1、废水的生物处理法废水的生物处理法教学内容教学内容1 1、概述、概述 2 2、稳定塘、稳定塘 3 3、污水的土地处理、污水的土地处理4 4、自然生物处理新进展、自然生物处理新进展1.1.概述概述1.1 1.1 净化机理净化机理 污水自然处理系统的净化作用主要是利用土污水自然处理系统的净化作用主要是利用土壤浅表层中的物理作用、化学作用和微生物壤浅表层中的物理作用、化学作用和微生物的生化作用。的生化作用。1.2 1.2 特点特点 工艺简便、操作管理方便、建设投资和运转成工艺简便、操作管理方便、建设投资和运转成本低的特点。本低的特点。自然处理系统自然处理系统（Natural Treatment Sys
2、temsNatural Treatment Systems）稳定塘系统稳定塘系统（Aquatic SystemsAquatic Systems）土地处理系统土地处理系统（Soilbased SystemSoilbased System）水水水生生物系统水生生物系统土壤土壤微生物微生物植物系统植物系统陆地生态系统陆地生态系统1.3 1.3 分类分类2.2.稳定塘稳定塘 (biological stabilization pond)(biological stabilization pond)2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 稳定塘的净化机理稳定塘的净化机理2.3 2.3 稳定塘分类介绍稳定
3、塘分类介绍2.1 2.1 概述概述2.1.1 2.1.1 稳定塘稳定塘又名氧化塘（又名氧化塘（Oxidation pondsOxidation ponds）、生）、生物塘。物塘。是经过人工适当修正的土地，设围堤和防渗层是经过人工适当修正的土地，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的一种污水生物处理技术.2.1.22.1.2稳定塘的特点稳定塘的特点优点优点:（1 1）投资省，工程简单）投资省，工程简单 （2 2）能够污水资源化，农业灌溉（效益显著，）能够污水资源化，农业灌溉（效益显著，复合的生态系统）复合
4、的生态系统）（3 3）能耗低）能耗低缺点缺点:（1 1）占地面积大）占地面积大 （2 2）净化效果受自然因素控制）净化效果受自然因素控制 （3 3）对地下水的影响）对地下水的影响 （4 4）卫生状态差）卫生状态差2.2 2.2 稳定塘对污水的净化作用稳定塘对污水的净化作用（1 1）稀释稀释作用作用 ;风力、水流及污染物扩散的作用风力、水流及污染物扩散的作用-物理过程物理过程（2 2）沉淀和絮凝沉淀和絮凝作用：作用：SSSS自然沉降，小自然沉降，小SSSS，微生物絮凝作用，微生物絮凝作用 （3 3）好氧好氧微生物的微生物的代谢代谢作用作用:异养型好氧菌和兼性菌异养型好氧菌和兼性菌（4 4）厌氧厌
5、氧微生物的微生物的代谢代谢作用作用:兼性塘的塘底兼性塘的塘底+厌氧塘内厌氧塘内（5 5）藻类藻类的主要作用的主要作用供氧；供氧；浮游生物浮游生物的主要功能的主要功能吞食游离细菌，使水清澈，分泌产生吞食游离细菌，使水清澈，分泌产生生物凝的粘液；生物凝的粘液；底栖生物底栖生物摇蚊摄取污泥层的藻类或细菌，使污泥层数量摇蚊摄取污泥层的藻类或细菌，使污泥层数量减少减少 ；鱼类鱼类捕食微型水生动物及污物。捕食微型水生动物及污物。（6 6）水中维管束）水中维管束植物植物的作用的作用 a a、吸收、吸收NN、P P；b b、富集重金属、富集重金属 c c、向塘水供氧；、向塘水供氧；d d、根、茎为细菌提供了生
6、长介质。、根、茎为细菌提供了生长介质。稳定塘内典型的生态系统稳定塘内典型的生态系统稳定塘内的生态系统稳定塘内的生态系统细菌细菌降解有机物降解有机物藻类藻类其光合作用是塘水中其光合作用是塘水中DODO的主要供应者。的主要供应者。原生动物原生动物后生动物后生动物水生植物水生植物白昼吸白昼吸COCO2 2，放，放OO2 2夜间耗夜间耗OO2 2，放，放COCO2 2a a、吸收、吸收NN、P Pb b、富集重金属、富集重金属c c、向塘水供氧、向塘水供氧d d、根、茎为细菌提供了生长介、根、茎为细菌提供了生长介质。质。吞食游离细菌和藻类，使水清澈，吞食游离细菌和藻类，使水清澈，分泌产生生物絮凝的粘液
