10-自然條件下的生物處理法解析

第10章自然條件下的生物處理法§10.1穩(wěn)定塘穩(wěn)定塘（Stabilization）：又名氧化塘（OxidationPond），生物塘，利用自然凈化實(shí)力處理污水的生物處理設(shè)施，其凈化過程與自然水體自凈過程相像。應(yīng)用：在歐美和部分發(fā)展中國家推廣很快。如下表，為美國的穩(wěn)定塘發(fā)展?fàn)顩r年份19451957196819761980現(xiàn)在穩(wěn)定塘數(shù)（個(gè)）4563125005500700020000全球有超過40個(gè)國家和地區(qū)運(yùn)用穩(wěn)定塘來處理污水。我國穩(wěn)定塘的發(fā)展也很快，目前已經(jīng)超過40座。如：黑龍江省齊齊哈爾污水庫，上海金山石化總廠穩(wěn)定塘，新疆克拉瑪依市穩(wěn)定塘，湖北鄂城鴨兒湖，江蘇鎮(zhèn)江市潤(rùn)州穩(wěn)定塘，云南澄江縣撫仙湖，北京官廳水庫黑土洼等等。穩(wěn)定塘的類型好氧穩(wěn)定塘：較淺，陽光透射，全塘含有溶解氧兼性穩(wěn)定塘：深度較大，上層好氧，下層厭氧厭氧穩(wěn)定塘：2m以上，有機(jī)負(fù)荷高，全塘無溶解氧曝氣穩(wěn)定塘：2m以上，接受人工曝氣供氧深度處理塘：又稱三級(jí)處理塘，或熟化塘，好氧處理，進(jìn)水污染物濃度低，BOD5≤30mg/L。用于處理二級(jí)處理廠出水。穩(wěn)定塘應(yīng)用狀況(1)用于處理小城鎮(zhèn)污水，美國90%用于處理萬人以下小城鎮(zhèn)污水，設(shè)計(jì)流量小于7570m3/d。(2)用于食品工業(yè)廢水，繼而廣泛用于造紙、紡織、皮革、石油化工等工業(yè)廢水。美國20世紀(jì)70年頭有處理工業(yè)廢水的穩(wěn)定塘1000多座，處理食品廢水的占1/2。(3)作為活性污泥二級(jí)處理的后續(xù)深度處理。(4)穩(wěn)定塘處理污水與綜合利用相結(jié)合，發(fā)展養(yǎng)魚、養(yǎng)禽、水生植物、飼料等。(5)穩(wěn)定塘的運(yùn)行方式，由單塘運(yùn)轉(zhuǎn)向多塘串聯(lián)運(yùn)行，并以兼性塘為主，如：厭氧塘——兼性塘——好氧塘或兼性塘——好氧塘等串聯(lián)方式。法國南部MeZe鎮(zhèn)的氧化塘污水處理系統(tǒng)齊齊哈爾市南郊污水處理廠氧化塘

