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第7章 廢水天然生物處理工藝,第一節(jié) 廢水的穩(wěn)定塘處理工藝 第二節(jié) 廢水的土地處理工藝,第一節(jié) 廢水的穩(wěn)定塘處理工藝,一、概述 穩(wěn)定塘Stabilization Ponds； 舊稱氧化塘Oxidation Ponds； 穩(wěn)定塘是經(jīng)過人工適當(dāng)修整的土地，設(shè)圍堤和防滲層的污水塘，主要依靠自然生物凈化功能使污水得到凈化的一種污水生物處理技術(shù)。 凈化作用接近自然水體的自凈，污水在塘內(nèi)緩慢流動、較長時間的駐留，通過在污水中存活微生物的代謝活動和包括水生植物在內(nèi)的多種生物的綜合作用，使有機污染物降解，污水得到凈化。 其凈化過程，包括好氧、兼氧和厭氧3種狀態(tài)，而好氧菌需要氧主要由塘內(nèi)以藻類為主的水生浮游植物光合作用提供。,第一節(jié) 廢水的穩(wěn)定塘處理工藝,始于20世紀(jì)初； 到20世紀(jì)5060年代時，發(fā)展較快； 目前，在美、加、澳等有一定發(fā)展； 我國有政策規(guī)定：“城市廢水處理，應(yīng)推行廢水處理廠與氧化塘、土地處理系統(tǒng)相結(jié)合的政策”； 多用于處理中、小城鎮(zhèn)的生活廢水。,一、概述,A. 優(yōu)點： 在條件合適時，基建投資少； 運行管理簡單，耗能少，運行費用低(1/31/5)； 可進(jìn)行綜合利用，形成復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，可產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益。,B. 缺點： 占地面積過多； 受氣候影響較大，如過冬，春、秋季翻塘等； 可能形成二次污染(如污染地下水、產(chǎn)生臭氣等)。,C. 適用條件： 土地； 氣候：氣溫、日照條件、風(fēng)力等,一、概述,穩(wěn)定塘內(nèi)的生物學(xué)過程 菌藻共生系統(tǒng)；,穩(wěn)定塘的分類：,好氧塘； 兼性塘； 厭氧塘； 曝氣塘； 深度處理塘； 綜合生物塘；等。,兼性塘內(nèi)的生物過程,光合作用：CO2 + H2O O2 + 藻類細(xì)胞,好氧區(qū),兼氧區(qū),厭氧區(qū),懸浮或溶解的有機物,厭氧降解：有機污泥 CH4 + CO2 + 新的細(xì)胞,二、好氧塘,定義： 全塘皆為好氧區(qū)； 塘深較淺，陽光可以達(dá)到塘底。 分類： 普通好氧塘 高負(fù)荷好氧塘 深度處理好氧塘,好氧塘工作原理示意圖,二、好氧塘,A. 高負(fù)荷好氧塘： 有機負(fù)荷較高，HRT較短； 出水中藻類含量高； 運行技術(shù)較復(fù)雜，只適用于氣候溫暖且陽光充足的地區(qū)； 處理廢水的同時又產(chǎn)生藻類。,二、好氧塘,B. 普通好氧塘： 有機負(fù)荷低，HRT長； 處理廢水為主要目的。,C. 深度處理好氧塘： 有機負(fù)荷低，HRT也短； 主要串聯(lián)在二級處理系統(tǒng)之后，進(jìn)行深度處理。,二、好氧塘,3、應(yīng)用： 好氧塘多應(yīng)用于串聯(lián)在其它穩(wěn)定塘后做進(jìn)一步處理，一般不用于單獨處理。