污水的自然生物处理

关于污水的自然生物处理第一节废水的稳定塘处理工艺一、概述稳定塘——StabilizationPonds；旧称氧化塘——OxidationPonds；稳定塘是经过人工适当修整的土地，设围堤和防渗层的污水塘，主要依靠自然生物净化功能使污水得到净化的一种污水生物处理技术。净化作用接近自然水体的自净，污水在塘内缓慢流动、较长时间的驻留，通过在污水中存活微生物的代谢活动和包括水生植物在内的多种生物的综合作用，使有机污染物降解，污水得到净化。其净化过程，包括好氧、兼氧和厌氧3种状态，而好氧菌需要氧主要由塘内以藻类为主的水生浮游植物光合作用提供。第2页,共51页，2024年2月25日，星期天第一节废水的稳定塘处理工艺始于20世纪初；到20世纪50~60年代时，发展较快；目前，在美、加、澳等有一定发展；我国有政策规定：“城市废水处理，应推行废水处理厂与氧化塘、土地处理系统相结合的政策”；多用于处理中、小城镇的生活废水。第3页,共51页，2024年2月25日，星期天一、概述A.优点：在条件合适时，基建投资少；运行管理简单，耗能少，运行费用低(1/3～1/5)；可进行综合利用，形成复合生态系统，可产生明显的经济、环境和社会效益。B.缺点：占地面积过多；受气候影响较大，如过冬，春、秋季翻塘等；可能形成二次污染(如污染地下水、产生臭气等)。C.适用条件：土地；气候：气温、日照条件、风力等第4页,共51页，2024年2月25日，星期天一、概述稳定塘内的生物学过程菌藻共生系统；

稳定塘的分类：好氧塘；兼性塘；厌氧塘；曝气塘；深度处理塘；综合生物塘；等。第5页,共51页，2024年2月25日，星期天兼性塘内的生物过程阳光光合作用：CO2+H2O→O2+藻类细胞水面好氧区

兼氧区

厌氧区废水悬浮或溶解的有机物自然沉淀好氧降解：有机物＋O2→CO2+新的细胞厌氧降解：有机污泥→CH4+CO2+新的细胞出水（COD、藻类、细菌）CH4+CO2

第6页,共51页，2024年2月25日，星期天二、好氧塘定义：全塘皆为好氧区；塘深较浅，阳光可以达到塘底。分类：普通好氧塘高负荷好氧塘深度处理好氧塘第7页,共51页，2024年2月25日，星期天好氧塘工作原理示意图第8页,共51页，2024年2月25日，星期天二、好氧塘A.高负荷好氧塘：有机负荷较高，HRT较短；出水中藻类含量高；运行技术较复杂，只适用于气候温暖且阳光充足的地区；处理废水的同时又产生藻类。第9页,共51页，2024年2月25日，星期天二、好氧塘B.普通好氧塘：有机负荷低，HRT长；处理废水为主要目的。C.深度处理好氧塘：有机负荷低，HRT也短；主要串联在二级处理系统之后，进行深度处理。第10页,共51页，2024年2月25日，星期天二、好氧塘3、应用：好氧塘多应用于串联在其它稳定塘后做进一步处理，一般不用于单独处理。第11页,共51页，2024年2月25日，星期天二、好氧塘主要尺寸：(1)长宽比：多采用矩形塘，L:W=3:1~4:1(2)塘深（有效水深）：高负荷好氧塘：0.3~0.45m；普通好氧塘：0.5~1.5m；深度处理好氧塘：0.5~1.5m；超高：0.6~1.0m(3)堤坡：塘内坡坡度1:2~1:3；塘外坡坡度1:2~1:5(4)单塘面积：单塘面积介于0.8~4.0×104m2；好氧塘不少于3座(至少2座)第12页,共51页，2024年2月25日，星期天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BOD表面负荷(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温度范围5～300～300～30BOD5去除率(%)80～9580～9560～80藻类浓度(mg/l)100～26040～1005～10出水SS(mg/l)150～30080～14010～30第13页,共51页，2024年2月25日，星期天三、兼性塘1、特点：

————塘内分多层上层由于藻类的光合作用和大气复氧作用而含有较多溶解氧，为好氧区；中层则溶解氧逐渐减少，为过渡区或兼性区；塘水的下层则为厌氧层；塘的最底层则为厌氧污泥层。第14页,共51页，2024年2月25日，星期天2、兼性塘内的生物过程阳光光合作用：CO2+H2O→O2+藻类细胞水面好氧区

