第六章污水半自然处理系统

第六章废水天然生物处理工艺第一节废水的稳定塘处理工艺第二节废水的土地处理工艺第一节废水的稳定塘处理工艺一、概述稳定塘——StabilizationPonds；旧称氧化塘——OxidationPonds；始于20世纪初；到20世纪50~60年代时，发展较快；目前，在美、加、澳等有一定发展；我国有政策规定：“城市废水处理，应推行废水处理厂与氧化塘、土地处理系统相结合的政策”；1985年，38座；1988年，80多座；1990年，113座，处理水量190万m3/d；多用于处理中、小城镇的生活废水。稳定塘内的生物学过程菌藻共生系统,藻类提供氧气，细菌对有机物进行分解；稳定塘的分类：好氧塘；兼性塘；厌氧塘；曝气塘；深度处理塘；综合生物塘；等。稳定塘优缺点A.优点：在条件合适时，基建投资少；运行管理简单，耗能少，运行费用低(活性污泥法1/3～1/5)；可进行综合利用，形成复合生态系统，可产生明显的经济、环境和社会效益。B.缺点：占地面积过多；受气候影响较大，如过冬，春、秋季翻塘等；可能形成二次污染(如污染地下水、产生臭气等)。C.适用条件：土地；气候：气温、日照条件、风力等二、好氧塘•定义：全塘皆为好氧区；塘深较浅，阳光可以达到塘底。•分类：普通好氧塘高负荷好氧塘深度处理好氧塘好氧塘工作原理示意图A.高负荷好氧塘：有机负荷较高，HRT较短；出水中藻类含量高；运行技术较复杂，只适用于气候温暖且阳光充足的地区；处理废水的同时又产生藻类。二、好氧塘B.普通好氧塘：有机负荷较高，HRT长；处理废水（二级处理）为主要目的。C.深度处理好氧塘：有机负荷低，HRT也短；主要串联在二级处理系统之后，进行深度处理。二、好氧塘二、好氧塘3、应用：好氧塘多应用于串联在其它稳定塘后做进一步处理，一般不用于单独处理。二、好氧塘•主要尺寸：(1)长宽比：多采用矩形塘，L:W=3:1~4:1(2)塘深（有效水深）：高负荷好氧塘：0.3~0.45m；普通好氧塘：0.5~1.5m；深度处理好氧塘：0.5~1.5m；超高：0.6~1.0m(3)堤坡：塘内坡坡度1:2~1:3（垂直：水平）；塘外坡坡度1:2~1:5(4)单塘面积：单塘面积介于0.8~4.0×104m2；好氧塘不少于3座(至少2座)好氧塘的典型设计参数设计参数高负荷好氧塘普通好氧塘深度处理好氧塘BOD表面负荷(kg/104m2.d)80～16040～1205HRT(d)4～610～405～20有效水深(m)0.30～0.450.5～1.50.5～1.5pH值6.5～10.56.5～10.56.5～10.5温度范围5～300～300～30BOD5去除率(%)80～9580～9560～80藻类浓度(mg/l)100～26040～1005～10出水SS(mg/l)150～30080～14010～30三、兼性塘1、特点：————塘内分多层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。阳光光合作用：CO2+H2O→O2+藻类细胞水面兼氧区厌氧区废水悬浮或溶解的有机物好氧降解：有机物＋O2→CO2+新的细胞厌氧降解：有机污泥→CH4+CO2+新的细胞出水（COD、藻类、细菌）CH4+CO2好氧区2、兼性塘内的生物过程3、兼性塘的构造及主要尺寸(1)长宽比：多采用矩形塘，长宽比为3:1~4:1(2)塘深：有效水深：1.2~2.5m；储泥厚度：≥0.3m；超高：0.6~1.0m(3)单塘面积：一般介于0.8~4.0×104m2；系统中兼性塘一般不少于3座，多串联4、兼性塘的设计方法BOD5表面负荷法与冬季平均水温有关冬季平均气温（C）BOD5表面负荷（kgBOD5/104m2.d）水力停留时间(h)1510~150~10-10~0-20~-10-2070~10050~7030~5020~3010~2010不小于720~740~20120~40150~120180~150四、厌氧塘1、定义：有机负荷高，整个塘无好氧区；常置于塘系统的首端，以承担较高的BOD负荷。