,二、好氧塘,主要尺寸： (1)長寬比：多采用矩形塘，L : W = 3 : 1 4 : 1 (2)塘深（有效水深）： 高負(fù)荷好氧塘：0.30.45m； 普通好氧塘：0.51.5m； 深度處理好氧塘：0.51.5m；超高：0.61.0m (3)堤坡：塘內(nèi)坡坡度1 : 2 1 : 3；塘外坡坡度1 : 2 1 : 5 (4)單塘面積： 單塘面積介于0.84.0104m2；好氧塘不少于3座(至少2座),好氧塘的典型設(shè)計參數(shù),三、兼性塘,1、特點： 塘內(nèi)分多層 上層由于藻類的光合作用和大氣復(fù)氧作用而含有較多溶解氧，為好氧區(qū)； 中層則溶解氧逐漸減少，為過渡區(qū)或兼性區(qū)； 塘水的下層則為厭氧層； 塘的最底層則為厭氧污泥層。,2、兼性塘內(nèi)的生物過程,光合作用：CO2 + H2O O2 + 藻類細(xì)胞,好氧區(qū),兼氧區(qū),厭氧區(qū),懸浮或溶解的有機物,厭氧降解：有機污泥 CH4 + CO2 + 新的細(xì)胞,3、兼性塘的構(gòu)造及主要尺寸,(1)長寬比：多采用矩形塘，長寬比為3:14:1 (2)塘深：有效水深：1.22.5m； 儲泥厚度：0.3m； 超高：0.61.0m (3)單塘面積：一般介于0.84.0104m2； 系統(tǒng)中兼性塘一般不少于3座，多串聯(lián),4、兼性塘的設(shè)計方法,l BOD5表面負(fù)荷法 l 與冬季平均水溫有關(guān),四、厭氧塘,1、定義： 有機負(fù)荷高，整個塘無好氧區(qū)； 常置于塘系統(tǒng)的首端，以承擔(dān)較高的BOD負(fù)荷。 2、預(yù)處理要求：應(yīng)設(shè)置格柵(20mm)；應(yīng)設(shè)置沉砂池；如必要，應(yīng)設(shè)置除油池。 3、進(jìn)水水質(zhì)要求： 進(jìn)水水質(zhì)與傳統(tǒng)二級處理的要求相同； 進(jìn)水硫酸鹽濃度不宜大于500mg/L； 進(jìn)水BOD5 : N : P = 100 : 2.5 : 1,4、厭氧塘的構(gòu)造及主要尺寸,(1)長寬比：一般為矩形，長寬比為22.5:1 (2)深度：有效水深：2.04.5m(2.55.0m)；儲泥厚度：0.5m；超高：0.61.0m (3)堤坡：堤內(nèi)坡度1.5:11:3；堤外坡度：1:21:4 (4)進(jìn)出水口： 厭氧塘進(jìn)口設(shè)在底部，高出塘底0.61.0m； 出水管應(yīng)在水面下，淹沒深度不小于0.6m； 應(yīng)在浮渣層或冰凍層以下； 進(jìn)口和出口均不得少于兩個。 (5)塘數(shù)及單塘面積： 至少應(yīng)有兩座，可并聯(lián)；單塘面積0.84104m2。,厭氧塘示意圖,5、厭氧塘的設(shè)計方法,l 多采用有機負(fù)荷法 l BOD5表面負(fù)荷，單位：(BOD5/104m2d) 我國厭氧塘的最大容許負(fù)荷： 北方: 300kgBOD5/(104m2d)； 南方: 800kgBOD5/(104m2d),五、曝氣塘,1、定義： 曝氣塘采用人工曝氣供氧，表面葉輪或鼓風(fēng)曝氣： 完全混合曝氣塘或好氧曝氣塘； 部分混合曝氣塘或兼性曝氣塘,2、曝氣塘的基本要求,(1)完全混合曝氣塘的出水經(jīng)沉淀后污泥可回流； (2)沉淀是曝氣塘的必要組成部分； (3)BOD5表面負(fù)荷為130kgBOD5/(104m3d)； (4)好氧曝氣塘的HRT為310d；兼性曝氣塘的HRT有可能超過10d； (5)有效水深為26m； (6)一般不少于3座，通常按串聯(lián)方式運行； (7)多采用表面曝氣機曝氣，北方則多采用鼓風(fēng)曝氣。