兼氧区

厌氧区废水悬浮或溶解的有机物自然沉淀好氧降解：有机物＋O2→CO2+新的细胞厌氧降解：有机污泥→CH4+CO2+新的细胞出水（COD、藻类、细菌）CH4+CO2第15页,共51页，2024年2月25日，星期天3、兼性塘的构造及主要尺寸(1)长宽比：多采用矩形塘，长宽比为3:1~4:1(2)塘深：有效水深：1.2~2.5m；储泥厚度：≥0.3m；超高：0.6~1.0m(3)单塘面积：一般介于0.8~4.0×104m2；系统中兼性塘一般不少于3座，多串联第16页,共51页，2024年2月25日，星期天4、兼性塘的设计方法lBOD5表面负荷法l与冬季平均水温有关冬季平均气温（

C）BOD5表面负荷（kgBOD5/104m2.d）水力停留时间(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页,共51页，2024年2月25日，星期天四、厌氧塘1、定义：有机负荷高，整个塘无好氧区；常置于塘系统的首端，以承担较高的BOD负荷。2、预处理要求：应设置格栅(≤20mm)；应设置沉砂池；如必要，应设置除油池。3、进水水质要求：进水水质与传统二级处理的要求相同；进水硫酸盐浓度不宜大于500mg/L；进水BOD5:N:P=100:2.5:1第18页,共51页，2024年2月25日，星期天4、厌氧塘的构造及主要尺寸(1)长宽比：一般为矩形，长宽比为2~2.5:1(2)深度：有效水深：2.0~4.5m(2.5~5.0m)；储泥厚度：≥0.5m；超高：0.6~1.0m(3)堤坡：堤内坡度1.5:1~1:3；堤外坡度：1:2~1:4(4)进出水口：厌氧塘进口设在底部，高出塘底0.6~1.0m；出水管应在水面下，淹没深度不小于0.6m；应在浮渣层或冰冻层以下；进口和出口均不得少于两个。(5)塘数及单塘面积：至少应有两座，可并联；单塘面积0.8~4×104m2。第19页,共51页，2024年2月25日，星期天厌氧塘示意图第20页,共51页，2024年2月25日，星期天5、厌氧塘的设计方法l多采用有机负荷法

lBOD5表面负荷，单位：(BOD5/104m2·d)——我国厌氧塘的最大容许负荷：北方:300kgBOD5/(104m2·d)；南方:800kgBOD5/(104m2·d)第21页,共51页，2024年2月25日，星期天五、曝气塘1、定义：曝气塘采用人工曝气供氧，表面叶轮或鼓风曝气：完全混合曝气塘或好氧曝气塘；部分混合曝气塘或兼性曝气塘第22页,共51页，2024年2月25日，星期天2、曝气塘的基本要求(1)完全混合曝气塘的出水经沉淀后污泥可回流；(2)沉淀是曝气塘的必要组成部分；(3)BOD5表面负荷为1～30kgBOD5/(104m3·d)；(4)好氧曝气塘的HRT为3～10d；兼性曝气塘的HRT有可能超过10d；(5)有效水深为2～6m；(6)一般不少于3座，通常按串联方式运行；(7)多采用表面曝气机曝气，北方则多采用鼓风曝气。第23页,共51页，2024年2月25日，星期天六、稳定塘的常用工艺流程1、处理城市废水的传统工艺流程好氧塘进水出水单塘系统第24页,共51页，2024年2月25日，星期天六、稳定塘的常用工艺流程兼性塘进水出水双塘系统好氧塘1、处理城市废水的传统工艺流程第25页,共51页，2024年2月25日，星期天六、稳定塘的常用工艺流程2、有厌氧塘的工艺流程兼性塘进水出水三塘系统好氧塘厌氧塘第26页,共51页，2024年2月25日，星期天六、稳定塘的常用工艺流程3、有曝气塘工艺流程曝气塘进水出水曝气塘系统沉淀池第27页,共51页，2024年2月25日，星期天六、稳定塘的常用工艺流程曝气塘进水出水曝气塘与兼性塘的组合系统兼性塘3、有曝气塘工艺流程兼性塘第28页,共51页，2024年2月25日，星期天六、稳定塘的常用工艺流程4、多塘串联工艺兼性塘进水出水多塘系统好氧塘厌氧塘消毒沉砂池第29页,共51页，2024年2月25日，星期天六、稳定塘的常用工艺流程兼性塘进水出水多塘系统好氧塘消毒沉砂池4、多塘串联工艺第30页,共51页，2024年2月25日，星期天第二节废水的土地处理工艺一、概述1、定义：在人工调控和系统自我调控的条件下，利用土壤——微生物——植物组成的生态系统对废水中的污染物进行一系列物理的、化学的和生物的净化过程，使废水得到净化；并通过系统内营养物质和水分的循环利用，使绿色植物生长繁殖，从而实现废水的资源化、无害化和稳定化，这样的一个生态系统工程，称为废水土地处理系统。第31页,共51页，2024年2月25日，星期天2、历史和现状l

