污水处理和资源化生态工程.ppt

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1、第八章污水处理和资源化生态工程,本章纲要,水质自然净化机理与方法人工湿地处理系统污水土地处理系统污水稳定塘处理系统,一、水质自然净化机理与方法,物质在自然环境中借助各种物理、化学及生物性的输送、转化而降解。通过此自然界的反应功能，物质会在一定空间及一定时间内降低其浓度，这种作用称为自净作用。水体自净作用是指进入水体中的污染物质浓度或毒性，随时间和空间的变化而自然降低的现象。而利用自净作用所发展出来的各类环境净化方法则统称为自然净化。从自然净化的发生机理上来看，可分为物理净化、化学净化和生物净化三类。,1.水质自然净化的机理,物理作用：包括稀释、吸附、扩散、沉淀以及再曝气作用，其中以再曝气作用为

2、最主要的影响因素。,水流方向,污染源,推流,扩散,混合均匀断面,稀释本身并不能去除污染物质。存在的两种运动形式：推流和扩散,化学作用：化学作用主要为污染物质的化学变化，在一般水温条件下，其化学作用 并不明显，通常在扩散作用、混合作用及沉淀作用的过程的中发生氧化、还原、吸附或凝聚的现象。生物作用：有机污染物被水中的微生物分解而利用，例如，藻类行光合作用或微生物分解溶解性有机物质等，使有机物最后回归成无机安定的状态。,自然净化作用强化方向,物质转换过程的改善：水质自然净化作用的途径相当复杂，所以要选择最适当的反应机制才可加强净化处理的效果，例如，改变流况、水力停留时间及流量等；化学作用方面，如溶氧

3、、值等；生物作用方面，包括营养盐、有机质的增加或去除等。物质反应速率的加强：选定适当反应途径后，反应速度的加强方法包括降低中间产物的累积以及对反应条件，例如温度、值、营养盐、基质的调整。调整输送速度：调整物质输送速度，包括流速、水力停留时间、水流路径、营养盐或基质的溶解速度等。,物质形状的改变：可利用物质物理特性的作用能够加强或是改善，例如增加附着体的孔隙。去除多余物质：去除多余物质，就是去除引发净化作用产生负面影响的物质。生态系的生成：自然净化功能的维持，可以强化生态系的恢复，例如种植植物、改善土壤性质等。但若是使用错误的方式也可能造成生态系的破坏，例如引进外来生物种造成与当地生物形成竞争的

4、情形，使得原来物种的削减或是外来生物种的过度繁殖，所以在自然净化强化的方法中必须对物种的选择加以谨慎考察。生物菌剂：可以在水体添加特殊的微生物菌剂，增加降解菌的扩繁能力和速率，提高降解效率。,植生处理法：包括湿地、水生植物处理、植物缓冲带、草沟和浮岛等。土地处理法：灌溉处理、地下渗滤。接触氧化法：包括砾间接触、填充滤材等。其他处理方法：直接曝气法、稳定塘、多自然型河流工程方法。,2.水质自然净化方法,基于水体现状及自然净化方法的应用原理，分为：,二、人工湿地处理系统,人工湿地系统（Constucted wetland），是指以工程方式构筑池深小于 1.5 左右的池塘或沟渠并种植水生植物后，导入

5、污水进行净化处理的技术。根据美国环境保护署出 版的人工湿地处理城市废水手册所述，人工湿地系统已有40 余年的应用历史。只要设计及操作得当，人工湿地系统是可靠、有效的自然净化处理系统，处理水质可达二级至三级处理的水质标准。,1.人工湿地系统的概念,2.人工湿地净化废水的机理,人工湿地是由基质、水体、植物、动物和微生物组成的生态系统。生活在土壤中的微生物（细菌和真菌）在有机物的去除中起主要作用，湿地植物的根系将氧气带入周围的土壤，但远离根部的环境处于厌氧，形成处理环境的变化带，这就加强了人工湿地去除复杂污染物的难处理污染物的能力。大部分有机物的去除是靠土壤中的微生物，但某些污染物如重金属、硫、磷等

