污水的自然生物處理

關于污水的自然生物處理第1頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)廢水的穩(wěn)定塘處理工藝一、概述穩(wěn)定塘——StabilizationPonds；舊稱氧化塘——OxidationPonds；穩(wěn)定塘是經過人工適當修整的土地，設圍堤和防滲層的污水塘，主要依靠自然生物凈化功能使污水得到凈化的一種污水生物處理技術。凈化作用接近自然水體的自凈，污水在塘內緩慢流動、較長時間的駐留，通過在污水中存活微生物的代謝活動和包括水生植物在內的多種生物的綜合作用，使有機污染物降解，污水得到凈化。其凈化過程，包括好氧、兼氧和厭氧3種狀態(tài)，而好氧菌需要氧主要由塘內以藻類為主的水生浮游植物光合作用提供。第2頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)廢水的穩(wěn)定塘處理工藝始于20世紀初；到20世紀50~60年代時，發(fā)展較快；目前，在美、加、澳等有一定發(fā)展；我國有政策規(guī)定：“城市廢水處理，應推行廢水處理廠與氧化塘、土地處理系統相結合的政策”；多用于處理中、小城鎮(zhèn)的生活廢水。第3頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五一、概述A.優(yōu)點：在條件合適時，基建投資少；運行管理簡單，耗能少，運行費用低(1/3～1/5)；可進行綜合利用，形成復合生態(tài)系統，可產生明顯的經濟、環(huán)境和社會效益。B.缺點：占地面積過多；受氣候影響較大，如過冬，春、秋季翻塘等；可能形成二次污染(如污染地下水、產生臭氣等)。C.適用條件：土地；氣候：氣溫、日照條件、風力等第4頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五一、概述穩(wěn)定塘內的生物學過程菌藻共生系統；穩(wěn)定塘的分類：好氧塘；兼性塘；厭氧塘；曝氣塘；深度處理塘；綜合生物塘；等。第5頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五兼性塘內的生物過程陽光光合作用：CO2+H2O→O2+藻類細胞水面好氧區(qū)

兼氧區(qū)

厭氧區(qū)廢水懸浮或溶解的有機物自然沉淀好氧降解：有機物＋O2→CO2+新的細胞厭氧降解：有機污泥→CH4+CO2+新的細胞出水（COD、藻類、細菌）CH4+CO2第6頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、好氧塘定義：全塘皆為好氧區(qū)；塘深較淺，陽光可以達到塘底。分類：普通好氧塘高負荷好氧塘深度處理好氧塘第7頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五好氧塘工作原理示意圖第8頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、好氧塘A.高負荷好氧塘：有機負荷較高，HRT較短；出水中藻類含量高；運行技術較復雜，只適用于氣候溫暖且陽光充足的地區(qū)；處理廢水的同時又產生藻類。第9頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、好氧塘B.普通好氧塘：有機負荷低，HRT長；處理廢水為主要目的。C.深度處理好氧塘：有機負荷低，HRT也短；主要串聯在二級處理系統之后，進行深度處理。第10頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、好氧塘3、應用：好氧塘多應用于串聯在其它穩(wěn)定塘后做進一步處理，一般不用于單獨處理。第11頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、好氧塘主要尺寸：(1)長寬比：多采用矩形塘，L:W=3:1~4:1(2)塘深（有效水深）：高負荷好氧塘：0.3~0.45m；普通好氧塘：0.5~1.5m；深度處理好氧塘：0.5~1.5m；超高：0.6~1.0m(3)堤坡：塘內坡坡度1:2~1:3；塘外坡坡度1:2~1:5(4)單塘面積：單塘面積介于0.8~4.0×104m2；好氧塘不少于3座(至少2座)第12頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五好氧塘的典型設計參數設計參數高負荷好氧塘普通好氧塘深度處理好氧塘BOD表面負荷(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溫度范圍5～300～300～30BOD5去除率(%)80～9580～9560～80藻類濃度(mg/l)100～26040～1005～10出水SS(mg/l)150～30080～14010～30第13頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五三、兼性塘1、特點：

————塘內分多層上層由于藻類的光合作用和大氣復氧作用而含有較多溶解氧，為好氧區(qū)；中層則溶解氧逐漸減少，為過渡區(qū)或兼性區(qū)；塘水的下層則為厭氧層；塘的最底層則為厭氧污泥層。第14頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五2、兼性塘內的生物過程陽光光合作用：CO2+H2O→O2+藻類細胞水面好氧區(qū)

兼氧區(qū)

