近年来,污水土地处理作为污水二级处理工艺及深度处理工艺的代用技术,以其基建投资少,运行费用低,处理效果好,得到迅速发展。传统的污水土地处理系统以土壤作为介质,普遍存在水力负荷低、易堵塞等问题,为进一步提高水力负荷,现采用陶粒和碎石替代土壤作为填料,对土地处理系统污染物去除特性进行研究。研究发现,污水可生化性是土地处理系统COD去除效果的主要影响因素,随着可生化性的降低,COD去除效果下降。TP和NH3-N的去除主要依靠填料的吸附作用,吸附趋于饱和后,TP和NH3-N的去除率降低。污水土地处理系统的水力特性直接影响其污染物处理效果,这种影响主要由停留时间不同造成。研究污水土地处理系统的水力特性,可以了解土地处理的停留时间分布,有助于加强对系统物理形态的理解,是设计参数的选择以及结构优化的基础。本试验采用示踪试验的方法对土地处理系统的水力特性进行研究。第一阶段从静态试验和动态试验两个方面对试验方法的准确性及试验仪器的适用性进行探讨,为土地处理系统水力特性研究选择合适的试验方法及匹配的试验仪器。第二阶段从填料层高度、流向、进水方式、出水方式四个因素入手,运用正交试验的方法进行土地处理系统的结构优化,最终达到提高污水土地处理系统处理效率的目的,为污水土地处理系统的设计和深入研究提供理论支持和技术参数。研究发现流向和填料层高度是土地处理系统水力特性的主要影响因素。上向流平均停留时间与理论值较为接近,死区百分率较小且流型更接近与活塞流,是首选方案。随着填料层高度的增加,死区百分率有减小的趋势,且活塞流的体积效率增大,填料层高度54cm较34cm更优。其它因素的影响较小,通过验证试验确定54cm填料层高度-上向流-横向进水-纵向出水和54cm填料层高度-上向流-纵向进水-纵向出水为最优方案。在示踪试验研究的基础上,寻找能够重现土地处理系统水力流态特征的非理想流动模型。研究发现,分散模型、阶式CSTR模型对土地处理系统的拟合具有各案性,不能很好的拟合土地处理系统的流动特征。在分散模型基础上引入移位时滞参数,建立双参数模型,对双参数模型和移位对数正态分布模型进行研究发现,两种模型对土地处理系统不同因素水平条件下的流动特性都有很好的拟合效果。