7、。分泌产生生物絮凝的粘液。稳定塘内碳元素的转化和循环稳定塘内碳元素的转化和循环不溶性有机不溶性有机碳碳分解分解处理水处理水CH4沉淀沉淀分解分解沉淀沉淀呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用CO2合成合成解体解体污水污水解体解体分解代谢分解代谢有机碳有机碳C细菌细菌藻类藻类沉积物沉积物无机碳无机碳CO2 HCO3-稳定塘内各种物质的转化稳定塘内各种物质的转化 碳的转化与循环碳的转化与循环 a a、细菌的新陈代谢作用，使溶解性有机碳转化为、细菌的新陈代谢作用，使溶解性有机碳转化为 COCO2 2合成细菌增殖；合成细菌增殖；b b、藻类光合作用吸收、藻类光合作用吸收COCO2 2,呼吸时又放出呼吸时又放
8、出COCO2 2；c c、死亡的细菌，藻类沉入池底，分解为有机碳与、死亡的细菌，藻类沉入池底，分解为有机碳与无机碳；无机碳；d d、塘底的厌氧发酵反应，对不溶解的有机碳分解。、塘底的厌氧发酵反应，对不溶解的有机碳分解。碳碳的的转转化化途途径径 综合作用的结果：综合作用的结果：溶解性有机物的降解，和细菌、藻类的增殖溶解性有机物的降解，和细菌、藻类的增殖塘水的塘水的PHPH值有变化值有变化 CO2+H2O H2CO3 HCO3-+H+白天左移 夜间右移pH值升高 CO3-+H2O HCO3-+OH-白天右移 夜间左移 pH值降低有机氮有机氮Org-N氨氮氨氮NH3-N硝酸盐氮硝酸盐氮NO3-N挥发
9、挥发污水污水处理水处理水反硝化反硝化氨化氨化硝化硝化细菌细菌藻类藻类氮在稳定塘内的转化与循环过程氮在稳定塘内的转化与循环过程沉积物沉积物沉淀沉淀沉淀沉淀反硝化反硝化固氮作用固氮作用N2 氮的转化与转移氮的转化与转移N2a a、氨化作用氨化作用使有机氮生成氨氮进而硝化使有机氮生成氨氮进而硝化b b、硝化作用硝化作用使使NHNH4 4+-N-N转化为转化为NONO3 3-N-N 2NH 2NH3 3+4O+4O2 2=2HNO=2HNO3 3+2H+2H2 2O+O+能能c c、反硝化反硝化作用：作用：NONO3 3NN转化为转化为NN2 2 2HNO 2HNO3 3+CH+CH3 3COOH=2
10、HCOOH=2H2 2O+2HCOO+2HCO3 3-+N+N2 2d d、挥发作用挥发作用：HRTHRT长，温度较高的环境下，长，温度较高的环境下，NHNH3 3挥发至大挥发至大气，气，NN2 2占大气的占大气的21%21%；e e、吸收作用吸收作用:微生物及各种水生植物，吸收铵态氮或硝酸氮微生物及各种水生植物，吸收铵态氮或硝酸氮合成其本身的有机体；合成其本身的有机体；f f、分解作用分解作用：衰死的细菌和藻类解体后，形成溶解性的有：衰死的细菌和藻类解体后，形成溶解性的有机氮和沉渣物，机氮和沉渣物，沉淀层中的有机沉淀层中的有机NN在厌氧菌的作用下也在厌氧菌的作用下也可得到分解。可得到分解。氮
11、的转化与转移氮的转化与转移磷在稳定塘内的转化与循环磷在稳定塘内的转化与循环溶解性溶解性无机磷无机磷有机磷有机磷不溶性不溶性无机磷无机磷有机磷有机磷处理水处理水污水污水细菌细菌藻类藻类沉淀沉淀分解分解沉淀沉淀分解分解吸收吸收吸收吸收分解分解 磷的转化与循环磷的转化与循环 进水中，含有有机磷及溶解性的无机磷酸盐进水中，含有有机磷及溶解性的无机磷酸盐 磷的转化与循环磷的转化与循环 进水中，有机磷也有溶解性的无机磷酸盐进水中，有机磷也有溶解性的无机磷酸盐a a、细菌、藻类、细菌、藻类吸收吸收无机磷转化为有机磷（满足生命无机磷转化为有机磷（满足生命活动活动有机磷）有机磷）b b、溶解性、溶解性P P与不
12、溶解性与不溶解性P P的的互相转化互相转化 白天，白天，PHPH上升，磷酸盐易于沉淀上升，磷酸盐易于沉淀 夜间，夜间，PHPH下降，磷酸盐易于溶解下降，磷酸盐易于溶解c c、有机磷在细菌作用下的净化分解、有机磷在细菌作用下的净化分解稳定塘能去稳定塘能去处磷处磷50-70%50-70%有害物质的转化有害物质的转化 a a、生物降解作生物降解作用用微生物对苯、酚、腈、有机染微生物对苯、酚、腈、有机染料、农药、多氯联苯料、农药、多氯联苯 b b、吸附与吸收作用：吸附与吸收作用：水生植物的根系适于微生物的水生植物的根系适于微生物的生长并吸收重金属生长并吸收重金属 c c、螯合与沉淀螯合与沉淀作用作用（