厭氧區(qū)廢水懸浮或溶解的有機物自然沉淀好氧降解：有機物＋O2→CO2+新的細胞厭氧降解：有機污泥→CH4+CO2+新的細胞出水（COD、藻類、細菌）CH4+CO2第15頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五3、兼性塘的構造及主要尺寸(1)長寬比：多采用矩形塘，長寬比為3:1~4:1(2)塘深：有效水深：1.2~2.5m；儲泥厚度：≥0.3m；超高：0.6~1.0m(3)單塘面積：一般介于0.8~4.0×104m2；系統中兼性塘一般不少于3座，多串聯第16頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五4、兼性塘的設計方法lBOD5表面負荷法l與冬季平均水溫有關冬季平均氣溫（C）BOD5表面負荷（kgBOD5/104m2.d）水力停留時間(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頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五四、厭氧塘1、定義：有機負荷高，整個塘無好氧區(qū)；常置于塘系統的首端，以承擔較高的BOD負荷。2、預處理要求：應設置格柵(≤20mm)；應設置沉砂池；如必要，應設置除油池。3、進水水質要求：進水水質與傳統二級處理的要求相同；進水硫酸鹽濃度不宜大于500mg/L；進水BOD5:N:P=100:2.5:1第18頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五4、厭氧塘的構造及主要尺寸(1)長寬比：一般為矩形，長寬比為2~2.5:1(2)深度：有效水深：2.0~4.5m(2.5~5.0m)；儲泥厚度：≥0.5m；超高：0.6~1.0m(3)堤坡：堤內坡度1.5:1~1:3；堤外坡度：1:2~1:4(4)進出水口：厭氧塘進口設在底部，高出塘底0.6~1.0m；出水管應在水面下，淹沒深度不小于0.6m；應在浮渣層或冰凍層以下；進口和出口均不得少于兩個。(5)塘數及單塘面積：至少應有兩座，可并聯；單塘面積0.8~4×104m2。第19頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五厭氧塘示意圖第20頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五5、厭氧塘的設計方法l多采用有機負荷法

lBOD5表面負荷，單位：(BOD5/104m2·d)——我國厭氧塘的最大容許負荷：北方:300kgBOD5/(104m2·d)；南方:800kgBOD5/(104m2·d)第21頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五五、曝氣塘1、定義：曝氣塘采用人工曝氣供氧，表面葉輪或鼓風曝氣：完全混合曝氣塘或好氧曝氣塘；部分混合曝氣塘或兼性曝氣塘第22頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五2、曝氣塘的基本要求(1)完全混合曝氣塘的出水經沉淀后污泥可回流；(2)沉淀是曝氣塘的必要組成部分；(3)BOD5表面負荷為1～30kgBOD5/(104m3·d)；(4)好氧曝氣塘的HRT為3～10d；兼性曝氣塘的HRT有可能超過10d；(5)有效水深為2～6m；(6)一般不少于3座，通常按串聯方式運行；(7)多采用表面曝氣機曝氣，北方則多采用鼓風曝氣。第23頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程1、處理城市廢水的傳統工藝流程好氧塘進水出水單塘系統第24頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程兼性塘進水出水雙塘系統好氧塘1、處理城市廢水的傳統工藝流程第25頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程2、有厭氧塘的工藝流程兼性塘進水出水三塘系統好氧塘厭氧塘第26頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程3、有曝氣塘工藝流程曝氣塘進水出水曝氣塘系統沉淀池第27頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程曝氣塘進水出水曝氣塘與兼性塘的組合系統兼性塘3、有曝氣塘工藝流程兼性塘第28頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程4、多塘串聯工藝兼性塘進水出水多塘系統好氧塘厭氧塘消毒沉砂池第29頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程兼性塘進水出水多塘系統好氧塘消毒沉砂池4、多塘串聯工藝第30頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)廢水的土地處理工藝一、概述1、定義：在人工調控和系統自我調控的條件下，利用土壤——微生物——植物組成的生態(tài)系統對廢水中的污染物進行一系列物理的、化學的和生物的凈化過程，使廢水得到凈化；并通過系統內營養(yǎng)物質和水分的循環(huán)利用，使綠色植物生長繁殖，從而實現廢水的資源化、無害化和穩(wěn)定化，這樣的一個生態(tài)系統工程，稱為廢水土地處理系統。第31頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五2、歷史和現狀l

