稳定塘和土地处理.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/14,#,稳定塘和污水的土地处理,处理成本低、运行管理方便,去除,BOD,、病原菌、重金属、有毒有机物、,N,、,P,面源污染和村镇污水,第一节,稳定塘,一、概 述,稳定塘又名氧化塘或生物塘。,稳定塘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。,稳定塘多用于小型污水处理，可用作一级处理、二级处,理，也可用作三级处理。,稳 定 塘 的 分 类,按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等划分,好 氧 塘,水生植物塘,兼 性 塘,常,见,其,它,生 态 塘,厌 氧 塘,曝 气 塘,完全储存塘,深度处理塘,好 氧 塘,好氧塘的深度较浅，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。,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。,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。,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。,深度处理塘,深度处理塘又称三级处理塘或熟化塘，属于好氧塘。其进水有机污染物浓,度很低，一般,BOD,5,30mg/L,。常用于处理传统二级处理厂的出水，提高出水,水质，以满足受纳水体或回用水的水质要求。,稳定塘的优点,稳定塘的优缺点,基建投资低,当有旧河道、沼泽地、谷地可利用作物作为稳定塘时，稳定,塘系统的基建投资低。,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态,系统。,稳定塘的缺点,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。,设计不当时，可能形成二次污染 如污染地下水、产生臭氧和滋生蚊蝇,等。,二、好 氧 塘,种,类,（,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。,（,2,）普通好氧塘,这类塘用于处理污水，起二级处理作用。,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。,（,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。,好 氧 塘,好 氧 塘,基本工作原理,好氧塘净化有机污染物的基本工作原理如图所示。,塘内存在着菌、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,CO,2,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：,细菌的降解作用,有机物,O,2,H,+,CO,2,H,2,O,NH,4+,C,5,H,7,O,2,N,（,A,）,（细菌）,藻类的光合作用,106CO,2,16NO,3-,HPO,42-,122H,2,O,18H,+,C,106,H,263,O,110,N,16,P,138O,2,（,B,）,（藻类）,上述生化反应表明，好氧塘内有机污染物的降解过程，是溶解性有机污染,物转换为无机物和固态有机物细菌和藻类细胞的过程。,好 氧 塘,pH,与,DO,藻类光合作用使塘水的溶解氧和,pH,值呈昼夜变化。白昼，藻类光合作,用释放的氧，超过细菌降解有机物的需氧量，此时塘水的溶解氧浓度很,高，可达到饱和状态。夜间，藻类停止光合作用，且由于生物的呼吸消耗,氧，水中的溶解氧浓度下降，凌晨时达到最低。阳光再照射后，溶解氧再,逐渐上升。好氧塘的,pH,值与水中,CO,2,浓度有关，受塘水中碳酸盐系统的,CO,2,平衡关系影响，其平衡关系式如下：,CO,2,+,H,2,O,H,2,CO,HCO,+,H,2,CO,3,+,H,2,O,HCO,+,OH,3,+,H,2,O,OH,+,H,3,3,+,上式表明，白天，藻类光合作用使,CO,2,降低，,pH,值上升。夜间，藻类,停止光合作用，细菌降解有机物的代谢没有中止，,CO,2,累积，,pH,值下降。,好 氧 塘,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,的上层，浓度为,110,8,510,9,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。,好 氧 塘,好氧塘设计,好氧塘工艺设计的主要内容是计算好氧塘的尺寸和个数。表,14,1,是稳定塘（含好氧塘）的基本设计公式，,14-2,设计参数。,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,。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。,齐齐哈尔氧化塘,喀吐穆炼油厂氧化塘,氧化塘出水口水体已由黑臭变为绿色,三、兼 性 塘,工作原理,兼性塘的有效水深一般为,1.0,2.0m,，通常由三层组成，上层为好氧,区、中层兼氧区和底部厌氧区，如图所示。,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，且时有时无。这里的微生物是异氧型兼性细,菌，它们既能利用水中的溶解氧氧化分解有机污染物，也能在无分子条件,-,、,CO,2-,作为电子受体进行无氧代谢。下，以,NO,33,厌氧区无溶解氧。可沉物质和死亡藻类，菌类在此形成污泥层，污泥层,中的有机质由厌氧微生物对其进行厌氧分解。与一般的厌氧发酵反应相,同，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（如脂肪酸、醛、醇等）进入塘的上、中层，由好氧菌和兼性,菌继续进行降解。而,CO,2,、,NH,3,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，还可以有效的去除磷、氮等营养,物质和某些难降解的有机污染物。