氧化塘的面積有880公頃已經(jīng)具有生態(tài)效應(yīng)野鴨成群氧化塘進(jìn)水口水體黑臭氧化塘2號(hào)塘水體已變黃氧化塘3號(hào)塘水體變綠，已形成生物系統(tǒng)氧化塘出水口水體已由黑臭變?yōu)榫G色氧化塘可以在氧化塘中種植經(jīng)濟(jì)作物，既可以處理污水，又可以資源利用。優(yōu)點(diǎn)基建投資低運(yùn)行管理簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)可進(jìn)行綜合利用缺點(diǎn)占地面積大處理效果受氣候影響設(shè)計(jì)運(yùn)行不當(dāng)時(shí)，可能形成二次污染1好氧穩(wěn)定塘好氧塘又可分為：高復(fù)荷塘（水淺、停留時(shí)間短、有機(jī)負(fù)荷高）；一般塘（水深、停留時(shí)間長(zhǎng)、二級(jí)處理作用）；深度處理塘（安置與二級(jí)處理之后）特點(diǎn)好氧微生物——藻類共生藻類進(jìn)行光合作用，吸取部分有機(jī)物分解的二氧化碳，放出氧，成為微生物利用的溶解氧。好氧塘是各類穩(wěn)定塘的基礎(chǔ)，一般都設(shè)好氧塘。出水藻類含量高，假如養(yǎng)分過剩產(chǎn)生水華2好氧塘設(shè)計(jì)計(jì)算(1)Oswald公式：假設(shè)：好氧塘中微生物氧化分解有機(jī)物所需的量等于藻類光合作用所產(chǎn)生的氧量。單位表面積單位時(shí)間光合作用產(chǎn)生的氧量：其中，S為設(shè)計(jì)陽光輻射值（Cal/cm2d）F為氧轉(zhuǎn)換系數(shù)，1.25—1.75之間，一般為1.6微生物所需氧量近似的認(rèn)為等于去除的BOD5量：(2)有機(jī)復(fù)荷法：有機(jī)物面積負(fù)荷：BOD5面積負(fù)荷（kg/hm2d）有機(jī)物面積去除負(fù)荷好氧塘主要尺寸閱歷值：1）多接受矩形，表面長(zhǎng)寬比為3:1—4:1，一般一塘深1/2處面積作為計(jì)算塘面積。唐高0.6-1.0m，單塘面積不宜超過4ha(104m2)2）塘堤的內(nèi)坡坡度為1:2—1:3（垂直：水平），外坡坡度為1:2—1:5（垂直：水平）。3）好氧塘座數(shù)一般不少于3座，規(guī)模很小時(shí)不少于2座。3厭氧穩(wěn)定塘與厭氧生物處理過程相同，厭氧降解分為水解、產(chǎn)酸、產(chǎn)氣三個(gè)階段。影響厭氧塘處理效率的因素有：氣溫、水溫、進(jìn)水水質(zhì)、浮渣、養(yǎng)分比、污泥成分等。一般厭氧塘都作為預(yù)處理的手段，形成厭氧——好氧塘系統(tǒng)，較好的應(yīng)用于處理水量小、濃度高的有機(jī)廢水。缺點(diǎn)：無法回收甲烷氣體、簡(jiǎn)潔產(chǎn)生臭味、環(huán)境效果差。4厭氧塘設(shè)計(jì)參數(shù)與方法主要尺寸： 長(zhǎng)寬比：(2-2.5):1，呈長(zhǎng)方形。 深度：有效深度（水深+泥深）3-5m

