第二十章 自然生物处理.ppt

1、第20章自然生物处理，主席教师：娄金生教授、南华大学建筑工程与资源环境学院给水排水教室、课程内容、1、概要2、水体中的碳氮和能源循环3、稳定池4、污水的土地处理5、自然生物处理的新进展6、工程例7、思考题和练习问题、20稳定池系统(AquaticSystems )。 土地处理系统(SoilbasedSystem )利用土壤微生物植物系统陆地生态系统的自控机制和污染物的综合净化功能，净化污水。 污水自然处理系统的净化作用主要利用土壤浅表层的物理作用、化学作用和微生物的生化作用。 前者与常规处理技术相比，具有技术简便、操作管理方便、建设投资和运行成本低的特点。 建设投资只有常规处理技术的1213，

2、运行成本只有常规处理技术的12110，可以大大降低污水处理成本。 净化效果良好，净化水质达到二级以上处理水平。 因此，20.2水体中的碳氮和能量循环，水体中氮的转化和循环途径主要是1氨化作用：有机氮化合物在微生物作用下分解为氨态氮。 2硝化作用：氨态氮通过硝化菌转换成硝酸氮。 反应式中，3脱氮作用：硝酸氮通过脱硝化菌还原成分子状氮。 反应式表明，式中的CH3COOH代表硝化菌所需的有机碳源，4挥发作用：水中的NH3可挥发到大气中，其量可达到21%。 5作用吸收：微生物及水生植物，以铵氮或硝酸氮为营养吸收。 6分解作用：沉淀层中的有机氮被厌氧菌分解。第20章自然生物处理、第20章自然生物处理、门

3、、20.3稳定池、20.3.1好氧池和厌氧池20.3.1.1概要、好氧池的深度一般为0.5m左右，在好氧池内有效进行的DO的变化：日饱和状态、夜间降低、早晨最低的PH的变化：白天为PP 根据有机物负荷率的高低，好氧池分为3种：高负荷好氧池： BOD5表面负荷率：0.004-0.016kg/m2d； 普通好氧池： BOD5表面负荷率：0.002-0.004kg/m2d； 深度处理好氧池： BOD5表面负荷率：0.0005kg/m2d。 污水在进入好氧池之前必须进行沉淀预处理。 厌氧池是根据厌氧菌的代谢功能分解有机污染物，具有以下特点：只有一种细菌，产酸菌、产氢菌、产醋菌和产甲酸菌共存的两种反应速

4、度慢，工艺长的三个条件都必须满足甲酸酯的要求4高浓度、水量少的有机厌氧池一般以池为首，可以代替初沉池。20.3.1.2设置修订算、1 .好氧池好氧池的修订算，主要内容是确定池的表面积。 把池子里面的面积作为设定修正算平面。 计算出接近表面的有机负荷率。 修订公式为式中： a好氧池的有效面积，m2； q污水设定修正流量、m3/d； S0原污水的BOD5浓度、kg/m3 NABOD面积负荷率、kg/(m2d) BOD面积负荷率应根据试验或接近地区污水性质的好氧池的运行数据决定。 表20-1为好氧池典型的设修残奥表，供参考选择。 第20章自然生物处理，2厌氧池1 )设置修订残奥表aBOD表面负荷率厌

5、氧池为了维持厌氧条件，应规定最低BOD表面负荷率。 厌氧池的BOD表面负荷率过低的话，那个情况接近兼性池。 最低允许BOD表面负荷率与BOD5容积负荷率、气温有关。 我国北方可采用300kgBOD/(104m2d )、(200600)kgBOD5/(104m2d )。 我国给水排水设施修订手册对厌氧池处理城市污水的推荐负荷率的值为2060gBOD5/(m2d )、(200600) kgBOD5/(104m2d )。 用于bBOD容积负荷、第20章自然生物处理、cVSS容积负荷率VSS容积率厌氧池处理VSS含量废水的设定修订。国外几种工业废水厌氧池采用的VSS容积负荷如下所示。 家禽粪尿0.06

6、30.16kgVSS/(m3d )乳牛粪尿0.1661.12kgVSS/(m3d )猪粪尿0.0640.32kgVSS/(m3d )牛屠宰废水我国的给水排水设施修订手册的建议值，对城市下水为3050d。 国外有长达160d的设订运行数据，但也有短至12d的。 2 )厌氧池的形状和主要尺寸a .厌氧池表面优选矩形，长宽比22.5:1。 b、池深、厌氧池有效深度(包括污泥层深度)为35m，土壤和地下水条件适当可增加到6m。 城市污水处理用厌氧池的池深为1.03.6m城市污水处理的厌氧池底部的储泥深度，必须在0.5m以上，污泥量以50L/(人a )计算。 污泥清除周期为510年。 c .保护高度0.

