穩(wěn)定塘和污水的土地處.ppt

第十二章 穩(wěn)定塘和污水的土地處理,第一節(jié) 穩(wěn)定塘,穩(wěn)定塘又名氧化塘或生物塘。 穩(wěn)定塘對(duì)污水的凈化過(guò)程與自然水體的自凈過(guò)程相似，是一種利用天然凈化能力處理污水的生物處理設(shè)施。 穩(wěn)定塘多用于小型污水處理，可用作一級(jí)處理、二級(jí)處理，也可用作三級(jí)處理。,概 述,按塘內(nèi)的微生物類(lèi)型、供氧方式和功能等劃分,好 氧 塘,兼 性 塘,厭 氧 塘,曝 氣 塘,深度處理塘,水生植物塘,生 態(tài) 塘,完全儲(chǔ)存塘,穩(wěn) 定 塘 的 分 類(lèi),好 氧 塘,兼 性 塘,厭 氧 塘,曝 氣 塘,深度處理塘,好氧塘的深度較淺，陽(yáng)光能透至塘底，全部塘水內(nèi)都含有溶解氧，塘內(nèi)菌藻共生，溶解氧主要是由藻類(lèi)供給，好氧微生物起凈化污水作用。,兼性塘的深度較大，上層是好氧區(qū)，藻類(lèi)的光合作用和大氣復(fù)氧作用使其有較高的溶解氧，由好氧微生物起凈化污水作用；中層的溶解氧逐漸減少，稱(chēng)兼性區(qū)（過(guò)渡區(qū)），由兼性微生物起凈化作用；下層塘水無(wú)溶解氧，稱(chēng)厭氧區(qū)，沉淀污泥在塘底進(jìn)行厭氧分解。,厭氧塘的塘深在2m以上，有機(jī)負(fù)荷高，全部塘水均無(wú)溶解氧，呈厭氧狀態(tài)，由厭氧微生物起凈化作用，凈化速度慢，污水在塘內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)。,曝氣塘采用人工曝氣供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微生物起凈化作用污水停留時(shí)間較短。,深度處理塘又稱(chēng)三級(jí)處理塘或熟化塘，屬于好氧塘。其進(jìn)水有機(jī)污染物濃度很低，一般BOD530mg/L。常用于處理傳統(tǒng)二級(jí)處理廠的出水，提高出水水質(zhì)，以滿足受納水體或回用水的水質(zhì)要求。,穩(wěn)定塘的優(yōu)點(diǎn) 基建投資低 當(dāng)有舊河道、沼澤地、谷地可利用作物作為穩(wěn)定塘?xí)r，穩(wěn)定塘系統(tǒng)的基建投資低。 運(yùn)行管理簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì) 穩(wěn)定塘運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，動(dòng)力消耗低，運(yùn)行費(fèi)用較低，約為傳統(tǒng)二級(jí)處理廠的1/31/5。 可進(jìn)行綜合利用 實(shí)現(xiàn)污水資源化，如將穩(wěn)定塘出水用于農(nóng)業(yè)灌溉，充分利用污水的水肥資源；養(yǎng)殖水生動(dòng)物和植物，組成多級(jí)食物鏈的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。 穩(wěn)定塘的缺點(diǎn) 占地面積大 沒(méi)有空閑余地時(shí)不宜采用。 處理效果受氣候影響 如季節(jié)、氣溫、光照、降雨等自然因素都影響穩(wěn)定塘的處理效果。 設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，可能形成二次污染 如污染地下水、產(chǎn)生臭氧和滋生蚊蠅等。,穩(wěn)定塘的優(yōu)缺點(diǎn),（1）高負(fù)荷好氧塘 這類(lèi)塘設(shè)置在處理系統(tǒng)的前部，目的是處理污水和產(chǎn)生藻類(lèi)。特點(diǎn)是塘的水深較淺，水力停留時(shí)間較短，有機(jī)負(fù)荷高。 （2）普通好氧塘 這類(lèi)塘用于處理污水，起二級(jí)處理作用。特點(diǎn)是有機(jī)負(fù)荷較高，塘的水深較高負(fù)荷好氧塘大，水力停留時(shí)間較長(zhǎng)。 （3）深度處理好氧塘 深度處理好氧塘設(shè)置在塘處理系統(tǒng)的后部或二級(jí)處理系統(tǒng)之后，作為深度處理設(shè)施。