污水的天然生物处理

1、第6章 废水天然生物处理工艺第一节第一节 稳稳 定定 塘塘1 1、稳定塘的发展及应用、稳定塘的发展及应用稳定塘对污水的净化过程与自然水体的自净过程稳定塘对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似，是一种利用天然净化能力处理污水的生物处相似，是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。理设施。稳定塘多用于小型污水处理，可用作一级处理、稳定塘多用于小型污水处理，可用作一级处理、二级处理，也可用作三级处理。二级处理，也可用作三级处理。一、概 述稳定塘的优点稳定塘的优点基建投资低基建投资低 。运行管理简单经济运行管理简单经济 . .约为传统二级处理厂的约为传统二级处理厂的1/31/51/31/5。可进

2、行综合利用。可进行综合利用。稳定塘的缺点稳定塘的缺点占地面积大占地面积大 。处理效果受气候影响处理效果受气候影响 。设计不当时，可能形成二次污染设计不当时，可能形成二次污染 。 2、稳定塘的优缺点按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等划分好好 氧氧 塘塘兼兼 性性 塘塘厌厌 氧氧 塘塘曝曝 气气 塘塘水生植物塘水生植物塘生生 态态 塘塘完全储存塘完全储存塘常常见见其其他他3、稳 定 塘 的 分 类 （1 1）高负荷好氧塘）高负荷好氧塘 这类塘设置在处理系统的前部，目这类塘设置在处理系统的前部，目的是处理污水和产生藻类。特点是塘的水深较浅，水力停留的是处理污水和产生藻类。特点是塘的水深较浅，水力停

3、留时间较短，有机负荷高。时间较短，有机负荷高。 （2 2）普通好氧塘）普通好氧塘 这类塘用于处理污水，起二级处理作用。这类塘用于处理污水，起二级处理作用。特点是有机负荷较高，塘的水深较高负荷好氧塘大，水力停特点是有机负荷较高，塘的水深较高负荷好氧塘大，水力停留时间较长。留时间较长。 （3 3）深度处理好氧塘）深度处理好氧塘 深度处理好氧塘设置在塘处理系统深度处理好氧塘设置在塘处理系统的后部或二级处理系统之后，作为深度处理设施。特点是有的后部或二级处理系统之后，作为深度处理设施。特点是有机负荷较低，塘的水深较高负荷好氧塘大。机负荷较低，塘的水深较高负荷好氧塘大。 二、好 氧 塘1、种 类 细菌的

4、降解作用：细菌的降解作用： 有机物有机物O O2 2H H+ +COCO2 2H H2 2O ONHNH4 4+ + C C5 5H H7 7O O2 2N N （A A） 藻类的光合作用：藻类的光合作用：106CO106CO2 216NO16NO3 3- -HPOHPO4 42- 2-122H122H2 2O O18H18H+ +CC106106H H263263O O110110N N1616P P138O138O2 2 （B B）好 氧 塘2、基本工作原理（细菌）（细菌） （藻类）（藻类） 塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。 塘内菌藻生化反应可用

5、下式（塘内菌藻生化反应可用下式（A A）和（）和（B B）表示：）表示：好 氧 塘 HOHOHOHHCOOHCOHHCOCOHOHCO2322333222好 氧 塘基本工作原理 好氧塘内的生物种群主要有藻类、菌类、原生动物、后生动物、好氧塘内的生物种群主要有藻类、菌类、原生动物、后生动物、水蚤等微型动物。水蚤等微型动物。 菌类菌类主要是生存在水深主要是生存在水深0.5m0.5m的上层，浓度为的上层，浓度为1 110108 85 510109 9个个/ / mLmL，主要种属与活性污泥和生物膜相同。，主要种属与活性污泥和生物膜相同。 原生动物和后生动物原生动物和后生动物的种属数与个体数，均比活性

