城镇污水处理技术-污水的自然处理

土地处理系统

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。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。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。1污水的土地处理系统及组成

类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地（wetland）、地下渗滤

土地处理系统的组成：由污水预处理设施，污水调节和储存设施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水的收集和利用系统等五部分组成。2污水的土地处理系统净化机理

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主要污染物的去除途径如下：（1）BOD的去除

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养型微生物，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。当处理水的BOD负荷超过土壤微生物分解BOD的生物氧化能力时，会引起厌氧状态或土壤堵塞。（2）磷和氮的去除

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)，物理吸附和沉积(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、络合吸附)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，以及土地处理系统的工艺等因素影响。（3）悬浮物质的去除

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。若悬浮物浓度太高、颗粒太大会引起土壤堵塞。

（4）病原体的去除

污水经土壤过滤后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可达92％～97％。

（5）重金属的去除

重金属的去除主要是通过物理化学吸附，化学反应与沉淀等途径被去除的。重金属离子在土壤胶体表面进行阳离子交换而被置换、吸附，并生成难溶性化合物被固定于矿物晶格中；重金属与某些有机物生成可吸性螯合物被固定于矿物晶格中；重金属离子与土壤的某些组分进行化学反应，生成金属磷酸盐和有机重金属等沉积于土壤中。

慢速渗滤系统适用于渗水性良好的土壤（如砂质土壤）且蒸发量小、气候润湿的地区。废水经喷灌或面灌后垂直向下缓慢渗滤，土地净化田上种作物，这些作物可吸收污水中的水分和营养成分，通过土壤一微生物一作物对污水进行净化，部分污水蒸发和渗滤。慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗滤速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。

3.慢速渗滤系统

慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因素为：灌水率、灌水方式、作物选择和预处理等。

快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生方法。适用于渗透性非常良好的土壤，如砂土、砾石性砂土等。污水灌至快速渗滤田表面后很快下渗进入地下，并最终进人地下水层。灌水与休灌反复循环进行，使滤田表层土壤处于厌氧一好氧交替运行状态，依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以净化。4快速渗滤系统（1）工艺特点：可将净化水补给地下水可通过井或地下集水管回收净化水（2）预处理要求：一般情况下，一级处理即可若对出水水质要求高或滤速较高，则应以二级处理作为预处理（3）工艺性能可直接采用快速渗滤系统处理一级处理（或酸化池）系统对污染物的去除率高：COD＞90%，BOD5＞95%，SS＞98%系统出水的COD＜40mg/L，BOD5＜10mg/L耐冲击负荷能力强具有脱氮功能

地表漫流系统适用于渗透性低的黏土或亚黏土，地面最佳坡度为2％～8％。废水以喷灌法或漫灌(淹灌)法有控制地分布在地面上均匀的漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流行过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗入地下。地面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。5地表漫流系统工艺特点：废水要求预处理（如格栅、筛滤）后进入系统，出水水质相当于传统生物处理后的出水对BOD、SS、N的去除率较高在处理废水的同时，可收获作物

湿地系统是以一种利用低洼湿地或沼泽地处理废水的方法，即将废水有控制地投配到天然湿地、沼泽地或人工构造湿地，土壤经常处于饱和状态，生长有像芦苇、香蒲等植物，废水沿一定方向流动过程中在植物和土壤联合作用下得到净化。湿地处理可直接对污水进行处理或用于对污水进行深度处理。6湿地系统天然湿地示意图西溪国家湿地公园扎龙湿地（1）湿地净化机理物理作用沉降，植物根系的截留；物质的化学沉淀；土壤及植物表面的吸附吸收；微生物的代谢。人工湿地按可分为：（2）湿地类型通常分为自然湿地处理系统、人工湿地处理系统自然湿地处理系统包括沼泽地、湖泊、河流、海滩和盐沼等自由水面人工湿地系统人工潜流湿地处理系统浮水植物人工湿地系统沉水植物人工湿地系统挺水植物人工湿地系统水平流人工湿地系统垂直流人工湿地系统复合流人工湿地系统（3）自由水面人工湿地系统浮水植物系统