單塘面積：4*104m2主要參數(shù)：有機(jī)負(fù)荷、水利停留時(shí)間。他們與地理位置、氣候條件有關(guān)。設(shè)計(jì)原則：厭氧塘可按冬季平均氣溫作為為限制設(shè)計(jì)的條件。流量應(yīng)取平均日流量。厭氧塘的格柵、沉砂池或沉淀池按設(shè)計(jì)的最大流量計(jì)算。合流制城市污水按旱流污水量設(shè)計(jì)，即取低水位。KT—反應(yīng)速率常數(shù)（d-1），與水溫、污水性質(zhì)、BOD5負(fù)荷、水利停留時(shí)間有關(guān)系當(dāng)進(jìn)水BOD5在80—400mg/L之間，表面BOD負(fù)荷在300—2000kg/had，t在1—6d之間時(shí)：或利用Phelps公式：厭氧塘運(yùn)用留意事項(xiàng)水污染度高，塘水深大，簡(jiǎn)潔污染地下水，必需進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)。臭氣會(huì)散發(fā)，要離居住地500m以上。浮渣有礙觀瞻，應(yīng)留意去除。浮渣中有小蟲滋生，應(yīng)由防蟲措施。5兼性穩(wěn)定塘兼性塘有機(jī)復(fù)荷不如好氧塘高，出水水質(zhì)也不如好氧塘好，但水較深，可以縮小占地面積，常作為好氧塘的前期處理塘.兼性塘設(shè)計(jì)基本參數(shù)：（一般接受負(fù)荷法計(jì)算）停留時(shí)間：7—8天，低緯度氣候暖，取低值，高緯度取高值。BOD5負(fù)荷：10—100kgBOD5/had，北方取低值，南方取高值。塘數(shù)：一般為多塘，竄聯(lián)塘系統(tǒng)，最少3個(gè)塘。單塘面積要小于4ha塘長(zhǎng)寬比：方形或是矩形，一般3：1—4：1，避開死角，四角應(yīng)為弧形。唐深：1.2—2.5m， 超高：0.6—1.0m。6兼性塘設(shè)計(jì)方法面積負(fù)荷公式：L0：塘設(shè)計(jì)BOD5負(fù)荷，kg/had；V：塘有效容積m3，t：停留時(shí)間，d停留時(shí)間：也可以參照手冊(cè)選用負(fù)荷和停留時(shí)間。閱歷尺寸：長(zhǎng)寬比3：1——4：1。有效水深：1.2——2.5m,超高，0.6－1.0m，儲(chǔ)泥區(qū)高度應(yīng)大于0.3米。塘堤的內(nèi)坡坡度為1:2—1:3（垂直：水平），外坡坡度為1:2—1:5（垂直：水平）。兼性塘一般不少于三座，接受串聯(lián)方式，其中第一塘面積約占兼性塘總面積的30％－60％，單塘面積不大于4公頃，以避開布水不勻整或波浪較大等問題。7曝氣穩(wěn)定塘曝氣穩(wěn)定塘：塘面上安裝有人工曝氣設(shè)備的穩(wěn)定塘曝氣穩(wěn)定塘一般可分為：完全混合時(shí)曝氣塘，部分混合式曝氣塘。由于出水懸浮物濃度較高，一般后續(xù)需設(shè)立沉淀池或設(shè)兼性塘。停留時(shí)間：3—10天，塘深：2—6m，塘數(shù)：一般不少于3座，一般串連布置。一般處理1m3污水所需功率大于常規(guī)活性污泥法曝氣池。8穩(wěn)定塘的工藝流程穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)一般由：預(yù)處理設(shè)施、穩(wěn)定塘、后處理設(shè)施。預(yù)處理：防止污泥淤積、去除懸浮物、格柵、沉砂池、沉淀池等。組合流程：以當(dāng)?shù)貤l件、處理要求不同而異。好氧塘厭氧塘好氧塘曝氣塘沉淀池厭氧塘兼性塘好氧塘曝氣塘兼性塘9穩(wěn)定塘的探討與進(jìn)展穩(wěn)定塘的除藻技術(shù)(1)最終一塘放養(yǎng)水生植物，覆蓋水面，阻礙藻類光合作用。(2)氣浮除藻。水力學(xué)特性的探討接受串聯(lián)系統(tǒng)，避開短路。新工藝的探討(1)高效、曝氣穩(wěn)定塘、增加填料的強(qiáng)化穩(wěn)定塘（如云南澄江撫仙湖）。(2)塘前增加水解池，將大分子有機(jī)物水解為小分子，有利于出水水質(zhì)提高。穩(wěn)定塘過冬問題(1)美國：取冬季最低有機(jī)負(fù)荷設(shè)計(jì)穩(wěn)定塘，全年低負(fù)荷運(yùn)行。(2)齊齊哈爾：“冬蓄夏灌”，冬天作為污水庫運(yùn)用。這兩種方法都要加大塘容積和面積。云南澄江縣撫仙湖馬料河濕地工程生物濾床

撫仙湖馬料河濕地工程工藝流程沉沙池(美人蕉)氧化塘1氧化塘2氧化塘3(水芹菜+浮萍+睡蓮)潛流型濕地(香蒲＋蘆葦)潛流型濕地(香蒲)潛流型濕地(蘆葦)潛流型濕地(散竹＋蘆葦)梯級(jí)表流型人工濕地梯級(jí)表流型人工濕地（水芹菜和茨菰）湖濱天然濕地濕地工程凈化后的水樣和凈化前的水樣對(duì)比