,六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程,1、 處理城市廢水的傳統(tǒng)工藝流程,好氧塘,進(jìn)水,出水,單塘系統(tǒng),六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程,兼性塘,進(jìn)水,出水,雙塘系統(tǒng),好氧塘,1、處理城市廢水的傳統(tǒng)工藝流程,六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程,2、有厭氧塘的工藝流程,兼性塘,進(jìn)水,出水,三塘系統(tǒng),好氧塘,厭氧塘,六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程,3、有曝氣塘工藝流程,曝氣塘,進(jìn)水,出水,曝氣塘系統(tǒng),沉淀池,六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程,曝氣塘,進(jìn)水,出水,曝氣塘與兼性塘的組合系統(tǒng),兼性塘,3、有曝氣塘工藝流程,兼性塘,六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程,4、多塘串聯(lián)工藝,兼性塘,進(jìn)水,出水,多塘系統(tǒng),好氧塘,厭氧塘,消毒,沉砂池,六、穩(wěn)定塘的常用工藝流程,兼性塘,進(jìn)水,出水,多塘系統(tǒng),好氧塘,消毒,沉砂池,4、多塘串聯(lián)工藝,第二節(jié) 廢水的土地處理工藝,一、概述 1、定義： 在人工調(diào)控和系統(tǒng)自我調(diào)控的條件下，利用土壤微生物植物組成的生態(tài)系統(tǒng)對廢水中的污染物進(jìn)行一系列物理的、化學(xué)的和生物的凈化過程，使廢水得到凈化；并通過系統(tǒng)內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)和水分的循環(huán)利用，使綠色植物生長繁殖，從而實現(xiàn)廢水的資源化、無害化和穩(wěn)定化，這樣的一個生態(tài)系統(tǒng)工程，稱為廢水土地處理系統(tǒng)。,2、歷史和現(xiàn)狀,l 歷史悠久； l 發(fā)展迅速： 1987年美國有4000多座土地處理系統(tǒng)； 原蘇聯(lián)3.6%的城市廢水處理系統(tǒng)是土地處理系統(tǒng)； 澳大利亞5%的城市廢水處理系統(tǒng)是土地處理系統(tǒng)；等。,3、廢水灌溉與土地處理的對比,二、系統(tǒng)的組成、作用機理與工藝分類,1、系統(tǒng)的組成： 廢水的預(yù)處理設(shè)施； 廢水的調(diào)節(jié)與貯存設(shè)施； 廢水的輸送、布水及控制系統(tǒng)； 土地凈化田； 凈化出水的收集與利用系統(tǒng),二、系統(tǒng)的組成、作用機理與工藝分類,2、凈化機理： 1)物理過濾：土壤顆粒間的孔隙能截留，濾除廢水中的懸浮顆粒； 2)物理吸附和物理沉積： 土壤中粘土礦物具有吸附功能； 廢水中的部分重金屬離子可能會由于被吸附、被置換而沉積于土壤中。,二、系統(tǒng)的組成、作用機理與工藝分類,3)物理化學(xué)吸附： l金屬離子與土壤中無機或有機膠體反應(yīng)形成螯合物； l有機物與無機物反應(yīng)生成復(fù)合物； l重金屬離子由于陽離子交換而被置換吸附； l生成非溶性化合物。,二、系統(tǒng)的組成、作用機理與工藝分類,4)化學(xué)反應(yīng)與沉淀： 5)微生物的代謝與分解： l異養(yǎng)型微生物； l 厭氧微生物； l硝化菌、反硝化菌等,二、系統(tǒng)的組成、作用機理與工藝分類,3、基本工藝類型 l 慢速滲濾；(很少采用） l 快速滲濾；(很少采用） l 地表漫流；(很少采用） l 濕地系統(tǒng)； l 地下滲濾系統(tǒng)(很少采用）,三、濕地處理系統(tǒng)： 利用沼澤土壤的物理化學(xué)作用和微生物的生物化學(xué)作用、以及耐水植物（蘆葦、香蒲、燈心草等）的協(xié)同凈化作用使污水得到凈化的一種土地處理工藝。 