6、依赖于土壤和植物的作用。,悬浮物去除 污水中的悬浮物含有大量的污染物质，例如有机物、氮磷、重金属和病原菌等，因此去除悬浮物可以提高污水的去除率。悬浮物主要通过过滤、沉淀、湿地介质表面的吸附及微生物生长等作用从水中去除。湿地对悬浮物的去除非常有效，悬浮固体出水值一般低于10mg/L。为防止在进水口附近发生堵塞，进水前必须设置预处理以降低总固体浓度，一般设置沉淀池即可。,有机物的去除污水中的有机物包括包括颗粒性有机物和溶解性有机物。前者通过沉淀和过滤可迅速去除，而后者则通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程被分解而去除。微生物降解有机物又分为好氧降解和厌氧降解。好氧降解主要由好氧异养菌控

7、制：CH2O+O2=CO2+H2O厌氧降解由兼性厌氧菌和专性厌氧菌控制，该过程分两步进行。第一步主要产物为脂肪酸，如乙酸、乳酸、乙醇、CO2和H2。,C6H12O6+2H2O=2CH3COOH+4H2+2CO2 C6H12O6=2CH3CHOHCOOH C6H12O6=2CO2+2CH3CH2OH硫酸盐还原菌和产甲烷菌利用上述脂肪酸进行代谢活动。CH3COOH+H2SO4=2CO2+2H2O+H2S CH3COOH+4H2=2H2O+2CH4 CO2+4H2=CH4+2H2OBOD的去除包括几个生物化学过程：好氧呼吸，厌氧消减和硫酸盐还原。,氮、磷的去除污水中的氮包括无机氮和有机氮。无机氮包括

8、氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐。有机氮包括尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶。研究表明，人工湿地处理系统对氮的去除作用包括基质的吸附、过滤、沉淀、挥发、植物的吸收和微生物硝化、反硝化作用。人工湿地系统中对P的去除主要通过下面三个方面：微生物正常的同化或植物的吸收作用；聚磷菌的过量摄P作用；基质的物理化合作用。其中最主要的是基质对P的吸附作用及其纳P容量，其吸附作用与基质中Fe，Al 和Ca等金属离子有关，而植物吸收对P的去除效率影响不大。,重金属去除 人工湿地对重金属也有很强的去除能力。金属离子去除机理主要有：植物的吸收和富集作用、土壤胶体颗粒的吸附、悬浮颗粒的过滤和沉淀，人工湿地对污水中重金属去除是通过植物、

9、微生物、土壤基质等组成成分共同起作用的。,3.人工湿地的组成,绝大多数人工湿地由五部分构成：基质，具有透水性，如土壤、砂、砾石；水体（在基质表面上或下流动的水）；植物，适于在饱和水和厌氧基质中生长，如芦苇；无脊椎或脊椎动物；好氧或厌氧微生物种群。,湿地系统正是在这种有一定长宽比和底面坡度的洼地中，由土壤和填料（如砾石等）混合组成的填料床，污水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动，并在床体表面种植具有性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物（如芦苇、蒲草等），从而形成一个独特的动植物生态系统。,植物植物是人工湿地的重要组成部分。人工湿地净化污水过程中,植物的作用可以

10、归纳为3个重要的方面:回收利用污水中可利用态的营养物质,吸附、富集重金属和一些有毒有害物质;为根区好氧微生物输送氧气;增强和维持介质的水力传输。,一般来说,选择湿地植物要注意几个原则：净化能力，耐污能力和抗寒、抗热能力强，对不同的污染物采用相应的植物种类；选择在本地适应性好的植物，最好是本地植物；根系发达、生物量大；抗病虫害能力强；最好有广泛用途或经济价值；易管理，综合利用价值高。不同的植物类型对不同的污染物质具有一定的针对性。对氮磷去除效果较好的湿地植物，如茭白、芦苇、水烛、灯心草。对重金属有较好的去除作用的植物是：宽叶香蒲，且对Pb、Zn、Cd 等重金属有较好的去除作用。,微生物人工湿地中

11、微生物是净化污水的“主力军”。其数量在一定程度上可反映人工湿地净化污水的能力。它们把有机质作为丰富能源，将其转化为营养物质和能量。人工湿地在处理污水之前，各类微生物的数量与自然湿地基本相同。但随着污水不断进入人工湿地系统，某些微生物的数量将逐渐增加，并在一定时间内达到最大值而趋于稳定。人工湿地系统中的微生物主要去除污水中的有机质和N，某些难降解的有机物质和有毒物质需要运用微生物的诱发变异特性，培育驯化适宜吸收和消化这些有机物质和有毒物质的优势细菌，进行降解。人工湿地中微生物的活动是湿地净化污水的最主要因素。现有研究已经发现在BOD5、COD 以及氮等降解的过程中微生物都发挥了重要作用。,人工湿