6、污泥法和生的种属数与个体数，均比活性污泥法和生物膜法少。物膜法少。 藻类藻类的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反映塘的运行状况的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反映塘的运行状况和处理效果。和处理效果。好 氧 塘3、好氧塘内的生物种群好氧塘内的设计好氧塘内的设计好氧塘工艺设计的主要内容是计算好氧塘的尺寸和个数。好氧塘工艺设计的主要内容是计算好氧塘的尺寸和个数。好氧塘的主要尺寸的经验值如下：好氧塘的主要尺寸的经验值如下： 兼性塘的有效水深一般为兼性塘的有效水深一般为1.01.02.0m2.0m好氧区对有机污染物的净化机理与好氧塘相同。好氧区对有机污染物的净化机理与好氧塘相同。兼性区的塘水溶解氧较低

7、。异氧型兼性细菌。兼性区的塘水溶解氧较低。异氧型兼性细菌。厌氧区无溶解氧。厌氧区无溶解氧。兼性塘不仅可去除一般的有机污染物，还可以有效兼性塘不仅可去除一般的有机污染物，还可以有效地去除磷、氮等营养物质和某些难降解的有机污染物地去除磷、氮等营养物质和某些难降解的有机污染物。 二、兼 性 塘1、工 作 原 理 兼性塘一般采用负荷法进行计算，我国建立了较完善的设计规范。兼性塘一般采用负荷法进行计算，我国建立了较完善的设计规范。 兼性塘的主要尺寸的经验值如下：兼性塘的主要尺寸的经验值如下： 兼性塘一般采用矩形，长宽比兼性塘一般采用矩形，长宽比3:14:13:14:1。塘的有效水深为。塘的有效水深为1.

8、22.5m,1.22.5m,超高为超高为0.61.0m,0.61.0m,储泥区高度应大于储泥区高度应大于0.3m0.3m。 兼性塘的堤坝的内坡坡度为兼性塘的堤坝的内坡坡度为1:21:31:21:3（垂直（垂直: :水平），外坡坡度为水平），外坡坡度为1:21:51:21:5。 兼性塘一般不少于兼性塘一般不少于3 3座，多采用串连，其中第一塘的面积约占兼性座，多采用串连，其中第一塘的面积约占兼性塘总面积的塘总面积的30306060，单塘面积应少于，单塘面积应少于4hm4hm2 2，以避免布水不均匀或波浪，以避免布水不均匀或波浪较大等问题。较大等问题。 兼 性 塘2、兼性塘的设计 厌氧塘的设计通常

9、是用经验数据，采用有机负荷进行厌氧塘的设计通常是用经验数据，采用有机负荷进行设计的。设计的主要经验数据如下：设计的。设计的主要经验数据如下： 有机负荷有机负荷 有机负荷的表示方法有三种：有机负荷的表示方法有三种：BODBOD5 5表面表面负荷（负荷（kgBODkgBOD5 5/hm/hm2 2d d）、）、BODBOD5 5容积负荷（容积负荷（kgBODkgBOD5 5/m/m3 3d d ）、）、VSSVSS容积负荷（容积负荷（kgVSS/mkgVSS/m3 3d d）。我国采用）。我国采用BODBOD5 5表面负荷。表面负荷。处理城市污水的建议负荷值为处理城市污水的建议负荷值为200200

10、600kg/600kg/（hmhm2 2d d）。对于）。对于工业废水，设计负荷应通过试验确定。工业废水，设计负荷应通过试验确定。 厌氧塘一般为矩形，长宽比为厌氧塘一般为矩形，长宽比为2:12.5:12:12.5:1。单塘面积不。单塘面积不大于大于4 410104 4 m m2 2。塘水有效深度一般为。塘水有效深度一般为2.04.5m,2.04.5m,储泥深度大储泥深度大于于0.5m0.5m，超高为，超高为0.61.0m0.61.0m。 厌氧塘的进水口离塘底厌氧塘的进水口离塘底0.61.0m,0.61.0m,出水口离水面的深度出水口离水面的深度应大于应大于0.6m0.6m，使塘的配水和出水较均

