第八章-水体污染及防治教案

第八章-水体污染及防治教案..第八章-水体污染及防治教案..第三节氧化塘氧化塘（oxidationponds）又称稳定塘或生物塘。它是利用库塘等水生生态系统对污水的净化作用，进行污水处理和利用的生物工程措施。氧化塘作用的基本原理是生物降解。当废水进入塘后，可沉淀的固体沉至塘底，其中有机物进行厌氧分解．产生的沼气（CH4）逸出水面，二氧化碳、氨等溶解于永中。溶解或悬浮干水中的有机物经微生物作用进行有氧分解，同时释放的氨和二氧化碳溶解于水中，供水中藻类营养和繁殖。藻类进行光合柞用放出的氧气供微生物分解有机物。一、我国氧化塘的主要特点（1）充分利用地形（2）超大型氧化塘工程（3）净化和利用相结合（4）广谱、高效、稳定的净化能力（5）人工强化系统塘的研究和利用二、氧化塘的结构和净化机制采用厌氧、兼性和好氧串联氧化塘。每塘又由于水深浅不同区分为好氧区、兼性区和厌氧区。氧化塘的净化作用主要是通过氧化、还原、合成的过程去除污水中的污染物（生物可降解的物质）。生物不能降解的物质，则由污水中物理化学性质的变化而发生氧化、还原、凝聚、沉降作用而沉淀除去。（一）厌氧塘兼性塘和好氧塘前的预处理塘，有机负荷高，厌氧占优势。厌氧菌能从NO3－和NO2－中获取氧并放出氮。硫酸盐和碳酸盐是厌氧菌和兼性菌主要供氧体两个阶段：产酸；甲烷发酵（甲烷菌）在曝气池中，首先墙养和驯化出具有适当浓度的潘性污泥，然后引入待处理的废水与池中恬性污泥混合为混合液，同时不断地供给空气，使氧转移到污水中促进好气纫菌的活动，并使污水中的有机物与活性污泥充分接触进行吸附氧化。经氧化分解后，棍合液流出进入二次沉淀池，使泥水分离，澄清后将水排出。沉淀的污泥一部分回流到吧气池与污水混合，维持净化污水中的有机物所必需的活性污泥浓度，以实现连续的净化过程；超过需耍的增长污泥郡分则是从系统中排出。3、活性污泥降解庆水中有机物的过程活性污泥在曝气过程中对有机物的降解（去除）可分为两个阶段——吸附阶段和稳定阶段。在吸附阶段，主宴是废水中的有机物转移到活性污泥上去，这是由于清性污泥具有巨大的表面积，而在其表面上含有多糖类的粘性物质所致。废水主要靠活性污泥的吸附作用而得到净化。在稳定阶段，主要是转移到活性污泥上的有机物质为微生物所利用的过程。当废水中的有机物处于悬浮状态和胶态时，吸附阶段很短（一般在10～45分钟左右），而稳定阶段较长。活性污泥法的主要问题是产生大量剩余的污泥，需要用其它办法处理。现在世界各国，包括我国都发展了各种处理系统以减少剩余污泥的产量，颗粒活性污泥法就是一种行之有效的方法。这种方法是把活性污泥培养成颗粒状，用颗粒活性污泥完全矿化废水中的有机物，而不形成新的微生物细胞，或者只在颗粒活性污泥内部维持微生物细胞的新老更替。北京市高碑店污水处理厂使用的就是活性污泥法。（二）生物膜法生物膜法和活性污泥法一样都是利用微生物来去除废水中有机物的方法。但在活性污泥法中，微生物处于悬浮生长状态，所以活性污泥系统又称为悬浮生长系统。而生物膜中的微生物则附着生长在某些固体物的表面，所以生物膜处理系统又称为附着生长系统。生物转盘（又名转盘式生物滤池）1．生物膜的构造与性能微生物附着在介质表面上，为微生物提供附着介质的材料称为滤料（或载体）。废水在与滤料或载体流动接触的过程中，其中的有机物被微生物同化并在滤料或载体的表面上逐渐形成生物膜。生物膜是微生物高度密集的物质，是由好氧菌、厌氧菌、兼性菌．真菌、原生动物等组成的生态系统。另外，在一些生物膜处理的构筑物中还会有藻类出现。对于不同的废水、不同的工作条件和下同的处理设施及部位，构成生物膜的微生物种类和数量是不相同的。生物膜首先吸附附着水层中的有机物，然后由生物膜外侧的好氧菌将其分解；随着傲生物的生长，生物膜的厚度不断增加，当达到一定厚度时，氧气不能透入深部，使得在靠近滤料或载体表面的薄层中造成厌氧环境而形成厌氧膜层。生物膜的内外进行着多种物质的传递，其过程为；空气中的氧溶于流动水层中，井通过附着水层传给生物膜，供微生物呼吸用；污水中的有机物则由流动水层传递给附着水层。再进入尘物膜被降解，微生物的代谢产物则沿着相反的方向徘除．随着厌氧层厚度的增加，其代谢产物也逐渐增多。当这些代酣产物透过好氧层逸出时，破坏了好氧层生态系统的稳定状态，也减弱了生物膜在滤料域载体）上的固着力．此时的生物膜呈老化状态。在流动水的冲刷下，老化的生物膜脱落，新的生物膜又开始生长，它具有较强的净化功能。3、生物膜法的特点生物膜由于固着在滤料或载体上，因此能在膜上生长那些繁殖速度慢、世代时问长的细菌和较高级的微生物，如丝状菌、轮虫、寡毛虫等。为生物膜法多为分段处理，在每段都能自然形成各自独特的优势微生物种群。由于生物膜生物相的多样化和生物膜法处理工艺的结构特点，使得生物膜法对水量、水质变动具有较强的适应性，并能在低温条件下保持较好的净化功能。