,兼 性 塘,兼性塘的设计,兼性塘一般采用进行计算，我国建立较完善的设计规,范。表,14,3,是我国“七五”国家科技攻关成果建议的主要设计参,数。,兼性塘的主要尺寸的经验值如下：,兼性塘一般采用矩形，长宽比,3:14:1,。塘的有效水深为,1.22.5m,，超高为,0.61.0m,储泥区高度应大于,0.3m,。,兼性塘的堤坝的内坡坡度为,1:21:3,（垂直,:,水平），外坡坡度为,1:21:5,。,兼性塘一般不少于三座，多采用串连，其中第一塘的面积约占兼,性塘总面积的,30,60,，单塘面积应少于,4ha,，以避免布水不均匀,或波浪较大等问题。,负荷法,厌,氧,塘,基,本,工,作,原,理,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在,3000mg/L,以下，,pH,值为,6.5,7.5,，进水的,BOD,5,：,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,设,计,和,应,用,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：,BOD,5,表面负,荷（,kgBOD,5,/ha,d,）、,BOD,5,容积负荷（,kgBOD,5,/m,3,d,）,VSS,容积负荷（,kgVSS/m,3,d,），我国采用,BOD,5,表面负荷。处,理城市污水的建议负荷值为,200,600kg/ha,d,。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,4ha,。塘水有效深度一般为,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,（图,14,3,），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。,曝 气 塘,曝气塘是在塘面上安装有人工曝气设备的稳定塘,曝气塘的两种类型,完全混合曝气塘,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,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。,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,3,10d,，有效水深,2,6m,。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,部分混合曝气塘,4,氧化塘处理系统中曝气塘,稳定塘系统的工艺流程,稳定塘处理系统的组成,预处理系统,稳定塘,后处理设施,稳定塘进水的预处理,为防止稳定塘内污泥淤积，污水进入稳定塘前应先去除水中的悬浮物,质。常用设备为格栅、普通沉砂池和沉淀池。若塘前有提升泵站，而泵站,的格栅间隙小于,20mm,时，塘前可不另设格栅。原污水中的悬浮固体浓度,小于,100mg/L,时，可只设沉砂池，以去除砂质颗粒。原污水中的悬浮固体,浓度大于,100mg/L,时，需考虑设置沉淀池。设计方法与传统污水二级处理,方法相同。,稳定塘的流程组合,稳定塘的流程组合依当地条件和处理要求不同而异，下图为几种典型的,流程组合。,稳定塘塘体设计要点,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。此外，塘不应设在距机场,2km,以内的地方，以防止鸟类（如水,鸥）到塘内觅食、聚集，对飞机航行构成危险。,防止塘体损害,为防止浪的冲刷，塘的衬砌应在设计水位上下各,0.5m,以上。,若需防止雨水冲刷时，塘的衬砌应做到堤顶。衬砌方法有干砌块石、浆砌块,石和混凝土板等。,在有冰冻的地区，背阴面的衬砌应注意防冻,若筑堤土为黏土时，冬季会因,毛细作用吸水而冻胀，因此，在结冰水位以上位置换为非黏性土。,塘体防渗,稳定塘的渗漏可能污染地下水源；若塘体出水再考虑回用，则塘,体渗漏会造成水资源损失，因此，塘体防渗是十分重要的。但某些防渗措施,的工程费用较高，选择防渗措施时应十分谨慎。防渗方法有素土夯实、沥青,防渗衬面、膨胀土防渗衬面和塑料薄膜防渗衬面等。,塘的进出口,进出口的形式对稳定塘的处理效果有较大影响。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。,第二节 污水土地处理,废水稳定塘（,pond,）可有效去除水中,BOD,，其缺点,是出水,SS,高，,通过土地处理系统的几种改善出水的方法，提高塘,水出水水质。,污水土地处理,污水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。,污水土地处理是在农田灌溉的基础上的应用。,土地处理是以土地作为主要处理系统的污水处理方法，其目的是净,化污水，控制水污染。土地处理系统的设计参数（如负荷率）需通过试,验研究确定。,土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地,和地下渗滤系统。,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。,土地处理系统的净化机理,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。,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,BOD,大部分是在土壤表层土中去除,的。,土壤中含有大量的种类繁多的异氧型,微生物，它们能对被过滤、截留在土壤颗,粒空隙间的悬浮有机物和溶解有机物进行,生物降解，并合成微生物新细胞。,当污水处理的,BOD,负荷超过让土壤微,生物分解,BOD,的生物氧化能力时，会引,起厌氧状态或土壤堵塞。,（表,14-4,，,P259,）,土地处理系统的净化机理,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。