特點(diǎn)是有機(jī)負(fù)荷較低，塘的水深較高負(fù)荷好氧塘大。,好 氧 塘,種 類(lèi),細(xì)菌的降解作用 有機(jī)物O2H+CO2H2ONH4+ C5H7O2N （A） 藻類(lèi)的光合作用 106CO216NO3-HPO42-122H2O18H+C106H263O110N16P138O2 （B） 上述生化反應(yīng)表明，好氧塘內(nèi)有機(jī)污染物的降解過(guò)程，是溶解性有機(jī)污染物轉(zhuǎn)換為無(wú)機(jī)物和固態(tài)有機(jī)物細(xì)菌和藻類(lèi)細(xì)胞的過(guò)程。,好 氧 塘,基本工作原理,（細(xì)菌）,（藻類(lèi)）,好氧塘凈化有機(jī)污染物的基本工作原理如圖所示。,塘內(nèi)存在著菌、藻和原生動(dòng)物的共生系統(tǒng)。有陽(yáng)光照射時(shí)，塘內(nèi)的藻類(lèi)進(jìn)行光合作用，釋放出氧，同時(shí)，由于風(fēng)力的攪動(dòng)，塘表面的好氧型異氧細(xì)菌利用水中的氧，通過(guò)好氧代謝氧化分解有機(jī)污染物并合成本身的細(xì)胞質(zhì)（細(xì)胞增殖），其代謝產(chǎn)物CO2則是藻類(lèi)光合作用的碳源。塘內(nèi)菌藻生化反應(yīng)可用下式（A）和（B）表示：,藻類(lèi)光合作用是塘水的溶解氧和pH值呈晝夜變化。白晝，藻類(lèi)光合作用釋放的氧，超過(guò)細(xì)菌降解有機(jī)物的需氧量，此時(shí)塘水的溶解氧濃度很高，可達(dá)到飽和狀態(tài)。夜間，藻類(lèi)停止光合作用，且由于生物的呼吸消耗氧，水中的溶解氧濃度下降，凌晨時(shí)達(dá)到最低。陽(yáng)光再照射后，溶解氧再逐漸上升。好氧塘的pH值與水中CO2濃度有關(guān)，受塘水中碳酸鹽系統(tǒng)的CO2平衡關(guān)系影響，其平衡關(guān)系式如下： 上式表明，白天，藻類(lèi)光合作用使CO2降低，pH值上升。夜間，藻類(lèi)停止光合作用，細(xì)菌降解有機(jī)物的代謝沒(méi)有中止，CO2累積，pH值下降。,好 氧 塘,基本工作原理,好 氧 塘,好氧塘內(nèi)的生物種群主要有 藻類(lèi)、菌類(lèi)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物、水蚤等微型動(dòng)物。,菌類(lèi)主要是生存在水深0.5m的上層，濃度為11085109個(gè)/mL，主要種屬與活性污泥和生物膜相同。,原生動(dòng)物和后生動(dòng)物的種屬數(shù)與個(gè)體數(shù)，均比活性污泥法和生物膜法少。,藻類(lèi)的種類(lèi)和數(shù)量與塘的負(fù)荷有關(guān)，它可以反應(yīng)塘的運(yùn)行狀況和處理效果。,好 氧 塘,好氧塘內(nèi)的生物種群,好氧塘的主要尺寸的經(jīng)驗(yàn)值如下： 好氧塘多采用矩形，表面的長(zhǎng)寬比為3:14:1，一般以塘深的1/2處的面積作為計(jì)算塘面。塘堤的超高為0.61.0m。單塘面積不宜大于4ha； 塘堤的內(nèi)坡坡度為1:21:3（垂直:水平）外坡坡度為1:21:5（垂直:水平）； 好氧塘的座數(shù)一般不少于3座，規(guī)模很小時(shí)不少于2座。,好 氧 塘,好氧塘內(nèi)的設(shè)計(jì),好氧塘工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是計(jì)算好氧塘的尺寸和個(gè)數(shù)。表121是好氧塘的典型設(shè)計(jì)參數(shù)。,好氧區(qū)對(duì)有機(jī)污染物的凈化機(jī)理與好氧塘相同。 兼性區(qū)的塘水溶解氧較低，且時(shí)有時(shí)無(wú)。這里的微生物是異氧型兼性細(xì)菌，它們既能利用水中的溶解氧氧化分解有機(jī)污染物，也能在無(wú)分子條件下，以NO3-、CO32-作為電子受體進(jìn)行無(wú)氧代謝。 厭氧區(qū)無(wú)溶解氧?？沙廖镔|(zhì)和死亡藻類(lèi)，菌類(lèi)在此形成污泥層，污泥層中的有機(jī)質(zhì)由厭氧微生物對(duì)其進(jìn)行厭氧分解。