污水的自然生物处理

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1、废水的生物处理法,-自然生物处理,教学内容,1、概述 2、稳定塘 3、污水的土地处理 4、自然生物处理新进展,1.概述,1.1 净化机理污水自然处理系统的净化作用主要是利用土壤浅表层中的物理作用、化学作用和微生物的生化作用。1.2 特点工艺简便、操作管理方便、建设投资和运转成本低的特点。,自然处理系统 （Natural Treatment Systems）,稳定塘系统 （Aquatic Systems）,土地处理系统 （Soilbased System）,水水生生物系统,土壤微生物植物系统 陆地生态系统,1.3 分类,2. 稳定塘 (biological stabilization pond)

2、,2.1 概述 2.2 稳定塘的净化机理 2.3 稳定塘分类介绍,2.1 概述,2.1.1 稳定塘又名氧化塘（Oxidation ponds）、生物塘。是经过人工适当修正的土地，设围堤和防渗层的污水池塘，主要依靠生物净化功能使污水得到净化的一种污水生物处理技术.,2.1.2稳定塘的特点 优点:（1）投资省，工程简单（2）能够污水资源化，农业灌溉（效益显著，复合的生态系统）（3）能耗低缺点:（1）占地面积大（2）净化效果受自然因素控制（3）对地下水的影响（4）卫生状态差,2.2 稳定塘对污水的净化作用,（1）稀释作用 ;风力、水流及污染物扩散的作用-物理过程 （2）沉淀和絮凝作用：SS自然沉降，

3、小SS，微生物絮凝作用 （3）好氧微生物的代谢作用:异养型好氧菌和兼性菌 （4）厌氧微生物的代谢作用:兼性塘的塘底+厌氧塘内 （5）藻类的主要作用供氧； 浮游生物的主要功能吞食游离细菌，使水清澈，分泌产生生物凝的粘液；底栖生物摇蚊摄取污泥层的藻类或细菌，使污泥层数量减少 ；鱼类捕食微型水生动物及污物。 （6）水中维管束植物的作用a、吸收N、P； b、富集重金属c、向塘水供氧； d、根、茎为细菌提供了生长介质。,稳定塘内典型的生态系统,稳定塘内的生态系统,细菌,降解有机物,藻类,其光合作用是塘水中 DO的主要供应者。,原生动物 后生动物,水生植物,白昼吸CO2，放O2 夜间耗O2，放CO2,a、

4、吸收N、P b、富集重金属 c、向塘水供氧 d、根、茎为细菌提供了生长介质。,吞食游离细菌和藻类，使水清澈，分泌产生生物絮凝的粘液。,稳定塘内碳元素的转化和循环,不溶性有机碳,分解,处理水,CH4,沉淀,分解,沉淀,呼吸作用,光合作用,CO2,合成,解体,污水,解体,分解代谢,有机碳 C,细菌,藻类,沉积物,无机碳 CO2 HCO3-,稳定塘内各种物质的转化,碳的转化与循环,a、细菌的新陈代谢作用，使溶解性有机碳转化为 CO2合成细菌增殖；b、藻类光合作用吸收CO2,呼吸时又放出CO2；c、死亡的细菌，藻类沉入池底，分解为有机碳与无机碳；d、塘底的厌氧发酵反应，对不溶解的有机碳分解。,碳的转化

5、途径,综合作用的结果：溶解性有机物的降解，和细菌、藻类的增殖 塘水的PH值有变化 CO2+H2O H2CO3 HCO3- +H+ 白天左移 夜间右移pH值升高CO3-+H2O HCO3-+OH- 白天右移 夜间左移 pH值降低,挥发,污水,处理水,反硝化,氨化,硝化,细菌,藻类,氮在稳定塘内的转化与循环过程,沉积物,沉淀,沉淀,反硝化,固氮作用,N2,氮的转化与转移,N2,a、氨化作用使有机氮生成氨氮进而硝化 b、硝化作用使NH4+-N转化为NO3-N2NH3+4O2=2HNO3+2H2O+能 c、反硝化作用：NO3N转化为N22HNO3+CH3COOH=2H2O+2HCO3-+N2 d、挥发