,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,在土地处理中，磷主要是通过植物吸收，,化学反应和沉淀（与土壤中的钙、铝、铁等,离子形成难溶的磷酸盐）、物理吸附和沉淀,（土壤中的黏土矿物对磷酸盐的吸附和沉,积），物理化学吸附（离子交换、络和吸,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。,氮主要是通过植物吸收，微生物脱氮（氨,化、硝化、反硝化），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，以及土地处理系统等工艺因素,的影响。,土地处理系统的净化机理,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。,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,污水中的悬浮物质是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。,土地处理系统的净化机理,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。,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,污水经土壤处理后，水中大部分的病菌和,病毒可被去除，去除率可达,92,97,。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，但若有较长的漫流距,离和停留时间，也可以达到较高的去除效率。,土地处理系统的净化机理,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。,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,重金属的去和主要是通过物理化学吸附，,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；重金属于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。,土地处理基本工艺,慢速渗滤,系统,快速渗滤,系统,地表漫流,系统,湿地处理,系统,地下渗滤,处理系统,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。,土地处理基本工艺,慢速渗滤,系统,快速渗滤,系统,地表漫流,系统,湿地处理,系统,地下渗滤,处理系统,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。,14-6,土地处理基本工艺,慢速渗滤,系统,快速渗滤,系统,地表漫流,系统,湿地处理,系统,地下渗滤,处理系统,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,2,8,。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。,14-7,土地处理基本工艺,慢速渗滤,系统,快速渗滤,系统,地表漫流,系统,湿地处理,系统,地下渗滤,处理系统,湿地处理系统是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水的方法。污水有控,制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、沼泽性植物的湿地上，废水在沿一定,方向流行过程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化。,湿地处理可直接处理污水或深度处理。污水进入系统前需预处理。,土地处理基本工艺,慢速渗滤,系统,快速渗滤,系统,地表漫流,系统,湿地处理,系统,地下渗滤,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。,以湖泊保护为目标、双向调控达到生物,/,物,化,/,生态协调联动的城市污水处理新模式,回用,生化,物化,回用,人工生态系统,出水,沉淀,水层,水层,土壤,土壤,进水,排放,面源污染控制技术,湖内水质净化技术,土地处理系统的,工艺选择和工艺参数,土地处理系统工艺类型的选择主要是根据土壤性,质、透水性、地形、作物种类、气候条件和废水处理程度,的要求来选择。,土地处理系统的主要工艺参数为负荷率。常用的负,荷率有水量负荷和有机负荷，有时还辅以氮负荷和磷负,荷。,各类土地处理工艺可能的设计限制参数如表,14,5,、,6,所示。,第三节,人工湿地处理,土地处理系统中的一种,湿地处理系统,1,、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（,P267,268,，表,14-7,）,（,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植物为主要特征,3,、湿地类型,表面流湿地、水平潜流湿地、垂直流湿地。,4,、湿地设计,（,1,）,F=6.5710,-3,Q(10,4,m),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,：,1,4,.m.d,有机负荷,15-20kgBOD/10,植物,芦苇、水葱,土壤,粘土,污水与植物作用,投配污水,湿地出水,与土壤作用,水深,3080cm,净化作用与好氧塘相似，适宜作污水的深度处理,天然湿地处理系统示意图,芦苇,水面,横孔布水管,溢流出水,溢流出水,集水沟,苇根,生物膜,土壤层,隔水层,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,1520kgBOD5/ha.d,。,自由水面人工湿地,芦苇,穿孔布水管,可调水位,的集水管,碎石,隔水层,坡度,土壤层,根系层,人工潜流湿地处理系统,芦苇,进水,集水管,去出水管,带孔布水管,碎石,碎石,隔水层,人工潜流湿地（碎石床）,人,工,湿,地,系,统,进水,一级植物塘,一级人工湿地,二级植物塘,二级人工湿,地,处理前的星云湖水,星云湖水经人工湿地处理后的出水,