主要依靠生物氧化、沉淀和過濾，把生活污水和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水變?yōu)榍逅笤倭魅牒?。該工程占地?0畝，2003年10月建成運(yùn)行，每天可凈化污水4萬多噸，10穩(wěn)定塘出現(xiàn)的問題我國的穩(wěn)定塘工藝應(yīng)用剛剛起步，問題也比較多，主要集中于以下幾點(diǎn)：(1)污泥淤積嚴(yán)峻，削減塘容積。(2)穩(wěn)定塘發(fā)臭，影響環(huán)境衛(wèi)生。(3)沒有實(shí)行有效的防滲防漏措施，地下水嚴(yán)峻污染。(4)缺乏統(tǒng)一、有效的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，有些嚴(yán)峻超負(fù)荷，有些卻常年處于低負(fù)荷運(yùn)行，很不經(jīng)濟(jì)。湖北省鄂州鴨兒湖氧化塘成公害1976年，國家投資653萬元修建了6000多畝的鴨兒湖氧化塘三級(jí)處理場(chǎng)，主要處理鴨兒湖旁邊的葛店化工廠、武漢化工二廠、建漢化工廠的工業(yè)廢水。到1997年，隨著武漢化工二廠的全面停產(chǎn)，這個(gè)用于廢水處理的氧化塘徹底閑置了。從前亞洲最大的氧化塘，如今成了當(dāng)?shù)卮迕竦拇篝~塘。魚身發(fā)黑，吃起來有種怪味道，有點(diǎn)像農(nóng)藥的味道，當(dāng)?shù)馗窝缀桶┌Y的發(fā)病率比別的地方要高，黃陂嶺村這幾年死于癌癥的已有20多人。由于氧化塘主要是處理農(nóng)藥廢水，大量的有毒物質(zhì)吸附在淤泥上。氧化塘閑置后不維護(hù)保養(yǎng)，污染累積。現(xiàn)已發(fā)覺淤泥里含有汞、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等多種有害物質(zhì)，有的毒性物質(zhì)超標(biāo)萬倍以上?！?0.2廢水土地處理系統(tǒng)污水的土地處理：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。在污染物得以凈化的同時(shí)，水中的養(yǎng)分物質(zhì)和水分也得以循環(huán)利用。因此，土地處理系統(tǒng)使污水資源化、無害化和穩(wěn)定化的處理系統(tǒng)。污水的土地處理，是在污水農(nóng)田澆灌的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。污水土地處理技術(shù)包括五類：慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、地下滲濾、濕地。凈化機(jī)理：特殊困難，主要包括物理過濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)沉淀、微生物降解、植物吸取利用等等。是一個(gè)綜合凈化的過程。1慢速滲濾系統(tǒng)特點(diǎn)：1）不產(chǎn)生徑流排放。2）土層厚應(yīng)大于0.6m，地下水位大于1.2m，土壤滲透系數(shù)應(yīng)大于1.5cm/h3）依據(jù)土壤、氣候和污水特點(diǎn)選擇適宜植物，獲得的生物量大，以經(jīng)濟(jì)作物為主。4）污染負(fù)荷低，處理效率高。5）受氣候和植物限制。冬季雨季收割期不能投配污水。6）要求水質(zhì)于處理程度高。投配污水水利負(fù)荷蒸散量降水量污水滲濾率單位：cm/a，長(zhǎng)度/時(shí)間2快速滲濾系統(tǒng)污水通過具有良好滲透性能的土壤，藉生物氧化、沉淀、過濾氧化還原、硝化、反硝化等過程得到凈化的方法土壤厚度大于1.5m，滲透性能好地下水深2.5m以上，地面坡度小于10%距離人口密集區(qū)有確定距離的的河灘地、砂荒地。