7、61.0m米。 d .塘底稍有坡度，堤内斜面1:11:3。 e .厌氧池的单池面积不得大于8000m2(0.8104m2) f .厌氧池一般位于稳定池系统的前沿，陷阱污泥量多，因此最好设置并联厌氧池，交替除去池泥。 g .厌氧池的进出口、厌氧池的进口一般设置在比池底高0.61.0m的地方，将浸水和池底污泥混合。 池底宽度不足9m时，只能进口一个，宽池应采用多个进口。 进水管径200300mm。 出水口应采用淹水设置式，深入水中0.6m，小于冰层厚度或浮渣层厚度。 20.3.2兼性塘20.3.2.1概要，图20-3表示典型的兼性塘净化功能模式。 在各种类型的氧化池中，兼性池是应用最广泛的一种。

8、池的上层是好氧层池的底部是厌氧层好氧层和厌氧层之间存在一个兼性层，该层存在兼性微生物，它们可以利用水中的游离氧在厌氧条件下或从中摄取氧。 兼性塘的=(7090)%。 20.3.2.2修正算、兼性塘修正算的主要内容也是求定塘的有效面积。 兼性塘还多用经验数据加以订正。 1设置修正残奥仪表1 )兼性池可以作为独立处理技术来考虑，也可以作为生物处理系统中的一个处理单元，或者作为深度处理池的预处理工艺来考虑。 2 )池子的深度。 一般取1.22.5m，污泥层的厚度为0.3m 3)滞留时间。 一般规定为7180d，宽度大。 4) BOD5表面负荷率。 考虑到0.00020.010kg/(m2d )，5)

9、 BOD去除率达到70%。 6 )藻类浓度若采取10100mg/L 7)处理水循环措施，则循环率为0.22.0。 2池结构上应考虑的因素1 )池形宜为矩形，矩形池容易与施工串联组合，有利于风池水混合，且死角少，纵横比以233601或：1为佳。 2 )池数除了可以考虑用单一池处理小规模兼性池以外，一般不宜在2台以上。 宜采用多级串联，第一池面积大，约占总面积的30%左右，采用高负荷率，以池不处理厌氧状态为限。 串联连接可以得到优质的处理水。 3 )供水口、矩形池供水口最好尽可能使池的横截面供水均匀，采用扩散管或多点供水。 4 )出水口、出水口与给水口之间的直线距离尽可能大，在矩形池中对角线并排设

10、置，减少短路。 请参照相关资料进行。20.3.3其他稳定池、20.3.3.1曝气池人工机械曝气对池内污水的供氧按曝气强度的大小分为两类：好氧曝气池：功率大，所有生物污泥处于悬浮状态兼性曝气池：功率小，部分污泥悬浮，部分20.3.3.2深度处理池深度处理池为三级处理池，设置在二级处理工艺之后或稳定池系统之后，采用好氧池或曝气池的形式。深度处理池为：1)bod、COD:BOD=(3060)%； COD=(1025)%； 2 )细菌的去除3 )藻类的去除：养鱼去除藻类4 )去除n、p的深度处理池的补正算现在也以负荷率进行，根据去除对象采用不同的负荷率及其各设定补正残奥表。 第20章自然生物处理，20

11、.3.3.3控制出水池1 )设置在北方地区，冬季蓄水，气候变暖生物分解功能恢复正常时开始运转的稳定池，一般为兼性池型。 2 )设置修订点污水进入池前必须经过一次处理，多级池的串联、并联方式运行均可，池数不得少于2台。 池的形状最好根据地形来选择，但要避免发生短流现象。 因此，20.4污水土地处理、20.4.1污水灌溉系统、污水灌溉存在以下问题： 1污水的终年问题(雨季和冬天)不能解决，终年洒水灌溉往往不能解决。 在非灌溉期间不存积污水而排放地表水，将引起地表水污染。 2污水灌溉农田后，未收集水，不能有效控制排放和利用。 3污水如果达不到农田灌溉标准，将影响作物的生长、产量和质量，特别是污水中的

12、重金属和化学有机合成物含在作物的某些部位，将危害人体健康。 4重金属在土壤中的积累影响土壤的特性和使用。 第20章自然生物处理、20.4.2土地渗滤系统、1缓速渗滤系统用于渗水性能好的土壤(如砂质土壤)，蒸发量小、适合气候湿润地区的缓速渗滤系统为表面布水或灌水，BOD5、COD、n对污水的去除率2快速渗滤系统的污水周期性地灌溉和停灌浸出田，表层土壤交替处于厌氧好氧状态，有机物被土层中的微生物分解，同时n、p也被去除。 各项指标的去除率是20.4.3湿地处理系统将污水投入沼泽地，污水向一定方向流动，经耐水植物土壤联合净化的土地处理工艺。 湿地处理系统可分为1天然湿地系统利用天然洼地、芦塘人工修整

