第10章污水的生态处理

自然条件下的生物处理法主要有水体净化法和土壤自然条件下的生物处理法主要有水体净化法和土壤净化法两类。净化法两类。(1) 氧化塘和养殖搪，统称为生物稳定塘，氧化塘和养殖搪，统称为生物稳定塘， 其净化机理其净化机理与活性污泥法相似与活性污泥法相似 ；(2)土壤渗滤和污水灌溉，统称为废水的土地处理，其净土壤渗滤和污水灌溉，统称为废水的土地处理，其净化机理与生物膜法相似。化机理与生物膜法相似。 第第 10章章 污水的自然生物处理（污水的自然生物处理（生态处理）生态处理）6.1 稳定塘稳定塘1定义定义稳定塘又名氧化塘或生物塘，稳定塘又名氧化塘或生物塘， 是一种天然是一种天然的或经过一定人工修整的有机废水处理池塘。的或经过一定人工修整的有机废水处理池塘。稳定塘对污水的净化过程与稳定塘对污水的净化过程与 自然水体的自自然水体的自净过程净过程 相似，是一种利用相似，是一种利用 天然净化能力天然净化能力 处理污处理污水的生物处理设施。水的生物处理设施。分类分类 ：根据微生物类型、供氧方式、功能：根据微生物类型、供氧方式、功能划分划分 好氧塘、兼性塘、曝气塘和厌氧塘四种类好氧塘、兼性塘、曝气塘和厌氧塘四种类型。型。 用于小城镇生活污水处理用于小城镇生活污水处理 处理食品工业废水，其他工业废水处理食品工业废水，其他工业废水 作为活性污泥二级处理的后续深度处理作为活性污泥二级处理的后续深度处理 稳定塘处理与综合利用相结合，发展养鱼稳定塘处理与综合利用相结合，发展养鱼 稳定塘的运行方式，单塘变为多塘串联运行。稳定塘的运行方式，单塘变为多塘串联运行。 厌氧塘兼性塘好氧或兼性好氧塘厌氧塘兼性塘好氧或兼性好氧塘我国稳定塘发展概况我国稳定塘发展概况v50年代末，开始试验研究v80-90年代，迅速发展v“七五 ”、 “八五 ”两个五年计划期间，国家 均将城市污水稳定塘处理技术列为国家重点科技攻关项目1.1 好氧塘好氧塘好氧塘是一种主要靠塘内藻类的光合作 好氧塘是一种主要靠塘内藻类的光合作用供氧的氧化塘。它的用供氧的氧化塘。它的 水深较浅水深较浅 ，一般在，一般在0.3 0.5m， 阳光能直接射透到池底阳光能直接射透到池底 ，藻类，藻类生长旺盛，加上塘面风力搅动进行大气复氧生长旺盛，加上塘面风力搅动进行大气复氧，全部塘水都是好氧状态。，全部塘水都是好氧状态。 （ 1）好氧塘的种类）好氧塘的种类按照有机负荷的高低，好氧塘可分为按照有机负荷的高低，好氧塘可分为a.高负荷好氧塘高负荷好氧塘b.普通好氧塘普通好氧塘 c.深处理好氧塘深处理好氧塘 (精制塘精制塘 )(2)基本工作原理基本工作原理 好氧塘内的生物种群主要有藻类、菌类、原生动物、后生动物、水蚤等微型动物。菌类 主要是生存在水深 0.5m的上层，浓度为 110 8 510 9个 /mL，主要种属与活性污泥和生物膜相同。原生动物和后生动物 的种属数与个体数，均比活性污泥法和生物膜法少。藻类 的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反应塘的运行状况和处理效果。(3)好氧塘内的生物种群2.2 兼性塘 (1)兼性塘的基本工作原理兼性塘的基本工作原理-6.3 曝气塘曝气塘为了强化塘面大气复氧作用，可在氧化为了强化塘面大气复氧作用，可在氧化塘上设置机械曝气或水力曝气器，使塘水得塘上设置机械曝气或水力曝气器，使塘水得到不同程度的混合而保持好氧或兼性状态。到不同程度的混合而保持好氧或兼性状态。曝气塘有机负荷和去除率都比较高，占地面曝气塘有机负荷和去除率都比较高，占地面积小，但运行费用高，且出水悬浮物浓度较积小，但运行费用高，且出水悬浮物浓度较高，使用时可在后面连接兼性塘来改善最终高，使用时可在后面连接兼性塘来改善最终出水水质。出水水质。曝气塘出水的悬浮固体浓度较高，排放前需进行沉淀，沉淀的方法可以用沉淀池，或在塘中分割出静水区用于沉淀。若曝气塘后设置兼性塘，则兼性塘要在进一步处理其出水的同时起沉淀作用。曝气塘的水力停留时间为 3 10d，有效水深 2 6m。曝气塘一般不少于 3座，通常按串连方式运行。 完全混合曝气塘中曝气装置的强度应能使塘内的全部固体呈悬浮状态，并使塘水有足够的溶解氧供微生物分解有机污染物。