6、作用：HRT长，温度较高的环境下，NH3挥发至大气， N2占大气的21%； e、吸收作用:微生物及各种水生植物，吸收铵态氮或硝酸氮合成其本身的有机体； f、分解作用：衰死的细菌和藻类解体后，形成溶解性的有机氮和沉渣物， 沉淀层中的有机N在厌氧菌的作用下也可得到分解。,氮的转化与转移,磷在稳定塘内的转化与循环,溶解性 无机磷 有机磷,不溶性 无机磷 有机磷,处理水,污水,细菌,藻类,沉淀,分解,沉淀,分解,吸收,吸收,分解,磷的转化与循环进水中，含有有机磷及溶解性的无机磷酸盐,磷的转化与循环进水中，有机磷也有溶解性的无机磷酸盐,a、细菌、藻类吸收无机磷转化为有机磷（满足生命活动有机磷） b、溶解

7、性P与不溶解性P的互相转化 白天，PH上升，磷酸盐易于沉淀夜间，PH下降，磷酸盐易于溶解c、有机磷在细菌作用下的净化分解稳定塘能去处磷50-70%,有害物质的转化,a、生物降解作用微生物对苯、酚、腈、有机染料、农药、多氯联苯b、吸附与吸收作用：水生植物的根系适于微生物的生长并吸收重金属c、螯合与沉淀作用,（1）温度 好氧菌 10-40（最佳25-35）藻类存活 5-40（最佳30-35） 厌氧菌 15-60 35、53 （2）光照 光照光合作用的能量，对藻类的产量有影响33-43g/m.d光饱和值：藻类对光的利用有限值，Lumen/m ； 当日光的强度超过藻类所能利用的光照强度，其有向深层移动

8、的 习性； （3）混合（使营养物质与溶解氧均匀分布）,3、稳定塘净化过程的影响因素,风力水力搅拌人工搅拌,（4）营养物质满足正常的C、N、P、S等,（5）预处理,2.1.3 稳定塘的分类,（1）好氧稳定塘（2）兼性稳定塘（3）厌氧稳定塘（4）曝气稳定塘（5）深度处理稳定塘,（1）好氧稳定塘好氧塘 特点：深度浅，一般不超过0.5m，阳光能进入塘底，主要由藻类供氧，全塘处于好氧状态，好氧微生物降解有机物。,华金集团氧化塘污水处理工程,（2）兼性稳定塘兼氧塘（城市污水处理常用的一种塘）特点：较深，一般在1.0m以上,分好氧、兼性、厌氧区，净化作用由好氧，兼性，厌氧微生物共同完成。,（3）厌氧稳定塘厌

9、氧塘 特点：塘深2.0m，整个塘基本上都是厌氧状态，有机负荷率高，净化速度低，停留时间长，一般为高浓度有机废水的前级处理工艺，后接其他处理工艺 。,（4）曝气稳定塘曝气塘分为好氧曝气塘和兼氧曝气塘特点：h2.0m以上，由表曝机供氧，并对塘水搅动，在曝气条件下，藻类的生长与光合作用受到抑制,（5）深度处理塘二级处理后用，进一步降低有机物、氮磷等，靠大气复氧和藻类光和作用供氧。,齐齐哈尔氧化塘,喀吐穆炼油厂氧化塘,1.3 好氧塘,1、概述,（1）塘深：h=0.5m （2）DO：白天充足，晚上降低 （3）PH：白天上升，夜间降低 （4）生物相：丰富（菌、藻、原生、后生动物）,2、特点,（1）优点：净

10、化功能较高，HRT较短 （2）缺点 进水有必要进行预处理，去除SS，防止污泥沉淀层、占地面积大，含有大量藻类，需除藻 3、分类高负荷好氧塘；普通好氧塘；深度处理好氧塘,4、设计,（1）一般规定,选址：气温日照通风条件 需要预处理 分格不少于两格，分串联或并联 面积40000m2，矩形分布，长：宽=2-3：1，塘深1/2处为设计平面，取0.5m为超高 处理水回流，定期除底泥，除藻处理 HRT约为20天,（2）好氧塘的计算按表面负荷计算 A=QS0/NA (m2)S0kg/m 原污水BOD5浓度Qm3/d 污水设计流量NABOD表面负荷率kg/m.d（P272，表6-1）,1.4 兼性塘,1、概述

