环境生物技术其他生物处理自然、无机废水

第四节其他废水生物处理技术 一 自然条件下的生物处理1 氧化塘法2 土地处理系统3 湿地处理系统二 无机废水的生物处理 稳定塘又名氧化塘或生物塘 稳定塘对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似 是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施 一 稳定塘 一 自然条件下的生物处理 生物塘 按塘内的微生物类型 供氧方式和功能等划分 好氧塘 兼性塘 厌氧塘 曝气塘 深度处理塘 水生植物塘 生态塘 完全储存塘 1 稳定塘的类型 1 好氧塘 好氧塘是一种主要靠塘内藻类的光合作用供氧的氧化塘 它的水深较浅 一般在0 3 0 5m 阳光能直接射透到池底 藻类生长旺盛 加上塘面风力搅动进行大气复氧 全部塘水都是好氧状态 基本工作原理 2 兼性塘 兼性塘的深度较大 1 0 2 5m 上层是好氧区 藻类的光合作用和大气复氧作用使其有较高的溶解氧 由好氧微生物起净化污水作用 中层的溶解氧逐渐减少 称兼性区 过渡区 由兼性微生物起净化作用 下层塘水无溶解氧 称厌氧区 沉淀污泥在塘底进行厌氧分解 水力停留时间 HRT 5 30d 兼性塘的基本工作原理 3 厌氧塘 厌氧塘的塘深在2 5 5m 有机负荷高 全部塘水均无溶解氧 呈厌氧状态 由厌氧微生物起净化作用 净化速度慢 污水在塘内停留时间长 20 50d 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间的动态平衡 控制有机酸浓度3000mg L以下 pH值为6 5 7 5 进水的BOD5 N P 100 2 5 1 硫酸盐浓度应小于500mg L 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 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 预处理 4 曝气塘 曝气塘深2 5m 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出水水质 或需后续沉淀分离生物固体 5 深度处理塘 深度处理塘又称三级处理塘或熟化塘 属于好氧塘 其进水有机污染物浓度很低 一般BOD5 30mg L 常作为塘系统的最后一级 接纳兼性塘或曝气塘出水 或处理传统二级处理厂的出水 提高出水水质 以满足受纳水体或回用水的水质要求 6 储存塘 废水储存不外排 仅靠蒸发减少水量 7 水生植物塘 种植水生维管束植物或高等水生植物 2 稳定塘的优缺点及趋势 1 优点基建投资低 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 运行管理简单经济 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1 3 1 5 可进行综合利用 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 养殖水生动物和植物 组成多级食物链的复合生物系统 2 缺点占地面积大 没有空闲余地时不宜采用 处理效果受气候影响 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 设计运行不当时 可能形成二次污染如污染地下水 产生臭气和滋生蚊蝇等 不建设在居住区附近 3 趋势由利用天然坑塘洼地稍加修整发展为规范化设计的处理设施 由传统塘型发展为各种节能 高效的新型塘及其组合系统 由单纯依靠自然净化发展为自然净化与人工强化技术相结合的工艺形式 采用了曝气 安装填料 种植水生植物 人工培养藻 由仅有净化功能的废水处理设施发展为具有多功能能 综合利用的良性生态系统 3 稳定塘系统的工艺流程 稳定塘处理系统的组成 稳定塘进水的预处理为防止稳定塘内污泥淤积 污水进入稳定塘前应先去除水中的悬浮物质 常用设备为格栅 普通沉砂池和沉淀池 若塘前有提升泵站 而泵站的格栅间隙小于20mm时 塘前可不另设格栅 原污水中的悬浮固体浓度小于100mg L时 可只设沉砂池 以去除砂质颗粒 原污水中的悬浮固体浓度大于100mg L时 需考虑设置沉淀池 设计方法与传统污水二级处理方法相同 稳定塘的流程组合依当地条件和处理要求不同而异 下图为几种典型的流程组合 4 稳定塘系统的组成与优化 组成的原则 分级越多 处理效果越好 厌氧塘在前 兼性塘与好氧塘在后 