11、匀，进、出口的个数均，使塘的配水和出水较均匀，进、出口的个数均应大于两个。应大于两个。 厌氧塘很少用于单独污水处理，而是作为其他处理设厌氧塘很少用于单独污水处理，而是作为其他处理设备酸的前处理单元。厌氧塘宜用于处理高浓度有机废水，备酸的前处理单元。厌氧塘宜用于处理高浓度有机废水，也可用于处理城镇污水。也可用于处理城镇污水。 厌氧塘设设计计和和应应用用 曝气塘是在塘面上安装有人工曝气设备的稳定塘。曝气塘是在塘面上安装有人工曝气设备的稳定塘。四、曝 气 塘曝气塘的水力停留时间为曝气塘的水力停留时间为3 310d10d，有效水深，有效水深2 26m6m。曝气塘一般不少于曝气塘一般不少于3 3座，通常

12、按串连方式运行。座，通常按串连方式运行。 完全混合曝气塘中曝气装置的强完全混合曝气塘中曝气装置的强度应能使塘内的全部固体呈悬浮状度应能使塘内的全部固体呈悬浮状态，并使塘水有足够的溶解氧供微态，并使塘水有足够的溶解氧供微生物分解有机污染物。生物分解有机污染物。 部分混合曝气塘不要求保持全部部分混合曝气塘不要求保持全部固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并进行厌氧消化。其塘内曝气机布置进行厌氧消化。其塘内曝气机布置较完全混合曝气塘稀疏。较完全混合曝气塘稀疏。完完 全全 混混 合合 曝曝 气气 塘塘部部 分分 混混 合合 曝曝 气气 塘塘曝气塘的两种类型曝气塘的两种类型完完 全

13、全 混混 合合 曝曝 气气 塘塘部部 分分 混混 合合 曝曝 气气 塘塘法国南部某镇（MeZe），氧化塘污水处理系统MeZe生态中心的氧化塘实验装置MeZe氧化塘处理系统中曝气塘水生植物塘五、稳 定 塘 系 统 的 工 艺 流 程1、稳定塘处理系统的组成、稳定塘处理系统的组成稳定塘进水的预处理：稳定塘进水的预处理： 为防止稳定塘内污泥淤积，污水进入稳定塘前应先去除水中的悬浮物为防止稳定塘内污泥淤积，污水进入稳定塘前应先去除水中的悬浮物质。常用设备为格栅、普通沉砂池和沉淀池。若塘前有提升泵站，而泵站质。常用设备为格栅、普通沉砂池和沉淀池。若塘前有提升泵站，而泵站的格栅间隙小于的格栅间隙小于20m

14、m20mm时，塘前可不另设格栅。原污水中的悬浮固体浓度时，塘前可不另设格栅。原污水中的悬浮固体浓度小于小于100mg/L100mg/L时，可只设沉砂池，以去除砂质颗粒。原污水中的悬浮固体时，可只设沉砂池，以去除砂质颗粒。原污水中的悬浮固体浓度大于浓度大于100mg/L100mg/L时，需考虑设置沉淀池。设计方法与传统污水二级处理时，需考虑设置沉淀池。设计方法与传统污水二级处理方法相同。方法相同。预处理系统预处理系统稳定塘稳定塘后处理设施后处理设施 稳定塘的流程组合依当地条件和处理要求不同而异，下图为几种典型的流程组合。2、稳定塘的流程组合塘的位置塘的位置 稳定塘应设在居民区下风向稳定塘应设在居

15、民区下风向200m200m以外，以防止塘散发的臭气影以外，以防止塘散发的臭气影响居民区。此外，塘不应设在距机场响居民区。此外，塘不应设在距机场2km2km以内的地方，以防止鸟类（如水鸥）以内的地方，以防止鸟类（如水鸥）到塘内觅食、聚集，对飞机航行构成危险。到塘内觅食、聚集，对飞机航行构成危险。防止塘体损害防止塘体损害 为防止浪的冲刷，塘的衬砌应在设计水位上下各为防止浪的冲刷，塘的衬砌应在设计水位上下各0.5m0.5m以上。以上。若需防止雨水冲刷时，塘的衬砌应做到堤顶。衬砌方法有干砌块石、浆砌块若需防止雨水冲刷时，塘的衬砌应做到堤顶。衬砌方法有干砌块石、浆砌块石和混凝土板等。石和混凝土板等。在有

