6污水的自然生物处理

6污水的自然生物处理6.1稳定塘氧化塘，又称生物塘或稳定塘，是一种利用天然的池塘或进行一定人工修整的池塘处理废水的构筑物。其对废水的净化过程和天然水体的自净过程很相近。利用废水灌溉，除了具有农业上的意义外，废水还能得到净化，是一种土壤自净的过程。所以也称为废水的土地处理法。由于氧化塘和废水灌溉基本上利用天然构筑物、并借微生物作用进行废水的处理，所以常称之为天然的或自然的生物处理法以区别于活性污泥法和生物膜法的人工生物处理法。6.1.1氧化塘氧化塘是一个天然的或加以人工修整的池塘。废水在塘内停留的时间较长，有机污染物通过水中生长的微生物的代谢活动而降解。在一般的氧化塘中溶解氧则由塘内生长的藻类通过光合作用和塘面的复氧作用提供。6.1.1.1.氧化塘的类型氧化塘可分为下列几种类型。1.好氧塘好氧塘深度较浅，水深一般在0.3—0.5米左右，阳光能够直透塘底，主要由藻类供氧，全部塘水都呈好氧状态，由好氧细菌起净化废水的作用。有机物降解效果好，停留2—6H，BOD5去除率可达80%以上，但处理过的水中含有大量藻类，排放前应用自然沉淀、混凝沉淀、过滤等方法，予以去除。图6-1表示好氧塘净化功能的模式。图6-1好氧塘净化功能的模式藻类也具有从水中直接吸取污染物的功能，但这常常只是使污染物转移到藻类中，并没有得到降解，这一作用虽然可利用，但应对藻类处理适当，否则会造成二次污染。藻类是氧化塘内主要供氧者。表8-17所列数据是经实测所取得的，每毫克不同藻类在1小时内所生成的氧量。应当注意，藻类必须通过光合作用才能放出氧气，在晚上藻类非但不生产氧气，而且还要消耗氧，所以塘内的溶解氧含量是有较大变化的，白天可以过饱和，甚至可达饱和量的2—3倍(视藻类的数量而定)，晚上则急剧下降，会接近于零，甚至出现无氧情况。2.兼性塘兼性塘的水深一般在1.5——2米左右，塘内好氧反应与厌氧反应并行。在阳光能够透过的水层，其作用与好氧塘相同；而阳光不能透过的底层则呈厌氧状态，沉下的固体物质(包括老化的藻类)进行厌氧发酵。图6—2是这类氧化塘净化功能的模式。图6—2兼化塘净化功能的模式3.厌氧塘厌氧塘的水深一般在2.5米以上，最深有达4米或5米的。在水面所形成的浮渣层具有保温和防止光合作用的作用，不应加以破碎。这类池塘的特点是：(1)勿需供氧；(2)能够接受高负荷，处理高浓度废水：(3)污泥量少等。至于缺点则主要有：(1)整个塘水呈厌氧状态，净化速度侵，废水停留时间长；(2)产生臭气；(3)产生的甲烷气体不能回收利用；(4)处理水不能达到排放要求。一般说，厌氧塘多作为顶处理，处理过的水再由好氧塘处理。4.曝气塘曝气塘水深一般都征3—4米左右，最深有达5米的。其特征是在塘水表面安装浮筒式曝气器，使塘水保持好氧状态，并基本上得到完全混合。停留时间常介于3—8天，BOD5去除率平均在70%以上。实质上，它是一种介于好氧塘和活性污泥法之间的废水处理法。此外，还有一种如图6-3所示的氧比沟。水深一般在l-2米之间，水在沟中循环流动，水速0.3-0.6米／秒。氧化沟也装有机械曝气设备，其净化机理基本上与延时曝气法相同。一般说，对于生活污水，如曝气时间不短于12小时，则投入1公斤BOD5所需氧化沟容积只需4.5m3左右，就可获得与延时曝气法相近的处理效果。图6—3氧化沟(a)间歇运行氧化沟〔b〕连续运行氧化沟氧化沟是一种比较新型的废水生物处理构筑物。它较适用于处理小流量废水。6.1.1.2规划设计出于氧化塘构造简单，易于维护管理，近年来做了不少研究工作，但迄今还没有建立合理而实用的设计理论与方法，目前常用的计算方法仍是水面积BOD5负荷法。BOD负荷和停留时间是氧化塘最重要的设计参数，它们直接影响氧化塘的规模、容积和处理效果。由于氧化塘的净化功能很大程度上取决于氧化塘的地理条件和气候条件，因此，上述两项设计参数，即或在同一国家、同一地区也不宜作出统一规定，必须因地制宜。而且在采用上，也允许有较大的灵活性。