稳定塘和污水土地处理课件.ppt

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1、2023/3/19,1,河北科技大学环境科学与工程学院,第四章 稳定塘和污水土地处理,第一节 稳定塘第二节 污水土地处理,2023/3/19,2,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,2023/3/19,3,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,1.概述(1)定义 稳定塘又名氧化塘或生物塘，其对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似，是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。应用：城镇污水，可与其他工艺结合 分类：根据微生物类型、供氧方式、功能划分,2023/3/19,4,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,1.概述（2）国内外稳定塘经历如下发展

2、阶段用于小城镇生活污水处理 处理食品工业废水，其他工业废水 作为活性污泥二级处理的后续深度处理 稳定塘处理与综合利用相结合，发展养鱼 稳定塘的运行方式，单塘变为多塘串联运行。厌氧塘兼性塘好氧或兼性好氧塘,2023/3/19,5,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,2.稳定塘的原理 自然条件下的生物处理法主要有水体净化法和土壤净化法两类。氧化塘和养殖搪，统称为生物稳定塘，其净化机理与活性污泥法相似；土壤渗滤和污水灌溉，统称为废水的土地处理，其净化机理与生物膜法相似。,2023/3/19,6,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,3.稳定塘的分类按照占优势的微生物种属

3、、供氧方式和功能，常分为好氧塘、兼性塘、曝气塘和厌氧塘四种类型。也可分为水生植物塘、生态塘和完全储存塘。,2023/3/19,7,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,（1）好氧塘 好氧塘是一种主要靠塘内藻类的光合作用供氧的氧化塘。它的水深较浅，一般在0.3-0.5m，阳光能直接射透到池底，藻类生长旺盛，加上塘面风力搅动进行大气复氧，全部塘水都是好氧状态。,2023/3/19,8,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,好氧塘工作原理 好氧塘是一种主要靠塘内藻类的光合作用供氧的氧化塘。它的水深较浅，一般在0.3-0.5m，阳光能直接射透到池底，藻类生长旺盛，加上塘面风

4、力搅动进行大气复氧，全部塘水都是好氧状态。,2023/3/19,9,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,好氧塘工作原理 塘内存在菌、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，二者使塘水呈好氧状态。塘内的好氧型异养细菌利用水中的氧，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。,2023/3/19,10,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,好氧塘工作原理,细菌的降解作用：有机物O2H+CO2H2ONH4+C5H7O2N 藻类的光合作用：1

5、06CO216NO3-HPO42-122H2O18H+C106H263O110N16P138O2,2023/3/19,11,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,好氧塘工作原理 藻类光合作用使塘水的溶解氧和pH呈昼夜变化。白天，藻类光合作用使CO2降低，pH上升。夜间，藻类停止光合作用，细菌降解有机物的代谢没有终止，CO2累积，pH下降。其平衡关系式如下：,好 氧 塘,2023/3/19,13,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,好氧塘工作原理 好氧塘内的生物种群：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

6、的上层，浓度为1108-5109个/mL，主要种属与活性污泥和生物膜相同。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。藻类的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反应塘的运行状况和处理效果。,2023/3/19,14,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,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）,2023/3/19,15,河北科技大学环境科

7、学与工程学院,第一节 稳 定 塘,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。白昼 吸收CO2，放出O2 夜间 内源呼吸，消耗O2，放出CO2 绿藻最常见的，单细胞或多细胞的绿色藻类 蓝绿藻（蓝藻）构造简单，藻体为单细胞丝 状体 褐藻 蓝绿藻能够代谢产生H2S能够将大气中的N2固定,2023/3/19,16,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,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

8、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,2023/3/19,17,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,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。浮水植物漂浮在水面、直接从大气中吸O2CO2，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”。,2023/3/19,18,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,水生

9、植物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,2023/3/19,19,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 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。好氧塘的主要尺寸的经验值如下：好氧塘多采用矩形，表面的长宽比为3:14:1，一般以塘深的1/2处的面积作为计算塘面。塘堤的超高为0.61.0m

10、。单塘面积不宜大于4ha；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）；好氧塘的座数一般不少于3座，规模很小时不少于2座,2023/3/19,20,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,兼性塘 兼性塘的有效水深一般为1.0-2.0m，通常由三层组成,上层好氧区、中层兼性区和底部厌氧区。好氧区对有机污染物的净化机理与好氧塘基本相同。兼性区的塘水溶解氧较低，且时有时无。这里的微生物是异养型兼性细菌，它们既能利用水中的溶解氧氧化分解有机污染物，也能在无分子氧的条件下，以NO3、CO3 作为电子受体进行无氧代谢。,2023/3/19,21,河北科技大学环