歷史悠久；

l

發(fā)展迅速：

1987年美國有4000多座土地處理系統；原蘇聯3.6%的城市廢水處理系統是土地處理系統；澳大利亞5%的城市廢水處理系統是土地處理系統；等。第32頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五3、廢水灌溉與土地處理的對比廢水土地處理系統(LandTreatmentofWastewater)廢水灌溉農田(WastewaterIrrigation)1、以控制水污染、凈化污水為目標；2、有處理構筑物，利用土壤——植物系統凈化廢水，是生態(tài)工程；3、對進水水量、水質有要求，需要預處理；4、通過試驗確定運行參數，采用適宜負荷與運行條件；5、通過管理與維護保證處理效果；6、全年運行；7、有出水收集系統，能對出水進行有控的排放與利用；8、對周圍環(huán)境設有監(jiān)測系統1、以作物對水肥資源的利用為目標；2、以灌水定額、灌溉制度及廢水農田排放標準來控制灌溉水的水量與水質；3、無專門設計運行的參數；4、不能終年運行；5、出水不加收集，不能進行有控的排放與利用；6、無專門的環(huán)境監(jiān)測系統第33頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、系統的組成、作用機理與工藝分類1、系統的組成：廢水的預處理設施；廢水的調節(jié)與貯存設施；

廢水的輸送、布水及控制系統；土地凈化田；凈化出水的收集與利用系統第34頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、系統的組成、作用機理與工藝分類2、凈化機理：1)物理過濾：土壤顆粒間的孔隙能截留，濾除廢水中的懸浮顆粒；2)物理吸附和物理沉積：土壤中粘土礦物具有吸附功能；廢水中的部分重金屬離子可能會由于被吸附、被置換而沉積于土壤中。第35頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、系統的組成、作用機理與工藝分類3)物理化學吸附：

l金屬離子與土壤中無機或有機膠體反應形成螯合物；

l有機物與無機物反應生成復合物；

l重金屬離子由于陽離子交換而被置換吸附；

l生成非溶性化合物。第36頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、系統的組成、作用機理與工藝分類4)化學反應與沉淀：5)微生物的代謝與分解：

l異養(yǎng)型微生物；

l

厭氧微生物；

l硝化菌、反硝化菌等第37頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、系統的組成、作用機理與工藝分類3、基本工藝類型

l慢速滲濾；(很少采用）

l快速滲濾；(很少采用）

l地表漫流；(很少采用）

l濕地系統；

l地下滲濾系統(很少采用）第38頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五三、濕地處理系統：利用沼澤土壤的物理化學作用和微生物的生物化學作用、以及耐水植物（蘆葦、香蒲、燈心草等）的協同凈化作用使污水得到凈化的一種土地處理工藝。a、分類：天然濕地，人工表流濕地和人工潛流濕地系統(見附圖)。b、生態(tài)系統：耐水植物（蘆葦、香蒲等）、土壤（粘土礦物）及其微生物聯合作用。c、供氧：植物光合作用在植物根際周圍形成“含氧區(qū)”，為好氧微生物供氧(見附圖）。第39頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五第40頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五d、凈化機理：物理沉降，根際截留，化學沉淀，土壤及其微生物、植物的吸附吸收與生物代謝作用等。e、設計運行：對天然濕地，水深一般0.3-0.8m，不超過1m。對人工濕地：有機負荷NA0.0018—0.011kg/m2d,Nq150-200m3/ha.d。對人工潛流(蘆葦—石料/或水草—蘆葦系統)，在滲濾和毛細管作用下通過過濾、沉淀、吸附和微生物作用降解污染物。

第41頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五人工濕地生態(tài)體系的五個組成要素各種透水性的基質，如土壤、礫石等適合在飽和水和厭氧基質中生長的濕地植物，如美人蕉、菖蒲等在基質表面上或者表面下流動的水體好氧或者厭氧微生物群水體動物第42頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五實施人工濕地的優(yōu)勢（一）集“生態(tài)水景”和“中水處理”功能于一體。在處理污水的同時，又可種草養(yǎng)魚，用鮮花綠葉美化環(huán)境，把清水活魚還給自然，形成良性、協調的生態(tài)園

第43頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五實施人工濕地的優(yōu)勢（二）人工濕地具有良好的蓄水功能，可以有效的節(jié)約水資源

第44頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五實施人工濕地的優(yōu)勢（三）污水（含雨水）處理效果好、出水水質穩(wěn)定、水中各雜質去除能力強

人工濕地法進、出水指標：

資料來源：人工濕地污水處理數據（中國環(huán)境生態(tài)網）第45頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五在中國，人工濕地應用日益廣泛－高級別墅區(qū)、高級住宅區(qū)篇將人工濕地引入高級別墅區(qū)、高級住宅區(qū)，即產生了良好的經濟效益，又顯著提高了局部地區(qū)景觀的美學價值。同