13、的类型。 设置流土堤，使污水向一定方向流动。 h一般在3080cm之间，在1.00m以下，净化作用与好氧池相似。 1 )由水面人工湿地人工制成水或沟状，在地面铺设隔水层防止泄漏，填充深的土壤层，在土壤层植入芦苇状的维管束植物，污水从湿地的一端通过布水装置进入，以浅水层冲向地表，从另一端溢到集水沟，流动地保持自由水面有机负荷率为18110kgBOD5/(had )，幅度较大。 第20章自然生物处理，2 )人工潜流湿地处理系统人工潜流湿地处理系统是人工制作的床槽，床内填充介质支撑芦苇类挺水植物的生长，床底设有粘土隔水层，具有一定的梯度。 污水从沿地板宽度设置的布水装置进入，水平流动通过介质，被生物

14、膜复盖的介质表面和溶解氧与充分的植物根区接触，在此过程中得到净化。 因此，20.5自然生物处理的新进展，20.5.1水解池生物处理系统的新技术稳定池占地面积大，冬季水温低，影响处理效果，将水解替代沉淀池作为预处理构筑物应用，提高污水的生化性，减少浮游物。 水解池的大部分大分子难分解物质在水解池中经过水解和氧化两个阶段，变成小分子易分解的有机酸，使污水在后续塘中更快地分解。 从污泥沉淀的角度来看，稳定池的底泥来源主要是进水悬浮物和塘中生长的藻类。 水解安定池系统可从两面有效控制。 20.5.2稳定池的除藻技术藻类具有分解污染物的功能，但只是将有机污染物转移到藻类中，最后没有被除去。 如处理不当，

15、可造成二次污染。国外采用的除藻技术有自沉淀、凝聚沉淀、气浮和过滤等技术。 下面介绍两种比较有效的方法。 (1)在稳定池的最后一个池中放养水生植物。 水生植物复盖水面，阴影隔开光，藻类不能进行正常的光合作用，因此沉淀在池底，改善出水水质。 例如，放养水葫芦、浮萍。 (2)气浮藻。 近年来，由于气浮设备的改良，气浮的处理成本大幅降低。 20.5.3污水地下渗滤处理技术污水在土壤的渗滤作用和毛细管作用下，污水向周围扩散，经过滤、沉淀、吸附和微生物作用分解，污水得到净化。 这样的污水处理法称为污水地下渗透过滤处理系统。 该工艺的特点是： (1)整个处理系统安装在地下，不损害地面景观，并且能种植绿色棒，

16、使环境美丽。 (2)不受外界气温变化的影响或影响较小。 (3)建设容易，维护容易，无堵塞，建设资金少，运行成本低；(4)对供水负荷变化的适应性强，耐冲击负荷；(5)运行适当，处理水水质良好，稳定，再灌溉，灌溉城市绿化地，街心公园等第20章自然生物处理、污水地下渗透过滤处理技术，现在国外采用的种类很多，在数十种以下，本节选择其中的主要几个进行叙述。 (1)在污水土壤渗滤净化沟本系统中，污水先在污水处理场和沉淀池等预处理构筑物中处理，除去其中的浮游物，然后进入埋在地下的渗滤沟和有孔的布水管中，从布水管缓慢浸润、渗透、扩散到周围的土壤中。 布水管一般从地面起0.4m左右的深度，在其周围铺满砂砾层底部

17、宽度0.50.7m，在其下部铺设厚度约0.2m的沙子。 水力负荷是保持本工艺正常运行的重要因素。 不能增大水力负荷值。 请根据测得的土壤渗透能力确定合适的水力负荷。 (2)毛细管浸润渗透过滤沟本工艺也称为迷你(Niimi )系统，是在日本开发的。 是利用土壤毛细管浸润扩散原理开发的浅型土壤污水处理系统。 污水经过预处理后进入陶土管，其周围铺设毛细管砾层，其下铺设砂层，砂层下铺设有机树脂膜，以防止污水污染地下水。 污水通砂砾的毛细管虹吸作用，缓慢上升，在其周围浸润、扩散，进入周围土壤，地面下0.30.5m的土壤层内存在大量微生物，在这些微生物的作用下，污水中的有机污染物被吸附、分解，在生物土壤系统复杂且相互关系和相互制约的作用下，闸门被打开。 20.6.1安定池实例某县河水实际上是天然排水沟，长期受到工业和生活污水的污染，严重影响沿河村民的健康。 该河干季流量在20002800m3/d之间，为上游十几个机组排放的污水，测得污水BOD5为50100mg/L，浮游物5873mg/L，同时具有雨季排洪功能。 根据现场调查，安定池的布局在该村南250m处，靠近河床的一面放弃了长年耕地，面积