污水的自然生物處理

關(guān)于污水的自然生物處理第一節(jié)廢水的穩(wěn)定塘處理工藝一、概述穩(wěn)定塘——StabilizationPonds；舊稱氧化塘——OxidationPonds；穩(wěn)定塘是經(jīng)過人工適當(dāng)修整的土地，設(shè)圍堤和防滲層的污水塘，主要依靠自然生物凈化功能使污水得到凈化的一種污水生物處理技術(shù)。凈化作用接近自然水體的自凈，污水在塘內(nèi)緩慢流動(dòng)、較長(zhǎng)時(shí)間的駐留，通過在污水中存活微生物的代謝活動(dòng)和包括水生植物在內(nèi)的多種生物的綜合作用，使有機(jī)污染物降解，污水得到凈化。其凈化過程，包括好氧、兼氧和厭氧3種狀態(tài)，而好氧菌需要氧主要由塘內(nèi)以藻類為主的水生浮游植物光合作用提供。第2頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)廢水的穩(wěn)定塘處理工藝始于20世紀(jì)初；到20世紀(jì)50~60年代時(shí)，發(fā)展較快；目前，在美、加、澳等有一定發(fā)展；我國(guó)有政策規(guī)定：“城市廢水處理，應(yīng)推行廢水處理廠與氧化塘、土地處理系統(tǒng)相結(jié)合的政策”；多用于處理中、小城鎮(zhèn)的生活廢水。第3頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、概述A.優(yōu)點(diǎn)：在條件合適時(shí)，基建投資少；運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，耗能少，運(yùn)行費(fèi)用低(1/3～1/5)；可進(jìn)行綜合利用，形成復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，可產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。B.缺點(diǎn)：占地面積過多；受氣候影響較大，如過冬，春、秋季翻塘等；可能形成二次污染(如污染地下水、產(chǎn)生臭氣等)。C.適用條件：土地；氣候：氣溫、日照條件、風(fēng)力等第4頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、概述穩(wěn)定塘內(nèi)的生物學(xué)過程菌藻共生系統(tǒng)；

穩(wěn)定塘的分類：好氧塘；兼性塘；厭氧塘；曝氣塘；深度處理塘；綜合生物塘；等。第5頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天兼性塘內(nèi)的生物過程陽(yáng)光光合作用：CO2+H2O→O2+藻類細(xì)胞水面好氧區(qū)

兼氧區(qū)

厭氧區(qū)廢水懸浮或溶解的有機(jī)物自然沉淀好氧降解：有機(jī)物＋O2→CO2+新的細(xì)胞厭氧降解：有機(jī)污泥→CH4+CO2+新的細(xì)胞出水（COD、藻類、細(xì)菌）CH4+CO2

第6頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、好氧塘定義：全塘皆為好氧區(qū)；塘深較淺，陽(yáng)光可以達(dá)到塘底。分類：普通好氧塘高負(fù)荷好氧塘深度處理好氧塘第7頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天好氧塘工作原理示意圖第8頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、好氧塘A.高負(fù)荷好氧塘：有機(jī)負(fù)荷較高，HRT較短；出水中藻類含量高；運(yùn)行技術(shù)較復(fù)雜，只適用于氣候溫暖且陽(yáng)光充足的地區(qū)；處理廢水的同時(shí)又產(chǎn)生藻類。第9頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、好氧塘B.普通好氧塘：有機(jī)負(fù)荷低，HRT長(zhǎng)；處理廢水為主要目的。C.深度處理好氧塘：有機(jī)負(fù)荷低，HRT也短；主要串聯(lián)在二級(jí)處理系統(tǒng)之后，進(jìn)行深度處理。第10頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、好氧塘3、應(yīng)用：好氧塘多應(yīng)用于串聯(lián)在其它穩(wěn)定塘后做進(jìn)一步處理，一般不用于單獨(dú)處理。第11頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、好氧塘主要尺寸：(1)長(zhǎng)寬比：多采用矩形塘，L:W=3:1~4:1(2)塘深（有效水深）：高負(fù)荷好氧塘：0.3~0.45m；普通好氧塘：0.5~1.5m；深度處理好氧塘：0.5~1.5m；超高：0.6~1.0m(3)堤坡：塘內(nèi)坡坡度1:2~1:3；塘外坡坡度1:2~1:5(4)單塘面積：?jiǎn)翁撩娣e介于0.8~4.0×104m2；好氧塘不少于3座(至少2座)第12頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天好氧塘的典型設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)高負(fù)荷好氧塘普通好氧塘深度處理好氧塘BOD表面負(fù)荷(kg/104m2.d)80～16040～120<5HRT(d)4～610～405～20有效水深(m)0.30～0.450.5～1.50.5～1.5pH值6.5～10.56.5～10.56.5～10.5溫度范圍5～300～300～30BOD5去除率(%)80～9580～9560～80藻類濃度(mg/l)100～26040～1005～10出水SS(mg/l)150～30080～14010～30第13頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、兼性塘1、特點(diǎn)：