a、分類：天然濕地，人工表流濕地和人工潛流濕地系統(tǒng)(見附圖)。 b、生態(tài)系統(tǒng)：耐水植物（蘆葦、香蒲等）、土壤（粘土礦物）及其微生物聯(lián)合作用。 c、供氧：植物光合作用在植物根際周圍形成“含氧區(qū)”，為好氧微生物供氧(見附圖）。,d、凈化機理：物理沉降，根際截留，化學(xué)沉淀，土壤及其微生物、植物的吸附吸收與生物代謝作用等。 e、設(shè)計運行： 對天然濕地，水深一般0.3-0.8m，不超過1m。 對人工濕地：有機負(fù)荷NA0.00180.011kg/ m2d,Nq150-200m3/ha.d。 對人工潛流(蘆葦石料/或水草蘆葦系統(tǒng))，在滲濾和毛細(xì)管作用下通過過濾、沉淀、吸附和微生物作用降解污染物。,人工濕地生態(tài)體系的五個組成要素,各種透水性的基質(zhì)，如土壤、礫石等 適合在飽和水和厭氧基質(zhì)中生長的濕地植物，如美人蕉、菖蒲等 在基質(zhì)表面上或者表面下流動的水體 好氧或者厭氧微生物群 水體動物,實施人工濕地的優(yōu)勢（一） 集“生態(tài)水景”和“中水處理” 功能于一體。在處理污水的同時，又可種草養(yǎng)魚，用鮮花綠葉美化環(huán)境，把清水活魚還給自然，形成良性、協(xié)調(diào)的生態(tài)園,實施人工濕地的優(yōu)勢（二） 人工濕地具有良好的蓄水功能，可以有效的節(jié)約水資源,實施人工濕地的優(yōu)勢（三）,污水（含雨水）處理效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、水中各雜質(zhì)去除能力強 人工濕地法進(jìn)、出水指標(biāo)： 資料來源：人工濕地污水處理數(shù)據(jù)（中國環(huán)境生態(tài)網(wǎng)）,在中國，人工濕地應(yīng)用日益廣泛高級別墅區(qū)、高級住宅區(qū)篇,將人工濕地引入高級別墅區(qū)、高級住宅區(qū)，即產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，又顯著提高了局部地區(qū)景觀的美學(xué)價值。同時，濕地生態(tài)系統(tǒng)提倡節(jié)約資源、尊重自然的新觀念，改善了人們的生態(tài)觀念。 案例： 深圳觀瀾高爾夫球場 上海世茂佘山莊園，人工濕地面積約6萬 平方米，打造集“人文、綠色、健康、環(huán) 保、生態(tài)、安全”于一身的高級別墅社區(qū),在中國，人工濕地應(yīng)用日益廣泛公園篇,公園湖泊的水源主要來自雨水和沿湖的生活污水，水質(zhì)較差。在公園里實施人工濕地，即凈化了城市生活污水，又可以通過污水回收、循環(huán)、再利用達(dá)到湖泊用水的自給自足。 案例： 北京：2008年奧運會重要環(huán)保項目北京“奧林匹克公園北部森林公園濕地建設(shè)工程” 深圳：洪湖公園的人工濕地，被國家環(huán)?？?局列為12項國家重點環(huán)境保護(hù)實用技術(shù)示范 工程之一,在中國，人工濕地應(yīng)用日益廣泛學(xué)校篇,人工濕地在校園中的應(yīng)用，建立了完整的校園自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)案例： 臺灣金門烈?guī)Z國中通過引入人工 濕地，創(chuàng)造了高品質(zhì)的校園空間,新南威爾士的Hornsby濕地,案例（一）：位于新南威爾士的Hornsby濕地，形成美麗、和諧的生態(tài)園。孩子們可在此觀察水生植物、動物和微生物的成長，從小樹立環(huán)保、生態(tài)概念。,領(lǐng)先的人工濕地技