水生植物 水生动物在综合稳定塘中合理应用 稳定塘的除藻技术水生植物覆盖表面 阻碍光照 藻类不能进行正常的光合作用 国内外目前采用的除藻技术有自然沉降 混凝沉降 气浮和过滤技术 在稳定塘的最后一个塘放养水生动物 我国稳定塘发展概况 50年代末 开始试验研究80 90年代 迅速发展 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 应用实例 处理流程及设计参数工艺流程采用 污水预处理塘集水池泵房厌氧塘 两级 兼性塘 六级 生态塘出水 汉沽稳定塘系统平面示意图 主要设计参数 系统处理效果 胶州市氧化塘 在胶州湾沿海滩涂非耕地上修建氧化塘工程 89年运转 城市综合废水 沉砂调节池 斜板沉淀池 厌氧塘 兼性塘1 兼性塘2 兼性塘3 好氧塘 出水出水达到农灌水质 二 污水的土地处理 污水土地处理是在人工调控下利用土壤 微生物 植物组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法 污水土地处理是在农田灌溉的基础上的应用 1 净化机理 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 净化机理废水流过土壤时 土壤将废水中处于悬浮及胶体状态的物质截留下来 在土壤颗粒表面形成薄膜 这层薄膜里充满着异养型微生物 它能吸附废水中的有机物 包括溶解状态 并在微生物的作用下将废水中的有机物降解为无机物质 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 重金属的去除 氮磷的去除 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 土地处理系统的净化机理 悬浮物质的去除 土地处理系统的净化机理 重金属的去除 2 土地处理基本工艺 土地处理基本工艺 土地渗滤 土地处理基本工艺 土地处理基本工艺 地下污水处理系统是将污水投配到距地面约0 5m深 有良好渗透性的底层中 藉毛管浸润和土壤渗透作用 使污水向四周扩散 通过过滤 沉淀 吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化 地下渗滤系统适用于无法接入城市排水管网的小水量污水处理 污水进入处理系统前需经化粪池或酸化池预处理 三 人工湿地污水处理系统 1971年国际 拉姆萨尔公约 将湿地定义为 沼泽地 湿原 泥炭地或水域 不论是天然的或是人工的 或是永久的或是暂时的 其水体或是静止的或是流动的 或为淡水 半咸水或为咸水 包括低潮时水深不超过6 的水域 国际上常把沼泽和海涂称为湿地 天然湿地的生态系统具有珍贵性和脆弱性 承担的负荷能力具有极大的局限性 因此不可能大规模地开发利用于废水处理 人工湿地是一种由人工建造和监督控制的 与沼泽地类似的地面 湿地能净化污水 是自然环境中自净能力很强的区域之一 它利用自然生态系统中的物理 化学和生物的三重协同作用 通过过滤 吸附 共沉 离子交换 植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化 污水有控制地投配到种有芦苇 香蒲等耐水性 沼泽性植物的湿地上 废水在沿一定方向流行过程中 在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化 湿地处理可直接处理污水或深度处理 污水进入系统前需预处理 人工湿地必须有 严格的控制 既建立良好生境又净化废水 可以通过铺砌以防水渗出系统 人工湿地系统 人工湿地 第四节其他无机污染物废水的生物处理 一 含硫废水的生物处理硫酸盐对甲烷菌产生抑制作用 影响废水处理的甲烷发酵 处理硫酸盐废水利用硫酸还原菌 以硫酸根作为受氢体进行无氧呼吸 将其还原 E值要求 160 200mV COD与SO4 比大于1 7 产生的H2S由NaOH吸收塔吸收生成Na2S 也可利用无色硫细菌进行氧化生成单质硫 如用于处理含硫酸盐 5000 7000mg L 的青霉素废水 去除率达90 以上 二 金属废水的生物处理1 金属的生物沉淀处理硫酸盐还原菌在厌氧条件下把SO4 还原为硫化氢 废水中的金属离子与硫化氢生成沉淀被去除 要求有一定浓度的有机物和硫酸盐 并且金属浓度不宜过高 2 金属的生物还原处理Cr6 生物毒性大 还原处理后排放 有化学还原和生物还原法 生物还原法利用Cr6 还原菌在厌氧条件下还原成无毒性的Cr3 在碱性条件下生成Cr OH 3沉淀而被去除