16、冰冻的地区，背阴面的衬砌应注意防冻在有冰冻的地区，背阴面的衬砌应注意防冻 若筑堤土为黏土时，冬季会因若筑堤土为黏土时，冬季会因毛细作用吸水而冻胀，因此，在结冰水位以上位置换为非黏性土。毛细作用吸水而冻胀，因此，在结冰水位以上位置换为非黏性土。塘体防渗塘体防渗 防渗方法有素土夯实、沥青防渗衬面、膨胀土防渗衬面和塑料薄防渗方法有素土夯实、沥青防渗衬面、膨胀土防渗衬面和塑料薄膜防渗衬面等。膜防渗衬面等。塘的进出口塘的进出口 进出口的形式对稳定塘的处理效果有较大影响。设计时应注意进出口的形式对稳定塘的处理效果有较大影响。设计时应注意配水、集水均匀，避免短流、沟流及混合死区。主要措施为采用多点进水和配水

17、、集水均匀，避免短流、沟流及混合死区。主要措施为采用多点进水和出水；进口、出口之间的直线距离尽可能大；进口、出口的方向避开当地主出水；进口、出口之间的直线距离尽可能大；进口、出口的方向避开当地主导风向。导风向。 六、稳六、稳 定定 塘塘 塘塘 体体 设设 计计 要要 点点 建设中的氧化塘处理试验系统第二节第二节 污水土地处理污水土地处理 污水土地处理是在农田灌溉的基础上，运污水土地处理是在农田灌溉的基础上，运用人工调控利用土壤用人工调控利用土壤- -微生物微生物- -植物组成的生植物组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法。态系统使污水中的污染物净化的处理方法。土地处理系统是由污水预处理设

18、施，污水调土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设施，污水的输送、布水及控制系节和储存设施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水的收集和利用系统，土地净化田，净化出水的收集和利用系统等五部分组成。统等五部分组成。 1、概述 BODBOD大部分是在土壤表层土中去除的。大部分是在土壤表层土中去除的。 土壤中含有大量的种类繁多的异养型土壤中含有大量的种类繁多的异养型微生物，它们能对被过滤、截留在土壤颗微生物，它们能对被过滤、截留在土壤颗粒空隙间的悬浮有机物和溶解有机物进行粒空隙间的悬浮有机物和溶解有机物进行生物降解，并合成微生物新细胞。生物降解，并合成微生物新细胞。 当污水处理的

19、当污水处理的BODBOD负荷超过让土壤微负荷超过让土壤微生物分解生物分解BODBOD的生物氧化能力时，会引的生物氧化能力时，会引起厌氧状态或土壤堵塞。起厌氧状态或土壤堵塞。 污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。过程。2、土地处理系统的净化机理BODBOD的去除的去除

20、磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。过程。土地处理系统的净化机理BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除

21、重金属的去除重金属的去除 在土地处理中，磷主要是通过植物吸收，在土地处理中，磷主要是通过植物吸收，化学反应和沉淀（与土壤中的钙、铝、铁等离化学反应和沉淀（与土壤中的钙、铝、铁等离子形成难溶的磷酸盐）、物理吸附和沉淀（土子形成难溶的磷酸盐）、物理吸附和沉淀（土壤中的黏土矿物对磷酸盐的吸附和沉积），物壤中的黏土矿物对磷酸盐的吸附和沉积），物理化学吸附（离子交换、络合吸附）等方式被理化学吸附（离子交换、络合吸附）等方式被去除。其去除效果受土壤结构、阳离子交换容去除。其去除效果受土壤结构、阳离子交换容量、铁铝氧化物和植物对磷的吸收等因素的影量、铁铝氧化物和植物对磷的吸收等因素的影响。响。 氮主要是通过

