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§8-1　氧化塘（Oxidation ponds） §8-2　污水的土地处理——污水灌溉 第八章 氧化塘及土地处理系统自然生物处理系统水质工程学氧化塘8.1.1 概述 8.1.2 氧化塘中污染物的迁移与转化 8.1.3 氧化塘对污水的净化作用（途径） 8.1.4 氧化塘的影响因素 8.1.5 氧化塘处理工艺 8.1.6 氧化塘的前处理，后处理及流程组合 自然生物处理系统水质工程学概述 氧化塘是经过设计施工的、具有围堤和防渗层的污水处理塘，又称稳定塘、生物塘氧化塘构造简单，易于维护管理，污水净化效果好，节省能源 氧的来源——主要由藻类通过光合作用提供，塘复氧起辅助作用　氧化塘可作为一级、二级处理，亦可作为三级处理 自然生物处理系统水质工程学概述主要优点1、可充分利用地形(旧河道、沼泽地、峡谷地)，工程简单，基建投资省；2、可以实现污水资源化，使污水处理和利用相结合：①　农灌　②氧化塘内形成藻类、水生植物，浮游生物，底栖动物以及鱼、虾、水禽等多级食物链，组成复合生态系统，将污水中有机物转化成鱼、虾、水禽，供食用3、污水处理能耗低，维护方便，处理成本低 自然生物处理系统水质工程学概述不足之处1、停留时间长，占地面积大；　2、处理效果不稳定，受季节、气温、光照等自然因素影响大；3、防渗处理不当，可能污染地下水；　 4、易散发臭气，滋长蚊蝇，卫生条件不佳。

自然生物处理系统水质工程学概述氧化塘分类根据塘水中微生物的优势种群及溶解氧情况来分，可分为：1、好氧塘 2、兼性塘 3、厌氧塘 4、曝气塘 5、深度处理塘根据处理水的出水方式，可分为： 1、连续出水塘 2、控制出水塘 3、贮存塘 自然生物处理系统水质工程学氧化塘中污染物的迁移与转化一、碳的转化 二、氮的转化 三、磷的转化 自然生物处理系统水质工程学碳的转化1、微生物的新陈代谢作用，可将有机碳转化为CO2，微生物得以生长；2、水生植物（主要是藻类）可通过光合作用吸收无机碳，自身得以增殖，呼吸作用又释放部分无机碳；3、机体死亡后沉入塘底，经厌氧微生物作用分解为溶解性有机碳和无机碳；自然生物处理系统水质工程学碳的转化4、不溶性有机物在塘底经厌氧发酵分解为溶解性的有机碳和无机碳； 5、有机体经食物链向高营养级传递，最后转化为水产，获得一定效益 自然生物处理系统水质工程学氮的转化1、氨化作用 2、硝化作用 3、反硝化作用 4、挥发作用：高pH时向大气挥发，挥发量甚至可达21%；5、吸收作用：机体合成代谢的吸收 自然生物处理系统水质工程学磷的转化1、合成作用：无机磷变有机磷2、分解代谢：有机磷变无机磷 3、溶解性磷与非溶解性磷的相互转化：由于塘水pH值的变化引起不同形态磷的相互转化。

白天光合作用消耗H+，使塘水pH值升高；夜晚由于光合作用停止，底泥的厌氧分解使pH值降低氧化塘中磷的去除率一般可达50~70% 自然生物处理系统水质工程学氧化塘对污水的净化作用（途径）1、稀释作用：靠风力、水流及污染物的扩散作用使进入塘内的污水与氧化塘中原有的水混合，使进水得到稀释；2、沉淀与絮凝作用：塘中部分生物分泌物可将小颗粒絮凝成达颗粒并发生沉淀；3、好氧微生物的代谢作用4、厌氧微生物的代谢作用自然生物处理系统水质工程学氧化塘对污水的净化作用（途径）5、浮游生物的作用：吞食细菌和悬浮有机颗粒；分泌粘液促进絮凝 6、水生维管束植物的作用：吸收氮、磷；富集重金属；充氧；作为微生物生长的载体；配水 自然生物处理系统水质工程学氧化塘的影响因素 有温度、光照、混合、营养物质、有毒物质、蒸发量、降雨量、污水预处理等 自然生物处理系统水质工程学氧化塘处理工艺一、好氧塘 二、兼性塘 三、厌氧塘 四、曝气氧化塘 五、水生生物塘与深度处理塘 自然生物处理系统水质工程学好氧塘1、概述　　水深较浅(≤0.5m)，利于阳光能透入塘底，充氧主要靠藻类光合作用，风力的搅拌也可自然复氧（辅助作用），全部塘水呈好氧状态。

