氧化塘浮岛设计方案.doc

按照塘内微生物的类型和供氧方式来划分，稳定塘可以分为以下四类： 好氧塘 好氧塘是一种菌藻共生的污水好氧生物处理唐。深度较浅，一般为0.30.5m。阳光可以直接射透到塘底，塘内存在着细菌、原生动物和藻类，由藻类的光合作用和风力搅动提供溶解氧，好氧微生物对有机物进行降解。 兼性塘 有效深度介于1.02.0m。上层为好氧区；中间层为兼性区；塘底为厌氧区，沉淀污泥在此进行厌氧发酵。兼性塘是在各种类型的处理塘中最普遍采用的处理系统。 厌氧塘 塘水深度一般在2m以上，最深可达45m。厌氧塘水中溶解氧很少，基本上处于厌氧状态。 曝气塘 塘深大于2m，采取人工曝气方式供氧，塘内全部处于好氧状态。曝气塘一般分为好氧曝气塘和兼性曝气塘两种。 此外，还有其他一些类型的稳定塘： 深度处理塘作用是进一步提高二级处理水的出水水质。 水生植物塘在塘内种植一些纤维管束水生植物，比如芦苇、水花生、水浮莲、水葫芦等，能够有效地去除水中的污染物，尤其是对氮磷有较好的去除效果。 生态系统塘在塘内养殖鱼、蚌、螺、鸭、鹅等，这些水产水禽与原生动物、浮游动物、底栖动物、细菌、藻类之间通过食物链构成复杂的生态系统，既能进一步净化水质，又可以使出水中藻类的含量降低。 由于稳定塘具有很多类型，所以可以组合成多种不同的流程。厌氧塘 工作原理厌氧塘的原理与其他厌氧生物处理过程一样，依靠厌氧菌的代谢功能，使有机底物得到降解。反应分为两个阶段：首先由产酸菌将复杂的大分子有机物进行水解，转化成简单的有机物（有机酸、醇、醛等）；然后产甲烷菌将这些有机物作为营养物质，进行厌氧发酵反应，产生甲烷和二氧化碳等。如图： 特点及适用条件优点： 稳定塘图示（1）有机负荷高，耐冲击负荷较强。 （2）由于池深较大，所以占地省。 （3）所需动力少，运转维护费用低。 （4）贮存污泥的容积较大。 （5）一般置于塘系统的首端，作为预处理设施，在其后再设兼性塘、好氧塘甚至深度处理塘，做进一步处理，这样可以大大减少后续兼性塘和好氧塘的容积。 缺点： （1）温度无法控制，工作条件难以保证。 （2）臭味大。 （3）净化速率低，污水停留时间长。城市污水的水力停留时间为3050天。 适用条件对于高温、高浓度的有机废水有很好的去除效果，如食品、生物制药、石油化工、屠宰场、畜牧场、养殖场、制浆造纸、酿酒、农药等工业废水。对于醇、醛、酚、酮等化学物质和重金属也有一定的去除作用。对重金属也有一定的去除效果。 一般规定（1）必须严格作好防渗措施。 （2）厌氧塘前要进行预处理。 （3）进水水质： 进水中有机负荷不能过高。有机酸在系统中的浓度应小于3000mg/L；进水硫酸盐浓度不宜大于500mg/L；进水BOD：N：P=100：2.5：1；C：N一般为20：1左右；pH值要介于6.57.5；进水中不得含有有毒物质，重金属和有害物质的浓度也不能过高，应符合室外排水设计规范的规定。 设计计算（1）设计方法 有机负荷法。 完全混合数学模型法：很少采用。 有机负荷法分为3类：BOD容积负荷法、BOD表面负荷法、VSS容积负荷法。 1）BOD表面负荷法： 必须规定塘中的最低容许BOD表面负荷。根据实际情况，我国厌氧塘的最低容许负荷为：北方300kg BOD5/（104m2.d）；南方800kg BOD5/（104m2.d）。 2）BOD容积负荷法： 国外城市污水厌氧塘的设计一般都采用此方法，我国的工业废水厌氧塘也有不少采用该方法。