生态治理技术

污水生态处理技术及应用实例清华大学环境学院2011年7月26日汇报提纲1.生态处理技术-稳定塘稳定塘——StabilizationPonds；旧称氧化塘——OxidationPonds；始于20世纪初；到20世纪50~60年代时，发展较快；目前，在美、加、澳等有一定发展；我国有政策规定：“城市废水处理，应推行废水处理厂与氧化塘、土地处理系统相结合的政策”；1.稳定塘优点在条件合适时，基建投资少；运行管理简单，耗能少，运行费用低(1/3～1/5)；可进行综合利用，形成复合生态系统，可产生明显的经济、环境和社会效益。概述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污水的构筑物，其净化过程与自然水体的自净过程很相似。缺点占地面积过多；受气候影响较大，如过冬，春、秋季翻塘等；可能形成二次污染(如污染地下水、产生臭气等)。分类好氧塘；兼性塘；厌氧塘；曝气塘；深度处理塘；综合生物塘；等。1.1好氧塘定义全塘皆为好氧区；塘深较浅，阳光可以达到塘底。好氧塘的种类按照有机负荷的高低，好氧塘可分为a.高负荷好氧塘b.普通好氧塘c.深处理好氧塘(精制塘)优点净化功能较高，有机物降解速率高，污水停留时间短。缺点占地面积大，处理水中含有大量的藻类，需进行除藻处理，对细菌的去除效果也较差。1.1好氧塘•工作原理：好氧塘是一种主要靠塘内藻类的光合作用供氧的氧化塘。水面好氧微生物合成降解BOD物质CO2、H2O、NH3藻类O2O2O2阳光塘底好氧塘工作原理示意图1.2兼性塘1、特点：————塘内分多层上层由于藻类的光合作用和大气复氧作用而含有较多溶解氧，为好氧区；中层则溶解氧逐渐减少，为过渡区或兼性区；塘水的下层则为厌氧层；塘的最底层则为厌氧污泥层。1.2兼性塘•应用最为广泛。•有效水深一般为1.0~2.0m，有三层组成：好氧区、兼性区和厌氧区。阳光光合作用：CO2+H2O→O2+藻类细胞水面好氧区兼氧区厌氧区废水悬浮或溶解的有机物好氧降解：有机物＋O2→CO2+新的细胞厌氧降解：有机污泥→CH4+CO2+新的细胞出水（COD、藻类、细菌）CH4+CO21.3厌氧塘水深一般为2.5～4.0m；勿需供氧；塘内几乎没有藻类，只有细菌；净化速度慢，停留时间长；适宜于处理高浓度有机废水；产生臭气，卫生条件差；多作为预处理。1.4曝气塘定义：曝气塘采用人工曝气供氧，表面叶轮或鼓风曝气：完全混合曝气塘或好氧曝气塘；部分混合曝气塘或兼性曝气塘曝气塘是经过人工强化的稳定塘。优点：投资省，管理方便，停留时间短，塘的容积和占地面积均小。缺点：耗能增加，运行费用高。稳定塘可分为：完全混合曝气塘部分混合曝气塘1.5稳定塘系统的工艺流程1、系统组成由预处理设施、稳定塘和后处理设施组成。2、流程组合好氧塘进水出水单塘系统双塘系统兼性塘进水出水好氧塘三塘系统兼性塘进水出水好氧塘厌氧塘1.5稳定塘系统的工艺流程曝气塘系统曝气塘进水出水沉淀池曝气塘与兼性塘的组合系统曝气塘进水出水兼性塘兼性塘多塘系统兼性塘进水出水好氧塘厌氧塘消毒沉砂池多塘系统兼性塘进水出水好氧塘消毒沉砂池2.生态处理技术-污水土地处理定义：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降解的处理方式。分类：慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地和地下渗滤系统。与农灌系统的区别：废水土地处理系统(LandTreatmentofWastewater)废水灌溉农田(WastewaterIrrigation)1、以控制水污染、净化污水为目标；2、有处理构筑物，利用土壤——植物系统净化废水，是生态工程；3、对进水水量、水质有要求，需要预处理；4、通过试验确定运行参数，采用适宜负荷与运行条件；5、通过管理与维护保证处理效果；6、全年运行；7、有出水收集系统，能对出水进行有控的排放与利用；8、对周围环境设有监测系统1、以作物对水肥资源的利用为目标；2、以灌水定额、灌溉制度及废水农田排放标准来控制灌溉水的水量与水质；3、无专门设计运行的参数；4、不能终年运行；5、出水不加收集，不能进行有控的排放与利用；6、无专门的环境监测系统2.