13、1）温度）温度 好氧菌好氧菌 10-40（最佳（最佳25-35）藻类存活藻类存活 5-40（最佳（最佳30-35）厌氧菌厌氧菌 15-60 35、53（2）光照）光照 光照光照光合作用的能量，对藻类的产量有影响光合作用的能量，对藻类的产量有影响33-43g/m.d 光饱和值：藻类对光的利用有限值，光饱和值：藻类对光的利用有限值，Lumen/m；当日光的强度超过藻类所能利用的光照强度，其有向深层移动的当日光的强度超过藻类所能利用的光照强度，其有向深层移动的习性；习性；（3）混合（使营养物质与溶解氧均匀分布）混合（使营养物质与溶解氧均匀分布）3、稳定塘净化过程的影响因素、稳定塘净化过程的影响因素
14、风力风力 水力搅拌水力搅拌 人工搅拌人工搅拌（4）营养物质）营养物质 满足正常的满足正常的C、N、P、S等等（5）预处理）预处理2.1.3 2.1.3 稳定塘的分类稳定塘的分类（1 1）好氧稳定塘）好氧稳定塘（2 2）兼性稳定塘）兼性稳定塘（3 3）厌氧稳定塘）厌氧稳定塘（4 4）曝气稳定塘）曝气稳定塘（5 5）深度处理稳定塘）深度处理稳定塘（1 1）好氧稳定塘）好氧稳定塘好氧塘好氧塘特点：深度浅，一般不超过特点：深度浅，一般不超过0.5m0.5m，阳光能进入塘底，阳光能进入塘底，主要由藻类供氧，全塘处于好氧状态，好氧微生物主要由藻类供氧，全塘处于好氧状态，好氧微生物降解有机物。降解有机物。华
15、金集团氧化塘污水处理工程华金集团氧化塘污水处理工程（2 2）兼性稳定塘）兼性稳定塘兼氧塘（兼氧塘（城市污水处理常用城市污水处理常用的一种塘）的一种塘）特点：较深，一般在特点：较深，一般在1.0m1.0m以上以上,分好氧、兼性、厌氧分好氧、兼性、厌氧区，区，净化作用由好氧，兼性，厌氧微生物共同完成。净化作用由好氧，兼性，厌氧微生物共同完成。（3 3）厌氧稳定塘）厌氧稳定塘厌氧塘厌氧塘特点：塘深特点：塘深2.0m2.0m，整个塘基本上都是厌氧状态，整个塘基本上都是厌氧状态，有机负荷率高，净化速度低，停留时间长，一般为有机负荷率高，净化速度低，停留时间长，一般为高浓度有机废水的前级处理工艺，后接其他
16、处理工高浓度有机废水的前级处理工艺，后接其他处理工艺艺 。（4 4）曝气稳定塘）曝气稳定塘曝气塘曝气塘 分为好氧曝气塘和兼氧曝气塘分为好氧曝气塘和兼氧曝气塘 特点：特点：h2.0mh2.0m以上，由表曝机供氧，并对塘水以上，由表曝机供氧，并对塘水搅动，搅动，在曝气条件下，藻类的生长与光合作用受到抑在曝气条件下，藻类的生长与光合作用受到抑制制 （5 5）深度处理塘）深度处理塘二级处理后用，进二级处理后用，进一步降低有机物、氮磷等，靠大气复氧和一步降低有机物、氮磷等，靠大气复氧和藻类光和作用供氧。藻类光和作用供氧。齐齐哈尔氧化塘齐齐哈尔氧化塘喀吐穆炼油厂氧化塘喀吐穆炼油厂氧化塘1.3 1.3 好氧
17、塘好氧塘1、概述、概述（1 1）塘深：）塘深：h=0.5mh=0.5m（2 2）DODO：白天充足，晚上降低：白天充足，晚上降低（3 3）PHPH：白天上升，夜间降低：白天上升，夜间降低（4 4）生物相：丰富（菌、藻、原生、）生物相：丰富（菌、藻、原生、后生动物）后生动物）2 2、特点、特点（1 1）优点：净化功能较高，）优点：净化功能较高，HRTHRT较短较短（2 2）缺点）缺点 进水有必要进行预处理，去除进水有必要进行预处理，去除SSSS，防止，防止污泥沉淀层、占地面积大，含有大量藻类，需除污泥沉淀层、占地面积大，含有大量藻类，需除藻藻3 3、分类、分类 高负荷好氧塘；普通好氧塘；深度处理
18、好氧塘高负荷好氧塘；普通好氧塘；深度处理好氧塘4、设计设计（1）一般规定）一般规定选址：气温选址：气温日照日照通风条件通风条件需要预处理需要预处理分格分格不少于两格，分串联或并联不少于两格，分串联或并联面积面积 40000m2，矩形分布，长：宽，矩形分布，长：宽=2-3：1，塘深，塘深1/2处为处为设计平面，取设计平面，取0.5m为超高为超高处理水回流，定期除底泥，除藻处理处理水回流，定期除底泥，除藻处理HRT约为约为20天天（2）好氧塘的计算）好氧塘的计算 按表面负荷计算按表面负荷计算 A=QS0/NA (m2)S0kg/m 原污水原污水BOD5浓度浓度 Qm3/d 污水设计流量污水设计流量
19、 NABOD表面负荷率表面负荷率kg/m.d（P272，表，表6-1）1.4 1.4 兼性塘兼性塘1 1、概述、概述（1 1）塘深）塘深 1.0-2.5m1.0-2.5m 上层上层好氧好氧（2 2）中间中间变化（变化（DODO时有时无）时有时无）下层下层厌氧厌氧兼性区：生化反应主导兼性区：生化反应主导厌氧区：产酸，产氢产乙酸，产甲烷三阶段反应厌氧区：产酸，产氢产乙酸，产甲烷三阶段反应好氧区：与好氧塘一样，（硝化菌）好氧区：与好氧塘一样，（硝化菌）（3 3）生物相也比较丰富）生物相也比较丰富1.4 1.4 兼性塘兼性塘2 2、特点、特点（1 1）耐冲击负荷（水质、水量上的）耐冲击负荷（水质、水量