美国各地区城市污水处理氧化塘的设计参数表6—1在氧化塘内养鱼，就叫养鱼塘，其设计负荷，不但应根据气候、废水浓度等条件确定，而且与鱼类品种有关。我国《室外排水设汁规范》TJl4—74规定，在无实际资料时，对于生活污水，在南方地区一般可按20—35公斤BOD5／公顷•日计算，并宜有稀释污水的清水水源。氧化塘平面形状一般以长方形为宜。用氧化塘处理工业废水或用作三级处理(深度处理)时，其设计负荷和停留时间宜通过试验确定。为了提高处理程度，氧化塘可以建成3—5级，废水逐级流过，净化程度逐渐提高。氧化塘主要特征表6—26.1.1.3氧化塘的利用对于好氧塘和兼性塘最适宜的利用方法是养鱼(以及养鸭和培植水生作物等)。我因南方某地废水养鱼塘，利用城市合流管道的雨污水养鱼巳有二十余年的历史，亩产量千斤以上。养鱼塘具有鱼类繁殖生息的良好条件，排入的废水中含有大量的有机物可冲鱼饵，在光合作用下，水中溶解氧充足，具有各种微生物和甲壳虫类的动物性浮游生物繁殖的良好环境，而后者又是鱼类的良好饵料，这样，经过：藻类→动物性浮游生物→鱼类这一食物链，废水被净化，鱼类得以生长，一举两得。养鱼塘的水深宜采用2—2.5米左右。培养鱼苗的鱼塘深度可以减至0.5—1米。塘水过浅，鱼群活动时塘水易浑浊，不利于鱼的吸呼；夏季水温过高，鱼群也不喜欢进入浅水区活动，因此最好有较大面积的深水区。显然水深增加不利于光合作用，但由于有鱼类经常活动，形成自然搅拌，藻类植物就有机会轮流接受光照，塘水也可以得到不断的混合。但水深不能过大，否则对净化水质不利。当废水中有机物浓度较高时，应考虑用洒水稀释废水后入塘，以防塘水溶解氧过低。废水直接放入鱼塘时必须严格控制水质，保证养鱼塘中溶解氧不小于3—4毫克/升，pH=7—8。雨季时可以有意识地多放一些雨水入塘，使塘水得以补充更换，周期性地补充溶解氧。严禁有毒物质排入养鱼塘。利用养鱼塘养鱼，最好采用多级氧化塘的形式，例如将池塘分成五级，前面两级主要是培养藻类，使污水生化需氧量大幅度降低，第三、四级主要是培养浮游动物，这些浮游动物以前面池塘的藻类作为饵料，又作为后面鱼塘养鱼的饵料，最后一级则是养鱼塘。流入养鱼塘的水，既含有溶解氧，又有鱼类的饵料，各级塘的深度还可根据需要而定，培养藻类的塘可以浅一些。放养鱼类的塘就可以深一些。废水养鱼塘附近，最好能有净水水源，以便在发现塘水缺氧时，可补充净水调节，防止发生生产事故。废水鱼塘放养的鱼种以食浮游生物的鱼类为主，最好是各种鱼类合理搭配。鱼塘内鱼的放养密度应适当，一般每亩水面可保持同种异龄，异种同龄的鱼600—1500尾。投放的鱼种宜大不宜小，一般可用0.15公斤左右的，0.25—0.5公斤的更好，轮放轮捕有利于提高产量，一般每年可放养3—4次，捕鱼4—5次。为了防治鱼病，每两年可利用冬季干池一次，消除塘底污泥，并用生石灰进行消毒，经过冰冻、曝晒，第二年常可获得显著增产。厌氧塘一般仅作好氧塘的预处理。6.1.1.4氧化塘优缺点主要优点；1.基建及设备费较低。2.易于维护管理。3.对水量、水质的变动有较强的适应能力(因为废水在塘内的停留时间长)。4.可以与废水灌溉与养鱼、养鸭、培殖水生作物等农副业相结合，使废水得到综合利用。好氧塘中繁殖的大量藻类经过一定的处理可以用来作为家畜的饲料。主要缺点：1.废水停留时间长，占地面积大，在使用上受到限制。2.气温及光照射量对净化功能影响较大，净化能力由于季节所左右，冬季的净化效果将显著下降。3.滋长蚊蝇、散发臭气，恶化环境(特别是厌氧塘)。总的来说，氧化塘不仅能用来处理废水，而且它也是一种利用废水的有效方法，在有条件的情况下应尽量考虑采用。6.1.2废水灌溉6.1.2.1废水灌溉的积极意义利用废水灌溉，既可充分利用废水肥效，支援农业，又可通过微生物的作用使废水得到净化，达到除害兴利的目的，因此具有十分积极的意义。我国用人粪尿及厩粪等有机肥料灌溉农田，已有几千年的历史，并有一套完整的经验。解放后国家有关单位又多次召开废水灌溉的全国性会议，总结交流各地经验，大大推动了全国各地废水的灌溉工作。