污水氧化塘处理的几个问题张自杰资料

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1、污水氧化塘处理的几个问题 哈尔滨建工学院 张自杰刘长松 编译 氧化塘是 一种和自然 水域自净过程 极其相 似的污水处理法 污水中有机污染 物由塘内的好氧性细菌进行氧化分解 而 细菌赖以生长 繁殖的氧 主 要由塘内繁 殖 的藻类通过 光合作用来提供 污 水氧化 塘处理法涉及的 问题较多 本文仅 就氧化 塘 的发展概况 分类 有机 污染物在塘内 的 净化机理 及其 优缺点 以及寒冷地区氧 化塘等四个问题加以论述 一 氧化塘发展概况 氧化塘 是一 种古老的污 水 处理 法 19 0 0年国外文献曾报导过用池塘 贮存和沉 淀蔬菜 罐头污水并使之得以净化的处理 措施 3 0一4 0年代 利用氧化塘处理污

2、水 已在各国 引起重视 美国西部各州早期 把 生活污 水氧化塘当作二 级或 三 级处理 设 备 北达科塔州于 1 948年首 先修建处理城 市污水的氧化 塘 到5 0一6 0年代 氧化塘 的应 用有了较大的发展 并在应用 的基础 上 开展了有关氧化塘的运行管理和氧化塘 设计基本 参数的研究 并在大量 室内试验 及中型 生 产性试 验 的基础 上 制定了一些 氧化 塘的 一 设计指标 得 出了一 些 经 验 公 式 19 70年以来 每年都约有近百篇有关 氧化塘 的文章发表 其 中包括基础 理论 运行规律的研究 以及 公式推 导和数学模 式等 在国外 氧化塘至今得到广 泛 的重视 和应用 1 9

3、 6 0年 1970年在美 国堪萨斯城 两次召开了国际氧化塘专业 会议 1 974年 在美国犹太州又 召开了氧化塘专业会议 在 这 些会议 上讨论了氧化塘 的功能 运 行 管理和设计准则 此 后 氧化塘有了更大 的发展 巴森 B a rson 1 9 7 3 等人对第 二次有关氧化塘国际专业会议的结论进行 了评论 他们认为氧化塘的 净化效果可以 相 当于一般二 级处理 美国德克萨斯大学 教授 罗利茨 R o h lieh i976 认为氧化 塘正在兴起并将发展成为一种能够代替污 水处理工艺的 技术措施 以美国为例 1 9 45年有氧化塘45座 1 9 5 7年达6 31座 1972年发展 到4

4、 4 8 8座 而到1 9 7 6年又进 一步发展到5 5 0 0座 甚至 在气候寒冷的 地区如瑞典 加拿大也大量 采用氧化塘技 术 靠近北极 的美国 阿拉斯加州也有氧化 塘在运 行工作 苏联 从3 0年代 就已经开 始使用氧化塘处理城市污水了 如在哈尔 科夫 但一直到5 0年代 没有得到广泛的 发展 在5 0年代末 由于氧化塘 在美国等 国家取得了很 大的发展 引起苏联有关领 导机关的重 视 积极介绍美国有关氧化塘 的资料 数据和基础理论 并大力推广 在 6 0一7 0年代 氧 化塘 在 苏联取得了一定 的发展 其趋势大致有二 一是广泛用于 处理 工业废 水 如 造纸 纺织 石油化工 以及食

5、品等工业 废 水 同时也用于处理小 城镇 的生活 污水 其二是用作二级处理后 的深度处理 随着氧 化塘技术的应用 各国学者和 专家们相应 地 开展 了有关氧化塘基础科 学 的研究 进一 步了解在氧 化塘内所发生的 基本生物 化学反应和各种生 物之间的 相互 关系 以提高氧化塘运行效 率和扩 大 使用 范围 早 在19 5 1年奥斯瓦德 O swa ld 等人 就研 究了藻 类光 合作用与有 机负荷的 相互关系 以后赫 尔 曼 H erma nn 和格 洛伊 奈 G loy n a 通过实验 室和现场研 究 提 出了氧 化塘负荷的计算公 式 格洛 伊 奈 Glo y n a 1 976 认为由于

6、兼性氧 化 塘的生态 学特 性 这种 系统 能够处理水质 水量 变化较大 的污水 在污水处理中具有 特殊作用 弗里茨 F r i t z 等 人 在197 9 年提出了污 水氧 化塘的动力学模式 为氧 气 塘 净化 污水的实质提供了较为充分的理 论 基础 氧化塘的应用 范围已由处理生 活 污 水逐 步扩大到 工业 废水 近年来有不少 报导 阐述了用不 同的氧化塘 系统处理石 油 化工乙稀 焦化 造纸 农药 等工 业 废 水并 取得 良好 效 果 早 期的 氧化塘 负荷低 停留时间长 对净 化过 程不加 控制 使 净化过程自然进 行 从 6 0年代末开始 氧化塘工作逐 步 趋 向人工 控 制 以

