)R集溝。污水在流動過程中，懸浮固體被濾掉，有機物被草上和土壤表層中的微生物氧化降解。這種方法主要用于處理高濃度的有機廢水，如罐頭廠的廢水和城市污水。
灌溉
通過噴灑或自流將污水有控制地排放到土地上以促進植物的生長。污水被植物攝取，并被蒸發(fā)和滲濾。灌溉負(fù)荷量每年約為0.3~1.5米。灌溉方法取決于土壤的類型、作物的種類、氣候和地理條件。通用的方法有噴灌、漫灌和壟溝灌溉(見圖)。 噴灌:采用由泵、干渠、支渠、升降器、噴水器等組成的噴灑系統(tǒng)將污水噴灑在土地上。這種灌溉方法適用于各種地形的土地，布水均勻，水損耗少，但是費用昂貴，而且對水質(zhì)要求較嚴(yán)，必須是經(jīng)過二級處理的。
漫灌:土地間歇地被一定深度的污水淹沒，水深取決于作物和土壤的類型。漫灌的土地要求平坦或比較平坦，以使地面的水深保持均勻，地上的作物必須能夠經(jīng)受得住周期性的淹沒。
壟溝灌溉:靠重力流來完成。采用這種灌溉方式的土地必須相當(dāng)平坦。將土地犁成交替排列的壟和溝。污水流入溝中并滲入土壤，壟上種植作物。壟和溝的寬度和深度取決于排放的污水量、土壤的類型和作物的種類。
上述三種灌溉方式都是間歇性的，可使土壤中充滿空氣，以便對污水中的污染物進行需氧生物降解。
滲濾
這種方法類似間歇性的砂濾，水力負(fù)荷每年約為3.3~150米。廢水大部分進入地下水，小部分被蒸發(fā)掉。滲水池一般是間歇地接受廢水，以保持高滲透率。適于滲濾的土壤通常為粗砂、壤土砂或砂壤土。滲濾法是補充地下水的處理方法，并不利用廢水中的肥料，這是與灌溉法不同的。
凈化效能 廢水中的污染物在土地處理系統(tǒng)中是通過許多種過程去除的，包括土壤的過濾截留，物理和化學(xué)的吸附，化學(xué)分解和沉淀，植物和微生物的攝取，微生物氧化降解以及蒸發(fā)等。
病菌去除
病原微生物的去除
廢水中的病原微生物進入土壤，便面臨競爭環(huán)境，例如遇到由其他微生物產(chǎn)生的抗生物質(zhì)和較大微生物的捕食等。在表層土壤中競爭尤其劇烈，這里氧氣充足，需氧微生物活躍，在其氧化降解過程中要捕食病原菌、病毒。一般地說，病原菌和病毒在肥沃土壤中以及在干燥和富氧的條件下，比在貧瘠土壤中以及在潮濕和缺氧的條件下，生存期短，殘留率小。廢水經(jīng)過一米至幾米厚的土壤過濾，其中的細(xì)菌和病毒幾乎可以全部去除掉,僅在地表上層1厘米的土壤中微生物的去除率就高達92~97%。
BOD的去除
廢水中的BOD(生化需氧量)大部分是在10~15厘米厚的表層土中去除的。BOD、COD(化學(xué)需氧量)和 TOC(總有機碳)的物理(過濾)去除率為30~40%。廢水中的大多數(shù)有機物都能被土壤中的需氧微生物氧化降解，但所需的時間相差很大，從幾分鐘(如葡萄糖)到數(shù)百年(如稱為腐殖土的絡(luò)合聚結(jié)體)。廢水中的單糖、淀粉、半纖維、纖維、蛋白質(zhì)等有機物在土壤中分解較快，而木質(zhì)素、蠟、單寧、角質(zhì)和脂肪等有機物則分解緩慢。如果水力負(fù)荷或 BOD負(fù)荷超過了土壤的處理能力，這些難分解的有機化合物便會積累下來，使土壤孔隙堵塞，發(fā)生厭氧過程。如發(fā)生這種情況，應(yīng)減少灌溉負(fù)荷，使土壤表層恢復(fù)富氧的狀況，逐漸將積累的污泥和多糖氧化降解掉。在厭氧過程中形成的硫化亞鐵沉淀，也會被氧化成溶解性的硫酸鐵，從而使堵塞得到消除。
磷和氮的去除
在廢水中以正磷酸鹽形式存在的磷，通過同土壤中的鈣、鋁、鐵等離子發(fā)生沉淀反應(yīng)，被鐵、鋁氧化物吸附和農(nóng)作物吸收而有效地除去。因此廢水土地處理系統(tǒng)的地下水或地下排水系統(tǒng)的水中含磷濃度一般為 0.01~0.1毫克/升。磷在酸性條件下生成*和磷酸鐵沉淀，而在堿性條件下則主要生成磷酸鈣或羥基磷灰石沉淀。除了純砂土以外，大多數(shù)土壤中的磷在0.3~0.6米厚的上層便幾乎被全部除去。
廢水中的氮在土地上有四種形式:有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。亞硝酸鹽氮在氧氣存在的條件下易被氧化為硝酸鹽氮。土地上的氮不管呈何種形態(tài)，如不揮發(fā)，zui后都會礦化為硝酸鹽氮。硝酸鹽氮可通過作物的根部吸收和反硝化(脫硝)作用去除，在深入到根區(qū)以下的土層中，由于缺氧條件，部分硝態(tài)氮(10~80%)發(fā)生脫硝反應(yīng);zui后總有一部分硝態(tài)氮進入地下水中。
有機毒物的去除
二級處理出水中含的微量有機毒物，如鹵代烴類、多氯聯(lián)苯、酚化物以及有機氯、有機磷和有機汞藥等。它們的濃度一般遠低于 1毫克/升，在土壤中通過土壤膠體吸附,植物攝取，微生物降解,化學(xué)破壞揮發(fā)等途徑而被有效地去除。
微量金屬的去除
一般認(rèn)為粘土礦、鐵、鋁和錳的水合氧化物這四種土壤組分以及有機物和生物是控制土壤溶液中微量金屬的重要因素。它們?nèi)コ⒘拷饘俚姆绞接?①層狀硅酸鹽以表面吸附或以形成表面絡(luò)合離子穿入晶格和離子交換等方式吸附;②不溶性鐵、鋁和錳的水合氧化物對金屬離子的吸附;③有機物如腐植酸對鎘、汞等重金屬的吸附;④形成金屬氧化物或氫氧化物沉淀;⑤植物的攝取和固定。微量重金屬的去除以吸附作用為主;常量重金屬的去除往往以沉淀作用為主。
在廢水所含的金屬中，鎘、鋅、鎳和銅在作物中的濃縮系數(shù)zui高，因而對作物以及通過食物鏈對動物和人的危害也zui大。
處理效率 土地處理系統(tǒng)處理效率取決于廢水負(fù)荷、土壤、作物、氣候，以及運行狀況等許多因素。根據(jù)土地處理系統(tǒng)的實際運行經(jīng)驗，設(shè)計和運行良好的各種處理方式的效率估計如表。
