稳定塘和污水的土地处理综合版

生物膜法（fixedfilmorattachedgrowth）回顾生物滤池（Tricklingfilter）普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池（biologicaltower）生物转盘（rotatingbiologicalcontactors）生物接触氧化法（Biologicalcontactoxidationprocess）曝气生物滤池（Biologicalaeratedfilters，BAF）向上流：biocarbone向下流：biofor，biostyr生物流化床（movingbedbioreactor）第十四章稳定塘和污水的土地理第一节稳定塘第二节污水土地处理第一节稳定塘§14.1稳定塘稳定塘（Stabilizationpond）：又名氧化塘（OxidationPond），生物塘，利用天然净化能力处理污水的生物处理设施，其净化过程与自然水体自净过程相似（类似于活性污泥法）。应用：在欧美和部分发展中国家推广很快。如下表，为美国的稳定塘发展情况年份19451957196819761980现在稳定塘数（个）4563125005500700020000全球有超过40个国家和地区使用稳定塘来处理污水。我国稳定塘的发展也很快，目前已经超过40座。如：黑龙江省齐齐哈尔污水库，上海金山石化总厂稳定塘，新疆克拉玛依市稳定塘，湖北鄂城鸭儿湖，江苏镇江市征润州稳定塘，云南澄江县抚仙湖，北京官厅水库黑土洼等等。稳定塘的处理方式(1)作为二级生物处理，相当于传统的生物处理(2)作为二级生物处理出水的进一步净化或深度处理工艺。(3)实践证明，设计合理、运行正常的稳定塘系统，其处理水质相当甚至优于二级生物处理的出水。。(5)不同类型和功能的稳定塘可以串联运行，分别作预处理和后处理用，并以兼性塘为主，如：厌氧塘——兼性塘——好氧塘或兼性塘——好氧塘等串联方式。稳定塘发展阶段(1)用于处理小城镇污水，美国90%用于处理万人以下小城镇污水，设计流量小于7570m3/d。(2)用于食品工业废水，继而广泛用于造纸、纺织、皮革、石油化工等工业废水。美国20世纪70年代有处理工业废水的稳定塘1000多座，处理食品废水的占1/2。(3)作为活性污泥二级处理的后续深度处理。(4)稳定塘处理污水与综合利用相结合，发展养鱼、养禽、水生植物、饲料等。法国南部MeZe镇的氧化塘污水处理系统齐齐哈尔市南郊污水处理厂氧化塘氧化塘的面积有880公顷已经具有生态效应野鸭成群氧化塘进水口水体黑臭氧化塘2号塘水体已变黄氧化塘3号塘水体变绿，已形成生物系统氧化塘出水口水体已由黑臭变为绿色氧化塘可以在氧化塘中种植经济作物，既可以处理污水，又可以资源利用。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稳定塘的分类好氧塘兼性塘厌氧塘曝气塘深度处理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。深度处理塘又称三级处理塘或熟化塘，属于好氧塘。其进水有机污染物浓度很低，一般BOD5≤30mg/L。常用于处理传统二级处理厂的出水，提高出水水质，以满足受纳水体或回用水的水质要求。好氧塘兼性塘厌氧塘曝气塘深度处理塘池深一般为15-50cm，最多不大于1m，污水停留时间为2-6d。处理BOD小于100mg/L的污水。塘深1-2m，水力停留时间5-30d塘深2.5-5m，停留时间为20-50d。曝气塘的水力停留时间为3～10d，有效水深2～6m。BOD5≤30mg/L。常用于处理传统二级处理厂的出水。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，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1/3~1/5。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。稳定塘的优缺点好氧塘3、基本工作原理是一类在有氧条件下净化污水的稳定塘，完全依靠藻类光合作用和塘表面风力搅动自然复氧供氧。水深15-50cm，至多不超过1m。按照有机负荷的高低可分为：（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。好氧塘种类好氧塘塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。有阳光照射时，塘内的藻类进行光合作用，释放出氧，同时，由于风力的搅动，塘表面还存在自然复氧，两者使塘水呈好氧状态。塘内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表示：上述生化反应表明，好氧塘内有机污染物的降解过程，是溶解性有机污染物转换为无机物和固态有机物——细菌和藻类细胞的过程。•细菌的降解作用：•有机物＋O2＋H+→CO2＋H2O＋NH4+＋C5H7O2N（细菌）•藻类的光合作用：•106CO2＋16NO3－＋HPO42-＋122H2O＋18H+→C106H263O110N16P＋138O2藻类光合作用使塘水的溶解氧和pH呈昼夜变化。