城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)-污水的自然處理

土地處理系統(tǒng)

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。在污染物得以凈化的同時，水中營養(yǎng)物質(zhì)和水分也得以循環(huán)利用。因此，土地處理是使污水資源化，無害化和穩(wěn)定化的處理利用系統(tǒng)。1污水的土地處理系統(tǒng)及組成

類型：慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、濕地（wetland）、地下滲濾

土地處理系統(tǒng)的組成：由污水預(yù)處理設(shè)施，污水調(diào)節(jié)和儲存設(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。2污水的土地處理系統(tǒng)凈化機理

污水土地處理系統(tǒng)的凈化機理十分復(fù)雜，它包含了物理過濾、物理吸附、物理沉積、物理化學吸附、化學反應(yīng)和化學沉淀、微生物對有機物的降解等過程。因此，污水在土地處理系統(tǒng)中的凈化是一個綜合凈化過程主要污染物的去除途徑如下：（1）BOD的去除

BOD大部分是在土壤表層土中去除的。土壤中含有大量的種類繁多的異養(yǎng)型微生物，它們能對被過濾、截留在土壤顆?？障堕g的懸浮有機物和溶解有機物進行生物降解，并合成微生物新細胞。當處理水的BOD負荷超過土壤微生物分解BOD的生物氧化能力時，會引起厭氧狀態(tài)或土壤堵塞。（2）磷和氮的去除

在土地處理中，磷主要是通過植物吸收，化學反應(yīng)和沉淀(與土壤中的鈣、鋁、鐵等離子形成難溶的磷酸鹽)，物理吸附和沉積(土壤中的黏土礦物對磷酸鹽的吸附和沉積)，物理化學吸附(離子交換、絡(luò)合吸附)等方式被去除。其去除效果受土壤結(jié)構(gòu)、陽離子交換容量、鐵鋁氧化物和植物對磷的吸收等因素影響。

氮主要是通過植物吸收，微生物脫氮(氨化、硝化、反硝化)，揮發(fā)、滲出(氨在堿性條件下逸出、硝酸鹽的滲出)等方式被去除。其去除率受作物的類型、生長期、對氮的吸收能力，以及土地處理系統(tǒng)的工藝等因素影響。（3）懸浮物質(zhì)的去除

污水中的懸浮物質(zhì)是依靠作物和土壤顆粒間的孔隙截留、過濾去除的。土壤顆粒的大小、顆粒間孔隙的形狀、大小、分布和水流通道，以及懸浮物的性質(zhì)、大小和濃度等都影響對懸浮物的截留過濾效果。若懸浮物濃度太高、顆粒太大會引起土壤堵塞。

（4）病原體的去除

污水經(jīng)土壤過濾后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可達92％～97％。

（5）重金屬的去除

重金屬的去除主要是通過物理化學吸附，化學反應(yīng)與沉淀等途徑被去除的。重金屬離子在土壤膠體表面進行陽離子交換而被置換、吸附，并生成難溶性化合物被固定于礦物晶格中；重金屬與某些有機物生成可吸性螯合物被固定于礦物晶格中；重金屬離子與土壤的某些組分進行化學反應(yīng)，生成金屬磷酸鹽和有機重金屬等沉積于土壤中。

慢速滲濾系統(tǒng)適用于滲水性良好的土壤（如砂質(zhì)土壤）且蒸發(fā)量小、氣候潤濕的地區(qū)。廢水經(jīng)噴灌或面灌后垂直向下緩慢滲濾，土地凈化田上種作物，這些作物可吸收污水中的水分和營養(yǎng)成分，通過土壤一微生物一作物對污水進行凈化，部分污水蒸發(fā)和滲濾。慢速滲濾系統(tǒng)的污水投配負荷一般較低，滲濾速度慢，故污水凈化效率高，出水水質(zhì)優(yōu)良。

3.慢速滲濾系統(tǒng)