污水土地处理净化机理：物理过滤：土壤颗粒间的孔隙能截留，滤除废水中的悬浮颗粒；物理吸附和物理沉积：土壤中粘土矿物具有吸附功能；废水中的部分重金属离子可能会由于被吸附、被置换而沉积于土壤中。物理化学吸附：金属离子与土壤中无机或有机胶体反应形成螯合物；有机物与无机物反应生成复合物；重金属离子由于阳离子交换而被置换吸附；生成非溶性化合物。化学反应与沉淀：微生物的代谢与分解分类：慢速渗滤；快速渗滤；地表漫流；湿地系统；地下渗滤系统2.1慢速渗滤系统1、概述：该系统适用于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；废水经面灌或喷灌后垂直向下缓慢渗滤，其上种有农作物；该系统可充分利用废水中的水分及营养成分，并藉土壤—微生物—农作物复合系统对污水进行净化，部分污水被蒸发和渗滤；使用寿命长。2、工艺性能：废水投配负荷一般较低，由于渗滤速度慢，废水在表层土壤（含大量微生物)中的停留时间长，废水净化效率高，出水水质好。2.2快速渗滤系统1、概述：净化机理类似于间歇“生物砂滤器”；适用于透水性非常良好的土壤，如砂土、壤土砂或砂壤土等；废水周期性地布水(投配或灌入)和落干(休灌)，使快速渗滤池的表层土壤处于厌氧、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，A-O交替运行有利于去除N、P；该系统的有机负荷与水力负荷比其他土地处理工艺明显地高得多，但其净化效率仍很高。2、工艺特点：可将净化水补给地下水；可藉井或地下排回收净化水；可将净化水贮存在地下含水层。3、工艺性能：可直接采用快速渗滤系统处理一级处理(或酸化池)出水：系统对污染物的去除率高：COD＞90%，BOD5＞95%，SS＞98%；系统出水的COD＜40mg/L，BOD5＜10mg/L；耐冲击负荷能力强；具有脱氮功能2.2快速渗滤系统2.3地表漫流系统一、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净化；其净化机制类似于固定膜生物处理法；适用于土壤渗透性低的粘土、亚粘土。二、工艺特点：废水要求预处理(如格栅、筛滤)后进入系统，出水水质相当于传统生物处理后的出水；对BOD、SS、N的去除率较高；在处理废水的同时，可收获作物.2.4人工湿地处理系统2.4人工湿地净化废水的原理物理作用过滤和沉淀－能除去含有C、N、P的有机及无机颗粒物和悬浮固体微生物作用氧化－还原反应吸收降解化学作用植物作用吸附和絮凝－可溶性的有机化合物－阴离子（PO43-）和阳离子（重金属阳离子）挥发作用－挥发性有机物(VOC)气体运输作用植物吸收根系有利于微生物繁殖2.4人工湿地分类人工湿地（ConstructedWetlands)，它分为表面流湿地(SurfaceFlowWetlands缩写为SFW)潜流湿地(SubsurfaceFlowWetlands缩写为SSFW)垂直流湿地(Vertica1FlowWetlands缩写为VFW)2.5地下渗滤系统1、定义将废水投配到具有一定构造、距地面约0.5m深，有良好渗透性土地层中，藉毛管浸润和土壤渗滤作用，使废水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附、生物降解等过程使废水得到净化；2、工艺特点：处理效果稳定；基建投资省、运行费低。