12、地中的优势菌种有假单胞杆菌属Pseudomonas、产碱杆菌属Alcaligens 和黄杆菌属Flavobacterium，均为生长快速的微生物，其体内含有降解质粒，是分解有机物的主体微生物种群。此外，对于有些难降解的有机物和有毒物须运用微生物诱导变异特性，培育驯化适宜吸收和消化这些物质的优势种，进行降解。同时，研究发现湿地中的微生物数目和种类与污水净化效果也有一定的关系。其数量越多则去除率越高。其中污水中BOD5的去除率与湿地细菌总数显著相关，氨氮的去除率与硝化细菌和反硝化细菌的数量密切相关，污水中总大肠杆菌的去除率与湿地原生动物和放线菌数量也存在显著相关性。这也从一个方面说明湿地微生物在污

13、染物降解中起到了重要作用。,基质基质,又称填料,是人为设计的由不同大小的砾、沙、土颗粒等按一定厚度铺成的供植物生长、微生物附着的床体。基质是污水处理的主要场所,也是微生物的主要载体，同时又可以为水生植物提供支持载体和生长所需的营养物质，当这些营养物质通过污水流经人工湿地时,基质通过一些物理、化学途径(如吸附、吸收、过滤、沉淀、络合反应和离子交换等)来去除污水中的SS、N、P等营养物质。自由表面流系统多以土壤为基质,潜流与垂直流系统则根据不同的特征污染物选择不同的基质,并须考虑便宜、易于取材等因素。,动物动物是作为人工湿地生态系统中必不可少的一部分,其在食物链与营养级的生态平衡中起到重要作用,进

14、而对人工湿地污水处理系统的稳定性作出了重要贡献。目前,关于人工湿地中动物参与污染物净化方面的研究甚少,有研究提到了蚯蚓(Drilonema)能起到清洁垃圾的作用,从而减少了排泥次数。蚯蚓和沙蚕(Nereisdiversicolor)对重金属有富集作用,可以推测这些动物对污水中的重金属去除也能起一些作用。,自由水面系统（FWS），又称表面流湿地；潜流系统（SFS），又称潜流湿地。潜流湿地又分为水平流潜流系统（HFS）和垂直流潜流系统（VFS）,根据水的流动状态，将人工湿地系统分为如下类型：,4.人工湿地系统的分类,此形式的人工湿地是在池深约的浅池塘或渠道中种植各种水生植物，包含挺水植物（如香蒲、

15、芦苇、风车草、茭白笋及开卡芦等）、沉水植物（如水蕴草、金鱼藻等）、浮叶植物（如睡莲、菱角等）及漂浮植物（青萍、满江红等），其外观和功能与自然湿地类似，具开放水面区、水生植物密植区、浮岛等环境，可吸引野外的动植物，具栖息地重现的功能。,（1）表面流湿地（FWS）,FWS湿地依湿地表面形态不同分为：,此形式的人工湿地是在池深0.6-1、底部坡度0.51的沟渠或水池铺设砾石或土壤后密植挺水植物，再导入污水并控制水面高度，使水面不曝露于空气，即污水仅在介质中流动，没有开放水面区。主要处理机制为利用附着在砾石或是植物根系的微生物分解水中污染物。,（2）潜流湿地（SFS）,水平流潜流系统（HFS）：污水从

16、进口经由砂石等系统介质，以近水平流方式在系统表面以下流向出口。此过程中，污染物得到降解。介质通常选用水力传导性良好的材料。氧主要通过植物根系释放。在欧洲主要应用芦苇，因此又称芦苇床处理系统。香蒲也是常用的湿地植物。垂直流潜流系统（VFS）：该系统通常在整个表面设置配水系统，并周期性进水。系统下部排水，水流处于系统表面以下。目的是系统可以排空水，以最大程度地进行氧补给。,几种不同湿地系统比较,人工湿地污水处理系统由预处理单元和人工湿地单元组成。通过合理设计可将BOD5、SS、营养盐、原生动物、金属离子和其他物质处理达到二级和高级处理水平。预处理主要去除粗颗粒和降低有机负荷。构筑物包括双层沉淀池、