20、上的）（2 2）效率相同时，建设投资低）效率相同时，建设投资低（3 3）适用范围广）适用范围广（4 4）可以减少底泥）可以减少底泥3、设计、设计（1）一般规定）一般规定 停留时间，停留时间，7-180d，负荷高，负荷率的选定应以最冷月的平均温度为控制条件负荷高，负荷率的选定应以最冷月的平均温度为控制条件矩形池，长：宽矩形池，长：宽=2：1-3：1塘数不少于两座塘数不少于两座（2）兼性塘的计算）兼性塘的计算 求表面积求表面积 经验数据进行计算经验数据进行计算V=3-510-5Qla(35-t)ff （Gloyna）V:塘容积塘容积m；Q:L/d ；La:进水进水BOD或或CODmg/l；:温度系
21、数；温度系数；T:塘水温度塘水温度,；f:藻的毒性系数；藻的毒性系数；f:硫化物的需氧量硫化物的需氧量BOD5表面负荷率：表面负荷率：0.0002-0.010kg/m2.d停留时间停留时间7180天天1.5 1.5 厌氧塘厌氧塘1 1、概述、概述（1 1）主要功能）主要功能稳定废水中高浓度有机固体，而不要求提稳定废水中高浓度有机固体，而不要求提 供高质量的出水供高质量的出水 （2 2）生物）生物细菌细菌 PH 6.5-7.5 PH 6.5-7.5（3 3）控制）控制CHCH4 4阶段阶段 C:N 20C:N 20：1 1 温度、重金属离子温度、重金属离子 （4 4）塘深：）塘深：3-5m 3-
22、5m 1.5 1.5 厌氧塘厌氧塘1 1、概述、概述2 2、特点、特点（1 1）主要问题）主要问题气味；远离住宅区至少气味；远离住宅区至少500m500m，使塘表层保持好，使塘表层保持好 氧（可以回流）氧（可以回流）（2 2）浓度高，深度大，易污染地下水）浓度高，深度大，易污染地下水3、厌氧塘的设计、厌氧塘的设计（1）一般规定）一般规定HRT的确定（经验）的确定（经验）形状：矩形，长宽比：形状：矩形，长宽比：2-2.5：1 ，面积不大于，面积不大于8000m贮存底泥深度不小于贮存底泥深度不小于0.5m，清除周期，清除周期5-8年年进水出水进水出水 进水口进水口据塘底据塘底0.6-1.0m，进入
23、消化槽中，可以控制，进入消化槽中，可以控制气味，且与活性污泥固体混合气味，且与活性污泥固体混合 出水口出水口淹没是，入水中淹没是，入水中0.6m（2）经验数据设计）经验数据设计有机负荷率：厌氧反应是有机负荷率：厌氧反应是HRT的函数，而与塘面积的函数的函数，而与塘面积的函数 关系关系较小较小 “oswald”指出：有机负荷指标取决于地理位置，地理位置进指出：有机负荷指标取决于地理位置，地理位置进 而影响水的物理、化学、生物性质，影响水温而影响水的物理、化学、生物性质，影响水温温度温度保持保持15以上，最好为以上，最好为32，因此不应过深，降，因此不应过深，降 温梯温梯 度为度为-1/0.3m1
24、.6 1.6 曝气塘曝气塘1 1、概述、概述（1 1）曝气塘）曝气塘人工强化的稳定塘。人工强化的稳定塘。（2 2）塘的种类）塘的种类曝气相关，可分为好氧曝气塘和兼性曝气相关，可分为好氧曝气塘和兼性曝气塘。曝气塘。1.6 1.6 曝气塘曝气塘（1 1）效率高，占地少、耗电高。）效率高，占地少、耗电高。2 2、特点、特点3 3、设计、设计（1 1）一般规定）一般规定BODBOD表面负荷率：表面负荷率：30-60gBOD5/m30-60gBOD5/m.d.d；塘深；塘深 ：2.5-5.0m2.5-5.0m，SSSS：80-200mg/l 80-200mg/l ；HRT HRT：好氧：好氧1-10d
25、1-10d 、兼性曝气塘、兼性曝气塘7-20d7-20d；（2）计算公式）计算公式 流态完全混合流态完全混合 假定假定 有机物降解量是一级反应有机物降解量是一级反应 无污泥回流系统无污泥回流系统 因此有下式成立因此有下式成立 ds/dt=-ks 改写为改写为(S0-Se)/t=-kSe K：有机物降解速度常数；：有机物降解速度常数；t:污水在塘内的停留时间污水在塘内的停留时间d;S0、Se：原水和处理水有机物浓度：原水和处理水有机物浓度mg/l；由物料平衡：由物料平衡：(S0-Se)Q=(kSe)V V：曝气塘容积：曝气塘容积 m3将将V/Q=t及去除率及去除率(S0-Se)/S0100=E曝