历史悠久；

l

发展迅速：

1987年美国有4000多座土地处理系统；原苏联3.6%的城市废水处理系统是土地处理系统；澳大利亚5%的城市废水处理系统是土地处理系统；等。第32页,共51页，2024年2月25日，星期天3、废水灌溉与土地处理的对比废水土地处理系统(LandTreatmentofWastewater)废水灌溉农田(WastewaterIrrigation)1、以控制水污染、净化污水为目标；2、有处理构筑物，利用土壤——植物系统净化废水，是生态工程；3、对进水水量、水质有要求，需要预处理；4、通过试验确定运行参数，采用适宜负荷与运行条件；5、通过管理与维护保证处理效果；6、全年运行；7、有出水收集系统，能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、无专门设计运行的参数；4、不能终年运行；5、出水不加收集，不能进行有控的排放与利用；6、无专门的环境监测系统第33页,共51页，2024年2月25日，星期天二、系统的组成、作用机理与工艺分类1、系统的组成：废水的预处理设施；废水的调节与贮存设施；

废水的输送、布水及控制系统；土地净化田；净化出水的收集与利用系统第34页,共51页，2024年2月25日，星期天二、系统的组成、作用机理与工艺分类2、净化机理：1)物理过滤：土壤颗粒间的孔隙能截留，滤除废水中的悬浮颗粒；2)物理吸附和物理沉积：土壤中粘土矿物具有吸附功能；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。第35页,共51页，2024年2月25日，星期天二、系统的组成、作用机理与工艺分类3)物理化学吸附：

l金属离子与土壤中无机或有机胶体反应形成螯合物；

l有机物与无机物反应生成复合物；

l重金属离子由于阳离子交换而被置换吸附；

l生成非溶性化合物。第36页,共51页，2024年2月25日，星期天二、系统的组成、作用机理与工艺分类4)化学反应与沉淀：5)微生物的代谢与分解：

l异养型微生物；

l

厌氧微生物；

l硝化菌、反硝化菌等第37页,共51页，2024年2月25日，星期天二、系统的组成、作用机理与工艺分类3、基本工艺类型

l慢速渗滤；(很少采用）

l快速渗滤；(很少采用）

l地表漫流；(很少采用）

l湿地系统；

l地下渗滤系统(很少采用）第38页,共51页，2024年2月25日，星期天三、湿地处理系统：利用沼泽土壤的物理化学作用和微生物的生物化学作用、以及耐水植物（芦苇、香蒲、灯心草等）的协同净化作用使污水得到净化的一种土地处理工艺。a、分类：天然湿地，人工表流湿地和人工潜流湿地系统(见附图)。b、生态系统：耐水植物（芦苇、香蒲等）、土壤（粘土矿物）及其微生物联合作用。c、供氧：植物光合作用在植物根际周围形成“含氧区”，为好氧微生物供氧(见附图）。第39页,共51页，2024年2月25日，星期天第40页,共51页，2024年2月25日，星期天d、净化机理：物理沉降，根际截留，化学沉淀，土壤及其微生物、植物的吸附吸收与生物代谢作用等。e、设计运行：对天然湿地，水深一般0.3-0.8m，不超过1m。对人工湿地：有机负荷NA0.0018—0.011kg/m2d,Nq150-200m3/ha.d。对人工潜流(芦苇—石料/或水草—芦苇系统)，在渗滤和毛细管作用下通过过滤、沉淀、吸附和微生物作用降解污染物。

第41页,共51页，2024年2月25日，星期天人工湿地生态体系的五个组成要素各种透水性的基质，如土壤、砾石等适合在饱和水和厌氧基质中生长的湿地植物，如美人蕉、菖蒲等在基质表面上或者表面下流动的水体好氧或者厌氧微生物群水体动物第42页,共51页，2024年2月25日，星期天实施人工湿地的优势（一）集“生态水景”和“中水处理”功能于一体。在处理污水的同时，又可种草养鱼，用鲜花绿叶美化环境，把清水活鱼还给自然，形成良性、协调的生态园

第43页,共51页，2024年2月25日，星期天实施人工湿地的优势（二）人工湿地具有良好的蓄水功能，可以有效的节约水资源

第44页,共51页，2024年2月25日，星期天实施人工湿地的优势（三）污水（含雨水）处理效果好、出水水质稳定、水中各杂质去除能力强

人工湿地法进、出水指标：

资料来源：人工湿地污水处理数据（中国环境生态网）第45页,共51页，2024年2月25日，星期天在中国，人工湿地应用日益广泛－高级别墅区、高级住宅区篇将人工湿地引入高级别墅区、高级住宅区，即产生了良好的经济效益，又显著提高了局部地区景观的美学价值。同时，湿地生态系统提倡节约