17、化粪池、稳定塘或初沉池。人工湿地中的流态采用推流式、回流式、阶梯进水或综合式。,5.人工湿地系统的工艺流程,推流式,回流式,阶梯式进水,综合式,6.人工湿地系统的区块配置方案,一般说来，系统主要由3部分组成：(1)收集和预处理设施。由污水集水管网、污水集水池、格栅和沉淀池等组成。如果取水于被污染的河流，可取消污水集水管网和污水集水池。(2)配水和集水设施。由配水井、配水槽、配水管网、布水管、集水管和集水池组成。(3)湿地床。根据出水水质要求，可设计一级或多级湿地床，污水经串联或并联的湿地床多次净化。,7.人工湿地系统的配套设施,人工湿地污水处理技术还处于开发阶段、尤其在我国还没有比较成熟的设计

18、参数，其工艺设计也还处于试验阶段。人工湿地系统的设计受很多因素的影响，主要是水力负荷、有机负荷、湿地床的构造形式、工艺流程及其布置方式、进水系统和出水系统的类型和湿地所种栽植物的种类等。由于不同国家及不同地区的气候条件、植被类型以及地理情况各有差异。因而大多根据各自的情况，经小试或中试取得有关数据后进行人工湿地的设计。,8.人工湿地系统的设计,（1）表面流湿地的设计,在欧洲，工程芦苇床湿地的设计是根据活塞流动力学。湿地床通常由粘土或一种合成薄膜密封，种上芦苇（phragmites australis）。湿地尺寸的计算是基于德国的Kickuth的研究工作上得出的。湿地的尺寸与流速，进水的BOD浓

19、度，预期的出水BOD值及常数K1有关。湿地床的进水口处的床身建议值为0.6m，坡度为26%，水深只有25mm。所以大多数水流是潜流式的。这样适合在坡面上栽种芦苇床来促进水力流动。,（2）潜流式湿地的设计,示例：,（3）设计参数,（4）其他设计要素的确定,地址的选择,进出水系统布置,填料的选择,案例1：成都府南河活水公园,成都市花了五年多时间，投入了25亿人民币，拆除600多处排污管道，整条河道都进行了清淤，重新修整了42公里的河岸。然而，河道治理工程完成后，府南河水仍没有变得清澈起来。,成都活水园，占地24000多平方米，每天有200立方水从河中抽出除去细菌、重金属后再回到河中。国际上曾获“国

20、际水岸奖最高奖”和“环境地域设计奖”。,成都活水园城市水净化生态工程的典范,公园形状是一“鱼”形，象征活力和健康，也成了该设计的亮点之一。,生态净水第一步：喷水池,这个喷泉池容积为780立方米，功能叫“厌氧沉淀池”。泵入池中的污水一部分经物理沉淀作用，使比水重的悬浮物沉于池底，从排泥管排出。比水轻的悬浮物浮于水面，由人工清理。另一部分经池中的厌氧微生物分解成甲烷、二氧化碳等难溶气体排入大气，或成较低分子有机物随水流出，进入下一道净化程序。,生态净水第二步：莲花石溪,这一方面极富动感和观赏价值，同时使水在回旋、震荡中充分地曝气充氧，增强水中的含氧量。,经过初步沉淀的水，流入一串形似花瓣的莲花石溪

21、，称为“水流雕塑”。它巧妙地引入水力学原理，利用落差产生的冲力，使水在一个个石花瓣中活泼欢跳。,生态净水第三步：水从莲花石溪流向微生物池,水通过水流雕塑后，进入微生物池，也叫“兼氧池”。它的深度为1.6米、容积为48立方米。污水在池中被微生物部分净化后，从微生物池泵入植物池。,生态净水第四步：植物池人工湿地生态系统,它是“活水公园”水处理工程的核心部分，由6个植物塘、12个植物床组成，其中养殖的植物达数十种，还有多种鱼类、昆虫和两栖动物。,生态净水第五步：经植物池净化后的水进入鱼塘,鱼塘出来的水进入戏水池,净化后的水从这里流向府南河,活水公园模拟自然的堤岸,案例2：日本渡良濑蓄水池的人工湿地,