26、气塘：曝气塘：t=E/K(100-E)推出推出 Se=S0/(1+Kt)兼性曝气塘：兼性曝气塘：Se=S0/(1+Kt)F F:夏季夏季1.4 、冬季、冬季1.0；K(t)=K(20)T-20 是温度系数，介于是温度系数，介于1.065-1.09之间之间1.7 深度处理塘（三级处理塘、熟化塘）深度处理塘（三级处理塘、熟化塘）1、概述、概述（1）处理对象）处理对象二级出水，设在稳定塘的最后或起缓冲作用二级出水，设在稳定塘的最后或起缓冲作用 BOD；不高于；不高于30mg/l（2）进水水质）进水水质 COD：不高于：不高于120mg/l SS：30-60mg/l 进水除进水除BOD、SS外，其他指
27、标应符合渔业用水标准。外，其他指标应符合渔业用水标准。（1）BOD的去除的去除(COD)，去除率不高，去除率不高（2）除菌效果好）除菌效果好（3）藻类的去除）藻类的去除养鱼养鱼（4）N、P的去除的去除藻类的吸收藻类的吸收2、特点、特点3、计算、计算 负荷率计算负荷率计算 负荷率的选取根据去除的具体污染物选取负荷率的选取根据去除的具体污染物选取1.8 控制出水塘控制出水塘1、概述、概述（1）控制出水塘多为兼性塘）控制出水塘多为兼性塘（2）主要考虑冬贮问题）主要考虑冬贮问题 停留时间（冬季）停留时间（冬季）一般稳定塘（夏季）一般稳定塘（夏季）2、设计要点、设计要点（1）设计应考虑的因素）设计应考虑
28、的因素 塘深高于冰冻线塘深高于冰冻线1m 进出水口：污泥层之上进出水口：污泥层之上,冰冻层之下冰冻层之下（2）需有一级处理：不少于）需有一级处理：不少于2座，可并联或串联，避免短流座，可并联或串联，避免短流（3）BOD表面负荷率法表面负荷率法1.9 稳定塘设计要点稳定塘设计要点1、包括土堤和进出水工程、包括土堤和进出水工程（1）以挖方和填方平衡为依据）以挖方和填方平衡为依据（2）堤的外坡）堤的外坡1：3，（垂直于水流），内坡（，（垂直于水流），内坡（1：2-1：3）需防渗漏需防渗漏（3）进水）进水 小塘小塘塘的中心塘的中心 大塘大塘多点布水的进水扩散装置多点布水的进水扩散装置（4）短流的控制）
29、短流的控制多塘串联，多点进水，塘内安装导流板，多塘串联，多点进水，塘内安装导流板，一个塘系统不小于一个塘系统不小于3个塘个塘（5）渗漏的控制）渗漏的控制塘底和堤内面做防渗塘底和堤内面做防渗 粘土：膨润土粘土：膨润土 混凝土：膜混凝土：膜（6）污泥的容积）污泥的容积一切塘均有的问题一切塘均有的问题 优点：进水构筑物旁，通过厌氧层可提高优点：进水构筑物旁，通过厌氧层可提高BOD降解降解 现象：温度变化诱发翻转，使水底现象：温度变化诱发翻转，使水底SS悬浮起来，春季时发悬浮起来，春季时发生生 冬天冬天:污泥的蓄积污泥的蓄积 后果：臭气上升，水质下降（后果：臭气上升，水质下降（NH3-N）等升高）等升
30、高 方法：一般保留容积，以蓄积污泥方法：一般保留容积，以蓄积污泥（7）病菌的控制）病菌的控制 长的长的HRT的兼性塘和控制出水塘，病菌存在明显，的兼性塘和控制出水塘，病菌存在明显，FC：200个个/100ml，亦可用氯消毒，亦可用氯消毒污水的土地处理系统污水的土地处理系统1.1.定义定义 在人工调控和系统自我调控的条件下，利用土壤在人工调控和系统自我调控的条件下，利用土壤微生物微生物植物组成的生态系统对废水中的污染植物组成的生态系统对废水中的污染物进行一系列物理的、化学的和生物的净化过程，物进行一系列物理的、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使废水水质得到净化
31、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。程，称为废水土地处理系统。2.2.土地处理机理土地处理机理 土壤对废水的净化，是一个受多种复杂因素作用的综土壤对废水的净化，是一个受多种复杂因素作用的综合过程。合过程。(1)(1)物理过滤物理过滤-悬浮物被表层土壤团粒间的孔隙过悬浮物被表层土壤团粒间的孔隙过滤截留。滤截留。(2)(2)物理和化学吸附物理和化学吸附-土壤中的粘土矿物颗粒能吸土壤中的粘土矿物颗粒能吸附水中的
32、中性分子，废水中的各种离子则因附水中的中性分子，废水中的各种离子则因 离子交离子交换作用被置换吸附并固定在矿物晶格中。换作用被置换吸附并固定在矿物晶格中。(3(3化学反应和化学沉淀化学反应和化学沉淀-废水中的金属离子与土废水中的金属离子与土壤中的某些组分生成络合物和整合物，或生成硫化壤中的某些组分生成络合物和整合物，或生成硫化物、氨氧化物以及磷酸盐、碳酸盐等而被沉积于土物、氨氧化物以及磷酸盐、碳酸盐等而被沉积于土壤中。壤中。(4)(4)微生物作用微生物作用类似于生物膜处理废水类似于生物膜处理废水3.3.污水土地处理系统工艺污水土地处理系统工艺1 1、慢速渗滤、慢速渗滤2 2、快速渗滤、快速渗滤
