《污水自然生物处理》PPT课件

5.1氧化塘稳定塘（Stabilizationponds）又名氧化塘（Oxidationponds）、熟化塘、污水塘、菌藻塘和生物塘5.1.1概述1、稳定塘是经过人工适当的修正的土地，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第5章自然生物处理一般不是人工强化（不是实质性的人工强化）适用各种污水可以实现从一级到二级到深度处理技术的全过程，一般相当于二级适用于各种气候条件DO来源于光和作用净化过程包括——好氧，兼氧，厌氧三种状态通过微生物+水生生物的多种生物的综合作用，使有机物降解，进而净化污水停留时间较长与水体自净过程相似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水生植物塘生态塘完全储存塘常见其他2、稳定塘的分类根据塘水中的微生物优势群体类型和塘水的DO工况来分（1）好氧稳定塘——好氧塘特点——深度浅，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（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以上塘深小于0.5m，好氧状态兼性区——介于好氧与厌氧之间塘底——沉淀污泥，厌氧状态，厌氧发酵净化作用——好氧，兼性，厌氧微生物共同完成（3）厌氧稳定塘——厌氧塘特点：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。根据处理水出水方式分:①连续出水塘②控制出水塘③贮存塘：只进不出靠蒸发和渗透上述的（1）-（4）均按连续出水运行3、稳定塘的优点（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4、稳定塘的缺点（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）卫生状态差一般建造在距离居住区较远的地方，适用于没有能力建造和运行可靠性较高的污水处理系统的发展中国家。稳定塘可多级串联运行，第一级主要用来去除水中的BOD和SS，在后续的塘中生长浮游生物，供养鱼类，作为当地的食物来源5.1.2稳定塘的净化机理1、稳定塘中的生物及其生态系统（1）稳定塘中的生物细菌藻类微型动物水生植物及其他水生动物①细菌——降解有机物起主要作用兼性异样菌（好氧塘和兼性塘好氧区，及兼性区存在）好氧菌和兼性菌——种属多产酸菌（兼性异氧菌）分解有机物产生乙酸等和醇类）厌氧菌（厌氧塘和兼性塘污泥区，将有机酸转化为CH4+CO2，脱硫弧菌-绝对厌氧菌）硝化菌（绝对好氧菌，一般只存活在深度处理塘）常见细菌②藻类稳定塘为菌藻共生体系，藻类具有叶绿体，含有叶绿素，能够通过这些色素进行光合作用，是塘水中DO的主要供应者。常见藻类蓝绿藻能够代谢产生H2S能够将大气中的N2固定蓝绿藻(蓝藻)——机体构造简单，藻体为单细胞及丝状体绿藻——最常见的，单细胞或多细胞的绿色藻类夜间内源呼吸，消耗O2，放出CO2白昼吸收CO2，放出O2③原生动物和后生动物与活性污泥中不一样，表现在不规则和数量不相等两方面。原生动物和后生动物不完全作为指示性生物考虑水蚤——枝角类，捕食（细菌和藻类）出现水蚤表明水质清澈，水蚤能吞食粒状物质，分泌粘液性物质。摇蚊幼虫——使底泥量减少④水生植物种植“水生维管束植物”能提高塘对有机物和N、P等无机营养物质的去除效果。a、浮水植物漂浮在水面、直接从大气中吸O2、CO2，从塘水中吸取营养物质。凤眼莲——即水葫芦，具有较强的耐污性，去污能力强净化过程：O2通过根、茎输送到根部，释放于水中；凤眼莲本身也直接吸收水中的有机物和无机物;水层是好氧，底部是厌氧,可有利于硝化和反硝化;种植在高负荷的稳定塘里,并可回收作为“青贮饲料”.b、沉水植物——根生长于底泥中，叶、茎全部沉没水中，仅在开花时，花开在水面上只能在塘水深较高，有机物负荷低和能有光照的地区生长其作用同“浮水植物”沉水植物是鸭、鹅的饲料常见的有马来眼子莲c、挺水植物——根生长于底泥中，叶、茎则挺出水面，常见水葱为深绿色，芦苇是浅绿色，其作用于上述两种植物相同，但只能生长于浅水中，收割季节需放水⑤其它水生动物放养水禽，建立良好的生态系统，鱼吞食藻类，鸭鹅吞食水草。齐齐哈尔氧化塘喀吐穆炼油厂氧化塘细菌的降解作用：有机物＋O2＋H+→CO2＋H2O＋NH4+＋C5H7O2N（A）藻类的光合作用：106CO2＋16NO3-＋H3PO4＋65H2O→C106H181O45N16P＋118O2（B）5.1.3好氧稳定塘基本工作原理（细菌）（藻类）塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。塘内的藻类进行光合作用，释放出氧，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。