它与活性污泥法相比，处理工艺产生的污泥量少，约为淆性污泥法的3／4，动力耗费一般较低，所产生的污泥宜干固液分离。（三）污水处理结——氧化塘（生物塘）污水处理塘是一些适宜的自然池塘、经人工改造的自然池塘或是人工修建的池塘。这些池塘通过不同工作原理和净化机理，诸如厌氧、好氧、兼性生物净化、水生生物处理、水生态系统净化、封闭式贮留、调贮控制排放等．以保证其排出的水量水质不超过受纳水体的自净容量。大多数的污水处理塘是利用水垢中的微生物和藻类对污水和有机废水迸行需氧生物处理，所以又称生物塘。有多年的历史：据美国的资料，在60年代初，美国用作家庭生活污水处理的生物浴已超过1000多个，而用作工业废水处理的生物塘也超过800个。近隼来，考虑到节能和污水的深度处理，各国吏加重视刊用生物塘处理污水。美国在1972年已有生物塘4000多个，占当时美国城市污水厂总数的1／3。我国从20世纪叨年代初就开晨了应用生物塘处理城市清水和工业废水的探索性研究。据有关资料，到1984年，我国就有犯座生物塘．过去生物塘主要用于处理人口较少的城镇污水，现在已发履到每天可处理10万吨以上污水。澳大利亚墨尔本市生物塘每天可处理35万吨污水。一、我国氧化塘的主要特点(一)充分利用地形，工程简易(二)超大型氧化塘工程(三)净化和利用相结合(四)广谱、高故和稳定的净化能力(玉)人工强化系统络的研究和应用二、氧化塘结构及净化机制根据污水处理塘的净化机理大致可分为：塘、厌氧塘、兼性塘、曝气氧化塘、塘田和鱼塘等。1、厌氧塘厌氧塘是在处理高浓度有机污染物时，在兼性塘和好氧塘前的预处理塘，有机负菏高，厌氧占优势。N03-和NO2-、硫酸盐和碳酸盐是厌氧茵和兼性茵的主要供氧体。厌氧降解包括两个阶段：第一阶段是产酸阶段，第二阶段是甲烷发酵，就去除COD和BOD而言，产酸阶段COD和BOD降低得很少，但在甲烷发酵阶段则明显降低。因为在甲烷发酵阶段废水中有机物的主要组成元素碳、氢、氧和氯等转变为甲烷和二氧化碳而从废水中除去。产生甲烷和二氧化碳等气体的量越大，BoD和COD的去除率越高。(二)兼性塘分层:塘的上层阳光充沛，藻类光合作用旺盛，水中溶解氧充足，是好氧菌—藻类共生系统；中层光照弱，溶解氧少，兼性微生物占优势；底层为厌氧层，厌氧微生物占优势，对沉淀于塘底的污泥进行厌氧发酵。兼性塘的BOD去除率取决于水中藻类浓度．一般可达70％一90％，比好氧塘更广谱地去污。在兼性塘中放养水葫芦、狐尾藻等植物时，能增强其除污能力。(三)好氧塘塘水深应保证阳光透射到塘底，使藻类能在整个搪内进行光合作用，好氧塘中藻—菌共生系统能很好地除去BOD、氮、磷等无机营养，但由于藻类大量繁殖，致使出水水质台藻类过多而使悬浮物、BOD、COD及总氮等含量偏高，造成水体第二次污染：因此，国外常采用除藻技术，但技术复杂且不经济。最简便、经济和合理的除藻技术是养鱼、虾、贝、鸭和鹅等，消耗藻类，维持水体营养平衡，实现污水资源化。好氧塘如果水质差，塘浅不易养鱼，可种植耐污而有净化能力的水葱、卢苇、菖蒲、水花生及水葫芦等。三、氧化塘的效益（一）、净化效率因素：季节生态系统类型和生物量藻类过多水解池—稳定塘是一种新型的氧化塘系统，与传统氧化塘相比，其优势主要体现在降解范围广和降解速率快，在达到同样的出水水质时，所需时间可缩短50％。同时、占地面积也可减少50％。主要是因为水解他能将大分子难降解有机物转化为小分子物质，从而加速了在后续稳定塘中的降解。四、氧化塘系统的类型(一)处理—贮存培系统(二)多级生态处理与利用系统第四节污水土地处理系统污水通过二级处理，仍然合有一定量的悬浮固体、溶解性有机物质、溶解性无机盐类，特别是含有较大量的氮、磷物质，因此，必须采取三级处理、但三级处理费用昂贵，所以提出用土地处理代替三级处理。这样不仅费用低廉、节省能耗，且可利用肥源，促进土壤生态平衡，保护土壤土地处理系统概念污水土地处理是在人工调控下利用土壤—微生物—植物组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法。在污染物得以净化的同时，水中的营养物质和水分也得以循环利用。因此，土地处理是使污水资源化、无害化和稳定化的处理利用系统。