11、境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,2023/3/19,22,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,兼性塘的设计 兼性塘一般采用矩形长宽比3:14:1。塘有效水深为1.22.5m，超高为0.61.0m，储泥区高度应大于0.3m。兼性塘堤坝的内坡坡度为1:21:3，外坡坡度为1:21:5(垂直:水平)。兼性塘一般不少于三座，多采用串联，其中第一塘的面积约占兼性塘总面积的30%60%，单塘面积应小于4ha，以避免布水不均匀或波浪较大等问题。,2023/3/19,23,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,曝气塘 为了强化塘面大气复氧作用，可在氧化塘上设置机械曝气或水力

12、曝气器，使塘水得到不同程度的混合而保持好氧或兼性状态。曝气塘有机负荷和去除率都比较高，占地面积小，但运行费用高，且出水悬浮物浓度较高，使用时可在后面连接兼性塘来改善最终出水水质。,2023/3/19,24,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,曝气塘出水的悬浮固体浓度较高，排放前需进行沉淀，沉淀的方法可以用沉淀池，或在塘中分割出静水区用于沉淀。若曝气塘后设置兼性塘，则兼性塘要在进一步处理其出水的同时起沉淀作用。曝气塘的水力停留时间为310d，有效水深26m。曝气塘一般不少于3座，通常按串连方式运行。,完全混合曝气塘中曝气装置的强度应能使塘内的全部固体呈悬浮状态，并使塘水有足够的溶

13、解氧供微生物分解有机污染物。,部分混合曝气塘不要求保持全部固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并进行厌氧消化。其塘内曝气机布置较完全混合曝气塘稀疏。,完 全 混 合 曝 气 塘,部 分 混 合 曝 气 塘,曝气塘的两种类型,2023/3/19,25,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,完 全 混 合 曝 气 塘,部 分 混 合 曝 气 塘,2023/3/19,26,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,厌氧塘厌氧塘的基本工作原理 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完成的。厌氧塘的设计运行，必须以甲烷发酵阶段的要求作为控制条件，控制有机污染

14、物的投配率，以保持产酸菌与甲烷菌之间的动态平衡。控制有机酸浓度3000mg/L以下，pH值为6.5-7.5，进水的BOD5:N:P=100:2.5:1，硫酸盐浓度应小于500mg/L。,2023/3/19,27,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,厌氧塘厌氧塘的设计和应用 有机负荷的表示方法有三种：BOD5表面负荷(kgBOD5/had)BOD5容积负荷(kgBOD5/m3d)VSS容积负荷(kgVSS/m3d),2023/3/19,28,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,厌氧塘处理城市污水的建议负荷值为200-600kg/had。几何尺寸 厌氧塘一般为矩形，

15、长宽比为2:1-2.5:1。单塘面积不大于4ha。塘的有效水深一般为2.0-4.5m，储泥深度大于0.5m，超高为0.6-1.0m。进出水 进水口离塘底0.6-1.0m，出水口离水面的深度应大于0.6m。进、出口的个数均应大于两个。厌氧前应设置格栅、普通沉砂池，有时也设置初次沉淀池用于前处理单元。,2023/3/19,29,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,厌氧塘 厌氧塘的主要问题是产生臭气，目前是利用厌氧塘表面的浮渣层或采取人工覆盖措施防止臭氧逸出。也有用回流好氧塘出水使其布满厌氧塘表层来减少臭气逸出。厌氧塘很少用于单独污水处理，而是作为其他处理设备酸的前处理单元。厌氧塘宜

16、用于处理高浓度有机废水，如制浆造纸、酿酒、农牧产品加工、农药等工业废水和家禽和家畜粪尿废水等。也可用于处理城镇污水。,2023/3/19,30,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,4.稳定塘的规划设计塘址选择 稳定塘占地较多，应尽可能利用不宜耕种的土地，如废旧河道、塘坝、低洼地、沼泽和贫瘠地等，若有高差，应充分利用。为了防止春、秋季翻塘时臭气的干扰，塘址应离居民区500-1000m以上，并位于其主导风下风方向。当用于处理城镇污水时，应结合建设规划统一考虑污灌、污养和水的综合利用问题，以求经济、环境、社会效益的统一。,2023/3/19,31,河北科技大学环境科学与工程学院,第一