7、提高其处理 效率 如 改 i挂氧 化塘的结 构 并采取 增加 光强 改 变搅拌状况 加 强 通风 提高塘 温 以及 投加 氮 磷 营养物质等技术措施 以提高 细菌和藻 类的 活性 7 0年 代以来 麦 金尼 T c king 等人提 出了 活性藻 类 这 一 概 念 其 目的在于把 非控 制氧化塘系 统 转入效 率 更高的半控 制或全控 制 系 统 目前 国外氧化塘的运 行方 式已由单 店运行转为多级 串联或 并联 等方式 过去 的氧化 塘形 式 单一 负荷 低 停留时间 长 近年来不少人比较了串 联 并 联等 方式 并比较了几 种 联 接 方 式 认为 厌 氧 兼性 好 氧 串联或兼性 好氧

8、 串联 的效 果比较好 通 过采 取 改进联 接方 式及其它措施 处理时间可由几个月缩短 至 l 几天 当前国外氧 化塘不 仪用丁 几污 水净化 而且用于养鱼 生产饲料蛋 白 培育 水生 植物 等方面 取 得了综合利 用的效果 追根 朔源 氧化塘处理污水的方法 应是 由我国首创 我国南方的劳动人 民很 早就 用污水养鱼 珠 江三角洲 的农 民早 就 在村边用水 塘接 纳村内污水 并 在村 边 塘 角构筑 则听让粪便 直接排入塘内 以粪便 污 水加 些杂草来 饲养淡水鱼了 本世记二 十年代末 有一个日尔 曼血统的美 国 人 W E 霍夫曼 Ho f fm ann 在珠 江三角 洲 韩江三角洲等地

9、调查了中国农民的养 鱼经 验 1934年岭南大学 出版 了他 的著 作 对南中国 特 别是 广东省的淡水 鱼养 殖业的初步 评论 他介绍 了 中国农 民已认识到鱼主 要是以浮游生物为食而不 是 直接食用粪便 农民们还 能根 据鱼塘的 颜 色 即藻类反映的颜 色 来判断塘 水 的 肥瘦 可见 我国劳动人民很早 就对养鱼 塘内的营养物质 与生物间 的关系有了较为 深刻的认识 污 水在这种养鱼塘内得 到净 化 当然 应当说这是 一种 不自觉 的 污水 处理法 我国真正开始 对氧 化塘的 研 究 是 从五十年代开始的 广 大 劳动人民 和有关科技 工作者利用城市污 水培育 鱼 苗 养 殖水生 生物 并

10、进行净化污 水都取 得 了很好的效 果 长沙 陈家湖氧 化塘 养鱼 塘 利用城市 合 流管 道的雨 污 水养鱼已有 近二 十年 的历史 一直正常运行 1 9 吸年 瘴竺叁遥 兰些止了夕脸男一 i 员匡 夏笠 因素对藻类 氧化塘 净化 污水的作用 及其影 响规律的研 究 19 70年11月 地 处我国北部 边疆的齐 齐哈 尔市 建成了 引污治嫩 工程的主 体 齐齐哈尔氧化塘 它利用稍加修整 的天 然 河道 冬蓄夏灌 进 行污 水净化 有效 地控制了嫩 江流域的污 染 19 73年 冬 石家庄市建 成面 积为1 2 30 6 米 2 的西 三教氧化塘 可 容纳污水 3 万多米 3 在 4了 塘前还

11、建有接 触曝 气塔 晒 水场 和污泥池 等 辅助设施 上海金山石化总厂用 曝气塘 和氧化塘系统进一步处理生化处理厂排出 的废水 使 污染物质再降低 5 0 并研究 了塘中藻类的 变化规律 1 9 76年末 地处 湖北省鄂城县 的处理农药废水的鸭儿湖氧 化塘建成 这个五级串联 塘在保护长江水 系的工作中 成效显著 广州市利用 流花 湖 养鱼已有多年的历史 据悉 该市目前 正在拟建一座备有预曝气装置的氧 化塘 近年来 我国的科技人员也对氧化塘 的 净化机理 运行管理 设计等方面 进行 了一定 的研究工作 尤其是中国科学院水 生生物研究所 的科技人员在利用 氧化塘处 理农药废水的研究中取得了一定 的