與一般的厭氧發(fā)酵反應(yīng)相同，其厭氧分解包括酸發(fā)酵和甲烷發(fā)酵兩個(gè)過(guò)程。發(fā)酵過(guò)程中未被甲烷化的中間產(chǎn)物（如脂肪酸、醛、醇等）進(jìn)入塘的上、中層，由好氧菌和兼性菌繼續(xù)進(jìn)行降解。而CO2、NH3等代謝產(chǎn)物進(jìn)入好氧層，部分逸出水面，部分參與藻類(lèi)的光合作用。 兼性塘不僅可去除一般的有機(jī)污染物，還可以有效的去除磷、氮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和某些難降解的有機(jī)污染物。,兼 性 塘,工 作 原 理,兼性塘的有效水深一般為1.02.0m，通常由三層組成，上層為好氧區(qū)、中層兼氧區(qū)和底部厭氧區(qū)，如圖所示。,兼性塘一般采用負(fù)荷法進(jìn)行計(jì)算，我國(guó)建立較完善的設(shè)計(jì)規(guī)范。表122是我國(guó)“七五”國(guó)家科技攻關(guān)成果建議的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。 兼性塘的主要尺寸的經(jīng)驗(yàn)值如下： 兼性塘一般采用矩形，長(zhǎng)寬比3:14:1。塘的有效水深為1.22.5m，超高為0.61.0m,儲(chǔ)泥區(qū)高度應(yīng)大于0.3m。 兼性塘的堤壩的內(nèi)坡坡度為1:21:3（垂直:水平），外坡坡度為1:21:5。 兼性塘一般不少于三座，多采用串連，其中第一塘的面積約占兼性塘總面積的3060，單塘面積應(yīng)少于4ha，以避免布水不均勻或波浪較大等問(wèn)題。,兼性塘的設(shè)計(jì),兼 性 塘,厭氧塘對(duì)有機(jī)污染物的降解，與所有的厭氧生物處理設(shè)備相同，是由兩類(lèi)厭氧菌通過(guò)產(chǎn)酸發(fā)酵和甲烷發(fā)酵兩階段來(lái)完成的。即先由兼性厭氧產(chǎn)酸菌將復(fù)雜的有機(jī)物水解、轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的有機(jī)物(如有機(jī)酸。醇、醛等)，再由絕對(duì)厭氧菌（甲烷菌）將有機(jī)酸轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等。 由于甲烷菌的世代時(shí)間長(zhǎng)，增殖速度慢，且對(duì)溶解氧和pH敏感，因此厭氧塘的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，必須以甲烷發(fā)酵階段的要求作為控制條件，控制有機(jī)污染物的投配率，以保持產(chǎn)酸菌和甲烷菌之間的動(dòng)態(tài)平衡。 應(yīng)控制塘內(nèi)的有機(jī)酸濃度在3000mg/L以下，pH值為6.57.5，進(jìn)水的BOD5：N：P=100:2.5:1,硫酸鹽濃度應(yīng)小于500mg/L，以使厭氧塘能正常運(yùn)行。,厭 氧 塘,基 本 工 作 原 理,厭氧塘的設(shè)計(jì)通常是用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用有機(jī)負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)的主要經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 有機(jī)負(fù)荷 有機(jī)負(fù)荷的表示方法有三種：BOD5表面負(fù)荷（kgBOD5/had）、BOD5容積負(fù)荷（kgBOD5/m3d ）VSS容積負(fù)荷（kgVSS/m3d），我國(guó)采用BOD5表面負(fù)荷。處理城市污水的建議負(fù)荷值為200600kg/had。對(duì)于工業(yè)廢水，設(shè)計(jì)負(fù)荷應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。 厭氧塘一般為矩形，長(zhǎng)寬比為2:12.5:1。