污水自然处理.ppt

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,*,污水的自然处理,第一节 氧化塘,第二节 污水土地处理系统,1,第一节 氧 化 塘,2,氧化塘又名稳定塘或生物塘。,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。,概 述,3,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,常,见,其,他,稳 定 塘 的 分 类,4,好 氧 塘,兼 性 塘,厌 氧 塘,曝 气 塘,深度处理塘,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。,5,（,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,种 类,6,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,）,藻类的光合作用：,106CO,2,16NO,3,-,HPO,4,2-,122H,2,O,18H,+,C,106,H,263,O,110,N,16,P,138O,2,（,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,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：,7,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,CO,2,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，,CO,2,累积，,pH,下降。,其平衡关系式如下：,好 氧 塘,基本工作原理,8,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,1,10,8,5,10,9,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，它可以反映塘的运行状况和处理效果。,好 氧 塘,好氧塘内的生物种群,9,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,NO,3,-,、,CO,3,2-,作为电子受体进行无氧代谢。,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,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,1.0,2.0m,。,10,11,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,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,基,本,工,作,原,理,12,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,/hm,2,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/,（,hm,2,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,4hm,2,。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,，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,13,曝气塘是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,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,曝气塘的两种类型,14,完 全 混 合 曝 气 塘,部 分 混 合 曝 气 塘,15,法国南部某镇（,MeZe,），氧化塘污水处理系统,16,MeZe,氧化塘处理系统中曝气塘,17,水生植物塘,18,稳 定 塘 系 统 的 工 艺 流 程,稳定塘处理系统的组成,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。,预处理系统,稳定塘,后处理设施,19,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。,稳定塘的流程组合,20,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。,稳 定 塘 塘 体 设 计 要 点,21,第二节 污水土地处理系统,22,污水土地处理是在在农田灌溉的基础上，运用人工调控利用土壤,-,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。,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，其设计参数（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。,污 水 土 地 处 理,23,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养型微生物，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。,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,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,24,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,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、络合吸附）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。,25,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,26,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,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。,27,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,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；重金属离子与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。,28,土 地 处 理 基 本 工 艺,地表漫流,系统,快速渗滤,系统,湿地处理,系统,慢速渗滤,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。,29,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。,土 地 处 理 基 本 工 艺,地表漫流,系统,快速渗滤,系统,湿地处理,系统,慢速渗滤,系统,地下渗滤,处理系统,30,31,土 地 处 理 基 本 工 艺,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。,地表漫流,系统,快速渗滤,系统,湿地处理,系统,慢速渗滤,系统,地下渗滤,处理系统,32,33,土 地 处 理 基 本 工 艺,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动过程中，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。,地表漫流,系统,快速渗滤,系统,湿地处理,系统,慢速渗滤,系统,地下渗滤,处理系统,34,35,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。,土 地 处 理 基 本 工 艺,地表漫流,系统,快速渗滤,系统,湿地处理,系统,慢速渗滤,系统,地下渗滤,处理系统,36,人 工 湿 地 系 统,无植物时人工湿地系统空白试验,37,人工湿地系统植物栽种,38,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。,土 地 处 理 系 统 的,工 艺 选 择 和 工 艺 参 数,39,湿地系统,1.,湿地概述,2.,湿地分类,3.,人工湿地污水处理系统,湿地包括多种类型，沼泽、泥炭地、湿草甸、湖泊、河流及洪泛平原、河口三角洲、滩涂、珊瑚礁、红树林、水库、池塘、水稻田等都属于湿地。,污水与不同类型湿地组成不同模式的污水湿地处理系统。一般可分为三类，即：天然湿地、自由水面人工湿地（地表流人工湿地）和地下水流人工湿地（潜流人工湿地）。,人工湿地系统就是用人工设计、建造和控制的、与沼泽地相类似的由水、土壤、卵石、鱼类、植物和微生物等混合而成的半自然生态系统，通过其内部的物理、化学和生物三重协同作用来实现对污水的净化。,40,人工湿地的工作原理,人工湿地能够利用基质,-,微生物,-,植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化，同时，通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物、微生物生长，实现良好的生态效果,41,人工湿地生态体系的五个组成要素,各种透水性的基质，如土壤、砾石等,适合在饱和水和厌氧基质中生长的湿地植物，如美人蕉、菖蒲等,在基质表面上或者表面下流动的水体,好氧或者厌氧微生物群,水体动物,42,实施人工湿地的优势（一）,集,“,生态水景,”,和,“,中水处理,”,功能于一体。在处理污水的同时，又可种草养鱼，用鲜花绿叶美化环境，把清水活鱼还给自然，形成良性、协调的生态园,43,表,7-3,人工湿地处理污水机理,44,1,芦苇等植物，,2,床体，,3,排水管,图,7-4,人工湿地构造,45,4.,注意事项,（,1,）场地选择,选择具有,1,3%,的洼地或经济价值不高的荒地,（,2,）进出水系统布置,进水采用穿孔管和三角堰配水，进水管高出湿地床面,0.5m,出水采用在末端砾石层底部设置穿孔集水管,（,3,）防止对地下水污染,施工时用粘土、膨润土、沥青等铺设防渗层,46,47,在中国，人工湿地应用日益广泛高级别墅区、高级住宅区篇,将人工湿地引入高级别墅区、高级住宅区，即产生了良好的经济效益，又显著提高了局部地区景观的美学价值。同时，湿地生态系统提倡节约资源、尊重自然的新观念，改善了人们的生态观念。,案例：,深圳观澜高尔夫球场,上海世茂佘山庄园，,人工湿地,面积约,6,万,平方米，打造集,“,人文、绿色、健康、环,保、生态、安全,”,于一身的高级别墅社区,48,在中国，人工湿地应用日益广泛公园篇,公园湖泊的水源主要来自雨水和沿湖的生活污水，水质较差。在公园里实施人工湿地，即净化了城市生活污水，又可以通过污水回收、循环、再利用达到湖泊用水的自给自足。,案例：,北京：,2008,年奥运会重要环保项目,北京,“,奥林匹克公园北部森林公园湿地建设工程,”,深圳：洪湖公园的人工湿地，被国家环保总,局列为,12,项国家重点环境保护实用技术示范,工程之一,49,在中国，人工湿地应用日益广泛学校篇,人工湿地在校园中的应用，建立了完整的,校,园,自然生,态环,境,系统,，,并,可,整合环境、社会、经济三个面向，处,理多元性活,动,，結合社,区,及,学区,活,动,，提高家庭、社,会,、,学,校等教育效果,，,增加校,园,的永,续,利用,。,案例：,台湾金门烈屿国中通过引入人工,湿地，创,造,了,高品,质,的校,园,空,间,50,人工湿地技术,案例（二）：,Bowies Flat Wetland,，,Boongall Street,Brisbane,Australia,表面流人工湿地用于处理小区的生活污水,.,然后排放到,Bridgewater,河,Norman,河,51,人工湿地技术,其他案例：,Ascot_Waters,湿地,_,西澳,Inkerman_Street_Kilda,湿地,_,维多利亚,Fitzroy,湿地,_,墨尔本,Victoria_Park,湿地,_,新南威尔士,Docklands,湿地,_,维多利亚,Camden,湿地,_,新南威尔士,52,