浮水植物系统中水生植物漂浮于水面；根系呈淹没状态。浮水植物目前主要用于N和P的去除和提高稳定塘的效率浮水植物以睡莲、凤眼莲、荇菜、菱为主沉水植物系统

沉水植物系统中水生植物完全淹没于水中；系统中水的浊度不能太高，否则会影响植物的光合作用。该系统主要用于初级处理与二级处理后的精处理。挺水植物系统

挺水植物系统中水生植物以挺水植物为主，植物根系发达，可通过根系向基质送氧；使基质中形成多个好氧、兼性厌氧、厌氧小区，利用多种微生物繁殖，便于污染物的多途径降解；目前人工湿地主要是以挺水植物系统为主。挺水植物以芦苇、香蒲、黄菖蒲、茭白、荷花、伞草、风车草等为主。（4）潜流人工湿地系统

污水在湿地床的表面下流动，利用填料表面生长的生物膜、植物根系及表层土和填料的截留作用净化污水。潜流人工湿地构造水平潜流人工湿地

水平潜流人工湿地污水从以水平方式在基质空隙中流动，污染物在微生物、基质和植物的共同作用下，通过一系列的物理、物化和生物作用得以去除。与表面流湿地相比，水平潜流湿地水力负荷高，对BOD、COD、SS、重金属等污染物的去除效果较好，且无恶臭和蚊蝇孳生，是目前采用最广泛的一种湿地形式。但控制相对复杂，N、P去除效果不如垂直流人工湿地。垂直流人工湿地

垂直流湿地分为下向流和上向流两种，下向流垂直流湿地以其操作相对简单更为常用，污水从湿地表面流入，从上到下流经湿地基质层，由底部流出。上向流水流方向反之。由于氧气可通过大气扩散和植物传输进入湿地系统，其内部充氧更为充分，有利于好氧微生物的生长和硝化反应的进行，氮、磷去除效果较好。7地下渗滤处理系统

将污水投配到距地面约0.5m深，有良好渗透性的地层中，籍毛管浸润和土壤渗透作用，使污水向四周扩散

该系统通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程对污水进行净化。稳定塘1概述

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。稳定塘多用于小型污水处理，可用作一级处理、二级处理，也可用作三级处理。建设中的稳定塘运行中的稳定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连续出水塘控制出水塘储存塘常见出水方式2稳定塘类型好氧稳定塘：较浅，阳光透射，全塘含有溶解氧兼性稳定塘：深度较大，上层好氧，下层厌氧厌氧稳定塘：2m以上，有机负荷高，全塘无溶解氧曝气稳定塘：2m以上，采用人工曝气供氧深度处理塘：又称三级处理塘，或熟化塘，好氧处理，进水污染物浓度低，BOD5≤30mg/L。用于处理二级处理厂出水。3稳定塘的净化机理

污水在塘内停滞的过程中，水中的有机物通过好氧微生物的代谢活动被氧化，或经过厌氧微生物的分解而达到稳定化。

（1）稳定塘生态系统稳定塘生态系统由生物和非生物两部分组成。细菌在稳定塘内对有机污染物的降解起主要作用。藻类具有叶绿体，能够进行光合作用，是塘水中溶解氧的主要提供者，在稳定塘内起着十分重要的作用。原生动物和后生动物等微型动物，它们捕食藻类、菌类，防止其过度增殖，其本身又是良好的鱼饵。

图中所示为典型的兼性稳定塘的生态系统，其中包括好氧区、厌氧区及两者之间的兼性区。（2）稳定塘内各种物质的迁移与转化

在稳定塘生态系统中，各种物质不断地进行迁移和转化，其中主要的是碳、氮及磷的迁移转化和循环。①碳的转化与循环。②氮的转化及循环。③磷的转化及循环。

（3）稳定塘对污水的净化作用①稀释作用②沉淀和絮凝作用③水生植物的作用④微生物代谢作用⑤浮游生物的作用（4）影响稳定塘净化过程的因素①光照②温度③营养物质④混合⑤有毒物质⑥蒸发量和降雨量⑦污水的预处理