2、预处理要求：应设置格栅(≤20mm)；应设置沉砂池；如必要，应设置除油池。3、进水水质要求：进水水质与传统二级处理的要求相同；进水硫酸盐浓度不宜大于500mg/L；进水BOD5:N:P=100:2.5:14、厌氧塘的构造及主要尺寸(1)长宽比：一般为矩形，长宽比为2~2.5:1(2)深度：有效水深：2.0~4.5m(2.5~5.0m)；储泥厚度：≥0.5m；超高：0.6~1.0m(3)堤坡：堤内坡度1.5:1~1:3；堤外坡度：1:2~1:4(4)进出水口：厌氧塘进口设在底部，高出塘底0.6~1.0m；出水管应在水面下，淹没深度不小于0.6m；应在浮渣层或冰冻层以下；进口和出口均不得少于两个。(5)塘数及单塘面积：至少应有两座，可并联；单塘面积0.8~4×104m2。厌氧塘示意图5、厌氧塘的设计方法多采用有机负荷法BOD5表面负荷，单位：(BOD5/104m2·d)——我国厌氧塘的最大容许负荷：北方:300kgBOD5/(104m2·d)；南方:800kgBOD5/(104m2·d)五、曝气塘1、定义：曝气塘采用人工曝气供氧，表面叶轮或鼓风曝气：完全混合曝气塘；部分混合曝气塘。2、曝气塘的基本要求(1)完全混合曝气塘的出水经沉淀后污泥可回流；(2)沉淀是曝气塘的必要组成部分；(3)BOD5表面负荷为1～30kgBOD5/(104m3·d)；(4)HRT为3～10d；(5)有效水深为2～6m；(6)一般不少于3座，通常按串联方式运行；(7)多采用表面曝气机曝气，北方则多采用鼓风曝气。六、稳定塘的常用工艺流程1、处理城市废水的传统工艺流程好氧塘进水出水单塘系统六、稳定塘的常用工艺流程兼性塘进水出水双塘系统好氧塘1、处理城市废水的传统工艺流程六、稳定塘的常用工艺流程2、有厌氧塘的工艺流程兼性塘进水出水三塘系统好氧塘厌氧塘六、稳定塘的常用工艺流程3、有曝气塘工艺流程曝气塘进水出水沉淀池六、稳定塘的常用工艺流程曝气塘进水出水曝气塘与兼性塘的组合系统兼性塘3、有曝气塘工艺流程兼性塘六、稳定塘的常用工艺流程4、多塘串联工艺兼性塘进水出水多塘系统好氧塘厌氧塘消毒沉砂池六、稳定塘的常用工艺流程兼性塘进水出水多塘系统好氧塘消毒沉砂池4、多塘串联工艺第二节废水的土地处理工艺一、概述1、定义：在人工调控和系统自我调控的条件下，利用土壤——微生物——植物组成的生态系统对废水中的污染物进行一系列物理的、化学的和生物的净化过程，使废水得到净化；并通过系统内营养物质和水分的循环利用，使绿色植物生长繁殖，从而实现废水的资源化、无害化和稳定化，这样的一个生态系统工程，称为废水土地处理系统。2、历史和现状历史悠久；发展迅速：1987年美国有4000多座土地处理系统；原苏联3.6%的城市废水处理系统是土地处理系统；澳大利亚5%的城市废水处理系统是土地处理系统。3、废水灌溉与土地处理的对比废水土地处理系统(LandTreatmentofWastewater)废水灌溉农田(WastewaterIrrigation)1、以控制水污染、净化污水为目标；2、有处理构筑物，利用土壤——植物系统净化废水，是生态工程；3、对进水水量、水质有要求，需要预处理；4、通过试验确定运行参数，采用适宜负荷与运行条件；5、通过管理与维护保证处理效果；6、全年运行；7、有出水收集系统，能对出水进行有控的排放与利用；8、对周围环境设有监测系统1、以作物对水肥资源的利用为目标；2、以灌水定额、灌溉制度及废水农田排放标准来控制灌溉水的水量与水质；3、无专门设计运行的参数；4、不能终年运行；5、出水不加收集，不能进行有效的排放与利用；6、无专门的环境监测系统二、系统的组成、作用机理与工艺分类1、系统的组成：废水的预处理设施；废水的调节与贮存设施；废水的输送、布水及控制系统；净化出水的收集与利用系统2、净化机理：1)物理过滤：土壤颗粒间的孔隙能截留，滤除废水中的悬浮颗粒；2)物理吸附和物理沉积：土壤中粘土矿物具有吸附功能；废水中的部分重金属离子可能会由于被吸附、被置换而沉积于土壤中。