第6章污水土地处理.ppt

第六章,氧化塘和污水的土地处理系统,1,6.1 稳定塘,稳定塘（Stabilization）：又名氧化塘（Oxidation Pond），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。,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,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。,2,稳定塘的类型,好氧稳定塘：较浅，阳光透射，全塘含有溶解氧兼性稳定塘：深度较大，上层好氧，下层厌氧厌氧稳定塘：2m以上，有机负荷高，全塘无溶解氧曝气稳定塘：2m以上，采用人工曝气供氧深度处理塘：又称三级处理塘，或熟化塘，好氧处理，进水污染物浓度低，BOD530mg/L。用于处理二级处理厂出水。,3,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。,(5)稳定塘的运行方式，由单塘运转向多塘串联运行，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。,4,法国南部MeZe镇的氧化塘污水处理系统,5,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,6,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,7,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。,8,9,10,1 好氧稳定塘,好氧塘又可分为：高复荷塘（水浅、停留时间短、有机负荷高）；普通塘（水深、停留时间长、二级处理作用）；深度处理塘（安置与二级处理之后）,特点好氧微生物藻类共生,藻类进行光合作用，吸收部分有机物分解的二氧化碳，放出氧，成为微生物利用的溶解氧。好氧塘是各类稳定塘的基础，一般都设好氧塘。出水藻类含量高，如果营养过剩产生水华,11,2 好氧塘设计计算,(1)Oswald公式：假设：好氧塘中微生物氧化分解有机物所需的量等于藻类光合作用所产生的氧量。,单位表面积单位时间光合作用产生的氧量：,其中，S为设计阳光辐射值（Cal/cm2 d）F为氧转换系数，1.251.75之间，一般为1.6,微生物所需氧量近似的认为等于去除的BOD5量：,12,(2)有机复荷法：,有机物面积负荷：,BOD5面积负荷（kg/hm2d）,有机物面积去除负荷,好氧塘主要尺寸经验值：1）多采用矩形，表面长宽比为3:1 4:1，一般一塘深1/2处面积作为计算塘面积。唐高0.6-1.0m，单塘面积不宜超过4ha(104m2)2）塘堤的内坡坡度为1:21:3（垂直：水平），外坡坡度为 1:21:5（垂直：水平）。3）好氧塘座数一般不少于3座，规模很小时不少于2座。,13,3 厌氧稳定塘,与厌氧生物处理过程相同，厌氧降解分为水解、产酸、产气三个阶段。,影响厌氧塘处理效率的因素有：气温、水温、进水水质、浮渣、营养比、污泥成分等。,一般厌氧塘都作为预处理的手段，形成厌氧好氧塘系统，较好的应用于处理水量小、浓度高的有机废水。,缺点：无法回收甲烷气体、容易产生臭味、环境效果差。,14,4 厌氧塘设计参数与方法,主要尺寸：长宽比：(2-2.5):1，呈长方形。深度：有效深度（水深+泥深）3-5m单塘面积：4*104m2,主要参数：有机负荷、水利停留时间。他们与地理位置、气候条件有关。,设计原则：厌氧塘可按冬季平均气温最为控制设计的条件。流量应取平均日流量。厌氧塘的格栅、沉砂池或沉淀池按设计的最大流量计算。合流制城市污水按旱流污水量设计，即取低水位。