17、节 稳 定 塘,4.稳定塘的规划设计塘型及其组合 塘型的选择应从处理对象的水质特征出发，结合当地气候、地形条件确定。例如，在光照充足，没有持续冰封期的地区，可选用好氧塘；而在处理高浓度有机废水时，应在系统中设置厌氧塘；在处理城市污水和工业废水时，应根据原水性质及处理水的用途和要求，宜采用多糖组合系统。,2023/3/19,32,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,5.稳定塘的优缺点优点基建投资低 旧河道、沼泽地、谷地可利用作为稳定塘，稳定塘系统基建投资低。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

18、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物系统。,2023/3/19,33,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,5.稳定塘的优缺点缺点占地面积大 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。设计运行不当时，可能形成二次污染 如污染地下水、产生臭气和滋生蚊蝇等。,2023/3/19,34,河北科技大学环境科学与工程学院,第一节 稳 定 塘,6.稳定塘的塘体设计要点塘的位置 稳定塘应设在居民区下风向200m以外，以防止塘散发的臭气影响居民区。防止塘体损害 为防止浪

19、的冲刷，塘的衬砌应在设计水位上下各0.5m以上。塘体防渗 稳定塘渗漏可能污染地下水源，应做好防渗。方法有素土夯实、沥青防渗衬面、膨润土防渗衬面和塑料薄膜防渗衬面等。塘的进出口 设计时应注意配水、集水均匀，避免短流、沟流及混合死区。主要措施为采用多点进水和出水；进口、出口之间的直线距离尽可能大；进口、出口的方向避开当地主导风向。,2023/3/19,35,河北科技大学环境科学与工程学院,第二节 土 地 处 理,2023/3/19,36,河北科技大学环境科学与工程学院,第二节 土 地 处 理,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

20、的、化学的和生物的净化过程，使废水水质得到净化和改善；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、无害化和稳定化的生态系统工程，称为废水土地处理系统,2023/3/19,37,河北科技大学环境科学与工程学院,第二节 土 地 处 理,2.净化机理物理过滤：土壤颗粒间的孔隙能截留，滤除废水中的悬浮颗粒；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。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化合物；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。化学

21、反应与沉淀：微生物的代谢和有机物的分解：养型微生物；厌氧型微生物；硝化菌、反硝化菌等,3.主要污染物的去除途径,BOD的去除,磷和氮的去除,悬浮物质的去除,病原体的去除,重金属的去除,第二节 土 地 处 理,3.主要污染物的去除途径,BOD的去除,磷和氮的去除,悬浮物质的去除,病原体的去除,重金属的去除,磷：植物吸收，化学反应和沉淀、物理吸附和沉淀，物理化学吸附）等方式被去除。其去除效果受土壤结构、阳离子交换容量、铁铝氧化物和植物对磷的吸收等因素的影响。氮：植物吸收，微生物脱氮，挥发、渗出（氨在碱性条件下逸出、硝酸盐的渗出）等方式被去除。其去除率受作物的类型、生长期、对氮的吸收能力，以及土地处

22、理系统等工艺因素 的影响。,第二节 土 地 处 理,3.主要污染物的去除途径,BOD的去除,磷和氮的去除,悬浮物质的去除,病原体的去除,重金属的去除,依靠作物和土壤颗粒间的孔隙截留、过滤去除的。土壤颗粒的大小、颗粒间孔隙的形状、大小、分布和水流通道，以及悬浮物的性质、大小和浓度等都影响对悬浮物的截留过滤效果。若悬浮物的浓度太高、颗粒太大会引起土壤堵塞。,第二节 土 地 处 理,3.主要污染物的去除途径,BOD的去除,磷和氮的去除,悬浮物质的去除,病原体的去除,重金属的去除,水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可达9297。其去除率与选用的土地处理系统工艺有关，其中地表漫流的去除率较低，但若有

23、较长的漫流距离和停留时间，也可以达到较高的去除效率。,第二节 土 地 处 理,3.主要污染物的去除途径,BOD的去除,磷和氮的去除,悬浮物质的去除,病原体的去除,重金属的去除,通过物理化学吸附，化学反应与沉淀等途径被去除的。重金属离子在土壤胶体表面进行阳离子交换而被置换、吸附，并生成难溶性化合物被固定于矿物晶格中；重金属与某些有机物生成可吸性鳌合物被固定于矿物质晶格中；重金属离子于土壤的某些组分进行化学反应，生成金属磷酸盐和有机重金属等沉积于土壤中,第二节 土 地 处 理,2023/3/19,43,河北科技大学环境科学与工程学院,第二节 土 地 处 理,4.基本工艺类型 慢速渗滤；快速渗滤；地