慢速滲濾系統(tǒng)有農(nóng)業(yè)型和森林型兩種。其主要控制因素為：灌水率、灌水方式、作物選擇和預(yù)處理等。

快速滲濾土地處理系統(tǒng)是一種高效、低耗、經(jīng)濟的污水處理與再生方法。適用于滲透性非常良好的土壤，如砂土、礫石性砂土等。污水灌至快速滲濾田表面后很快下滲進入地下，并最終進人地下水層。灌水與休灌反復(fù)循環(huán)進行，使濾田表層土壤處于厭氧一好氧交替運行狀態(tài)，依靠土壤微生物將被土壤截留的溶解性和懸浮有機物進行分解，使污水得以凈化。4快速滲濾系統(tǒng)（1）工藝特點：可將凈化水補給地下水可通過井或地下集水管回收凈化水（2）預(yù)處理要求：一般情況下，一級處理即可若對出水水質(zhì)要求高或濾速較高，則應(yīng)以二級處理作為預(yù)處理（3）工藝性能可直接采用快速滲濾系統(tǒng)處理一級處理（或酸化池）系統(tǒng)對污染物的去除率高：COD＞90%，BOD5＞95%，SS＞98%系統(tǒng)出水的COD＜40mg/L，BOD5＜10mg/L耐沖擊負荷能力強具有脫氮功能

地表漫流系統(tǒng)適用于滲透性低的黏土或亞黏土，地面最佳坡度為2％～8％。廢水以噴灌法或漫灌(淹灌)法有控制地分布在地面上均勻的漫流，流向設(shè)在坡腳的集水渠，在流行過程中少量廢水被植物攝取、蒸發(fā)和滲入地下。地面上種牧草或其他作物供微生物棲息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水體。5地表漫流系統(tǒng)工藝特點：廢水要求預(yù)處理（如格柵、篩濾）后進入系統(tǒng)，出水水質(zhì)相當于傳統(tǒng)生物處理后的出水對BOD、SS、N的去除率較高在處理廢水的同時，可收獲作物

濕地系統(tǒng)是以一種利用低洼濕地或沼澤地處理廢水的方法，即將廢水有控制地投配到天然濕地、沼澤地或人工構(gòu)造濕地，土壤經(jīng)常處于飽和狀態(tài)，生長有像蘆葦、香蒲等植物，廢水沿一定方向流動過程中在植物和土壤聯(lián)合作用下得到凈化。濕地處理可直接對污水進行處理或用于對污水進行深度處理。6濕地系統(tǒng)天然濕地示意圖西溪國家濕地公園扎龍濕地（1）濕地凈化機理物理作用沉降，植物根系的截留；物質(zhì)的化學沉淀；土壤及植物表面的吸附吸收；微生物的代謝。人工濕地按可分為：（2）濕地類型通常分為自然濕地處理系統(tǒng)、人工濕地處理系統(tǒng)自然濕地處理系統(tǒng)包括沼澤地、湖泊、河流、海灘和鹽沼等自由水面人工濕地系統(tǒng)人工潛流濕地處理系統(tǒng)浮水植物人工濕地系統(tǒng)沉水植物人工濕地系統(tǒng)挺水植物人工濕地系統(tǒng)水平流人工濕地系統(tǒng)垂直流人工濕地系統(tǒng)復(fù)合流人工濕地系統(tǒng)（3）自由水面人工濕地系統(tǒng)浮水植物系統(tǒng)

浮水植物系統(tǒng)中水生植物漂浮于水面；根系呈淹沒狀態(tài)。浮水植物目前主要用于N和P的去除和提高穩(wěn)定塘的效率浮水植物以睡蓮、鳳眼蓮、荇菜、菱為主沉水植物系統(tǒng)

沉水植物系統(tǒng)中水生植物完全淹沒于水中；系統(tǒng)中水的濁度不能太高，否則會影響植物的光合作用。該系統(tǒng)主要用于初級處理與二級處理后的精處理。挺水植物系統(tǒng)

挺水植物系統(tǒng)中水生植物以挺水植物為主，植物根系發(fā)達，可通過根系向基質(zhì)送氧；使基質(zhì)中形成多個好氧、兼性厭氧、厭氧小區(qū)，利用多種微生物繁殖，便于污染物的多途徑降解；目前人工濕地主要是以挺水植物系統(tǒng)為主。挺水植物以蘆葦、香蒲、黃菖蒲、茭白、荷花、傘草、風車草等為主。（4）潛流人工濕地系統(tǒng)

污水在濕地床的表面下流動，利用填料表面生長的生物膜、植物根系及表層土和填料的截留作用凈化污水。潛流人工濕地構(gòu)造水平潛流人工濕地

水平潛流人工濕地污水從以水平方式在基質(zhì)空隙中流動，污染物在微生物、基質(zhì)和植物的共同作用下，通過一系列的物理、物化和生物作用得以去除。與表面流濕地相比，水平潛流濕地水力負荷高，對BOD、COD、SS、重金屬等污染物的去除效果較好，且無惡臭和蚊蠅孳生，是目前采用最廣泛的一種濕地形式。但控制相對復(fù)雜，N、P去除效果不如垂直流人工濕地。垂直流人工濕地