12、成绩 他们 进行了静态和动态 模拟试验 确定了 极毛杆菌 p s edo m on e ssp C Tp一0 2 降解对硝基 酚的 动力学方程式 阐述了有 机磷农药在水生态系中生物净化的机理 在试验的基 础上为鸭儿湖氧化塘 选 定了 厌氧 或兼性 兼性 好氧 鱼种塘 串联形式 的处理 系统 我国气候温和 幅员辽阔 有许多能 够充作氧化塘的自然环境可资利用 但从 目前的情况来看 这种 简单 易行 经济合 理 技术可靠 的污水处理技术还 没有充分 被人们重视 随着我 国工 业 的发展 利用 氧化塘法处理 综 合性有机污水和控 制水质 污 染 将有光辉的发展前途 生物CO PO 一 N H 等作为营

13、养物 质 合成自身的细胞 进行增殖 氧化塘 就是利用这种 藻菌共生系统 处理污水 的 氧化塘工作的示意图示之 于 图 1 晰尹 蔓沙 扮 佩食谓巍 霎 挑 簇 霎 丽歹舀 巴 图l 有机污染物在氧化塘中 净化示意图 二 氧化塘净化污水的机 理及其优缺点 1 净 化机理 氧化塘是 一种生 化处理法 污水中 的有机污染 物 由好 氧性细菌氧化分解成 C0 2 H Z O以及NH P O 一 等 细菌 生长繁殖所需要 的氧则由藻类光 合作用供 给 同 时藻类又利用细 菌分解有机物的产 在氧化塘中 好氧氧化反应按下式进 行 奥斯瓦德O swa ld 1 958 好氧菌 C 一 H Z 0 7 N 1

14、40 H 1ICO Z 13H 2 0 N H 十 l 其中1 40 C H Z O 7 N 1 56 l 即有机物进行 氧化所需要的氧量 相 当于被 氧化有机物质重 量的 1 5 6倍 塘内藻类光 合作用放氧是按照奥 斯 瓦 德O sw a ld 19 6 0 年的反应式 进行计算 的 计算结果即 1 毫克藻类放出1 6 7毫克 氧 而产生 1 毫克氧所需 要的热量为3 6 8 千卡 在藻类的 光合作用中 藻类以水中的 CO 为碳源 以氨氮为氮源 用太阳能合 成 新的细胞 并向水中放出氧 与此同 时 水中PH值上升 其原因如下 在动态 平 衡H CO 一 CO O H 一 中 由于藻 类光

15、合作用 上式右侧CO Z 的浓度 不断降低 使动 态平衡 向右侧 移动 O H 浓度升高 则PH可上 升到 8 至1 0 塘底的有机污 染物质在厌氧条件下 首先由产酸菌分解为有机酸 醇 二氧 化碳 氨 硫化氢 与其它硫化物及磷化氢 Pl l 等 然 后山甲烷菌分解有机 酸和 醇 产物主 要是 甲烷和二氧 化碳 有 机酸 被 甲烷菌分解成 甲烷和二氧 化碳可归纳如 下 e n H a o b 一 色 一 粤 I o 乙乙 C O 十 n 十 2 b 14 十 a一 8 2 污水 在氧 化塘 中流动缓慢 停留时间 比较长 污水中的 悬浮 物下沉 至塘底 其 去除率 将 随停 留时 间的增 长而 提

16、高 在 细菌和藻 类细 胞 的化学组成中 氮 和磷所占的比例很小 因此氧 化塘虽然 能 使 反映有机碳浓 度 的BOD显 著下 降 但 不能大 幅度 地去除氮和磷 不过在有利 的 条件下 有机氮在 硝化和反硝化过 程 中 有可能部分 地以气休状态 散发到 大气 中 去 而PO 4一 当PH 值高时 一 有些则 变 为不溶解性的沉 淀物经基磷灰 石 C a6 PO O H 沉入塘底 氧化塘 能够去除某 些毒物 这是因为 某些细菌能 够分 解这 些毒 物 例如 虽然 C N 一过 浓 时能毒杀生 物细 胞 但当浓 度不 高时 却能被一 些细菌分解成C和N同化 于新 细胞 中 这就是某 些钢铁厂用氧 化塘 除氰的原因 某些重金 属在 氧化 塘 中去除的途径 有 二 其一 有些 低浓度的贡 金属 如C d C r C u N认Z n 等 当PH值高时 有 可 能变为不溶解性的氢氧 化物 而沉淀下来 其二 能 够为 藻类 所吸附并 在其细胞 内逐 渐富 集 例如 丝状 绿 藻就能 够去除屯全属 汞 污 水 中传 染性 病原 体 寄生虫卵 由于 比重大于水 会慢 慢地入沉 塘底 致病 性 细菌则