————塘內(nèi)分多層上層由于藻類的光合作用和大氣復(fù)氧作用而含有較多溶解氧，為好氧區(qū)；中層則溶解氧逐漸減少，為過渡區(qū)或兼性區(qū)；塘水的下層則為厭氧層；塘的最底層則為厭氧污泥層。第14頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、兼性塘內(nèi)的生物過程陽(yáng)光光合作用：CO2+H2O→O2+藻類細(xì)胞水面好氧區(qū)

兼氧區(qū)

厭氧區(qū)廢水懸浮或溶解的有機(jī)物自然沉淀好氧降解：有機(jī)物＋O2→CO2+新的細(xì)胞厭氧降解：有機(jī)污泥→CH4+CO2+新的細(xì)胞出水（COD、藻類、細(xì)菌）CH4+CO2第15頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、兼性塘的構(gòu)造及主要尺寸(1)長(zhǎng)寬比：多采用矩形塘，長(zhǎng)寬比為3:1~4:1(2)塘深：有效水深：1.2~2.5m；儲(chǔ)泥厚度：≥0.3m；超高：0.6~1.0m(3)單塘面積：一般介于0.8~4.0×104m2；系統(tǒng)中兼性塘一般不少于3座，多串聯(lián)第16頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、兼性塘的設(shè)計(jì)方法lBOD5表面負(fù)荷法l與冬季平均水溫有關(guān)冬季平均氣溫（

C）BOD5表面負(fù)荷（kgBOD5/104m2.d）水力停留時(shí)間(h)>1510~150~10-10~0-20~-10<-2070~10050~7030~5020~3010~20<10不小于720~740~20120~40150~120180~150第17頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、厭氧塘1、定義：有機(jī)負(fù)荷高，整個(gè)塘無(wú)好氧區(qū)；常置于塘系統(tǒng)的首端，以承擔(dān)較高的BOD負(fù)荷。2、預(yù)處理要求：應(yīng)設(shè)置格柵(≤20mm)；應(yīng)設(shè)置沉砂池；如必要，應(yīng)設(shè)置除油池。3、進(jìn)水水質(zhì)要求：進(jìn)水水質(zhì)與傳統(tǒng)二級(jí)處理的要求相同；進(jìn)水硫酸鹽濃度不宜大于500mg/L；進(jìn)水BOD5:N:P=100:2.5:1第18頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、厭氧塘的構(gòu)造及主要尺寸(1)長(zhǎng)寬比：一般為矩形，長(zhǎng)寬比為2~2.5:1(2)深度：有效水深：2.0~4.5m(2.5~5.0m)；儲(chǔ)泥厚度：≥0.5m；超高：0.6~1.0m(3)堤坡：堤內(nèi)坡度1.5:1~1:3；堤外坡度：1:2~1:4(4)進(jìn)出水口：厭氧塘進(jìn)口設(shè)在底部，高出塘底0.6~1.0m；出水管應(yīng)在水面下，淹沒深度不小于0.6m；應(yīng)在浮渣層或冰凍層以下；進(jìn)口和出口均不得少于兩個(gè)。(5)塘數(shù)及單塘面積：至少應(yīng)有兩座，可并聯(lián)；單塘面積0.8~4×104m2。第19頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天厭氧塘示意圖第20頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天5、厭氧塘的設(shè)計(jì)方法l多采用有機(jī)負(fù)荷法