11、,（1）塘深 1.0-2.5m上层好氧 （2） 中间变化（DO时有时无）下层厌氧,兼性区：生化反应主导 厌氧区：产酸，产氢产乙酸，产甲烷三阶段反应 好氧区：与好氧塘一样，（硝化菌）,（3）生物相也比较丰富,1.4 兼性塘,2、特点,（1）耐冲击负荷（水质、水量上的） （2）效率相同时，建设投资低 （3）适用范围广 （4）可以减少底泥,3、设计,（1）一般规定,停留时间，7-180d， 负荷高，负荷率的选定应以最冷月的平均温度为控制条件 矩形池，长：宽=2：1-3：1 塘数不少于两座,（2）兼性塘的计算,求表面积 经验数据进行计算 V=3-510-5Qla(35-t)ff （Gloyna） V:

12、塘容积m； Q:L/d ； La:进水BOD或CODmg/l； :温度系数；T:塘水温度,；f:藻的毒性系数；f:硫化物的需氧量,BOD5表面负荷率：0.0002-0.010kg/m2.d,停留时间7180天,1.5 厌氧塘,1、概述,（1）主要功能稳定废水中高浓度有机固体，而不要求提 供高质量的出水 （2）生物细菌 PH 6.5-7.5 （3）控制CH4阶段 C:N 20：1温度、重金属离子,（4）塘深： 3-5m,1.5 厌氧塘,1、概述,2、特点,（1）主要问题气味；远离住宅区至少500m，使塘表层保持好 氧（可以回流） （2）浓度高，深度大，易污染地下水,3、厌氧塘的设计,（1）一般规

13、定,HRT的确定（经验） 形状：矩形，长宽比：2-2.5：1 ，面积不大于8000m 贮存底泥深度不小于0.5m，清除周期5-8年 进水出水,进水口据塘底0.6-1.0m，进入消化槽中，可以控制气味，且与活性污泥固体混合 出水口淹没是，入水中0.6m,（2）经验数据设计,有机负荷率：厌氧反应是HRT的函数，而与塘面积的函数 关系较小“oswald”指出：有机负荷指标取决于地理位置，地理位置进 而影响水的物理、化学、生物性质，影响水温 温度保持15以上，最好为32，因此不应过深，降 温梯 度为-1/0.3m,1.6 曝气塘,1、概述,（1）曝气塘人工强化的稳定塘。 （2）塘的种类曝气相关，可分为

14、好氧曝气塘和兼性曝气塘。,1.6 曝气塘,（1）效率高，占地少、耗电高。,2、特点,3、设计,（1）一般规定,BOD表面负荷率：30-60gBOD5/m.d；塘深 ：2.5-5.0m， SS：80-200mg/l ；HRT ：好氧1-10d 、兼性曝气塘7-20d；,（2）计算公式流态完全混合假定 有机物降解量是一级反应 无污泥回流系统因此有下式成立ds/dt=-ks 改写为(S0-Se)/t=-kSeK：有机物降解速度常数；t: 污水在塘内的停留时间d; S0、Se：原水和处理水有机物浓度mg/l； 由物料平衡：(S0-Se)Q=(kSe)V V：曝气塘容积 m3 将V/Q=t及去除率(S0

15、-Se)/S0100=E 曝气塘：t=E/K(100-E) 推出 Se=S0/(1+Kt) 兼性曝气塘：Se=S0/(1+Kt)F F:夏季1.4 、冬季1.0； K(t)=K(20)T-20 是温度系数，介于1.065-1.09之间,1.7 深度处理塘（三级处理塘、熟化塘）,1、概述,（1）处理对象二级出水，设在稳定塘的最后或起缓冲作用BOD；不高于30mg/l （2）进水水质 COD：不高于120mg/lSS：30-60mg/l 进水除BOD 、SS外，其他指标应符合渔业用水标准。,（1）BOD的去除(COD)，去除率不高 （2）除菌效果好 （3）藻类的去除养鱼 （4）N、P的去除藻类的吸收,2、特点,3、计算负荷率计算负荷率的选取根据去除的具体污染物选取,