,KT反应速率常数（d-1），与水温、污水性质、BOD5负荷、水利停留时间有关系,当进水BOD5在80400mg/L之间，表面BOD负荷在3002000kg/ha d，t在16d之间时：,或利用Phelps公式：,15,厌氧塘使用注意事项,水污染度高，塘水深大，容易污染地下水，必须进行防渗设计。臭气会散发，要离居住地500m以上。浮渣有碍观瞻，应注意去除。浮渣中有小虫滋生，应由防虫措施。,16,5 兼性稳定塘,兼性塘有机复荷不如好氧塘高，出水水质也不如好氧塘好，但水较深，可以缩小占地面积，常作为好氧塘的前期处理塘.,兼性塘设计基本参数：（一般采用负荷法计算）停留时间：78天，低纬度气候暖，取低值，高纬度取高值。BOD5负荷：10100kgBOD5/ha d，北方取低值，南方取高值。塘数：一般为多塘，窜联塘系统，最少3个塘。单塘面积要小于4ha塘长宽比：方形或是矩形，一般3：14：1，避免死角，四角应为弧形。唐深：1.22.5m，超高：0.61.0m。,17,6 兼性塘设计方法,面积负荷公式：,L0：塘设计BOD5负荷，kg/ha d；V：塘有效容积m3，t：停留时间，d,停留时间：,也可以参照表14-3选用负荷和停留时间。,经验尺寸：长宽比3：1 4：1。有效水深：1.22.5m,超高，0.61.0m，储泥区高度应大于0.3米。塘堤的内坡坡度为1:21:3（垂直：水平），外坡坡度为 1:21:5（垂直：水平）。兼性塘一般不少于三座，采用串联方式，其中第一塘面积约占兼性塘总面积的3060，单塘面积不大于4公顷，以避免布水不均匀或波浪较大等问题。,18,7 曝气稳定塘,19,曝气稳定塘：塘面上安装有人工曝气设备的稳定塘,曝气稳定塘一般可分为：完全混合时曝气塘，部分混合式曝气塘。由于出水悬浮物浓度较高，一般后续需设立沉淀池或设兼性塘。,停留时间：310天，塘深：26m，塘数：一般不少于3座，一般串连布置。,一般处理1m3污水所需功率大于常规活性污泥法曝气池。,20,8 稳定塘的工艺流程,稳定塘处理系统一般由：预处理设施、稳定塘、后处理设施。,预处理：防止污泥淤积、去除悬浮物、格栅、沉砂池、沉淀池等。,组合流程：以当地条件、处理要求不同而异。,21,9 稳定塘的研究与进展,稳定塘的除藻技术(1)最后一塘放养水生植物，覆盖水面，阻碍藻类光合作用。(2)气浮除藻。水力学特性的研究采用串联系统，避免短路。新工艺的研究(1)高效、曝气稳定塘、增加填料的强化稳定塘（如云南澄江抚仙湖）。(2)塘前增加水解池，将大分子有机物水解为小分子，有利于出水水质提高。稳定塘过冬问题(1)美国：取冬季最低有机负荷设计稳定塘，全年低负荷运行。(2)齐齐哈尔：“冬蓄夏灌”，冬天作为污水库使用。这两种办法都要加大塘容积和面积。,22,云南澄江县抚仙湖马料河湿地工程,生物滤床,23,抚仙湖马料河湿地工程工艺流程,24,湿地工程净化后的水样和净化前的水样对比,主要依靠生物氧化、沉淀和过滤，把生活污水和农业生产污水变为清水后再流入湖泊。该工程占地近30亩，2003年10月建成运行，每天可净化污水4万多吨，,25,10 稳定塘出现的问题,我国的稳定塘工艺应用刚刚起步，问题也比较多，主要集中于以下几点：,(1)污泥淤积严重，减少塘容积。(2)稳定塘发臭，影响环境卫生。(3)没有采取有效的防渗防漏措施，地下水严重污染。(4)缺乏统一、有效的设计标准，有些严重超负荷，有些却常年处于低负荷运行，很不经济。,26,湖北省鄂州鸭儿湖氧化塘成公害,1976年，国家投资653万元修建了6000多亩的鸭儿湖氧化塘三级处理场，主要处理鸭儿湖附近的葛店化工厂、武汉化工二厂、建汉化工厂的工业废水。到1997年，随着武汉化工二厂的全面停产，这个用于废水处理的氧化塘彻底闲置了。昔日亚洲最大的氧化塘，如今成了当地村民的大鱼塘。鱼身发黑，吃起来有种怪味道，有点像农药的味道，当地肝炎和癌症的发病率比别的地方要高，黄陂岭村这几年死于癌症的已有20多人。,由于氧化塘主要是处理农药废水，大量的有毒物质吸附在淤泥上。氧化塘闲置后不维护保养，污染累积。