lBOD5表面負(fù)荷，單位：(BOD5/104m2·d)——我國(guó)厭氧塘的最大容許負(fù)荷：北方:300kgBOD5/(104m2·d)；南方:800kgBOD5/(104m2·d)第21頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天五、曝氣塘1、定義：曝氣塘采用人工曝氣供氧，表面葉輪或鼓風(fēng)曝氣：完全混合曝氣塘或好氧曝氣塘；部分混合曝氣塘或兼性曝氣塘第22頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、曝氣塘的基本要求(1)完全混合曝氣塘的出水經(jīng)沉淀后污泥可回流；(2)沉淀是曝氣塘的必要組成部分；(3)BOD5表面負(fù)荷為1～30kgBOD5/(104m3·d)；(4)好氧曝氣塘的HRT為3～10d；兼性曝氣塘的HRT有可能超過10d；(5)有效水深為2～6m；(6)一般不少于3座，通常按串聯(lián)方式運(yùn)行；(7)多采用表面曝氣機(jī)曝氣，北方則多采用鼓風(fēng)曝氣。第23頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程1、處理城市廢水的傳統(tǒng)工藝流程好氧塘進(jìn)水出水單塘系統(tǒng)第24頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程兼性塘進(jìn)水出水雙塘系統(tǒng)好氧塘1、處理城市廢水的傳統(tǒng)工藝流程第25頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程2、有厭氧塘的工藝流程兼性塘進(jìn)水出水三塘系統(tǒng)好氧塘厭氧塘第26頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程3、有曝氣塘工藝流程曝氣塘進(jìn)水出水曝氣塘系統(tǒng)沉淀池第27頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程曝氣塘進(jìn)水出水曝氣塘與兼性塘的組合系統(tǒng)兼性塘3、有曝氣塘工藝流程兼性塘第28頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程4、多塘串聯(lián)工藝兼性塘進(jìn)水出水多塘系統(tǒng)好氧塘厭氧塘消毒沉砂池第29頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程兼性塘進(jìn)水出水多塘系統(tǒng)好氧塘消毒沉砂池4、多塘串聯(lián)工藝第30頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)廢水的土地處理工藝一、概述1、定義：在人工調(diào)控和系統(tǒng)自我調(diào)控的條件下，利用土壤——微生物——植物組成的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行一系列物理的、化學(xué)的和生物的凈化過程，使廢水得到凈化；并通過系統(tǒng)內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的循環(huán)利用，使綠色植物生長(zhǎng)繁殖，從而實(shí)現(xiàn)廢水的資源化、無(wú)害化和穩(wěn)定化，這樣的一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)工程，稱為廢水土地處理系統(tǒng)。第31頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、歷史和現(xiàn)狀l

歷史悠久；

l

發(fā)展迅速：

1987年美國(guó)有4000多座土地處理系統(tǒng)；原蘇聯(lián)3.6%的城市廢水處理系統(tǒng)是土地處理系統(tǒng)；澳大利亞5%的城市廢水處理系統(tǒng)是土地處理系統(tǒng)；等。第32頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、廢水灌溉與土地處理的對(duì)比廢水土地處理系統(tǒng)(LandTreatmentofWastewater)廢水灌溉農(nóng)田(WastewaterIrrigation)1、以控制水污染、凈化污水為目標(biāo)；2、有處理構(gòu)筑物，利用土壤——植物系統(tǒng)凈化廢水，是生態(tài)工程；3、對(duì)進(jìn)水水量、水質(zhì)有要求，需要預(yù)處理；4、通過試驗(yàn)確定運(yùn)行參數(shù)，采用適宜負(fù)荷與運(yùn)行條件；5、通過管理與維護(hù)保證處理效果；6、全年運(yùn)行；7、有出水收集系統(tǒng)，能對(duì)出水進(jìn)行有控的排放與利用；8、對(duì)周圍環(huán)境設(shè)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1、以作物對(duì)水肥資源的利用為目標(biāo)；2、以灌水定額、灌溉制度及廢水農(nóng)田排放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制灌溉水的水量與水質(zhì)；3、無(wú)專門設(shè)計(jì)運(yùn)行的參數(shù)；4、不能終年運(yùn)行；5、出水不加收集，不能進(jìn)行有控的排放與利用；6、無(wú)專門的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第33頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、系統(tǒng)的組成、作用機(jī)理與工藝分類1、系統(tǒng)的組成：廢水的預(yù)處理設(shè)施；廢水的調(diào)節(jié)與貯存設(shè)施；