起净化作用的主要是好氧微生物（菌藻共生系统及原生动物）塘水白天DO高，夜间较低；白天pH高，夜间较低　　净化功能模式：见图8-1-1 自然生物处理系统水质工程学好氧塘 注意：藻类本身也是有机体，其碳源为CO2，故氧化塘中还存在着溶解性无机物转化为较为稳定的有机体的过程去除藻类方法：①物理方法（混凝气浮）；②生物法（延长食物链） 2、好氧塘的设计影响因素错综复杂，尚无严密理论为基础的计算方法，多用经验数据：（1）设置好氧塘的条件：具有可供利用的土地；气温适宜，日照良好自然生物处理系统水质工程学好氧塘（2）设置位置：可独立处理，也可作为深度处理；设于人工生物处理系统或其它氧化塘（厌氧塘、兼性塘）之后；若单独设置，污水进入前应进行预处理3）常用设计参数　　设计参数　　　　　 数值 深度（m）　　　 0.15~0.5 停留时间（d）　 4~6 自然生物处理系统水质工程学好氧塘 设计参数　　　　　 数值 BOD负荷(kg/m2·d)　 0.004~0.012 BOD去除率(％)　　　 80~95藻类浓度(mg/l)　　 100~200 回流比　　　　　　 0.2~2.0‰ 自然生物处理系统水质工程学自然生物处理系统水质工程学兼性塘1、概述　　塘水较深（一般1~2m），上层0.4~0.5m范围内光合作用旺盛，DO充足，呈好氧状态；塘底由沉淀污泥和衰亡的藻类和菌类形成厌氧层；好氧层与厌氧层之间，白天有溶解氧，夜间没有溶解氧，兼性微生物起净化作用为兼性层。

自然生物处理系统水质工程学兼性塘 厌氧层：厌氧产酸发酵，有降解BOD功能，去除率20％；主要作用是降解塘底污泥，防止过量累积　好氧、兼性层：生物相组成复杂，有多种反应过程如有机物降解、硝化、反硝化等净化过程 净化功能模式：见图8-1-2 自然生物处理系统水质工程学兼性塘2、兼性塘的设计实际资料说明兼性塘能够处理多种工业废水（石油化工、有机化工、印染、煤化工、木材化工、制浆造纸等），能有效地去除难降解的有机物1）设置位置：可独立设置，亦可作为生物处理系统的一部分或深度处理的预处理工艺 （2）常用设计参数 自然生物处理系统水质工程学兼性塘设计参数 参考数值(城市生活污水)有效塘深度　　　1~2.5m (0.5～1.0m保护高)　停留时间　　　　 7~30天　　BOD负荷　　　0.0002~0.01kg/m2·dBOD去除率　　　 70~90％　藻类浓度　　　 10~100 mg/l　 回流比　　　　 0.2~2.0‰ 自然生物处理系统水质工程学兼性塘（3）构造方面的考虑以矩形为宜，长/宽≤3~4，不宜少于两座；进水口：园、方形塘设在中心，矩形塘设于长度的1/3处出口：减少短流，与进水口呈对角线方式排列宜采用多级串联，也可并联运行塘堤外坡4∶1~5∶1(横∶竖)，内坡2∶1~3∶1，顶宽1.8~2.4m，超高≥4.5m自然生物处理系统水质工程学自然生物处理系统水质工程学厌氧塘1、概述池深大(>2m)，有机负荷高，整个塘水都呈厌氧状态，净化过程慢，停留时间长。