垂直流濕地分為下向流和上向流兩種，下向流垂直流濕地以其操作相對簡單更為常用，污水從濕地表面流入，從上到下流經(jīng)濕地基質(zhì)層，由底部流出。上向流水流方向反之。由于氧氣可通過大氣擴散和植物傳輸進入濕地系統(tǒng)，其內(nèi)部充氧更為充分，有利于好氧微生物的生長和硝化反應(yīng)的進行，氮、磷去除效果較好。7地下滲濾處理系統(tǒng)

將污水投配到距地面約0.5m深，有良好滲透性的地層中，籍毛管浸潤和土壤滲透作用，使污水向四周擴散

該系統(tǒng)通過過濾、沉淀、吸附和生物降解作用等過程對污水進行凈化。穩(wěn)定塘1概述

穩(wěn)定塘又名氧化塘或生物塘。穩(wěn)定塘對污水的凈化過程與自然水體的自凈過程相似，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，可用作一級處理、二級處理，也可用作三級處理。建設(shè)中的穩(wěn)定塘運行中的穩(wěn)定塘按塘內(nèi)的微生物類型、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連續(xù)出水塘控制出水塘儲存塘常見出水方式2穩(wěn)定塘類型好氧穩(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，有機負荷高，全塘無溶解氧曝氣穩(wěn)定塘：2m以上，采用人工曝氣供氧深度處理塘：又稱三級處理塘，或熟化塘，好氧處理，進水污染物濃度低，BOD5≤30mg/L。用于處理二級處理廠出水。3穩(wěn)定塘的凈化機理

污水在塘內(nèi)停滯的過程中，水中的有機物通過好氧微生物的代謝活動被氧化，或經(jīng)過厭氧微生物的分解而達到穩(wěn)定化。

（1）穩(wěn)定塘生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定塘生態(tài)系統(tǒng)由生物和非生物兩部分組成。細菌在穩(wěn)定塘內(nèi)對有機污染物的降解起主要作用。藻類具有葉綠體，能夠進行光合作用，是塘水中溶解氧的主要提供者，在穩(wěn)定塘內(nèi)起著十分重要的作用。原生動物和后生動物等微型動物，它們捕食藻類、菌類，防止其過度增殖，其本身又是良好的魚餌。

圖中所示為典型的兼性穩(wěn)定塘的生態(tài)系統(tǒng)，其中包括好氧區(qū)、厭氧區(qū)及兩者之間的兼性區(qū)。（2）穩(wěn)定塘內(nèi)各種物質(zhì)的遷移與轉(zhuǎn)化

在穩(wěn)定塘生態(tài)系統(tǒng)中，各種物質(zhì)不斷地進行遷移和轉(zhuǎn)化，其中主要的是碳、氮及磷的遷移轉(zhuǎn)化和循環(huán)。①碳的轉(zhuǎn)化與循環(huán)。②氮的轉(zhuǎn)化及循環(huán)。③磷的轉(zhuǎn)化及循環(huán)。

（3）穩(wěn)定塘對污水的凈化作用①稀釋作用②沉淀和絮凝作用③水生植物的作用④微生物代謝作用⑤浮游生物的作用（4）影響穩(wěn)定塘凈化過程的因素①光照②溫度③營養(yǎng)物質(zhì)④混合⑤有毒物質(zhì)⑥蒸發(fā)量和降雨量⑦污水的預(yù)處理

好氧塘深度一般在0.5m左右，以使陽光能夠透入塘底。主要由藻類供氧，塘表面也由于風力的攪動進行自然復(fù)氧，全部塘水都呈好氧狀態(tài)，由好氧微生物對有機污染物起降解作用。4好氧塘高負荷好氧塘普通好氧塘深度處理好氧塘好氧塘分類高負荷好氧塘設(shè)置在處理系統(tǒng)的前部，目的是處理污水和產(chǎn)生藻類。特點是塘的水深較淺，水力停留時間較短，有機負荷高。高負荷好氧塘普通好氧塘深度處理好氧塘好氧塘分類