2.6各种土地处理工艺的净化效果废水水质指标慢速渗滤快速渗滤地表漫滤湿地系统地下渗滤平均值最高值平均值最高值平均值最高值平均值最高值平均值最高值BOD25510101510~203025SS15251020102015TN381020510102038NH3-N0.520.52485~10150.52TP0.10.315464100.10.3大肠菌群010010020002000200004*1054*10601002.6各种土地处理工艺的净化效慢速渗滤快速渗滤地表漫流BOD80/9085~9992COD805080SS80/999892TN80/998070~90TP80/9970~9040~80病毒90/989898细菌90/999998金属9550~9550强化一级处理一级二级三级二级排放标准一级排放标准农灌水中水回用生态塘强化渗滤层地下渗滤潜流人工湿地系统园林型慢速渗滤系统Ⅲ类标准Ⅳ类标准Ⅳ类标准进水2.7生态工程污水处理的应用3应用实例-河流修复•生物强化人工河道•自然河道生态塘种植水生植物水产和水禽养殖太阳能人工生态系统3应用实例-河流修复泵站布水管大型植物排水口排水槽排水管河床排水槽排入河流进水湿地植物潜流湿地床滤层接触防堵床出水集水槽人工浮岛毛管渗滤功能水草生态沟渠、生态修复耦合系统生态护岸3应用实例-河流修复汇水区一级人工河道二级人工河道三级人工河道生态塘床渗虑系统水生植物功能区水生动物功能区生态护岸功能区II级标准进水3应用实例-多功能河道生物与生态组合工艺韩国水质生物-生态修复设施(处理能力为32000吨/日)3.应用实例-流域综合治污系统5.8河道整治与防洪规划河道整治和防洪工程规划方案制定优化方案的推荐河道整治和防洪措施现状分析河道整治与防洪规划的基础资料分析构建多功能景观河道面临的问题分析技术经济可行性固定化微生物高效脱氮入水浮岛式净化床生态塘监测站生物强化系统人工湿地系统出水净化段净化和生态环境保护段净化段营养物回收或供给场景观段公园道路广场净化植物群落水系滨河湖绿化景观带图例强化复氧技术生物-生态联合技术滨河缓冲带构建生态护岸技术水质改善物化技术3.北京市昆玉河（整治后）3.清河一期综合整治工程3.转河生态公园历史文化园3.转河北京市房山区刺猬河北京凉水河开发区段北京市潮白河北京菖蒲河淮安水利枢纽亚表层地下渗滤系统利用湿地根孔生态净水技术生态滤池3.应用实例-农村环境综合治理3.应用实例-农村环境综合治理雨水属于低浓度污水，主要的污染物包括SS,COD,TN,TP,重金属，仅需简单处理即可收集并进入景观水体。主要的处理方法包括：–生态雨水缓冲处理系统；–雨水过滤系统;–小规模雨水分离处理系统;–生态处理系统小规模雨水分离处理系统生态雨水缓冲处理系统湿地构建3.应用实例-农村庭院式人工湿地处理系统利用基质—微生物—植物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。•分散与集中相结合，以分散处理为主－庭院式人工湿地处理系统分散式生活污水处理技术-生态处理技术生态处理技术具有基建投资小，运行管理简单，出水可综合利用，可美化生态环境等特点，非常适合在农村应用。人工湿地地下渗滤氧化塘庭院式湿地处理系统将生活污水中浓度较高的黑水部分分离出去以后，灰水利用简单的湿地处理系统即可达到排放标准。街道式湿地处理系统在相对集中的区域，可局部收集、集中就地处理。污水首先进入一个集水井，通过水泵提升进入街道式湿地系统。分散式与集中式相结合—人工湿地处理系统高负荷地下渗滤污水处理复合技术多介质土壤层技术农家乐三格调节池格栅多介质土壤层系统排水农家乐三格调节池格栅多介质土壤层系统排水农村生活污染控制实例加强径流管理，重构景观环境—人工湿地处理系统南庄村景观湿地收集全村污水以及雨水，通过人工湿地、水生植物和循环水体，形成水体景观。该处通过安装健身器材提供休闲娱乐场所。人工湿地生态处理系统示意图人工湿地主要利用土壤、植物和微生物等作用进行水质净化，可以达到三类水体的功能区要求。02040608010012014016018005-12-705-12-1905-12-3006-1-130102030405060708090进水ＣＯＤ出水ＣＯＤ去除率(%)人工湿地生态处理系统处理效果图面源污染防治-洱海