污水年水利負(fù)荷m/a水利負(fù)荷速率測(cè)定方法修正系數(shù)年設(shè)計(jì)運(yùn)行天數(shù)垂直水利傳導(dǎo)系數(shù)，m/h滲濾池面積全年運(yùn)行P，是全年運(yùn)行周數(shù)，3污水地表漫流處理系統(tǒng)污水地表漫流系統(tǒng)（OF）：是將污水有限制的投配到土壤滲透性低、具有確定坡度、生長(zhǎng)牧草的土地表面，污水再沿坡面以薄層流淌過程中不斷被凈化，大部分出水以地表徑流匯合排放的一種土地處理類型。主要特點(diǎn)：1）適用于土壤滲透性差的粘土、壤土，或場(chǎng)地0.3—0.6m處有弱透水層土地； 2）最佳坡度為2%—8%，經(jīng)人工建立形成勻整、緩和的坡面。 3）對(duì)于處理要求較低，一般經(jīng)過一級(jí)處理或細(xì)篩處理即可。 4）污水濃度低的狀況下，可以污水和污泥一起處理。 5）出水為地表匯合，可以干脆排放或回收利用。 6）處理出水一般可以達(dá)到二級(jí)處理標(biāo)準(zhǔn)。4污水的地下滲濾處理系統(tǒng)地下滲濾處理系統(tǒng)：是將污水投配到距地面約0.5m深，有良好滲透性的地層中，藉毛管浸潤(rùn)和土壤滲透作用，使污水向四周擴(kuò)散，通過過濾、沉淀、吸附和生物降解作用等過程使污水得到凈化。地下滲濾系統(tǒng)適用于無法接人城市排水管網(wǎng)的小水量污水處理，如分散的居民點(diǎn)住宅、度假村、療養(yǎng)院等。污水進(jìn)入處理系統(tǒng)前需經(jīng)化糞池或酸化(水解)池預(yù)處理。5人工濕地（CW）處理系統(tǒng)濕地：指地下水位終年接近地表面、土壤處于飽和狀態(tài)并生長(zhǎng)著植物的地方。污水人工濕地處理系統(tǒng)（ConstructedWetland）：是將污水有限制地投配到經(jīng)人工構(gòu)造的濕地上，主要利用土壤、植物和微生物等作用處理污水的一種污水自然處理系統(tǒng)。按水流方式，污水人工濕地可以分為地表流、地下流和垂直流濕地三種。地表流濕地：水在生長(zhǎng)稠密的水生（沼生）植物叢中流淌，有自由水面。地下流濕地：水以潛流形式滲過長(zhǎng)有植物的淺層多慮孔床。垂直流濕地：結(jié)合上述兩種濕地特性，由上而下垂直流態(tài)。污水人工濕地處理系統(tǒng)通?？梢苑譃轭A(yù)處理、濕地田、水質(zhì)水量監(jiān)控三個(gè)部分預(yù)處理：沉砂池、提升泵、配水井、沉淀池、酸化水解池等濕地田：有緩坡的長(zhǎng)方形單元地塊。包括床基、水層、植物、動(dòng)物、微生物五個(gè)部分。水質(zhì)水量監(jiān)控：BOD5、CODcr、SS、pH值、水溫等等。濕地概述濕地是指水域與陸地交界的沼澤地帶，與森林、海洋并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)，濕地，可以沉淀、解除、吸取和降解有毒物質(zhì)，使?jié)撛诘奈廴疚镛D(zhuǎn)化為資源，因而被譽(yù)為“地球之腎”。人工濕地技術(shù)起源于上世紀(jì)50年頭，目前已經(jīng)成為一個(gè)較為成熟的污水處理技術(shù)，探討表明，城市污水在3～5小時(shí)內(nèi)流過200余公頃的沼澤濕地后，硝酸鹽即可削減63％，磷削減57％；兩公頃濕地可凈化200公頃農(nóng)田徑流中過剩的氮和磷。人工濕地一般由人工基質(zhì)(多為碎石)和生長(zhǎng)在其上的水生植物(如蘆葦、茳芏等)組成，是一種獨(dú)特的“土壤——植物——微生物”生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地處理廢水的凈化機(jī)理特殊困難，至今仍不完全清晰。一般認(rèn)為，人工濕地通過物理、化學(xué)及生化反應(yīng)三重作用凈化污水。人工濕地的工藝原理