　特征：①生态系统单一，只有细菌——产酸菌—产甲烷菌的共生系统②甲烷菌世代时间长，繁殖增长慢；产酸菌世代时间短增值迅速， 两者之间必须保持动态平衡关系否则，脂肪酸积累，pH下降会抑制甲烷发酵过程③应以甲烷发酵作为控制阶段，创造适宜于甲烷菌生长的环境 自然生物处理系统水质工程学厌氧塘2、厌氧塘的设计（1）功能：处理高浓度有机废水（屠宰、禽蛋加工、制浆造纸、食品加工等）（2）设置位置：作预处理塘或与其它塘串联，一般不作为单独的处理单元，而是一种前处理单元3）常用设计参数自然生物处理系统水质工程学厌氧塘设计参数 参考数值 池深 3.0~5.0mBOD负荷　0.02~0.06 kgBOD5/m2·d停留时间　 20~50d　可长达百天以上浮渣层与覆盖物 　有利：①减少臭气；②保证厌氧；③保温，可采取人工覆盖措施，稻麦草，塑料板 自然生物处理系统水质工程学曝气氧化塘1、概述　　人工强化的氧化塘，通过人工曝气可向塘内供氧，并使塘水搅动根据曝气强度可分为好氧曝气塘和兼性曝气塘通常池深>2m，安装表面曝气器(浮筒式)，停留时间短其特征介于氧化塘和延时曝气法之间。

自然生物处理系统水质工程学曝气氧化塘 ①　氧源：人工曝气70~80％，表面复氧；　②　由于强烈紊动，藻类生长受到抑制，甚至停止；　③　生长有少量生物污泥，不设回流；　④　流态近于完全混合型 自然生物处理系统水质工程学曝气氧化塘2、曝气氧化塘的设计可采用有关活性污泥法的计算理论，下列两点成立　①污水完全混合　　②有机物降解反应为一级由物料平衡： （8-1）自然生物处理系统水质工程学曝气氧化塘解得：（8-2）式中：E——去除率（8-3）K值可根据不同的废水经实验求出 自然生物处理系统水质工程学曝气氧化塘 对于兼性曝气塘，应考虑底泥厌氧分解，有机物进入液相，故在出水有机物浓度中引入—系数f： （8-4）f受温度影响较大，一般夏季取1.4，冬季取1.2　K值一般介于0.08~0.8之间， BOD表面负荷：0.03~0.06KgBOD5/m2·d 池　深： 2.5~5.0m　停留时间： 1~10d(好氧)　　7~20d(兼性) 自然生物处理系统水质工程学水生生物塘与深度处理塘1、水生植物塘　种植水葫芦、水花生、水浮莲等水生植物，除污能力较强，接纳一级处理出水；若种植芦苇、荷、莲等水生植物，具有较高经济、观赏价值，接纳二级出水2、养鱼塘　一般多级串联，二级处理后利用水生动物去除藻类，其食物链组成为：藻类+浮游动物+养鱼。

鱼种以食用浮游动物的种为主，如鳙、鲢、鲤、鲫 自然生物处理系统水质工程学水生生物塘与深度处理塘3、深度处理塘　三级处理功能，一般设于二级处理之后或稳定塘系统的最后，多采用好氧塘或曝气塘的形式其目的是进一步去除BOD、脱氮、除磷，与其它氧化塘组合使用塘深 1.0~1.5m　 停留时间5~20d，BOD负荷≤0.015kgBOD/m2·d　　去除率　60~80％自然生物处理系统水质工程学氧化塘的前处理与流程组合一、前处理　防止塘底污泥淤积，以去除水中悬浮物为中心环节进水 SS<100mg/l　　　设沉砂池　　100~200 mg/l　　设沉砂池，可考虑增设沉淀池　　>200 mg/l　　　　必须设沉淀池但首塘为厌氧塘时，可只设沉砂池，不设沉淀池　此外，还要视水质和处理要求，设隔油池 自然生物处理系统水质工程学氧化塘的前处理与流程组合二、后处理去除藻类，防止二次污染—好氧塘和兼性塘方法：①自然沉淀：效果不好，不稳定　　　②混凝沉淀：效果较好，但降低pH，产生气泡，使部分藻类上浮　　　③混凝气浮：行之有效，常用方法　　 ④过滤法： 只适用于藻类浓度较低，出水要求高的情况。