根据美国7个州处理城市污水厌氧塘的设计参数，BOD容积负荷为一般采用0.20.4 kgBOD5/（m3.d），也有个别取值范围比较大，比如蒙大拿州采用的设计参数是0.0321.6 kgBOD5/（m3.d）。工业废水的设计负荷应该通过实验来确定，我国肉类加工废水厌氧塘处理的中试结果如下表： 表1 我国肉类加工废水厌氧塘处理的中试数据 序号BOD容积负荷率 kgBOD5/（m3.d）水力停留时间（d）水温T（）进水BOD5（mg/L）处理水BOD5（mg/L）去除率（%）10.49117.3 486 25148.8 2 0.53128.2530 330 37.7 30.22224.5 43820054.440.242 30.2 47315068.2 3）VSS容积负荷法： 当厌氧塘处理含VSS较高的废水时，宜采用VSS容积负荷进行设计。根据国外资料，几种处理工业废水的厌氧塘的设计参数如下： 奶牛粪尿废水：0.1661.12 kgVSS/（m3.d）； 家禽粪尿废水：0.0630.16kgVSS/（m3.d）； 猪粪尿废水0.0640.32 kgBOD5/（m3.d）； 菜牛屠宰废水0.593 kgBOD5/（m3.d）； 挤奶间废水0.197 kgBOD5/（m3.d）。 （2）构造和主要尺寸 1）厌氧塘一般为矩形，长宽比为22.5：1 2）塘的深度： 有效水深h1：3.05.0m。若深度过大，虽然有利于形成厌氧条件，但是会使塘底的水温过低，也对反应不利。 储泥厚度h2：0.5m。城市污水厌氧塘的污泥量按每人每年50升计，污泥清除的周期一般为510年。 此外，还应考虑一定的超高h3，一般取为0.61.0m。塘的面积越大，超高越大。 3）堤坡：塘内坡度1.5：11：3；塘外坡度：1：21：4。 4）进出水口：厌氧塘进口设在底部，高出塘底0.61.0m，以便使进水与塘底污泥相混合。进水管直径一般为200300mm；对于含油废水，进水管直径应不小于300mm。出水管应在水面以下，淹没深度不小于0.6m，并要求在浮渣层或冰冻层以下。一般进口和出口均不得少于两个，当塘底宽小于9m时，也可以只用一个进水口。 5）塘数及单塘面积 由于厌氧塘通常位于稳定塘系统之首，会截留较多的污泥，所以至少应有两座并联，以便轮换除泥；单塘面积不应大于（0.84）104m2。兼性塘 工作原理兼性塘是最常见的一种稳定塘。兼性塘的有效水深一般为1.02.0m，从上到下分为三层：上层好氧区，中层兼性区（也叫过渡区）；塘底厌氧区，见图6-3）好氧区对的净化原理与好氧塘基本相同。藻类进行光合作用，产生氧气，溶解氧充足。有机物在好氧性异养菌的作用下进行氧化分解，兼性区的溶解氧的供应比较紧张，含量较低，且时有时无。其中存在着异养型兼性细菌，它们既能利用水中的少量溶解氧对有机物进行氧化分解，同时，在无分子氧的条件下，还能以NO3-、CO32-作为电子受体进行无氧代谢。 稳定塘图示厌氧区内不存在溶解氧。进水中的悬浮固体物质以及藻类、细菌、植物等死亡后所产生的有机固体下沉到塘底，形成1015cm厚的污泥层，厌氧微生物在此进行厌氧发酵和产甲烷发酵过程，对其中的有机物进行分解。在厌氧区一般可以去除30%的BOD。 特点及适用条件优点： （1）投资省，管理方便。 （2）耐冲击负荷较强。 （3）处理程度高，出水水质好。 缺点： （1）池容大，占地多。 （2）可能有臭味，夏季运转时经常出现漂浮污泥层。 （3）出水水质有波动。 适用条件： 既可用来处理城市污水，也能用于处理石油化工、印染、造纸等工业废水。 