白天，溶解氧上升，pH上升。夜间，溶解氧降低，pH下降。其平衡关系式如下：HOHOHOHHCOOHCOHHCOCOHOHCO2322333222好氧塘基本工作原理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1×108～5×109个/mL，主要种属与活性污泥和生物膜相同。对有机物的降解起主要作用。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。藻类在好氧塘中起重要作用，主要是蓝藻和绿藻，有时会出现褐藻。其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。营养物质浓度过高会形成水华。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：⑴好氧塘多采用矩形，表面的长宽比为3:1~4:1，一般以塘深的1/2处的面积作为计算塘面。塘堤的超高为0.6~1.0m。单塘面积不宜大于4ha；⑵塘堤的内坡坡度为1:2~1:3（垂直:水平）外坡坡度为1:2~1:5（垂直：水平）；⑶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。三、兼性塘1、工作原理兼性塘的有效水深一般为1.0～2.0m，通常由3层组成。兼性塘的上层由于藻类的光合作用和大气复氧作用而含有较多溶解氧，为好氧区；中层则溶解氧逐渐减少，为过渡区或兼性区；塘水的下层则为厌氧层；塘的最底层则为厌氧污泥层。2、应用在工业废水处理中，常用在曝气塘或厌氧塘之后作为二级处理塘使用，有的也作为难生化降解有机废水的贮存塘和间歇排放塘(污水库)使用。由于它在夏季的有机负荷要比冬季所允许的负荷高得多，因而特别适用于处理在夏季进行生产的季节性食品工业废水。兼性塘是氧化塘中最常用的塘型，常用于处理小城镇原污水、城市一级沉淀或二级处理出水。好氧区对有机污染物的净化机理与好氧塘相同。但由于停留时间长，可以繁殖多种菌属，如硝化菌。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。产酸菌和厌氧菌（如产甲烷菌）生长其中。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。兼性塘工作原理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：⑴兼性塘一般采用矩形，长宽比3:1~4:1。塘的有效水深为1.2~2.5m,超高为0.6~1.0m,储泥区高度应大于0.3m。⑵兼性塘的堤坝的内坡坡度为1:2~1:3（垂直:水平），外坡坡度为1:2~1:5。⑶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30％~60％，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一类在无氧状态下净化污水的稳定塘，有机负荷高，塘中有机物的需氧量超过了光合作用的产氧量和塘面复氧量。以厌氧反应为主，塘中只有细菌没有其他任何生物。厌氧菌大量生长并消耗有机物，厌氧菌以产酸菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌最为重要。可以作为稳定塘处理的预处理设施使用，可以大大减少后续好氧及兼性塘的面积，优化后续的运行条件。塘深2.5—5，停留时间20-50天。主要发生酸化和甲烷化反应。厌氧塘厌氧塘对有机污染物的降解，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。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：⑴有机负荷有机负荷的表示方法有三种：BOD5表面负荷（kgBOD5/hm2·d）、BOD5容积负荷（kgBOD5/m3·d）、VSS容积负荷（kgVSS/m3·d）。我国采用BOD5表面负荷。处理城市污水的建议负荷值为200～600kg/（hm2·d）。对于工业废水，设计负荷应通过试验确定。⑵厌氧塘一般为矩形，长宽比为2:1~2.5:1。单塘面积不大于4hm2。塘水有效深度一般为2.0~4.5m,储泥深度大于0.5m，超高为0.6~1.0m。⑶厌氧塘的进水口离塘底0.6~1.0m,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，以使塘的配水和出水比较均匀。厌氧塘设计和应用厌氧塘处理污水的原理，与污水的厌氧生物处理相同。有机物的厌氧分解分为水解、产酸和产甲烷3个步骤。厌氧塘全塘大都处于厌氧状态。在厌氧状态下，进入厌氧塘的可生物降解的颗粒性有机物，先被胞外酶水解成为可溶性的有机物，溶解性有机物再通过产酸菌转化为乙酸，接着在产甲烷菌的作用下，将乙酸转变为CH4和CO2。虽然厌氧降解有机物是有顺序的，但是，在整个系统中，这些过程则是同时进行的。厌氧塘除对污水进行厌氧处理