自然生物处理系统水质工程学氧化塘的前处理与流程组合三、流程组合　　1、城市污水（方案一）　　　　　　　　　　　　 深度处理塘　 　　　　 好氧塘原污水→前处理→兼性塘 排放灌溉 养鱼塘 　 水生植物塘　自然生物处理系统水质工程学氧化塘的前处理与流程组合方案二：　(以利用为目的，小水量)　　 养鱼塘原污水→前处理→水生植物塘 排放灌溉　　　　 水生植物塘 以兼性塘为首塘，单级或多级串联，或并联后继处理可参考利用 自然生物处理系统水质工程学氧化塘的前处理与流程组合2、工业废水一般厌氧塘为首塘，后继单元为兼性塘，好氧塘，利用塘等。

进行氧化塘设计时，可考虑采用水生植物作为塘与塘串联出水部位的配水措施，应多考虑氧化塘的观赏价值，外形上可不拘于通常的矩形、圆形等 自然生物处理系统水质工程学污水的土地处理8.2.1 概述 8.2.2 污水土地处理系统 自然生物处理系统水质工程学概述一、土地处理系统的概念 在人工控制的条件下，将污水投配在土地上，通过土壤——植物系统，进行一系列化学、物理、物化及生化的净化过程，使污水得到净化的一种污水处理工艺 二、土地处理系统的组成污水的预处理、污水的调节贮存设备污水的输送、配布与控制系统土地净化田、净化水的收集、利用系统 自然生物处理系统水质工程学概述三、污水土地处理的作用原理　1、物理过滤　土壤颗粒间的孔隙截留、滤除水中悬浮颗粒的性能　注意问题：堵塞（悬浮颗粒过多，过粗，微生物代谢产物过多）2、物理吸附与物化吸附范德华引力——矿物颗粒吸附中性分子自然生物处理系统水质工程学概述 离子交换——置换重金属，生成难溶物质固定于矿物晶格中 藕合作用——金属离子与无机、有机胶体颗粒作用3、化学反应与化学沉淀 重金属离子、硫化物、磷酸盐4、微生物代谢作用 自然生物处理系统水质工程学污水的土地处理系统一、慢速渗滤系统适用于渗水性良好、蒸发量小、气侯湿润的地区，借微生物、植物作用净化——农田灌溉。

布水方式：表面布水、喷洒布水 污水投配率低，停留时间长 自然生物处理系统水质工程学污水的土地处理系统二、快速渗滤系统 适用于透水性极好的土壤，以补给地下水或污水的再生回用为目的，对去除 悬浮物、有机物、磷及金属有效 以表面布水为主，灌水与休灌循环进行，设地下集水管或井群收集再生水若补给地下水，则不设集水系统，对前处理要求较高 自然生物处理系统水质工程学污水的土地处理系统三、地表漫流系统 适用于透水性较差的粘土和亚粘土，要求地面具有2~8％的坡度，有控制地将污水投配到多年生牧草的上述地面上，投配方式采用喷灌或浸灌，以控制均匀漫流污水以薄层方式沿地表缓慢流动，地面植被防止土壤流失，供微生物栖息，污水在流动过程中得以净化，下游设集水渠收集处理后的废水 自然生物处理系统水质工程学污水的土地处理系统 四、湿地系统 湿地处理系统是将污水投放到土壤经常处于水饱和状态且生长有芦苇、香蒲等耐水植物的沼泽地上，污水沿一定方向流动，流动过程中，在土壤和耐水植物的联合作用下，污水得到净化的一种土地处理系统包括天然湿地系统和人工湿地系统 自然生物处理系统水质工程学污水的土地处理系统 五、地下渗滤系统 将经过腐化池（化粪池）或酸化水解池预处理的污水有控制地通入地下距地面约0.5m深处的渗滤田，在土壤的渗滤作用和毛细管作用下，污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和微生物作用得以净化。

自然生物处理系统水质工程学污水的土地处理系统 设计：进行土地处理应选择适宜类型，依据土壤性质，透水性，地形、农作物种类、气候条件和对污水的处理要求，有时需建立由若干系统组成的复合土地处理系统　常用设计参数：水量负荷、有机负荷、N、P负荷、投配率、HRT等 自然生物处理系统水质工程学。