一般规定（1）应该建在通风、无遮蔽的地方。 （2）预处理及对进水水质的要求：如果兼性塘作为第一级，则要求有一定的预处理措施。具体规定与厌氧塘相同，唯一不同的是兼性塘要求进水中BOD：N：P=100：5：1。 设计计算（1）设计方法： 一般是采用经验方法进行计算，即BOD表面负荷法。BOD表面负荷与冬季平均气温有很大关系。下表是我国“七五”科技攻关成果对城市废水兼性塘建议的主要设计参数： 表2 城市废水兼性塘的设计负荷和水力停留时间 冬季平均气温（）BOD5表面负荷（kgBOD5/（104m2.d）水力停留时间（d）15 70100 7 1015 5070 207 010 3050 4020 -100 2030 12040 -20-10 1020 150120 -20 10 180150 （2）构造及主要尺寸： 1）长宽比：多采用矩形塘，长宽比为3：14：1。塘的四角宜作成圆形，以避免死区。 2）塘深： 有效水深h1：1.22.5m 储泥厚度h2：不小于0.3m 超高h3：0.61.0m 3）堤坡：塘内坡度为1：21：3；塘外坡度为1：21：5。 4）进出水口：进水口宜采用扩散管或多点进水，保证塘的横断面上配水均匀。 5）塘数及单塘面积。系统中兼性塘一般不少于3座，多串联。其中第一塘的面积比较大，约占总面积的30%60%。单塘面积一般介于（0.84）104m2。好氧塘 工作原理与类型好氧塘净化污水的基本原理如图： 好氧塘内有机物的降解过程，实质上是溶解性有机污染物转化为无机物和固态有机物细菌与藻类细胞的过程。 好氧细菌利用水中的氧，通过好氧代谢氧化分解有机污染物，使成为无机物CO2、NH4+、和PO43-、并合成新的细菌细胞。而藻类则利用好氧细菌所提供的二氧化碳、无机营养物以及水，借助于光能合成有机物，形成新的藻类细胞，释放出氧，从而又为好氧细菌提供代谢过程中所需的氧。在好氧塘中，藻是生产者，好氧细菌是分解者。此外，好氧塘中存在的浮游动物以细菌、藻类和有机碎屑为食物，是初级消费者。生产者、分解者和消费者，与塘水共同组成一个水生态系统，完成系统中物质与能量的循环和传递，从而使进塘的污水得到净化。 稳定塘塘中的藻类，除在其光合作用中为污水的好氧降解提供溶解氧以外，还能去除污水中的氮、磷营养物质，并能吸附一些有机质。 藻类光合作用使塘水的溶解氧和pH值呈昼夜变化。白昼，藻类光合作用释放的氧，超过细菌降解有机物的需氧量，此时塘水的溶解氧浓度很高，可达到饱和状态。夜间，藻类停止光合作用，且由于生物的呼吸消耗氧，水中的溶解氧浓度下降，凌晨时达到最低。阳光再照射后，溶解氧再逐渐上升。好氧塘的pH值与水中CO2浓度有关，受塘水中碳酸盐系统的CO2平衡关系影响。 白天，藻类光合作用使CO2降低，pH值上升。夜间，藻类停止光合作用，细菌降解有机物的代谢没有中止，CO2累积，pH值下降。 好氧塘的分类： （1）高负荷好氧塘 有机负荷较高，HRT（Hydraulic Retention Time水力停留时间）较短，塘水的深度较浅。出水中藻类含量高。 （2）普通好氧塘 有机负荷比前者低，水力停留时间较长。以处理污水为主要目的，起二级处理作用。 （3）深度处理好氧塘 有机负荷较低，水力停留时间也短。其目的是在二级处理系统之后，进行深度处理。 特点及适用条件优点： （1）投资省。 （2）管理方便。 （3）水力停留时间较短，降解有机物的速率很快，处理程度高。 缺点： （1）池容大，占地面积多。 （2）处理水中含有大量的藻类，需要对出水进行除藻处理。 （3）对细菌的去除效果较差。 适用条件： 适用于去除营养物，处理溶解性有机物；由于处理效果较好，多用于串联在其他稳定塘后做进一步处理，处理二级处理后的出水。 一般规定（1）好氧塘应该建在温度适宜、光照充分、通风条件良好的地方。 （2）既可以单独使用，又可以串联在其他处理系统之后，进行深度处理。 （3）如果好氧塘用于单独处理废水，则在废水进入好氧塘之前必须进行彻底的预处理。 设计计算（1）设计方法： 实际工程中多采用经验数据进行设计，即BOD5表面负荷法。下表是好氧塘的典型设计参数： 表3 好氧塘的典型设计参数 设计参数高负荷好氧塘普通好氧塘深度处理好氧塘BOD5表面负荷kgBOD5/（104m2.d）80160 40120 5 水力停留时间（d） 461040 520 有效水深（m） 0.30.45 0.51.5 0.51.5 pH值 6.510.56.510.5 6.510.5 温度范围（） 530 030030 BOD5去除率（%） 8095 8095 6080 藻类浓度（mg/L） 100260 40100 510 出水SS（mg/L） 150300 80140 1030 （2）构造及主要尺寸： 1）好氧塘多采用矩形塘，长宽比为3：14：1。 2）塘深： 高负荷好氧塘：0.30.45m； 普通好氧塘：0.51.5m； 深度处理好氧塘：0.51.5m； 好氧塘的超高取为0.61.0m。 3）堤坡：塘内坡度1：21：3；塘外坡度：1：21：5。 4）塘数及单塘面积：好氧塘的座数一般不少于3座，至少为2座。单塘面积一般不得大于（0.84.0）104m2。曝气塘 工作原理与类型不是依靠自然净化过程为主，而是采用人工补给方式供氧，通常是在塘面上安装曝气机。实际上是介于活性污泥法中的延时曝气法与稳定塘之间的一种工艺。 曝气塘可以分为以下两种类型： （1）完全混合曝气塘（或称好氧曝气塘）。 （2）部分混合曝气塘（或称兼性曝气塘）。 特点及适用条件优点： （1）体积小，占地省；水力停留时间短。 （2）无臭味。 （3）处理程度高；耐冲击负荷较强。 缺点： （1）运行维护费用高。 （2）由于采用了人工曝气，所以容易起泡沫，出水中含固体物质高。 适用条件： 适用于处理城市污水与工业废水。 一般规定 曝气塘（1）排放前必须进行沉淀。 （2）完全混合曝气塘的出水经沉淀后污泥可回流也可以不回流。 （3）曝气塘一般宜采用表面曝气机进行曝气，但在北方要采用鼓风曝气(一般由曝气风机及曝气器组成)。 设计计算（1）设计方法 曝气塘也采用BOD5表面负荷法进行计算。BOD5表面负荷为130kg BOD5/（104m2.d） （2）构造和主要尺寸 1、 好氧曝气塘的水力停留时间（RHT）为310d；兼性曝气塘的HRT有可能超过10d。 2、 有效水深一般为为26m。 3、 塘数一般不少于3座，通常按串联方式运行。 编辑本段塘体及其附属设施稳定塘的塘体设计要点 （1） 塘体位置及设计 1）稳定塘位置应设在居民区下风向200m以外。 2）塘体一般设为矩形，拐角处应作成圆角。 3）塘体的设计应考虑抗冲击和抗破坏。 4）若采用多级稳定塘系统，则各级稳定塘之间应考虑超越设置。 （2）堤顶宽度及坡度 堤顶宽度最小为1.82.4m，一般不小于3m，堤岸的外坡度为1：（35），堤岸的内坡度为1：（23）。 （3） 塘底要求 1） 应充分夯实，并且尽可能平整，塘底的竣工高差不得超过0.5m。 