單塘面積不大于4ha。塘水有效深度一般為2.04.5m,儲(chǔ)泥深度大于0.5m，超高為0.61.0m。 厭氧塘的進(jìn)水口離塘底0.61.0m,出水口離水面的深度應(yīng)大于0.6m（圖123），使塘的配水和出水較均勻，進(jìn)、出口的個(gè)數(shù)均應(yīng)大于兩個(gè)。 厭氧塘很少用于單獨(dú)污水處理，而是作為其他處理設(shè)備酸前處理單元。厭氧塘宜用于處理高濃度有機(jī)廢水，也可用于處理城鎮(zhèn)污水。,厭 氧 塘,設(shè) 計(jì) 和 應(yīng) 用,曝氣塘是在塘面上安裝有人工曝氣設(shè)備的穩(wěn)定塘,曝 氣 塘,曝氣塘出水的懸浮固體濃度較高，排放前需進(jìn)行沉淀，沉淀的方法可以用沉淀池，或在塘中分割出靜水區(qū)用于沉淀。若曝氣塘后設(shè)置兼性塘，則兼性塘要在進(jìn)一步處理其出水的同時(shí)起沉淀作用。 曝氣塘的水力停留時(shí)間為310d，有效水深26m。曝氣塘一般不少于3座，通常按串連方式運(yùn)行。,完全混合曝氣塘中曝氣裝置的強(qiáng) 度應(yīng)能使塘內(nèi)的全部固體呈懸浮狀 態(tài)，并使塘水有足夠的溶解氧供微 生物分解有機(jī)污染物。,部分混合曝氣塘不要求保持全部 固體呈懸浮狀態(tài)，部分固體沉淀并 進(jìn)行厭氧消化。其塘內(nèi)曝氣機(jī)布置 較完全混合曝氣塘稀疏。,完 全 混 合 曝 氣 塘,部 分 混 合 曝 氣 塘,曝氣塘的兩種類(lèi)型,完 全 混 合 曝 氣 塘,部 分 混 合 曝 氣 塘,穩(wěn) 定 塘 系 統(tǒng) 的 工 藝 流 程,穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)的組成,穩(wěn)定塘的流程組合依當(dāng)?shù)貤l件和處理要求不同而異，圖125為幾種典型的流程組合。,穩(wěn)定塘的流程組合,塘的位置 穩(wěn)定塘應(yīng)設(shè)在居民區(qū)下風(fēng)向200m以外，以防止塘散發(fā)的臭氣影響居民區(qū)。此外，塘不應(yīng)設(shè)在距機(jī)場(chǎng)2km以內(nèi)的地方，以防止鳥(niǎo)類(lèi)（如水鷗）到塘內(nèi)覓食、聚集，對(duì)飛機(jī)航行構(gòu)成危險(xiǎn)。 防止塘體損害 為防止浪的沖刷，塘的襯砌應(yīng)在設(shè)計(jì)水位上下各0.5m以上。若需防止雨水沖刷時(shí)，塘的襯砌應(yīng)做到堤頂。襯砌方法有干砌塊石、漿砌塊石和混凝土板等。 在有冰凍的地區(qū)，背陰面的襯砌應(yīng)注意防凍 若筑堤土為黏土?xí)r，冬季會(huì)因毛細(xì)作用吸水而凍脹，因此，在結(jié)冰水位以上位置換為非黏性土。 塘體防滲 穩(wěn)定塘的滲漏可能污染地下水源；若塘體出水再考慮回用，則塘體滲漏會(huì)造成水資源損失，因此，塘體防滲是十分重要的。但某些防滲措施的工程費(fèi)用較高，選擇防滲措施時(shí)應(yīng)十分謹(jǐn)慎。防滲方法有素土夯實(shí)、瀝青防滲襯面、膨脹土防滲襯面和塑料薄膜防滲襯面等。 塘的進(jìn)出口 進(jìn)出口的形式對(duì)穩(wěn)定塘的處理效果有較大影響。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意配水、集水均勻，避免短流、溝流、及混合死區(qū)。主要措施為采用多點(diǎn)進(jìn)水和出水；進(jìn)口、出口之間的直線距離盡可能大；進(jìn)口、出口的方向避開(kāi)當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向。,穩(wěn) 定 塘 塘 體 設(shè) 計(jì) 要 點(diǎn),第二節(jié) 污水土地處理,污水土地處理是在人工調(diào)控下利用土壤微生物植物組成的生態(tài)系統(tǒng)使污水中的污染物凈化的處理方法。 污水土地處理是在農(nóng)田灌溉的基礎(chǔ)上的應(yīng)用。 土地處理是以土地作為主要處理系統(tǒng)的污水處理方法，其目的是凈化污水，控制水污染。