22、植物吸收，微生物脱氮（氨氮主要是通过植物吸收，微生物脱氮（氨化、硝化、反硝化），挥发、渗出（氨在碱性化、硝化、反硝化），挥发、渗出（氨在碱性条件下逸出、硝酸盐的渗出）等方式被去除。条件下逸出、硝酸盐的渗出）等方式被去除。 污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。过程。B

23、ODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 污水中的悬浮物质污水中的悬浮物质是依靠作物和土壤颗是依靠作物和土壤颗粒间的孔隙截留、过粒间的孔隙截留、过滤去除的。滤去除的。土地处理系统的净化机理 污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化物的降解等过程。因此，污水

24、在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。过程。土地处理系统的净化机理BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 主要通过过滤、吸附、干化、辐照、生物捕食以及暴露于不利条件下等方式而被去除 污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化物的降解等过程。因此，污水

25、在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。过程。土地处理系统的净化机理BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 重金属主要是通过重金属主要是通过物理化学吸附、化学物理化学吸附、化学反应与沉淀等途径被反应与沉淀等途径被去除的。去除的。 3、土 地 处 理 基 本 工 艺 地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统 将污水投配到种有作物的土壤表面，污水中的污染物在流经地表将污水投配到种有作物的土壤表面，污水中的污染物在流经地表植物

26、系统时得到充分净化。慢速渗滤系统适用于渗水性能良好的土植物系统时得到充分净化。慢速渗滤系统适用于渗水性能良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。 慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗流速度慢，故污水净慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗流速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。化效率高，出水水质优良。适用于处理村镇生活污水和季节性排放的有机工业废水。适用于处理村镇生活污水和季节性排放的有机工业废水。 快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生方法。快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生方法。适用于渗透性能良

27、好的土壤，如砂土、砾石性砂土、砂质垆坶等。适用于渗透性能良好的土壤，如砂土、砾石性砂土、砂质垆坶等。 污水灌至快速滤渗田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。污水灌至快速滤渗田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。灌水与休灌反复循环进行，使滤田表面土壤处于厌氧灌水与休灌反复循环进行，使滤田表面土壤处于厌氧- -好氧交替运行状态，好氧交替运行状态，依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以净化。净化。 快速渗滤法的主要目的是补给地下水和废水再生回用。进入快速渗滤系快速渗滤法的主要目的是补给地下水

28、和废水再生回用。进入快速渗滤系统的污水应进行适当预处理，以保证有较大的渗滤速率和硝化速率。统的污水应进行适当预处理，以保证有较大的渗滤速率和硝化速率。 土 地 处 理 基 本 工 艺 地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统 土 地 处 理 基 本 工 艺 地表漫流系统适用于低渗透性的黏土或亚黏土，地面的最佳坡度为地表漫流系统适用于低渗透性的黏土或亚黏土，地面的最佳坡度为 2 2 8 8。废水以喷灌法或漫灌法有控制地在地面上均匀地漫流，流向设在。废水以喷灌法或漫灌法有控制地在地面上均匀地漫流，流向设在坡脚的

29、集水渠，在流动过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗入地下。地面坡脚的集水渠，在流动过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗入地下。地面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。放水体。 采用何种方法灌溉取决于土壤性质、作物类型、气象和地形。采用何种方法灌溉取决于土壤性质、作物类型、气象和地形。 地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统 土 地 处 理 基 本 工 艺 污水湿地处理工程污水湿地处理工程,是指利用湿地条件是指利用湿地条件,辅以必要的工程措施辅以必要的工程措施,使污水在由土壤、使污水在由土壤、植物、微生物等组成的复合生态系统中植物、微生物等组成的复合生态系统中,经经物理、化学和生物的综合作用得以物理、化学和生物的综合作用得以净化的处理工程。净化的处理工程。 具体就是将污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水具体就是将污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、沼泽性植物的湿地上，废水在沿一定方向流动过程中，在耐水性植物和土性、沼泽性植物的湿地上，废水