2） 曝气塘表曝机的正下方塘体必须用混凝土加固。 3）必须采取防渗措施。 稳定塘的附属设施 （1）进出水口 1）进水口的设计原则是：尽量避免在塘内产生短流、沟流、反混和死区，使塘内水流状态尽可能接近推流，以增加进水在塘内的平均停留时间。一般的矩形塘，进水口宜设置在1/3池长处。在少数情况下，稳定塘采用方形或圆形，进水口宜设置在接近中心处。 2）出水口的布置原则是：应考虑能适应塘内不同水深的变化要求，宜在不同高度的断面上，设置可调节的出流孔口或堰板。在稳定塘出口前，应设置浮渣挡板。但是在深度处理塘前，不应设置挡板，以免截留藻类。 3）对于多级稳定塘，在各级稳定塘的每个进出口均应设置单独的闸门。 4）进出口宜采取多点进水多点出水，尽量使塘的横断面上配水均匀。 5）进口和出口之间的直线距离应该尽可能大。通常采用对角线布置。 6）进出口至少应距塘面0.3m。厌氧塘进水应接近底部的污泥层。 7）进口至出口的方向应避开当地常年主导风向，以防止臭气污染。 （2）曝气塘的充氧设施 1）如果曝气塘的进水高程与塘的水面高程有一定的高差，则可考虑利用此高差进行跌水充氧。若高差较大，应建造多级跌水。 2）曝气塘的人工充氧设备与其他好氧工艺相同。比如在活性污泥法和氧化沟工艺中广泛采用的鼓风曝气机、表面曝气机、水平轴转刷曝气机等，均可用于曝气塘的充氧。 编辑本段应用实例概况 1、绥化市氧化塘。该塘占地面积13万平方米，容积38万立方米，抽升站两座，简抽升站四座，砖砌防渗渠道19500米，灌溉面积6000亩。根据污水总泵站和氧化塘的水质分析情况看，净化效果明显，可以达到农田灌溉水质标准。利用这种净化后的污水灌溉农田十七年，对土壤、蔬菜、地下水都没有污染，而且净化后污水中含氮22.5毫克/升，含磷2.93毫克/升，含钾6.0毫克/升，这样每年可节约化学肥料31430公斤，地下水100万吨。从小区试验和大面积调查看，各类蔬菜均增产，平均每年增产5-8万斤，提早成熟7-10天，每年增加收入25-30万元。因此，中小城市利用氧化塘处理污水是农业生产的重要水肥资源，还可提高土壤肥力，增加蔬菜产量。 2、义马煤业集团公司常村煤矿氧化塘。为清除矿井水对涧河的污染，近年来，该矿先后投资40余万元将一废弃的矿坑改建成一座容积为15万立方米的氧化塘，月处理矿井水8.2万立方米。这条治理矿井水污染的新途径，不仅缓解了矿区用水严重不足，而且还产生了较好的经济效益和社会效益。经氧化塘处理后的矿井水，可作为井上和井下工业用水，同时还可在氧化塘内养鱼，年产鲜鱼2万余公斤。如今氧化塘四周已绿树成荫，成为远近闻名的一处风景胜地。 3、高唐纸业集团氧化塘。为解决污水排放问题，该集团投入1200万元建成了占地600余亩的治污二期工程一氧化塘，全天候运行。这使公司处理后的造纸废水水可用于水产养殖及农业灌溉，并可达到80%水量循环回用于生产，从而实现造纸废水的无害化综合利用，成为零污染排放企业。 山东省东营市污水处理与利用生态工程 1、 工程简介 东营市污水处理与利用生态工程于2000年10月建成，设计处理水量10万t/d，占地面积约110公顷，工程总投资6700万元，是目前国内外应用稳定塘处理系统设计较为完善的一座污水处理厂。 污水水质如下表： 表4 进水水质情况一览表 项目BODCODSSTNTPNH3-N浓度（mg/L）7015070 30 5 20 该工程因地制宜，将现有的一个水库适当修整分隔后，改造成高效厌氧塘、曝气塘、曝气养鱼