现已发现淤泥里含有汞、多环芳烃、多氯联苯等多种有害物质，有的毒性物质超标万倍以上。,27,6.2废水土地处理系统,污水的土地处理：是在人工调控下，利用土壤微生物植物组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法。在污染物得以净化的同时，水中的营养物质和水分也得以循环利用。因此，土地处理系统使污水资源化、无害化和稳定化的处理系统。,污水的土地处理，是在污水农田灌溉的基础之上发展起来的。,污水土地处理技术包括五类：慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、地下渗滤、湿地。,净化机理：十分复杂，主要包括物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应、化学沉淀、微生物降解、植物吸收利用等等。是一个综合净化的过程。,28,1 慢速渗滤系统,特点：1）不产生径流排放。2）土层厚应大于0.6m，地下水位大于1.2m，土壤渗透系数应大于1.5cm/h3）根据土壤、气候和污水特点选择适宜植物，获得的生物量大，以经济作物为主。4）污染负荷低，处理效率高。5）受气候和植物限制。冬季雨季收割期不能投配污水。6）要求水质于处理程度高。,投配污水水利负荷,蒸散量,降水量,污水渗滤率,单位：cm/a，长度/时间,29,2 快速渗滤系统,污水通过具有良好渗透性能的土壤，藉生物氧化、沉淀、过滤氧化还原、硝化、反硝化等过程得到净化的方法,土壤厚度大于1.5m，渗透性能好地下水深2.5m以上，地面坡度小于10%距离人口密集区有一定距离的的河滩地、砂荒地。,污水年水利负荷m/a,水利负荷速率测定方法修正系数,年设计运行天数,垂直水利传导系数，m/h,渗滤池面积,全年运行,P，是全年运行周数，,30,3 污水地表漫流处理系统,污水地表漫流系统（OF）：是将污水有控制的投配到土壤渗透性低、具有一定坡度、生长牧草的土地表面，污水再沿坡面以薄层流动过程中不断被净化，大部分出水以地表径流汇集排放的一种土地处理类型。,主要特点：1）适用于土壤渗透性差的粘土、壤土，或场地0.30.6m处有弱透水层土地；2）最佳坡度为2%8%，经人工建造形成均匀、缓和的坡面。3）对于处理要求较低，一般经过一级处理或细筛处理即可。4）污水浓度低的情况下，可以污水和污泥一起处理。5）出水为地表汇集，可以直接排放或回收利用。6）处理出水一般可以达到二级处理标准。,31,4 污水的地下渗滤处理系统,地下渗滤处理系统：是将污水投配到距地面约0.5m深，有良好渗透性的地层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化。,地下渗滤系统适用于无法接人城市排水管网的小水量污水处理，如分散的居民点住宅、度假村、疗养院等。污水进入处理系统前需经化粪池或酸化(水解)池预处理。,32,5 人工湿地（CW）处理系统,湿地：指地下水位终年接近地表面、土壤处于饱和状态并生长着植物的地方。污水人工湿地处理系统（Constructed Wetland）：是将污水有控制地投配到经人工构造的湿地上，主要利用土壤、植物和微生物等作用处理污水的一种污水自然处理系统。,按水流方式，污水人工湿地可以分为地表流、地下流和垂直流湿地三种。地表流湿地：水在生长稠密的水生（沼生）植物丛中流动，有自由水面。地下流湿地：水以潜流形式渗过长有植物的浅层多虑孔床。垂直流湿地：结合上述两种湿地特性，由上而下垂直流态。,污水人工湿地处理系统通常可以分为预处理、湿地田、水质水量监控三个部分预处理：沉砂池、提升泵、配水井、沉淀池、酸化水解池等湿地田：有缓坡的长方形单元地块。包括床基、水层、植物、动物、微生物五个部分。水质水量监控：BOD5、CODcr、SS、pH值、水温等等。,33,湿地概述,湿地是指水域与陆地交界的沼泽地带，与森林、海洋并称为全球三大生态系统，湿地，可以沉淀、排除、吸收和降解有毒物质，使潜在的污染物转化为资源，因而被誉为“地球之肾”。