二、系统的组成、作用机理与工艺分类3)物理化学吸附：金属离子与土壤中无机或有机胶体反应形成螯合物；有机物与无机物反应生成复合物；重金属离子由于阳离子交换而被置换吸附；生成非溶性化合物。二、系统的组成、作用机理与工艺分类4)化学反应与沉淀：如废水中的磷与土壤中的钙、铝、铁等离子形成难溶的磷酸盐而被去除5)微生物的代谢与分解：异养型微生物；厌氧微生物；硝化菌、反硝化菌等二、系统的组成、作用机理与工艺分类3、基本工艺类型慢速渗滤；快速渗滤；地表漫流；湿地系统；地下渗滤系统二、系统的组成、作用机理与工艺分类三、慢速渗滤系统1、概述：该系统适用于渗水性能良好的壤土、砂质壤土以及蒸发量小、气候湿润的地区；废水经面灌或喷灌后垂直向下缓慢渗滤，其上可适当种植农作物；该系统可充分利用废水中的水分及营养成分，并藉土壤—微生物—农作物复合系统对污水进行净化，部分污水被蒸发和渗滤；使用寿命长。慢速渗滤系统示意图三、慢速渗滤系统2、工艺目标：处理废水；利用水和营养物质生产农作物；节省优质清洁水三、慢速渗滤系统3、工艺性能：废水投配负荷一般较低，由于渗滤速度慢，废水在表层土壤（含大量微生物)中的停留时间长，废水净化效率高，出水水质好。三、慢速渗滤系统4、预处理要求：一级处理：初次沉淀或酸化(水解)池处理；二级处理：稳定塘或传统二级生物处理。5、作物选择：处理废水为目标时，可选多年生牧草，其生长期长，对氧利用率高，忍受水力负荷能力强；种植谷物则应以利用、生产为主，对废水的调蓄应加强管理；四、快速渗滤系统净化机理类似于间歇“生物砂滤器”；适用于透水性非常良好的土壤，如砂土、壤土砂或砂壤土等；废水周期性地布水(投配或灌入)和落干(休灌)，使快速渗滤池的表层土壤处于厌氧、好氧交替运行的状态，藉不同种群的微生物分解降解废水中的有机物，好氧－厌氧交替运行有利于去除N、P；该系统的有机负荷与水力负荷比其他土地处理工艺明显地高得多，但其净化效率仍很高。快速渗滤系统示意图a.补给地下水；b.由地下排水管收集处理水；c.由井群收集处理水四、快速渗滤系统1、工艺特点：可将净化水补给地下水；可藉井或地下集水管回收净化水；四、快速渗滤系统2、工艺性能：可直接采用快速渗滤系统处理一级处理(或酸化池)出水：系统对污染物的去除率高：COD＞90%，BOD5＞95%，SS＞98%；系统出水的COD＜40mg/L，BOD5＜10mg/L；耐冲击负荷能力强；具有脱氮功能。四、快速渗滤系统3、预处理要求一般情况下，一级处理即可；若对出水水质要求高或滤速较高，则应以二级处理作为预处理。五、地表漫流系统将废水投配到多年生牧草、坡度和缓、土壤渗透性差的坡面上，废水在沿坡面缓慢流动的过程中得到净化；其净化机制类似于固定膜生物处理法；适用于土壤渗透性低的粘土、亚粘土。地表漫流系统示意图五、地表漫流系统工艺特点：废水要求预处理(如格栅、筛滤)后进入系统，出水水质相当于传统生物处理后的出水；对BOD、SS、N的去除率较高；在处理废水的同时，可收获作物六、湿地系统(WetLand)利用湿地和沼泽地处理污水的方法为湿地系统；污水处理湿地系统可以是天然湿地，也可是人工湿地。人工湿地是经人工选择基质和植物种类构造而成的专门用于污水处理的一种土地处理系统湿地系统示意图七、地下渗滤系统1、定义将废水投配到具有一定构造、距地面约0.5m深，有良好渗透性土地层中，藉毛管浸润和土壤渗滤作用，使废水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附、生物降解等过程使废水得到净化；适用于分散的居民点2、工艺特点：处理效果稳定；基建投资省、运行费低。标准构造的地下土壤渗滤系统八、复合污水土地