22、渡良濑蓄水池位于日本栃木县，是一座人工挖掘的平原水库，总库容2640万m3，水面面积4.5km2,水深6.5m左右。这座蓄水池平时为茨城县等六县市64万人口供水，日供水量21.6万m3。蓄水池周围是渡良濑川的滞洪区，汛期时洪水由溢流堤流入蓄水池，此时蓄水池用于调洪，提供调洪库容1000万m3。由于近年来上游用水造成生活污水以及含氮、磷的水流入，致使渡良濑蓄水池出现霉臭等水质问题。为保护蓄水池的水质，自1993年起在蓄水池一侧滞洪洼地上建人工湿地，这是一座设有人工设施的芦苇荡。将蓄水池的水引到芦苇荡，通过吸附、沉淀及吸收作用，去除水中的氮、磷及浮游植物，达到对水体进行自然净化的目的。这种净化过程

23、循环进行，确保蓄水池水质洁净。,渡良濑蓄水池人工湿地平面图,1渡良濑蓄水池2蓄水池泵站3橡胶坝4旁通水渠5地下水渠6连接渠7调节渠8取水泵站9进水渠10荻草荡11芦苇荡净化设施12出水渠13集水池14芦苇荡泵站15北闸,日本渡良濑蓄水池的人工湿地,渡良濑人工湿地的人工植被从陆地到水面依次为：杞柳（水边林）芦苇、荻、蓑衣草（湿地植物）茭白、宽叶香蒲（吸水植物）荇菜、菱（浮叶植物），形成了一体的生态空间。渡良濑人工湿地已经成为日本最大的芦苇荡，也成为对居民、儿童进行环保及爱水教育的场所，组织学生进行自然观察。在这里可以看到绿头鸭、针尾鸭等禽类及芦燕、白头鹞和鸢等鸟类。为净化渡良濑蓄水池的水体，还在

24、蓄水池中部建一批人工生态浮岛，种植芦苇等植物，其根系附着微生物，可提供充足氧气，并通过迁移、转化水中的氮、磷等物质，降解水中有机质。浮岛还设置为鱼类产卵用的产卵床，也为小鱼设有栖身地，水中的浮游植物成了鱼饵。人工生态浮岛保证了蓄水池水质的洁净。,治理前后动植物种类变化,案例3：山东省南四湖人工湿地,案例4：美国Arcata人工湿地处理系统,Figure 1:Main structure of the Arcata Wastewater Treatment Plant headworks,Figure 2:Wastewater enters the Headworks at a sump bel

25、ow these two screw pumps,1.Headworks,Figure 3:Bar racks and mechanical cleaning mechanism moving up the bar racks,Figure 4:Mechanical cleaning mechanism and common debris,2.Clarifier,3.Digesters,Figure 2:Layout of sludge treatment at the Arcata Wastewater Treatment Plant,Figure 6:Diagram of an anaer

26、obic digester,Figure 3:Digester at the Arcata Wastewater Treatment Plant,Figure 5:Biogas pipes coming out of a digester at the Arcata Wastewater Treatment Plant,Figure 4:Sludge drying bed at the Arcata Wastewater Treatment Plant,Figure 1.An Arcata Wastewater Treatment Plant Sludge Drying Bed,4.Oxida

27、tion Ponds,Figure 1.An Arcata Wastewater Treatment Plant Oxidation Pond,5.Treatment Wetlands,Figure 1.Arcatas Treatment Wetlands,Figure 2.Dense Vegetation in the Treatment Wetlands,Figure 3.Roots provide surface area for microorganisms in the Treatment Wetlands,6.Enhancement Marshes,Figure 1:The All

28、en Marsh,first in the series of three enhancement marshes.,Figure 4:Brown Pelicans gathered in the Arcata Marsh and Wildlife Sanctuary.Figure 5:A foot bridge on trails over the enhancement marshes.The two pipes seen below bring water to and from the enhancement marshes.,7.Chlorination,Figure 4:Flow

29、of wastewater through the chlorine contact basin,Figure 3:The chlorine contact basin in Arcata,Ca.,Cl2+H2O HCl+HClO,where HClO H+ClO-,Figure 2:(from left to right)Streptococcus,Salmonella,Vibro Cholera,and Giardia are hazards to human health,8.Dechlorination,Figure 1.Contact Basin Outlet,leading to