33、3 3、地表漫流、地表漫流4 4、湿地处理系、湿地处理系统统3.1 3.1 慢速渗滤系统慢速渗滤系统3.1.1 3.1.1 概述：概述：v渗水性能良好的壤土、砂质壤土以及蒸发量小、气候湿润的渗水性能良好的壤土、砂质壤土以及蒸发量小、气候湿润的地区；地区；v废水经石灌或喷灌后垂直向下缓慢渗滤，其上种有农作物；废水经石灌或喷灌后垂直向下缓慢渗滤，其上种有农作物；v充分利用废水中的水分及营养成分，并藉土壤充分利用废水中的水分及营养成分，并藉土壤微生物微生物农农作物复合系统对污水进行净化，部分污水被蒸发和渗滤；使作物复合系统对污水进行净化，部分污水被蒸发和渗滤；使用寿命长。用寿命长。3.1 3.1 慢
34、速渗滤系统慢速渗滤系统3.1.2 3.1.2 工艺目标：工艺目标：处理废水；利用水和营养物质生产农作处理废水；利用水和营养物质生产农作物；节省优质清洁水，物；节省优质清洁水，(特别是干旱地区特别是干旱地区)3.1.3 3.1.3 工艺性能：工艺性能：废水废水投配负荷一般较低投配负荷一般较低，由于渗滤速度，由于渗滤速度慢，废水在表层土壤（含大量微生物慢，废水在表层土壤（含大量微生物)中的停中的停留时间长，废水净化效率高，留时间长，废水净化效率高，出水水质好出水水质好。3.1 3.1 慢速渗滤系统慢速渗滤系统3.1.4 3.1.4 预处理预处理一级处理：初次沉淀或酸化一级处理：初次沉淀或酸化(水解
35、水解)池处理；池处理；二级处理：稳定塘或传统二级生物处理。二级处理：稳定塘或传统二级生物处理。3.1.5 3.1.5 作物选择：作物选择：v 处理废水为目标时，可选多年生板草，其生处理废水为目标时，可选多年生板草，其生长期长，对氧利用率高，忍受水力负荷能力长期长，对氧利用率高，忍受水力负荷能力强；强；v种植谷物则应以利用、生产为主，对废水的种植谷物则应以利用、生产为主，对废水的调蓄应加强管理；森林型调蓄应加强管理；森林型SRSR系统系统3.2 3.2 快速渗滤系统快速渗滤系统3.2.1 3.2.1 概述概述v透水性非常良好的土壤，如砂土、壤土砂或砂壤土透水性非常良好的土壤，如砂土、壤土砂或砂壤
36、土等；等；v废水周期性地布水废水周期性地布水(投配或灌入投配或灌入)和落干和落干(休灌休灌)，使，使表层土壤处于厌氧、好氧交替运行的状态，藉不同表层土壤处于厌氧、好氧交替运行的状态，藉不同种群的微生物分解降解废水中的有机物，种群的微生物分解降解废水中的有机物，A-OA-O交替交替运行有利于去除运行有利于去除N N、P P；3.2 3.2 快速渗滤系统快速渗滤系统3.2.2 3.2.2 工艺特点：工艺特点：v有机负荷与水力负有机负荷与水力负荷荷比其他土地处理比其他土地处理工艺明显地工艺明显地高高得多，得多，但其净化效率仍很但其净化效率仍很高。高。v补给地下水；可藉补给地下水；可藉井或地下排回收净
37、井或地下排回收净化水；可将净化水化水；可将净化水贮存在地下含水层。贮存在地下含水层。3.2 3.2 快速渗滤系统快速渗滤系统3.2.3 3.2.3 工艺性能：工艺性能：v可以直接采用快速渗滤系统处理一级处理可以直接采用快速渗滤系统处理一级处理(酸酸化池化池)出水：出水：v该系统对污染物的去除率高：该系统对污染物的去除率高：CODCOD90%,BOD590%,BOD595%95%，SSSS98%98%；v系统出水的系统出水的CODCOD40mg/L40mg/L，BODBOD10mg/L10mg/L；耐；耐冲击负荷能力强；脱氮能力强。冲击负荷能力强；脱氮能力强。3.2 3.2 快速渗滤系统快速渗滤
38、系统3.2.4 3.2.4 预处理要求预处理要求v一般情况下，一级处理即可；一般情况下，一级处理即可；v若对出水水质要求高或滤速高，则应以二若对出水水质要求高或滤速高，则应以二级处理作为预处理。级处理作为预处理。3.3 3.3 地表漫流系统地表漫流系统3.3.13.3.1概述概述v净化机制类似于固定膜生物处理法；净化机制类似于固定膜生物处理法；v将废水投配到多年生牧草、坡度和缓、土壤渗透性将废水投配到多年生牧草、坡度和缓、土壤渗透性差的坡面上，废水在沿坡面缓慢流动的过程中得到差的坡面上，废水在沿坡面缓慢流动的过程中得到净化；适用于土壤渗透性低的粘土、亚粘土。净化；适用于土壤渗透性低的粘土、亚粘