24、表漫流；湿地系统；地下渗滤系统,2023/3/19,44,河北科技大学环境科学与工程学院,第二节 土 地 处 理,4.基本工艺类型(1)慢速渗滤:慢速渗滤系统适用于渗水性能良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗流速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因素为：灌水率、灌水方式、作物选择和预处理等。,2023/3/19,45,河北科技大学环境科学与工程学院,第二节 土 地 处 理,4.基本工艺类型(1)慢速渗滤:,2023/3/19,46,河北科技大学环境科学与工程学院,第二节 土 地 处 理,4.基本工

25、艺类型(2)快速渗滤:快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生方法。适用于渗透性能良好的土壤，如砂土、砾石性砂土、砂质垆坶等。污水灌至快速滤渗田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。灌水与休灌反复循环进行，使滤田表面土壤处于厌氧-好氧交替运行状态，依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以净化。快速渗滤法的主要目的是补给地下水和废水再生回用。进入快速渗滤系统的污水应进行适当预处理，以保证有较大的渗滤速率和硝化速率。,2023/3/19,47,河北科技大学环境科学与工程学院,第二节 土 地 处 理,4.基本工艺类型(2)快速渗滤,2023/3/19

26、,48,河北科技大学环境科学与工程学院,第二节 土 地 处 理,4.基本工艺类型(3)地表漫流系统:地表漫流系统适用于渗透性的黏土或亚黏土，地面的最佳坡度为 2 8。废水以喷灌法或漫灌法有控制地在地面上均匀地漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流动过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗入地下。地面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。采用何种方法灌溉取决于土壤性质、作物类型、气象和地形。,2023/3/19,49,河北科技大学环境科学与工程学院,第二节 土 地 处 理,4.基本工艺类型(3)地表漫流系统:,2023/3/19,50,河北科技大学环境科学与工程学院,第二

27、节 土 地 处 理,4.基本工艺类型(4)湿地处理系统:地下污水处理系统是将污水投配到距地面约0.5m深、有良好渗透性的底层中，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入城市排水管网的小水量污水处理。污水进入处理系统前需经化粪池或酸化池预处理。,2023/3/19,51,河北科技大学环境科学与工程学院,第二节 土 地 处 理,4.基本工艺类型(5)地下渗透系统:地下污水处理系统是将污水投配到距地面约0.5m深、有良好渗透性的底层中，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

28、过程使污水得到净化。地下渗滤系统适用于无法接入城市排水管网的小水量污水处理。污水进入处理系统前需经化粪池或酸化池预处理。,2023/3/19,52,河北科技大学环境科学与工程学院,第三节 湿 地 处 理 系 统,2023/3/19,53,河北科技大学环境科学与工程学院,第三节 湿 地 处 理 系 统,1.定义 湿地在耐水植物和土壤联合作用下的一种土地处理工艺 人工湿地（constructed wetland）70年代以来，德国首先建造。2.湿地净化机理（1）物理作用沉降，植物根系的截留；（2）物质的化学沉淀；（3）土壤及植物表面的吸附吸收；（4）微生物的代谢。湿地处理系统以生长在沼泽地的维管束

29、植物为主要特征,2023/3/19,54,河北科技大学环境科学与工程学院,第三节 湿 地 处 理 系 统,3.湿地类型天然湿地系统、自由水面人工湿地、人工潜流湿地处理系统。4.湿地设计（1）F=6.5710-3Q(104m)F人工湿地的面积（2）主要参数HRT7-10d 湿地坡度0-3%长宽比10：1 有机负荷10-20kgBOD/104.m.d 植物芦苇、水葱土壤粘土,2023/3/19,55,河北科技大学环境科学与工程学院,第三节 湿 地 处 理 系 统,污水与植物作用,投配污水,与土壤作用,湿地出水,天然湿地处理系统示意图,水深3080cm,净化作用与好氧塘相似，适宜作污水的深度处理,自由水面人工湿地,首要条件是使水层保持好氧状态；有机负荷率及水力负荷率较低，有机负荷率介于18110kgBOD5/ha.d。,溢流出水,第三节 湿 地 处 理 系 统,人工潜流湿地处理系统,第三节 湿 地 处 理 系 统,图1414人工潜流湿地（碎石床）,人工潜流湿地处理系统（碎石床）,第三节 湿 地 处 理 系 统,杭州西溪国家湿地公园,十里清溪曲修篁入望森暖催梅信早水落草痕深,城市湿地农耕湿地文化湿地,扎龙湿地鹤舞翩翩,食物、水、隐蔽场所 火 芦苇 鱼,第三节 湿 地 处 理 系 统,滇池边的人工湿地,第三节 湿 地 处 理 系 统,垂直流人工湿地表面布水系统,