土地處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)（如負(fù)荷率）需通過(guò)試驗(yàn)研究確定。 土地處理技術(shù)有五種類(lèi)型：慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、濕地和地下滲濾系統(tǒng)。 土地處理系統(tǒng)是由污水預(yù)處理設(shè)施，污水調(diào)節(jié)和儲(chǔ)存設(shè)施，污水的輸送、布水及控制系統(tǒng)，土地凈化田，凈化出水的收集和利用系統(tǒng)等五部分組成。,污 水 土 地 處 理,污水土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理十分復(fù)雜，它包含了物理過(guò)濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀、微生物對(duì)有機(jī)物的降解等過(guò)程。因此，污水在土地處理系統(tǒng)中的凈化是一個(gè)綜合凈化過(guò)程。,土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理,BOD的去除,磷和氮的去除,懸浮物質(zhì)的去除,病原體的去除,重金屬的去除,污水土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理十分復(fù)雜，它包含了物理過(guò)濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀、微生物對(duì)有機(jī)物的降解等過(guò)程。因此，污水在土地處理系統(tǒng)中的凈化是一個(gè)綜合凈化過(guò)程。,土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理,BOD的去除,磷和氮的去除,懸浮物質(zhì)的去除,病原體的去除,重金屬的去除,污水土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理十分復(fù)雜，它包含了物理過(guò)濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀、微生物對(duì)有機(jī)物的降解等過(guò)程。因此，污水在土地處理系統(tǒng)中的凈化是一個(gè)綜合凈化過(guò)程。,土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理,BOD的去除,磷和氮的去除,懸浮物質(zhì)的去除,病原體的去除,重金屬的去除,污水土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理十分復(fù)雜，它包含了物理過(guò)濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀、微生物對(duì)有機(jī)物的降解等過(guò)程。因此，污水在土地處理系統(tǒng)中的凈化是一個(gè)綜合凈化過(guò)程。,土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理,BOD的去除,磷和氮的去除,懸浮物質(zhì)的去除,病原體的去除,重金屬的去除,污水土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理十分復(fù)雜，它包含了物理過(guò)濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀、微生物對(duì)有機(jī)物的降解等過(guò)程。因此，污水在土地處理系統(tǒng)中的凈化是一個(gè)綜合凈化過(guò)程。,土地處理系統(tǒng)的凈化機(jī)理,BOD的去除,磷和氮的去除,懸浮物質(zhì)的去除,病原體的去除,重金屬的去除,土 地 處 理 基 本 工 藝,土 地 處 理 基 本 工 藝,土 地 處 理 基 本 工 藝,土 地 處 理 基 本 工 藝,土 地 處 理 基 本 工 藝,863項(xiàng)目中試系統(tǒng)工藝流程圖