39、土。3.3 3.3 地表漫流系统地表漫流系统3.3.2 3.3.2 工艺特点：工艺特点：v废水要求预处理废水要求预处理(如格栅、筛滤如格栅、筛滤)后进入系统，后进入系统，出水水质相当于传统生物处理后的出水；对出水水质相当于传统生物处理后的出水；对BODBOD、SSSS、N N的去除率较高；的去除率较高；v在处理废水的同时，可收获作物在处理废水的同时，可收获作物3.4 3.4 地下渗滤处理系统地下渗滤处理系统 3.4.13.4.1概述概述v将污水投配到距地面约将污水投配到距地面约 0.5m 0.5m 深，有良好渗透深，有良好渗透性的地层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使性的地层中，藉毛管浸润和土壤
40、渗透作用，使污水向四周扩散。污水向四周扩散。v通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化。使污水得到净化。3.4 3.4 地下渗滤处理系统地下渗滤处理系统 3.4.2 3.4.2 适用场合适用场合v地下渗滤系统适用于无法接人城市排水管网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、的小水量污水处理，如分散的居民点住宅、度假村、疗养院等。度假村、疗养院等。v污水进入处理系统前需经化粪池或酸化污水进入处理系统前需经化粪池或酸化 (水水解解 )池预处理。池预处理。3.5 3.5 湿地处理系统湿地处理系统3.5.13.5
41、.1概述概述v在耐水植物和土壤联合作用下的一种土地处理工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（艺。人工湿地（constructed wetland constructed wetland）7070年代年代以来，德国首先建造。以来，德国首先建造。v湿地介绍湿地介绍湿地定义湿地定义湿地作用湿地作用湿地类型湿地类型v湿地定义湿地定义 国际国际湿地公约湿地公约对湿地的定义为：对湿地的定义为：“无论其为天然或人无论其为天然或人工，长久或短暂性的工，长久或短暂性的沼泽地、泥潭地或水沼泽地、泥潭地或水域地带，静止或流动域地带，静止或流动的淡水、半咸水、咸的淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时水
42、水体，包括低潮时水深不超过深不超过6 6米的水域米的水域”均属于湿地范畴。均属于湿地范畴。v湿地作用湿地作用 一类重要的生态系统，它具有涵养水源、一类重要的生态系统，它具有涵养水源、净化水质、调节局部小气候等功能。净化水质、调节局部小气候等功能。湿地也是生物多样性的重要发源地和保湿地也是生物多样性的重要发源地和保存地。因此它被誉为存地。因此它被誉为“地球之肾地球之肾”和和“天然天然物种基因库物种基因库”。v湿地类型湿地类型 多种多样，通常分为多种多样，通常分为自然自然和和人工人工两大类。两大类。自然湿地包括自然湿地包括沼泽地沼泽地、泥炭地泥炭地、湖泊湖泊、河流河流、海滩海滩和和盐沼盐沼等，等，
43、人工湿地人工湿地主要有水稻田、主要有水稻田、水库水库、池塘池塘等。等。3.5 3.5 湿地处理系统湿地处理系统3.5.2 3.5.2 净化机理净化机理（1 1）物理作用沉降，植物根系的截留；）物理作用沉降，植物根系的截留；（2 2）物质的化学沉淀；）物质的化学沉淀；（3 3）土壤及植物表面的吸附吸收；）土壤及植物表面的吸附吸收；（4 4）微生物的代谢。）微生物的代谢。v人工湿地人工湿地 一种人工将污水有控制地投配到种一种人工将污水有控制地投配到种有有水生植物的土地水生植物的土地上，按不同方式控制有上，按不同方式控制有效停留时间并使其沿着一定的方向流动，效停留时间并使其沿着一定的方向流动，在在物
44、理、化学、生物物理、化学、生物共同作用下，通过过共同作用下，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等来微生物分解等来实现水质净化实现水质净化的污水处理的污水处理技术。技术。人工湿地既吸收了天然湿地系统人工湿地既吸收了天然湿地系统复复杂而高效杂而高效的净化污染物的功能优点，又能的净化污染物的功能优点，又能保护天然生态环境，是一种生态处理技术。保护天然生态环境，是一种生态处理技术。3.5.3 3.5.3 工艺特征工艺特征 以生长在沼泽地的维管束植物为主要以生长在沼泽地的维管束植物为主要特征。特征。v根据湿地中主要植物形式人工湿地可分为：根据湿地中主