塘内菌藻生化反应可用下式（A）和（B）表示：1、概述（1）塘深：h=0.3～1.2m（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：净化功能较高，HRT较短3、分类高负荷好氧塘普通好氧塘深度处理好氧塘（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4、设计（1）一般规定①选址：气温——日照——通风条件②需要预处理③分格——不能少于两格，分串联或并联④混合——是塘水混合的主要动力⑤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⑥处理水回流，定期除底泥，除藻处理⑦HRT约为20天（2）好氧塘的计算按表面负荷计算A=QS0/NA(m2)S0——kg/m³原污水BOD5浓度Q——m3/d污水设计流量NA——BOD表面负荷率kg/m².d5.1.4兼性塘工作原理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1、概述（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①停留时间，7-180d，②负荷高，负荷率的选定应以最冷月的平均温度为控制条件③矩形池，长：宽=2：1～3：1④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=3-5×10-5Qla[θ(35-t)]ff’:———（Gloyna）V:塘容积m³；Q:L/d；La:进水BOD或CODmg/L；θ: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7—180天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。基本工作原理5.1.5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pH6.5～7.5（3）控制CH4阶段C:N20：1温度、重金属离子（4）塘深3～5m2、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）一般规定①HRT的确定（经验）②形状：矩形，长宽比：2～2.5：1，面积不大于8000m²③贮存底泥深度不小于0.5m，清除周期5-8年④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——淹没式，入水中0.6m①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。②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（2）经验数据设计5.1.6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，可分为好氧曝气塘和兼性曝气塘。2、特点（1）液体停留时间长；（2）深度较浅，平面表面积较大；（3）表面曝气3、设计（1）一般规定BOD表面负荷率：30-60gBOD5/m².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=-kSe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：原水有机物浓度mg/L；Se：处理水有机物浓度mg/L由物料平衡：(S0-Se)Q=(kSe)VV：曝气塘容积m3将V/Q=t及去除率(S0-Se)/S0×100=E曝气塘：t=E/K(100-E)推出:Se=S0/(1+Kt)兼性曝气塘：Se=S0/(1+Kt)×FF:夏季1.4、冬季1.0；K(t)=K(20)×θT-20θ是温度系数，介于1.065-1.09之间5.1.7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BOD5:不高于30mg/L（2）进水水质CODCr：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。2、特点（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5.1.8控制出水塘1、概述（1）控制出水塘多为兼性塘（2）主要考虑冬贮问题停留时间（冬季）一般稳定塘（夏季）2、设计要点（1）设计应考虑的因素塘深高于冰冻线1m进出水口：污泥层之上,冰冻层之下（2）需有一级处理不少于2座，可并联或串联，避免短流（3）BOD表面负荷率法5.1.9稳定塘设计要点1、包括土堤和进出水工程（1）以挖方和填方平衡为依据（2）堤的外坡1：3，（垂直于水流），内坡（1：2～1：3）需防渗漏（3）进水小塘——塘的中心大塘——多点布水的进水扩散装置（4）短流的控制多塘串联，多点进水，塘内安装导流板一个塘系统不小于3个塘（5）渗漏的控制——塘底和堤内面做防渗粘土：膨润土混凝土：膜（6）污泥的容积——一切塘均有的问题优点：进水构筑物旁，通过厌氧层可提高BOD降解现象：温度变化诱发翻转，使水底SS悬浮起来，春季时发生，冬天:污泥的蓄积后果：臭气上升，水质下降（NH3