30、sulfonator.,Free Chlorine Reactions:SO2+H2O HSO3-+H+HOCl+HSO3-SO4-2+Cl-+2H+SO2+HOCl+H2O Cl-+SO4-2+3H+Combined Chloramine Reactions:SO2+H2O HSO3-+H+NH2Cl+HSO3-+H2O Cl-+SO4-2+NH4+H+SO2+NH2Cl+2H2O Cl-+SO4-2+NH4+2H+,Figure 1:Effluent discharge into Humboldt Bay from Outfall 001.,三、污水土地处理系统,污水土地处理是在人工调控下

31、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，水中营养物质和水分也得以循环利用。,污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。,土地处理系统的净化机理,土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水的收集和利用系统等五部分组成。,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,土地处理系统的净化机理,BOD的去除,磷和氮的去除,悬

32、浮物质的去除,病原体的去除,重金属的去除,土地处理系统的净化机理,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,土地处理系统的净化机理,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,土地处理系统的净化机理,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,土地处理系统的净化机理,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。,

33、慢速渗滤处理系统主要由下列几部分构成：,(1)预处理：SR对进水水质要求较高，所以一定要有预处理系统。预处理系统可以采用一级处理，也可采用二级处理。(2)存储系统：慢速渗滤系统实际运行时，可能出现污水量超过设计水量以及在作物种植、收获时停止运行的情况，因此需要有存储系统，起缓冲和调节水量的作用。(3)布水系统：预处理污水通过布水系统进入土地处理田，布水是否均匀关系到处理效果的好坏。布水方式主要有三种：垄沟布水、坡面布水和喷洒布水。,(4)植物：植物是慢速渗滤系统必不可少的组成部分。植物能有效去除N、P，保持或增加污水渗透速率并获得收益。植物选择的要求是营养吸收量大，耐水性好，有一定的土质、水质

34、变化和盐分耐受性，以及经济价值的大小。在慢速渗滤系统中常用的作物有牧草、大田作物和林木。牧草有紫云英、高羊茅草和黑麦草等；大田作物有玉米、高粱、水稻和大豆等；林木主要是硬木和松树的混合树种。(5)排水系统：理论上，土地慢速渗滤系统工艺设计是按无处理出水进行的，污水水分主要靠蒸发和渗透来驱动循环。但在实践上为了除去过多的水分渗透到地下水中去，慢速渗滤系统一般都设有排水系统。排水系统的结构主要有两种，即排水明沟和排水暗沟。排水明沟投资少，便于管理，但其缺点是占地多，影响耕作。排水暗沟不占地但不便于维修。,运行数据：,BOD5去除率可达95%以上；COD去除率可达8590%以上；氮去除率可达8090

35、%以上；我国沈阳、昆明等地采用较多。,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。,特点：,（1）去除率高：BOD95%；COD91%出水BOD10mg/L；COD40mg/L（2）具有脱氮除磷功能：N

36、H3去除率85%；TN去除率80%除磷率65%（3）去除大肠菌得能力强，可达99.9%,地表漫流系统适用于渗透性的黏土或亚黏土，地面最佳坡度为28。废水以喷灌法或漫灌法有控制的在地面上均匀的漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流行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。,运行数据：,BOD去除率达90%左右，总氮去除率达7080%SS的去除率达9095%另一特点：可收获植物，牧草等。,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

37、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。,各类土地处理类型工艺性能不完全相同，各有优缺点，利用两种不同类型的处理工艺联合处理可以发挥各自的优点，提高处理效率，常见的组合有以下几种：(1)筛滤一地表漫流一快速渗滤(2)物化预处理一快速渗滤一慢速渗滤(3)物化预处理一湿地处理一地表漫流,污水土地系统的联合处理,土地处理法应用中应注意的几个问题:,（1）选择适宜的废水类型，不是任何废水都可用土地处理法处理；城市污水及与城市污水水质相近的工业废水可作灌溉用