污水土地处理是在污水农田灌溉的基础上发展起来的，二者不同：和污灌相似但不同：废水土地处理(LandTreatmentofWastewater)废水灌溉农田(WastewaterIrrigation)1以控制水污染、净化污水为目标；2以土地处理构筑物，利用土壤—植物系统净化废水，达到一定的水质目标，实质上是生态工程系统；3对进水的水量、水质有较严格要求，需要一定的预处理；4通过试验研究确定设计运行参数，采用适宜负荷与运行条件；5对系统进行有效管理与维护保证处理效果；6能终年稳定运行；7、有收集系统，对出水进行有控的排放与利用；8、对周围环境设有监测系统1以作物对水肥资源的利用为目标；2以灌水定额、灌溉制度及废水农田排放标准来控制灌溉水的水量与水质；3无专门的设计运行参数，一般无完整科学的设计；4不能终年运行；5、出水不加收集，不能进行有控排放与利用；6无专门的环境监测系统一、土地处理系统类型土地处理技术有五种类型：慢速渗滤快速渗滤地表漫流湿地地下渗滤系统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、布水及控制系统，土地净化田，净化出水的收集和利用系统等五部分组成。1．慢速渗滤系统慢速渗滤系统适用于渗水性良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。废水经喷灌或面灌后垂直向下缓慢渗滤，土地净化田上种作物，这些作物可吸收污水中的水分和营养成分，通过土壤—微生物—作物对污水进行净化，部分污水蒸发和渗滤。慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗滤速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因素为：灌水率、灌水方式、作物选择和预处理等。2．快速渗滤系统适用于渗透性非常良好的土壤，如砂土、砾石性砂土、砂质砂土等。污水灌至快速渗滤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，使滤田表层土壤处于厌氧一好氧交替运行状态，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。用于补给地下水时不设集水系统，若用于废水再生回用，则需设地下集水管或井群以收集再生水。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。一般情况下，污水经过一级处理就可以满足要求。若可供使用的土地有限，需加大渗滤速率，或要求高质量的出水水质时，则应以二级处理作为预处理。3．地表漫流系统地表漫流系统适用于渗透性低的黏土或亚黏土，地面最佳坡度为2％到8％。废水以喷灌法或漫灌(淹灌)法有控制地分布在地面上均匀的漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流行过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗人地下。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放水体(图4—8)。采用何种灌溉方法取决于土壤性质、作物类型、气象和地形。4．湿地处理系统湿地处理系统是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水的方法。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行过程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化湿地处理可用于直接处理污水或深度处理。污水进入系统前需预处理，方法有化粪池、格栅、筛网、初沉池、酸化(水解)池和稳定塘等。5．地下渗滤处理系统地下渗滤处理系统是将污水投配到距地面约0.5m深，有良好渗透性的地层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化.地下渗滤系统适用于无法接人城市排水管网的小水量污水处理，如分散的居民点住宅、度假村、疗养院等。污水进入处理系统前需经化粪池或酸化(水解)池预处理。二、土地处理系统的基本功能与处理机制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。1)物理过滤：土壤颗粒间的孔孙能截留，滤除废水中的悬浮颗粒；2)物理吸附和物理沉积：土壤中粘土矿物吸附功能；废水中的部分重金属离子可能会由于被吸附、被置换而沉积于土壤中。3)物理化学吸附：金属离子与土壤中无机或有机胶体反应形成蠹合化合物；有机物与无机物反应生成复合物；重金属离子由于阳离子交换而被置换吸附；生成非溶性化合物。4)化学反应与沉淀：5)微生物的代谢和有机物的分解：异养型微生物；厌氧型微生物；硝化菌、反硝化菌等不同污染物的净化机理主要污染物的去除途径如下：1．BOD的去除BOD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生物降解，并合成微生物新细胞。当处理水的BOD负荷超过土壤微生物分解BOD的生物氧化能力时，会引起厌氧状态或土壤堵塞。2．磷和氮的去除在土地处理