水污染控制工程第十四章

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1、第十四章 稳定塘和污水 的土地理第一节第一节 稳定塘稳定塘第二节第二节 污水土地处理污水土地处理第三节第三节 人工湿地人工湿地第一节 稳 定 塘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。概 述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 塘深度处理塘强化塘生 态 塘完全储存塘对氧 需求用 途稳 定 塘 的 分 类好 氧 塘兼 性 塘厌 氧 塘曝 气 塘好氧塘的深度较浅，阳光能透至塘底，全部塘水内都含有溶解氧，塘

2、内菌藻 共生，溶解氧主要是由藻类供给，好氧微生物起净化污水作用。兼性塘的深度较大，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。厌氧塘的塘深在2m以上，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。曝气塘采用人工曝气供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微 生物起净化作用，污水停留时间较短。稳定塘的优点基建投资低 当有旧河道、沼泽地、谷地可利用作物作为稳定塘时

3、，稳定 塘系统的基建投资低。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1/31/5。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态 系统。稳定塘的优缺点稳定塘的缺点占地面积大 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。设计不当时，可能形成二次污染 如污染地下水 、产生臭氧和滋生蚊蝇等。 （1）高负荷好氧塘 这类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

4、荷高。（2）普通好氧塘 这类塘用于处理污水，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。（3）深度处理好氧塘 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。 好 氧 塘种 类有机物O2H+CO2H2ONH4+ C5H7O2N （ A）藻类的光合作用：106CO216NO3-HPO42-122H2O 18H+C106H263O110N16P138O2 （B） 好 氧 塘基本工作原理（细菌） （藻类）塘内菌藻生化反应可用下式（A）和（B）表示：细菌的降解作用：藻类光合作用使塘水的

5、溶解氧和pH呈昼夜变化 。白天，藻类光合作用使CO2降低，pH上升。夜间， 藻类停止光合作用，细菌降解有机物的代谢没有终止 ，CO2累积，pH下降。 其平衡关系式如下：好 氧 塘基本工作原理好 氧 塘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1108 5109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，它可以反映 塘的运行状况和处理效果。好 氧 塘好氧塘内的生物种群好氧塘的主要尺寸的经验值如下：好氧塘多采用矩形，表面的长宽

6、比为3:14:1，一般以 塘深的1/2处的面积作为计算塘面。塘堤的超高为0.61.0m 。单塘面积不宜大于4ha；塘堤的内坡坡度为1:21:3（垂直:水平）外坡坡度为 1:21:5（垂直：水平）；好氧塘的座数一般不少于3座，规模很小时不少于2座 。好 氧 塘好氧塘内的设计好氧塘工艺设计的主要内容是计算好氧塘的尺寸 和个数。好氧区对有机污染物的净化机理与好氧塘相同。 兼性区的塘水溶解氧较低。异氧型兼性细菌，它们既能利用 水中的溶解氧氧化分解有机污染物，也能在无分子氧条件下 ，以NO3-、CO32-作为电子受体进行无氧代谢。厌氧区无溶解氧。污泥层中的有机质由厌氧微生物对其进行 厌氧分解，其厌氧分解

7、包括酸发酵和甲烷发酵两个过程。发 酵过程中未被甲烷化的中间产物进入塘的上、中层，由好氧 菌和兼性菌继续进行降解。而CO2、NH3等代谢产物进入好氧 层，部分逸出水面，部分参与藻类的光合作用。 兼性塘不仅可去除一般的有机污染物，还可以有效地去除磷 、氮等营养物质和某些难降解的有机污染物。 兼 性 塘 工 作 原 理兼性塘的有效水深一般为1.02.0m。兼性塘一般采用负荷法进行计算，我国建立了较完善的 设计规范。兼性塘的主要尺寸的经验值如下：兼性塘一般采用矩形，长宽比3:14:1。塘的有效水深 为1.22.5m,超高为0.61.0m,储泥区高度应大于0.3m。兼性塘的堤坝的内坡坡度为1:21:3（