38、水。医药、生物制品、化学试剂、农药、石油炼制、焦化和有机化工处理后的废水不适用作灌溉用水（农田灌溉水质标准GB5084-92）,（2）选择适当的植物类型，一般以树木、经济作物为主，如选用农作物，应注意在水质允许的情况下，还要保证农作物不被污染，不减产，而且不要种植蔬菜、果品类植物；（3）做好防渗处理问题，避免污染地下水源；（4）控制进水水质，不能长期使用含盐量高的污水，防止土壤盐碱化；（5）注意防止生物污染（如医院废水不能进入系统）防止传染疾病和对人畜产生危害；,四、污水稳定塘处理系统,一般不人工强化（不是实质性的人工强化）与水体自净过程相似停留时间较长通过微生物+水生生物的多种生物的综合作用

39、，使有机物降解，进而净化污水净化过程包括好氧，兼氧，厌氧三种状态DO来源于光和作用适用各种污水，适用于各种气候条件可以实现从一级到二级到深度处理技术的全过程，一般相当于二级,稳定塘是经过人工适当的修正的土地，设围堤和防渗层的污水池塘，主要依靠生物净化功能使污水得到净化的一种污水生物处理技术。,菌类、藻类,鱼、水禽等高级动物,浮游生物,水生动物,水生植物,生物稳定塘内的生态系统,在氧化塘中，有机物是通过两类微生物的新陈代谢作用去除的。一类是异养微生物,将有机物氧化降解，同时产生能量和合成自己新的细胞；另一类则是藻类，通过光合作用固定二氧化碳，合成新的细胞并释放出氧。藻类释放出的氧供好氧和兼性菌氧

40、化有机物,生成二氧化碳和水。而产生的二氧化碳又可满足藻类光合作用的需要，以此循环相辅相成。一些藻类不仅能通过光合作用，而且也通过异养作用进行新陈代谢。,稳定塘的优缺点,(1)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1/31/5。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物系统。,(2)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

41、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。,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,稳 定 塘 的 分 类,好氧塘：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。,好 氧 塘,（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。BOD5表面负荷率：0.004-0.016 kg/m2d（2）普通好氧塘 这类塘用于处理污水，起二

42、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。BOD5表面负荷率：2d（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。BOD5表面负荷率：0.0005kg/m2d,好 氧 塘,种 类,细菌的降解作用：有机物O2H+CO2H2ONH4+C5H7O2N（A）藻类的光合作用：106CO216NO3-HPO42-122H2O18H+C106H263O110N16P138O2（B）,好 氧 塘,基本工作原理,（细菌）,（藻类）,塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。塘内的藻类进行光

43、合作用，释放出氧，塘表面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（A）和（B）表示：,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,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11085109个/mL，主要种属与活性污泥和生物膜相同。,原生动物和后生

44、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，它可以反映塘的运行状况和处理效果。,好 氧 塘,好氧塘内的生物种群,兼性塘：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。,兼 性 塘,好氧区对有机污染物的净化机理与好氧塘相同。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。

45、厌氧区无溶解氧。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,兼性塘的有效水深一般为1.02.0m。,曝气塘：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。,完 全 混 合 曝 气 塘,部 分 混 合 曝 气 塘,曝气塘,曝气塘是

46、在塘面上安装有人工曝气设备的稳定塘。,曝 气 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

47、种类型,厌氧塘：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。,厌氧塘,厌氧塘对有机污染物的降解，与所有的厌氧生物处理设备相同，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

48、在3000mg/L以下，pH为6.57.5，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：有机负荷 有机负荷的表示方法有三种：BOD5表面负荷（kgBOD5/hm2d）、BOD5容积负荷（kgBOD5/m3d）、VSS容积负荷（kgVSS/m3d）。我国采用BOD5表面负荷。处理城市污水的建议负荷值为200600kg/（hm2d）。对于工业废水，设计负荷应通过试验确定。厌氧塘一般为矩形，长宽比为2:12.5:1。单塘面积不大于4hm2。塘水有

49、效深度一般为2.04.5m,储泥深度大于0.5m，超高为0.61.0m。厌氧塘的进水口离塘底0.61.0m,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。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。厌氧塘宜用于处理高浓度有机废水，也可用于处理城镇污水。,厌氧塘,设计和应用,稳定塘的主要性能,稳定塘的净化机理,细菌降解有机物起主要作用 兼性异养菌（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

50、化菌（绝对好氧菌）,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）机体构造简单，藻体为单细胞及丝状体 褐藻,原生动物和后生动物,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。,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