好氧塘深度一般在0.5m左右，以使阳光能够透入塘底。主要由藻类供氧，塘表面也由于风力的搅动进行自然复氧，全部塘水都呈好氧状态，由好氧微生物对有机污染物起降解作用。4好氧塘高负荷好氧塘普通好氧塘深度处理好氧塘好氧塘分类高负荷好氧塘设置在处理系统的前部，目的是处理污水和产生藻类。特点是塘的水深较浅，水力停留时间较短，有机负荷高。高负荷好氧塘普通好氧塘深度处理好氧塘好氧塘分类

普通好氧塘用于处理污水，起二级处理作用。特点是有机负荷较高，塘的水深较高负荷好氧塘大，水力停留时间较长。高负荷好氧塘普通好氧塘深度处理好氧塘好氧塘分类

深度处理好氧塘设置在塘处理系统的后部或二级处理系统之后，作为深度处理设施。特点是有机负荷较低，塘的水深较高负荷好氧塘大。塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。有阳光照射时，塘内的藻类进行光合作用，释放出氧，同时，由于风力的搅动，塘表面的好氧型异氧细菌利用水中的氧，通过好氧代谢氧化分解有机污染物并合成本身的细胞质（细胞增殖），其代谢产物CO2则是藻类光合作用的碳源。

细菌的降解作用

有机物＋O2＋H+→CO2＋H2O＋NH4+

＋C5H7O2N（细菌）

藻类的光合作用

106CO2＋16NO3-＋HPO42-＋122H2O＋18H+→C106H263O110N16P＋138O2好氧塘内有机污染物的降解过程，是溶解性有机污染物转换为无机物和固态有机物－细菌和藻类细胞的过程。好氧塘工作原理5兼性塘

兼性塘是城市污水处理最常用的一种稳定塘，塘深在1.0 2.5m，在阳光能够照射透入的塘的上层为好氧层，由好氧异养微生物对有机污染物进行氧化分解。在兼性塘内进行的净化反应是比较复杂的，生物相也比较丰富，其污水净化是由好氧、兼性、厌氧微生物协同完成的。

兼性塘工作原理兼性塘的有效水深一般为1.0～2.0m，通常由三层组成，上层由于藻类的光合作用和大气复氧作用，而含有较多溶解氧，为好氧层。中层则溶解氧逐渐减少，为过渡区或兼性区；下层则为厌氧层；塘的最底层为厌氧污泥区。

兼性塘常用于处理小城镇污水、城市以及沉淀活二级处理出水。在工业废水处理中，常用在曝气塘或厌氧塘之后作为二级处理塘使用，有的也作为难生化降解有机废水的贮存塘或间歇排放塘使用。6厌氧塘

厌氧塘深度一般在2.0m以上，有机负荷率高，整个塘水基本上都呈厌氧状态。厌氧塘是依靠厌氧菌的代谢功能使有机污染物得到降解，包括水解、产酸及甲烷发酵等厌氧反应全过程。净化速度低，污水停留时间长。厌氧生物塘一般作为预处理而与好氧塘组成厌氧-好氧(兼氧)生物稳定塘系统，较好地应用于处理水量小、浓度高的有机废水。作为稳定塘的一种形式，通常设置于稳定塘的首端，以减少后续处理单元的有机负荷。可用于处理屠宰废水、禽蛋废水、制浆造纸废水、食品工业废水、制药废水、石油化工废水等，也可用于处理城市污水(但一般城市污水有机物浓度较低，因而用于较少)。

由于厌氧塘的处理效果不高，出水中BOD5浓度依然较高，达不到二级处水平，因此厌氧塘一般不单独使用，而是作为其他处理单元的前处理单元。厌氧塘前应设置格栅、普通沉砂池，有时也设置初次沉淀池。

（1）水污染度高，塘水深大，容易污染地下水，必须进行防渗设计。（2）臭气会散发，要离居住地500m以上。（3）浮渣有碍观瞻，应注意去除。（4）浮渣中有小虫滋生，应由防虫措施厌氧塘使用注意事项：

曝气塘是经过人工强化的稳定塘，塘深在2.0m以上，塘内设曝气设备向塘内污水充氧，并使塘水搅动。。7曝气塘

曝气塘内生长有活性污泥，污泥可回流也可不回流，有污泥回流的曝气塘实质上是活性污泥法的一种变型。微生物生长的氧源来自人工曝气和表面复氧，以人工曝气为主。曝气设备一般采用表面曝