8、垂直:水平），外 坡坡度为1:21:5。兼性塘一般不少于3座，多采用串连，其中第一塘的面 积约占兼性塘总面积的3060，单塘面积应少于4hm2， 以避免布水不均匀或波浪较大等问题。 兼 性 塘兼性塘的设计厌氧塘对有机污染物的降解，与所有的厌氧生物处理 设备相同，是由两类厌氧菌通过产酸发酵和甲烷发酵两阶 段来完成的。即先由兼性厌氧产酸菌将复杂的有机物水解 、转化为简单的有机物(如有机酸、醇、醛等)，再由绝对 厌氧菌（甲烷菌）将有机酸转化为甲烷和二氧化碳等。由于甲烷菌的世代时间长，增殖速度慢，且对溶解氧 和pH敏感，因此厌氧塘的设计和运行，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

9、配率，以保 持产酸菌和甲烷菌之间的动态平衡。应控制塘内的有机酸浓度在3000mg/L以下，pH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，以使厌氧塘能正常运行。厌氧塘基 本 工 作 原 理厌氧塘的设计通常是用经验数据，采用有机负荷进行 设计的。设计的主要经验数据如下：有机负荷 有机负荷的表示方法有三种：BOD5表面 负荷（kgBOD5/hm2d）、BOD5容积负荷（kgBOD5/m3d ） 、VSS容积负荷（kgVSS/m3d）。我国采用BOD5表面负荷。 处理城市污水的建议负荷值为200600kg/（hm2d）。对于 工业废水，设计负荷应通

10、过试验确定。厌氧塘一般为矩形，长宽比为2:12.5:1。单塘面积不 大于4hm2。塘水有效深度一般为2.04.5m,储泥深度大于0.5m ，超高为0.61.0m。厌氧塘的进水口离塘底0.61.0m,出水口离水面的深度 应大于0.6m，使塘的配水和出水较均匀，进、出口的个数均 应大于两个。厌氧塘很少用于单独污水处理，而是作为其他处理设 备的前处理单元。厌氧塘宜用于处理高浓度有机废水，也可 用于处理城镇污水。 厌氧塘设 计 和 应 用曝气塘是在塘面上安装有人工曝气设备的稳定塘。曝 气 塘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

11、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310d，有效水深26m。曝气塘一般 不少于3座，通常按串连方式运行。好氧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。兼性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。好 氧 曝 气 塘兼 性 曝 气 塘曝气塘的两种类型完 全 混 合 曝 气 塘部 分 混 合 曝 气 塘法国南部某镇（MeZe），氧化塘污水处理系统MeZe生态中心的氧化塘实验装置MeZe氧化塘处理系统中曝气塘水生植物塘稳

12、 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。预处理系统稳定塘后处理设施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。稳定塘的流程组合塘的位置 稳定塘应设在居民区下风向200m以外，以防止塘

13、散发的臭气影 响居民区。此外，塘不应设在距机场2km以内的地方，以防止鸟类（如水鸥） 到塘内觅食、聚集，对飞机航行构成危险。防止塘体损害 为防止浪的冲刷，塘的衬砌应在设计水位上下各0.5m以上。 若需防止雨水冲刷时，塘的衬砌应做到堤顶。衬砌方法有干砌块石、浆砌块 石和混凝土板等。在有冰冻的地区，背阴面的衬砌应注意防冻 若筑堤土为黏土时，冬季会因 毛细作用吸水而冻胀，因此，在结冰水位以上位置换为非黏性土。塘体防渗 稳定塘的渗漏可能污染地下水源；若塘体出水再考虑回用，则塘 体渗漏会造成水资源损失，因此，塘体防渗是十分重要的。但某些防渗措施 的工程费用较高，选择防渗措施时应十分谨慎。防渗方法有素土夯

14、实、沥青 防渗衬面、膨胀土防渗衬面和塑料薄膜防渗衬面等。塘的进出口 进出口的形式对稳定塘的处理效果有较大影响。设计时应注意 配水、集水均匀，避免短流、沟流及混合死区。主要措施为采用多点进水和 出水；进口、出口之间的直线距离尽可能大；进口、出口的方向避开当地主 导风向。 稳 定 塘 塘 体 设 计 要 点 第二节 污水土地处理污水土地处理是在在农田灌溉的基础上，运用人 工调控利用土壤-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。土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表 漫流、湿地和地下渗滤系统。土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设 施，污水的输送、布水及控制系

15、统，土地净化田，净化出水 的收集和利用系统等五部分组成。 污 水 土 地 处 理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、物理吸 附和沉淀,物理化学吸附等方式被 去除。 氮主要是通过植物吸收，微生物 脱氮挥发、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。BOD的去除磷和氮的去除悬