部分混合曝气塘不要求保持全部固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并进行厌氧消化。其塘内曝气机布置较完全混合曝气塘稀疏。完 全 混 合 曝 气 塘 部 分 混 合 曝 气 塘曝气塘的两种类型(1) 厌氧塘的基本工作原理厌氧塘的基本工作原理厌氧塘对有机污染物的降解，是由两类厌氧菌厌氧塘对有机污染物的降解，是由两类厌氧菌通过产酸发酵和甲烷发酵两阶段完成的。厌氧塘的设通过产酸发酵和甲烷发酵两阶段完成的。厌氧塘的设计运行，必须以甲烷发酵阶段的要求作为控制条件，计运行，必须以甲烷发酵阶段的要求作为控制条件，控制有机污染物的投配率，以保持产酸菌与甲烷菌之控制有机污染物的投配率，以保持产酸菌与甲烷菌之间的动态平衡。控制有机酸浓度间的动态平衡。控制有机酸浓度 3000mg/L以下，以下， pH值为值为 6.5-7.5，进水的，进水的 BOD5:N:P=100:2.5:1，硫酸盐，硫酸盐浓度应小于浓度应小于 500mg/L。6.4 厌氧塘 (2)厌氧塘的设计负荷有机负荷的表示方法有三种：BOD5表面负荷 (kgBOD5/had)BOD5容积负荷 (kgBOD5/m3d)VSS容积负荷 (kgVSS/m3d)厌氧塘的主要问题是产生臭气，目前厌氧塘的主要问题是产生臭气，目前是利用厌氧塘表面的浮渣层或采取人工覆是利用厌氧塘表面的浮渣层或采取人工覆盖措施防止臭氧逸出。也有用回流好氧塘盖措施防止臭氧逸出。也有用回流好氧塘出水使其布满厌氧塘表层来减少臭气逸出出水使其布满厌氧塘表层来减少臭气逸出。厌氧塘宜用于处理高浓度有机废水，厌氧塘宜用于处理高浓度有机废水，如制浆造纸、酿酒、农牧产品加工、农药如制浆造纸、酿酒、农牧产品加工、农药等工业废水和家禽和家畜粪尿废水等。也等工业废水和家禽和家畜粪尿废水等。也可用于处理城镇污水。可用于处理城镇污水。以上四类氧化塘的主要性能分列于下表。以上四类氧化塘的主要性能分列于下表。表中各项性能均受控于阳光辐射值、温度表中各项性能均受控于阳光辐射值、温度、养料及毒物等多种因素。因此，其具体数值、养料及毒物等多种因素。因此，其具体数值也因纬度高低、气象条件和水质状况的不同而也因纬度高低、气象条件和水质状况的不同而异。异。 项目项目 曝气曝气 好氧好氧 兼性兼性 厌氧厌氧进水进水BOD5 较低较低 中等中等 中等中等 较高较高DO 饱和饱和 饱和饱和 饱和饱和 过渡过渡 0（从上至下）（从上至下） 0微生物微生物 好氧好氧兼性兼性 好氧好氧 好氧好氧 兼性兼性 厌氧厌氧 厌氧厌氧兼性兼性氧源氧源 曝气曝气 藻类藻类大气大气 藻类、大气、无藻类、大气、无 无无净化速度净化速度 快快 快快 慢慢停留时间停留时间 短短 短短 长长稳稳 定塘的主要性能定塘的主要性能 稳稳 定塘的主要性能定塘的主要性能 4 稳定塘的优缺点稳定塘的优缺点(1) 优点优点v 基建投资低基建投资低 旧河道、沼泽地、谷地可利用作为旧河道、沼泽地、谷地可利用作为稳定塘，稳定塘系统基建投资低。稳定塘，稳定塘系统基建投资低。v 运行管理简单经济运行管理简单经济 稳定塘运行管理简单，动力稳定塘运行管理简单，动力消耗低，运行费用较低，约为传统二级处理厂的消耗低，运行费用较低，约为传统二级处理厂的1/3 1/5。v 可进行综合利用可进行综合利用 实现污水资源化，如将稳定塘实现污水资源化，如将稳定塘出水用于农业灌溉，充分利用污水的水肥资源；出水用于农业灌溉，充分利用污水的水肥资源；养殖水生动物和植物，组成多级食物链的复合生养殖水生动物和植物，组成多级食物链的复合生物系统。物系统。(2) 缺点缺点v 占地面积大占地面积大 没有空闲余地时不宜采用。没有空闲余地时不宜采用。v 处理效果受气候影响处理效果受气候影响 如季节、气温、光照、如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳定塘的处理效果。降雨等自然因素都影响稳定塘的处理效果。v 设计运行不当时，可能形成二次污染设计运行不当时，可能形成二次污染 如污染如污染地下水、产生臭气和滋生蚊蝇等。地下水、产生臭气和滋生蚊蝇等。 污水土地处理是在污水土地处理是在 人工调控人工调控 下利用下利用 土壤土壤-微生物微生物 -植物植物 组成的生态系统使污水中的污组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法。