生活污水中所含的肥料成分很高，工业废水同样也含有很多肥料成分。表6—3、6—4所列是一般生活污水及工业废水的肥料成分数据。城市污水中所含肥效浓度(毫克／L)表6—3工业废水中所含肥效浓度(毫克／升)表6—4利用废水灌溉农田，一举解决了农作物对水、肥的两大需要，因此有十分显著的增产效果。例如，在一般情况下，生活污水灌溉水稻可增产30—50％，旱田可增产50—150%，水生蔬菜可增产50—300%。采用废水灌溉除了节约肥料，增加产量外，在农业上还有节约运肥、施肥人力，改良土壤成分的好处。只要灌溉的水量水质控制得好，就可以使贫瘠、板结、坚硬的土壤增加肥力，形成团粒结构。在缺水地区，干旱年份，废水灌溉更有抗旱防灾的重大作用。废水灌溉农田的土壤自净包括过滤、吸附、生物氧化和离子交换等作用，它的过程大体上是：废水通过土壤时，土壤将废水中处于悬浮及胶体状态的物质截留下来，而在土壤颗粒的表面形成薄膜，薄膜里允满着细菌，它能吸附和吸收废水中的有机物，并且利用从空气透进土壤空隙的氧气，在好氧细菌的作用下将废水中的有机物转变成无机物质。废水灌溉水田的实际观测显示，当生活污水在水田中停留5—7天时，一般可去除悬浮物75—95%，BOD570—90％，细菌总数90—98％，以及绝大部分蛔虫卵。由上可见，采用废水灌溉不仅能降低废水对水体的危害，而且充分利用了废水的肥力，大大支援了农业建设。6.1.2.2废水灌溉的类型废水灌溉可分为下列两大类。1.农业灌溉田农业灌溉田是以农业利用为主的灌溉田。这类灌溉田又可分为作物生长期灌溉田和全年农业灌溉田两种。前者只是在作物需水施肥季节进行灌溉，在其它季节，废水则需进行适当处理后排放。后者灌溉的废水负荷量较低，同时采取了一些其它的措施，在服从农业需要的前提下，基本上达到全年灌溉的目的。2.市政灌溉市政灌溉是以处理废水为主的灌溉田，而农业上的利用则是它的次要任务。为了达到废水利用和处理的双重目的，并降低处理费用，我国应大力开展农业灌溉的试验研究，并做到全年灌溉，而市政灌溉在我国则不宜采用。6.1.2.3水质要求与预处理废水灌溉的好处很多，意义很大，但是必须注意，这是有条件的。控制废水水质标准就是其中极其重要的一个条件。废水水质标准控制不好，采用废水灌溉就会引出“坏的结果”来，其中主要是危害作物、土壤及污染地下水。前面列举了生活污水和工业废水中的肥料成分，但是必须同时看到，在生活污水和工业废水中，也含有一些有害成分。特别是某些工业废水，还含有有毒物质。表6—5所列是某些工业废水中有害物质的浓度。工业废水中有害物质浓度(毫克／升)表6—5这些物质控制不当，用于灌溉后就会产生十分不良的影响，如悬浮物和油类会堵塞土壤空隙，妨碍植物生长，含酚量较高的废水混溉后，农作物果实会带有酚味，将不宜食用；氰化物有剧毒，更会造成严重的后果。对混溉废水水质总的要求（见我国所颁布的农田灌溉用水水质标准）应该是：（1）不使农作物枯干、减产；(2)不使土壤盐碱化；(3)不传染疾病或对人畜产生危害；(4)不致污染地面及地下水源。城市污水必须通过沉淀处理才能用于灌溉，如果有条件，最好先进行二级处理。国外有些国家，城市污水用于灌溉时一般都先经过二级处理。6.1.2.4废水灌溉必须注意的问题1.废水终年利用问题不解决废水终年利用问题，就将损失大量水肥，而且污染水体、影响卫生，由此必须十分重视、努力解决。目前，一般城市的废水利用率都较底。原因是：(1)种植的农作物比例不适当；（2）灌溉渠道系统不健全，造成上游浪费，下游缺水；(3)废水灌溉的管理不善，夜间不灌，雨天不灌，冬季不灌。各地的经验说明，如果努力作好以下几方面的工作，就有可能基本上实现废水的终年利用，较好地解决利用与处理之间的矛盾。（1）合理安排农作物种植计划，制度废水终年利用的规划。可以用种植水生作物及养鱼、养鸭等来调节废水灌溉农田的负荷，以达到废水终年利用的目的。（2）上游统盘考虑，尽量扩大控制面积。采用