普通好氧塘用于處理污水，起二級處理作用。特點是有機負荷較高，塘的水深較高負荷好氧塘大，水力停留時間較長。高負荷好氧塘普通好氧塘深度處理好氧塘好氧塘分類

深度處理好氧塘設(shè)置在塘處理系統(tǒng)的后部或二級處理系統(tǒng)之后，作為深度處理設(shè)施。特點是有機負荷較低，塘的水深較高負荷好氧塘大。塘內(nèi)存在著菌、藻和原生動物的共生系統(tǒng)。有陽光照射時，塘內(nèi)的藻類進行光合作用，釋放出氧，同時，由于風力的攪動，塘表面的好氧型異氧細菌利用水中的氧，通過好氧代謝氧化分解有機污染物并合成本身的細胞質(zhì)（細胞增殖），其代謝產(chǎn)物CO2則是藻類光合作用的碳源。

細菌的降解作用

有機物＋O2＋H+→CO2＋H2O＋NH4+

＋C5H7O2N（細菌）

藻類的光合作用

106CO2＋16NO3-＋HPO42-＋122H2O＋18H+→C106H263O110N16P＋138O2好氧塘內(nèi)有機污染物的降解過程，是溶解性有機污染物轉(zhuǎn)換為無機物和固態(tài)有機物－細菌和藻類細胞的過程。好氧塘工作原理5兼性塘

兼性塘是城市污水處理最常用的一種穩(wěn)定塘，塘深在1.0 2.5m，在陽光能夠照射透入的塘的上層為好氧層，由好氧異養(yǎng)微生物對有機污染物進行氧化分解。在兼性塘內(nèi)進行的凈化反應(yīng)是比較復(fù)雜的，生物相也比較豐富，其污水凈化是由好氧、兼性、厭氧微生物協(xié)同完成的。

兼性塘工作原理兼性塘的有效水深一般為1.0～2.0m，通常由三層組成，上層由于藻類的光合作用和大氣復(fù)氧作用，而含有較多溶解氧，為好氧層。中層則溶解氧逐漸減少，為過渡區(qū)或兼性區(qū)；下層則為厭氧層；塘的最底層為厭氧污泥區(qū)。

兼性塘常用于處理小城鎮(zhèn)污水、城市以及沉淀活二級處理出水。在工業(yè)廢水處理中，常用在曝氣塘或厭氧塘之后作為二級處理塘使用，有的也作為難生化降解有機廢水的貯存塘或間歇排放塘使用。6厭氧塘

厭氧塘深度一般在2.0m以上，有機負荷率高，整個塘水基本上都呈厭氧狀態(tài)。厭氧塘是依靠厭氧菌的代謝功能使有機污染物得到降解，包括水解、產(chǎn)酸及甲烷發(fā)酵等厭氧反應(yīng)全過程。凈化速度低，污水停留時間長。厭氧生物塘一般作為預(yù)處理而與好氧塘組成厭氧-好氧(兼氧)生物穩(wěn)定塘系統(tǒng)，較好地應(yīng)用于處理水量小、濃度高的有機廢水。作為穩(wěn)定塘的一種形式，通常設(shè)置于穩(wěn)定塘的首端，以減少后續(xù)處理單元的有機負荷?？捎糜谔幚硗涝讖U水、禽蛋廢水、制漿造紙廢水、食品工業(yè)廢水、制藥廢水、石油化工廢水等，也可用于處理城市污水(但一般城市污水有機物濃度較低，因而用于較少)。

由于厭氧塘的處理效果不高，出水中BOD5濃度依然較高，達不到二級處水平，因此厭氧塘一般不單獨使用，而是作為其他處理單元的前處理單元。厭氧塘前應(yīng)設(shè)置格柵、普通沉砂池，有時也設(shè)置初次沉淀池。

（1）水污染度高，塘水深大，容易污染地下水，必須進行防滲設(shè)計。（2）臭氣會散發(fā)，要離居住地500m以上。（3）浮渣有礙觀瞻，應(yīng)注意去除。（4）浮渣中有小蟲滋生，應(yīng)由防蟲措施厭氧塘使用注意事項：

曝氣塘是經(jīng)過人工強化的穩(wěn)定塘，塘深在2.0m以上，塘內(nèi)設(shè)曝氣設(shè)備向塘內(nèi)污水充氧，并使塘水攪動。。7曝氣塘

曝氣塘內(nèi)生長有活性污泥，污泥可回流也可不回流，有污泥回流的曝氣塘實質(zhì)上是活性污泥法的一種變型。微生物生長的氧源來自人工曝氣和表面復(fù)氧，以人工曝氣為主。曝氣設(shè)備一般采用表面曝