在污染物得以净化的染物净化的处理方法。在污染物得以净化的同时，水中营养物质和水分也得以循环利用同时，水中营养物质和水分也得以循环利用。因此，土地处理是使污水资源化，无害化。因此，土地处理是使污水资源化，无害化和稳定化的处理利用系统。和稳定化的处理利用系统。6.5 污水的土地处理污水的土地处理土壤的特性和重要性土壤的特性和重要性土壤，即陆地表面的矿物质、有机质土壤，即陆地表面的矿物质、有机质、水分和空气四种物质组成，具有一定肥、水分和空气四种物质组成，具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层。力，能够生长植物的疏松表层。 土壤是一个独立的生态系统，与人类土壤是一个独立的生态系统，与人类的关系十分密切。的关系十分密切。土壤的组成土壤的组成土壤是由土壤是由 矿物质、有机质、水分和空气矿物质、有机质、水分和空气 四种物四种物质组成的。质组成的。土壤有机质多集中在表层，它是土壤的重要成 土壤有机质多集中在表层，它是土壤的重要成分，直接影响土壤肥力的形成和发展。通常把有机分，直接影响土壤肥力的形成和发展。通常把有机质的含量作为土壤肥力高低的一个重要标志。质的含量作为土壤肥力高低的一个重要标志。土壤中的水分空气有很大的流动性，它们的运土壤中的水分空气有很大的流动性，它们的运动和比例的变化对土壤肥力也起很大的作用。动和比例的变化对土壤肥力也起很大的作用。BOD大部分是在土壤表层土中去除的。土壤中含有大量的种类繁多的异氧型微生物，它们能对被过滤、截留在土壤颗粒空隙间的悬浮有机物和溶解有机物进行生物降解，并合成微生物新细胞。当污水处理的 BOD负荷超过让土壤微生物分解 BOD的生物氧化能力时，会引起厌氧状态或土壤堵塞。 污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。土地处理系统的净化机理BOD的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除病原体的去除重金属的去除污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。土地处理系统的净化机理BOD的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除病原体的去除重金属的去除在土地处理中，磷主要是通过植物吸收，化学反应和沉淀（与土壤中的钙、铝、铁等离子形成难溶的磷酸盐）、物理吸附和沉淀（土壤中的黏土矿物对磷酸盐的吸附和沉积），物理化学吸附（离子交换、络和吸附）等方式被去除。其去除效果受土壤结构、阳离子交换容量、铁铝氧化物和植物对磷的吸收等因素的影响。氮主要是通过植物吸收，微生物脱氮（氨化、硝化、反硝化），挥发、渗出（氨在碱性条件下逸出、硝酸盐的渗出）等方式被去除。其去除率受作物的类型、生长期、对氮的吸收能力，以及土地处理系统等工艺因素 的影响。污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。土地处理系统的净化机理BOD的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除病原体的去除重金属的去除污水中的悬浮物质是依靠作物和土壤颗粒间的孔隙截留、过滤去除的。土壤颗粒的大小、颗粒间孔隙的形状、大小、分布和水流通道，以及悬浮物的性质、大小和浓度等都影响对悬浮物的截留过滤效果。若悬浮物的浓度太高、颗粒太大会引起土壤堵塞。污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。土地处理系统的净化机理BOD的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除病原体的去除重金属的去除污水经土壤处理后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可达 92 97。其去除率与选用的土地处理系统工艺有关，其中地表漫流的去除率较低，但若有较长的漫流距离和停留时间，也可以达到较高的去除效率。污水土地处理系统的净