廢水的輸送、布水及控制系統(tǒng)；土地凈化田；凈化出水的收集與利用系統(tǒng)第34頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、系統(tǒng)的組成、作用機(jī)理與工藝分類2、凈化機(jī)理：1)物理過濾：土壤顆粒間的孔隙能截留，濾除廢水中的懸浮顆粒；2)物理吸附和物理沉積：土壤中粘土礦物具有吸附功能；廢水中的部分重金屬離子可能會(huì)由于被吸附、被置換而沉積于土壤中。第35頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、系統(tǒng)的組成、作用機(jī)理與工藝分類3)物理化學(xué)吸附：

l金屬離子與土壤中無(wú)機(jī)或有機(jī)膠體反應(yīng)形成螯合物；

l有機(jī)物與無(wú)機(jī)物反應(yīng)生成復(fù)合物；

l重金屬離子由于陽(yáng)離子交換而被置換吸附；

l生成非溶性化合物。第36頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、系統(tǒng)的組成、作用機(jī)理與工藝分類4)化學(xué)反應(yīng)與沉淀：5)微生物的代謝與分解：

l異養(yǎng)型微生物；

l

厭氧微生物；

l硝化菌、反硝化菌等第37頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、系統(tǒng)的組成、作用機(jī)理與工藝分類3、基本工藝類型

l慢速滲濾；(很少采用）

l快速滲濾；(很少采用）

l地表漫流；(很少采用）

l濕地系統(tǒng)；

l地下滲濾系統(tǒng)(很少采用）第38頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、濕地處理系統(tǒng)：利用沼澤土壤的物理化學(xué)作用和微生物的生物化學(xué)作用、以及耐水植物（蘆葦、香蒲、燈心草等）的協(xié)同凈化作用使污水得到凈化的一種土地處理工藝。a、分類：天然濕地，人工表流濕地和人工潛流濕地系統(tǒng)(見附圖)。b、生態(tài)系統(tǒng)：耐水植物（蘆葦、香蒲等）、土壤（粘土礦物）及其微生物聯(lián)合作用。c、供氧：植物光合作用在植物根際周圍形成“含氧區(qū)”，為好氧微生物供氧(見附圖）。第39頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天第40頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天d、凈化機(jī)理：物理沉降，根際截留，化學(xué)沉淀，土壤及其微生物、植物的吸附吸收與生物代謝作用等。e、設(shè)計(jì)運(yùn)行：對(duì)天然濕地，水深一般0.3-0.8m，不超過1m。對(duì)人工濕地：有機(jī)負(fù)荷NA0.0018—0.011kg/m2d,Nq150-200m3/ha.d。對(duì)人工潛流(蘆葦—石料/或水草—蘆葦系統(tǒng))，在滲濾和毛細(xì)管作用下通過過濾、沉淀、吸附和微生物作用降解污染物。

第41頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天人工濕地生態(tài)體系的五個(gè)組成要素各種透水性的基質(zhì)，如土壤、礫石等適合在飽和水和厭氧基質(zhì)中生長(zhǎng)的濕地植物，如美人蕉、菖蒲等在基質(zhì)表面上或者表面下流動(dòng)的水體好氧或者厭氧微生物群水體動(dòng)物第42頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天實(shí)施人工濕地的優(yōu)勢(shì)（一）集“生態(tài)水景”和“中水處理”功能于一體。在處理污水的同時(shí)，又可種草養(yǎng)魚，用鮮花綠葉美化環(huán)境，把清水活魚還給自然，形成良性、協(xié)調(diào)的生態(tài)園

第43頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天實(shí)施人工濕地的優(yōu)勢(shì)（二）人工濕地具有良好的蓄水功能，可以有效的節(jié)約水資源

第44頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天實(shí)施人工濕地的優(yōu)勢(shì)（三）污水（含雨水）處理效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、水中各雜質(zhì)去除能力強(qiáng)

人工濕地法進(jìn)、出水指標(biāo)：

資料來(lái)源：人工濕地污水處理數(shù)據(jù)（中國(guó)環(huán)境生態(tài)網(wǎng)）第45頁(yè),共51頁(yè)，2024年2月25日，星期天在中國(guó)，人工濕地應(yīng)用日益廣泛－高級(jí)別墅區(qū)、高級(jí)住宅區(qū)篇將人工濕地引入高級(jí)別墅區(qū)、高級(jí)住宅區(qū)，即產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，又顯著提高了局部地區(qū)景觀的美學(xué)價(jià)值。同時(shí)，濕地生態(tài)系統(tǒng)提倡節(jié)約