方法特點(diǎn)

人工濕地系統(tǒng)具有建立成本較低、運(yùn)行成本很低、出水水質(zhì)特殊好、操作簡(jiǎn)潔等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)假如選擇合適的植物品種還有美化環(huán)境的作用。但另一方面具有占地面積較大的缺點(diǎn)。適用范圍

經(jīng)過人工濕地系統(tǒng)處理后的出水水質(zhì)可以達(dá)到地面水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此它事實(shí)上是一種深度處理的方法。特殊適用于飲用水源和景觀用水疼惜，處理后的水可以干脆排入飲用水源或景觀用水的湖泊、水庫或河流中。國家環(huán)?？偩纸o這項(xiàng)技術(shù)定位：適用于污水收集管網(wǎng)不及地區(qū)污水處理、適用于小城鎮(zhèn)污水處理、適用于河湖水水體修復(fù)、適用于小區(qū)分墅區(qū)污水處理回用。人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)是一種生態(tài)工程方法，其基本原理是在確定的填料上種植特定的濕地植物，從而建立起一個(gè)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，當(dāng)污水通過系統(tǒng)時(shí)，其中的污染物質(zhì)和養(yǎng)分物質(zhì)被系統(tǒng)吸取或分解，使水質(zhì)得到凈化。香蒲蘆葦燈芯草人工濕地中的挺水植物菖蒲馬尾草人工濕地中的浮水植物浮萍鳳眼蓮睡蓮眼子菜水葫蘆人工濕地中的沉水植物輪藻金魚藻人工濕地試驗(yàn)點(diǎn)小試系統(tǒng)

人工濕地試驗(yàn)點(diǎn)中試系統(tǒng)

沉砂池格柵濕地1泄洪溝瀉洪閘人工濕地處理暴雨方法日本渡良瀨蓄水池的人工濕地韓國良才川水質(zhì)生物－生態(tài)修復(fù)設(shè)施成都南河活水公園CW系統(tǒng)成都南河活水公園CW系統(tǒng)成都活水公園CW系統(tǒng)污染物去除率指標(biāo)去除率％厭氧池塘床系統(tǒng)魚塘溪水池總排口CODCr35.485.3-89>89BOD529.988.2-88.7>89TP18.754.789.393.997.4TN19.853.889.393.894.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為1000噸/天。此項(xiàng)目宗旨是將高效垂直流人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)應(yīng)用到洪湖的污染治理，從布吉河取水經(jīng)系統(tǒng)凈化后為洪湖補(bǔ)充清潔水量，同時(shí)截去洪湖周邊的污水排入，從而達(dá)到改善洪湖水質(zhì)的目的。洪湖人工濕地水質(zhì)凈化工程洪湖人工濕地系統(tǒng)

洪湖人工濕地系統(tǒng)出水溝洪湖人工濕地系統(tǒng)出水池

穩(wěn)定塘（面積84公頃）

穩(wěn)定塘庫濱挺水植物

濕地塘內(nèi)生物填料

濕地冬季冰下運(yùn)行

濕地系統(tǒng)進(jìn)出水對(duì)比

深圳“石巖人工濕地系統(tǒng)工程”

石巖人工濕地全貌

進(jìn)水口和出水池

石巖河人工濕地工程設(shè)計(jì)指標(biāo)

一期工程二期工程設(shè)計(jì)規(guī)模1.5萬噸/日4萬噸/日占地面積4萬m210.5萬m2投資