人工湿地技术起源于上世纪50年代，目前已经成为一个较为成熟的污水处理技术，研究表明，城市污水在35小时内流过200余公顷的沼泽湿地后，硝酸盐即可减少63，磷减少57；两公顷湿地可净化200公顷农田径流中过剩的氮和磷。人工湿地一般由人工基质(多为碎石)和生长在其上的水生植物(如芦苇、茳芏等)组成，是一种独特的“土壤植物微生物”生态系统。人工湿地处理废水的净化机理十分复杂，至今仍不完全清楚。一般认为，人工湿地通过物理、化学及生化反应三重作用净化污水。,34,人工湿地的工艺原理,方法特点,人工湿地系统具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，同时如果选择合适的植物品种还有美化环境的作用。但另一方面具有占地面积较大的缺点。,适用范围,经过人工湿地系统系统处理后的出水水质可以达到地面水水质标准，因此它实际上是一种深度处理的方法。特别适用于饮用水源和景观用水保护，处理后的水可以直接排入饮用水源或景观用水的湖泊、水库或河流中。国家环保总局给这项技术定位：适用于污水收集管网不及地区污水处理、适用于小城镇污水处理、适用于河湖水水体修复、适用于小区别墅区污水处理回用。,人工湿地系统水质净化技术是一种生态工程方法，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统，当污水通过系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化。,35,36,香蒲,芦苇,灯芯草,人工湿地中的挺水植物,菖蒲,马尾草,37,人工湿地中的浮水植物,浮萍,凤眼莲,睡莲,眼子菜,水葫芦,38,人工湿地中的沉水植物,轮藻,金鱼藻,39,人工湿地试验点小试系统,人工湿地试验点中试系统,40,沉砂池,格栅,湿地1,泄洪沟,泻洪闸,人工湿地处理暴雨方法,41,日本渡良濑蓄水池的人工湿地,42,韩国良才川水质生物生态修复设施,43,成都南河活水公园CW系统,44,成都南河活水公园CW系统,45,成都活水公园CW系统污染物去除率,46,系统设计规模为1000吨/天。此项目宗旨是将高效垂直流人工湿地系统水质净化技术应用到洪湖的污染治理，从布吉河取水经系统净化后为洪湖补充清洁水量，同时截去洪湖周边的污水排入，从而达到改善洪湖水质的目的。,洪湖人工湿地水质净化工程,洪湖人工湿地系统,洪湖人工湿地系统出水沟,洪湖人工湿地系统出水池,47,北京官厅水库黑土洼湿地系统,中德合作官厅水库流域水生态环境综合治理示范工程,48,稳定塘（面积84公顷）,稳定塘库滨挺水植物,湿地塘内生物填料,湿地冬季冰下运行,湿地系统进出水对比,49,深圳“石岩人工湿地系统工程”,石岩人工湿地全貌,进水口和出水池,石岩河人工湿地工程设计指标,50,深圳石岩人工湿地处理效果运行数据,51,深圳甘坑人工湿地系统,处理规模为16000吨/天，处理的水为生活污水、少量工业污水和雨水的混合水。2003年7月完成施工。,52,深圳万科东海岸湖水循环处理人工湿地系统,万科房地产有限公司投资开发的大梅沙度假区该系统湖水循环净化规模为500m3/d，该湖水循环净化系统经过运行调试，于2003年12月通过竣工验收，目前该系统稳定运行，出水水质良好。,53,深圳观澜湖高尔夫球会污水人工湿地处理系统,日处理污水为300吨。2000年8月建成，并投入使用，出水水质非常好，溶解氧大大增加，污染物的去除率在75-95%之间，出水水质能达到景观用水水质标准。,54,天津万科东丽湖人工湿地湖水循环处理系统,天津万科东丽湖人工湿地工程设计规模为11000m3/d(人工湖景观娱乐用水循环10000 m3/d，附近河水取补充水(劣类)1000 m3/d)，湿地占地面积8000m2；,东丽湖滑水赛道处理前湖水,东丽湖滑水赛道处理后湖水,55,三类CW系统的主要特性比较,56,