45、要植物形式人工湿地可分为：1 1、浮游植物系统、浮游植物系统;2 2、挺水植物系统；、挺水植物系统；3 3、沉水植物系统。、沉水植物系统。其中水面浮水植物以睡莲、风眼莲、荇菜、菱为主其中水面浮水植物以睡莲、风眼莲、荇菜、菱为主 v沉水植物一般原生于沉水植物一般原生于水质清洁的环境，其水质清洁的环境，其生长对水质要求比较生长对水质要求比较高，因此，沉水植物高，因此，沉水植物只能用作人工湿地系只能用作人工湿地系统中最后的强化稳定统中最后的强化稳定植物加以应用，以提植物加以应用，以提高出水水质。高出水水质。挺水植物以芦苇、香蒲、黄挺水植物以芦苇、香蒲、黄菖蒲、茭白、荷花、水葱、菖蒲、茭白、荷花、水葱
46、、伞草、风车草、泽泻伞草、风车草、泽泻 3.5.4 3.5.4 工艺类型工艺类型 按照水流方向分类：按照水流方向分类：v自由水面自由水面人工湿地人工湿地表面流表面流v潜流潜流 水平流潜流水平流潜流 垂直流潜流垂直流潜流污水与植物作用污水与植物作用投配污水投配污水与土壤作用与土壤作用湿地出水湿地出水图图11 天然湿地处理系统示意图天然湿地处理系统示意图水深水深303080cm,80cm,净化作用与好氧塘相似，适净化作用与好氧塘相似，适宜作污水的深度处理宜作污水的深度处理横孔布水管横孔布水管芦苇芦苇水面水面溢流出水溢流出水溢流出水溢流出水集水沟集水沟隔水层隔水层土壤层土壤层生物膜生物膜苇根苇根自由
47、水面人工湿地自由水面人工湿地水深浅，水层保持好氧状态；有机负荷率及水力负荷水深浅，水层保持好氧状态；有机负荷率及水力负荷率较低，有机负荷率介于率较低，有机负荷率介于1818110kgBOD110kgBOD5 5/ha.d/ha.d。v自然湿地相类似，水面位于湿地基质层以上，其水深一般为自然湿地相类似，水面位于湿地基质层以上，其水深一般为0.30.30.5m0.5m。v多采用地表径流，污水从进口以一定深度缓慢流过湿地表面，多采用地表径流，污水从进口以一定深度缓慢流过湿地表面，部分污水蒸发或渗入湿地，出水经溢流堰流出。这种类型的部分污水蒸发或渗入湿地，出水经溢流堰流出。这种类型的人工湿地具有投资少
48、、操作简单、运行费用低等优点。人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点。潜流人工湿地潜流人工湿地v污水在湿地床的表面下流动，利用填料表面生长污水在湿地床的表面下流动，利用填料表面生长的生物膜、植物根系及表层土和填料的截留作用的生物膜、植物根系及表层土和填料的截留作用净化污水。净化污水。碎石碎石坡度坡度土壤层土壤层根系层根系层隔水层隔水层可调水位的可调水位的集水管集水管芦苇芦苇穿孔布水管穿孔布水管人工潜流湿地处理系统人工潜流湿地处理系统潜流人工湿地潜流人工湿地v主要形式为采用主要形式为采用各种填料的芦苇床系统各种填料的芦苇床系统。芦苇床。芦苇床由上下两层组成，上层为土壤，下层是由易使水由上
49、下两层组成，上层为土壤，下层是由易使水流通过的介质组成的根系层，如粒径较大的砾石、流通过的介质组成的根系层，如粒径较大的砾石、炉渣或砂层等，在上层土壤层中种植芦苇等耐水炉渣或砂层等，在上层土壤层中种植芦苇等耐水植物。植物。进水进水带孔布水管带孔布水管碎石碎石碎石碎石隔水层隔水层集水管集水管去出水管去出水管芦苇芦苇人工潜流湿地（碎石床）人工潜流湿地（碎石床）潜流人工湿地潜流人工湿地v潜流式湿地能充分利用了湿地的空间，发潜流式湿地能充分利用了湿地的空间，发挥植物、微生物和基质之间的协同作用，挥植物、微生物和基质之间的协同作用，因此在相同面积情况下其处理能力得到大因此在相同面积情况下其处理能力得到大
50、幅提高。幅提高。v污水基本上在地面下流动，保温效果好，污水基本上在地面下流动，保温效果好，卫生条件也较好。卫生条件也较好。碎石碎石坡度坡度土壤层土壤层根系层根系层隔水层隔水层可调水位的可调水位的集水管集水管芦苇芦苇穿孔布水管穿孔布水管v水平流潜流式湿地：其水流从进口起在根水平流潜流式湿地：其水流从进口起在根系层中沿水平方向缓慢流动，出口处设水系层中沿水平方向缓慢流动，出口处设水位调节装置，以保持污水尽量和根系接触。位调节装置，以保持污水尽量和根系接触。v垂直流潜流式湿地：垂直流潜流式湿地：其水流方向和根系层呈其水流方向和根系层呈垂直状态，垂直状态，其出水装置一般设在湿地底部。其出水装置一般设在
