水污染控制工程（下） 主讲：成官文
教学要求 了解其自然生物处理的主要类型,净化机理,生态 系统特征 °教学时数:2h
• 教学要求 • 了解其自然生物处理的主要类型，净化机理，生态 系统特征。 • 教学时数：2h 六、污水的自然生物处理
污水自然生物处理的回顾与前瞻 污水的自然生物处理已有300多年的历史,但随着 经济和社会的发展,生活污水和工业废水的水质水 量发生了很大的变化,“经典式”生态系统的自然 净化能力承受不了越来越沉重的污染负荷。为了解 决日益严重的水环境污染问题,出现了以普通活性 污泥法、生物膜法等高效的人工净化技术。但进入 20世纪70年代,严重的世界能源危机,迫使人们 又转向研究节省能源、资源和投资的处理方法。污 水的自然生物处理作为“替代技术”之一将受到重 视 ·在我国,国家环保局组织了“七五”、“八五”城 市废水生物稳定塘技术和废水的土地处理技术攻关 使污水的自然生物处理向规范化、资源化和系统化 迈进了一步。目前,我国还在人工混地方面进行了 统研究
污水自然生物处理的回顾与前瞻 • 污水的自然生物处理已有300多年的历史，但随着 经济和社会的发展，生活污水和工业废水的水质水 量发生了很大的变化， “经典式”生态系统的自然 净化能力承受不了越来越沉重的污染负荷。为了解 决日益严重的水环境污染问题，出现了以普通活性 污泥法、生物膜法等高效的人工净化技术。但进入 20世纪70年代，严重的世界能源危机，迫使人们 又转向研究节省能源、资源和投资的处理方法。污 水的自然生物处理作为“替代技术”之一将受到重 视。 • 在我国，国家环保局组织了“七五” 、 “八五”城 市废水生物稳定塘技术和废水的土地处理技术攻关， 使污水的自然生物处理向规范化、资源化和系统化 迈进了一步。目前，我国还在人工湿地方面进行了 系统研究
1、概述 稳定塘:又叫生物稳定塘( biological stabilization pond) 俗称氧化塘( oxidation pond)。 1)工作原理:依靠自然生态系统的净化作用使污水净化。 2)供氧方式:通过大气复氧和藻类的光合作用供氧,或人工曝 气(曝气塘)。 3分类:按D○浓度高低分好氧稳定塘,兼性塘,厌氧塘,曝气塘。 按处理程度分一级、二级和深度处理塘。 按出水方式又可分连续出水塘、控制性水塘、贮存塘。 4)适宜条件:要求有废河道、沼泽地、峡谷、荒地且地质条件 良好的地形;要考虑气温、光照和风力。 5)优缺点:工程简单,建设投资少,能耗少,成本低廉,利于 农业灌溉,能实现污水资源化。但占地面积大,净化效果受 季节(含光照、气温)影响,易造成地下水污染,周边环境 条件较差
一、稳定塘（生物塘） 1、概述 稳定塘：又叫生物稳定塘（biological stabilization pond）， 俗称氧化塘（oxidation pond）。 1)工作原理：依靠自然生态系统的净化作用使污水净化。 2)供氧方式：通过大气复氧和藻类的光合作用供氧，或人工曝 气（曝气塘）。 3)分类：按DO浓度高低分好氧稳定塘,兼性塘,厌氧塘,曝气塘。 按处理程度分一级、二级和深度处理塘。 按出水方式又可分连续出水塘、控制性水塘、贮存塘。 4)适宜条件：要求有废河道、沼泽地、峡谷、荒地且地质条件 良好的地形；要考虑气温、光照和风力。 5)优缺点：工程简单，建设投资少，能耗少，成本低廉，利于 农业灌溉，能实现污水资源化。但占地面积大，净化效果受 季节（含光照、气温）影响，易造成地下水污染，周边环境 条件较差
、净化机理: 1)生态系统的组成 a.细菌:好氧菌、兼性菌、产酸菌、厌氧菌、硝化菌、光合细 菌等。 b.藻类:绿藻、蓝绿藻等。 C原生动物和后生动物:不同类型稳定塘数量变化较大,不宜 作为指示生物。 d.水生植物(耐污耐水植物) 浮水植物:水葫芦、浮萍等,可作为青贮饲料,其它处理方 式困难(因为含水率在95%左右,堆肥、厌氧发酵、脱 水均困难),易影响水体景观及水质,需定期打捞。 沉水植物:马来眼子菜、叶状眼子菜等(需定期收割) 挺水植物:水葱、芦苇、蒲草等。 e高等水生动物:鱼、鸭、鹅等。 思考题:生物塘的生态系统与活性污泥法、生物膜法 有什么异同?是否什么植物均可用于生物塘?
2、净化机理： 1）生态系统的组成 a.细菌：好氧菌、兼性菌、产酸菌、厌氧菌、硝化菌、光合细 菌等。 b.藻类：绿藻、蓝绿藻等。 c.原生动物和后生动物：不同类型稳定塘数量变化较大，不宜 作为指示生物。 d.水生植物（耐污耐水植物） 浮水植物：水葫芦、浮萍等，可作为青贮饲料，其它处理方 式困难(因为含水率在95％左右，堆肥、厌氧发酵、脱 水均困难)，易影响水体景观及水质，需定期打捞。 沉水植物：马来眼子菜、叶状眼子菜等（需定期收割）。 挺水植物：水葱、芦苇、蒲草等。 e.高等水生动物：鱼、鸭、鹅等。 思考题：生物塘的生态系统与活性污泥法、生物膜法 有什么异同？是否什么植物均可用于生物塘？
2)生态系统—菌藻共生体系及其作用。 藻类在光合作用放出氧,细菌则利用藻类提供的氧降解有机污 染物,其它仅起辅助作用。具体机理见P263图6-1 、生态系统:由细菌、藻类、原生动物、后生动物、水生植物 高等水生动物组成,但悬浮生物总量不高 b、不同水层存在分区:上方因复氧、光合作用成好氧区,下部 兼性区,底部(泥)厌氧区 、表层藻类放氧: 106CO2+16NO3+HPO42-+122H2O+18H+ 106H263O1N16P+13802↑ d、上层异氧菌降解: C,,HoO+140,+H+-+11C0+13H.0+Nh+ 底层厌氧水解:大分子→小分子→挥发酸→甲烷
2）生态系统——菌藻共生体系及其作用。 藻类在光合作用放出氧，细菌则利用藻类提供的氧降解有机污 染物，其它仅起辅助作用。具体机理见P263图6-1。 a、生态系统：由细菌、藻类、原生动物、后生动物、水生植物、 高等水生动物组成，但悬浮生物总量不高。 b、不同水层存在分区：上方因复氧、光合作用成好氧区，下部 兼性区，底部（泥）厌氧区。 c、表层藻类放氧： 106CO2＋16NO3 －＋HPO4 2－＋122H2O＋18H＋→ C106H263O110N16P＋138O2↑ d、上层异氧菌降解： C11H29O7＋14O2＋H＋→11CO2＋13H2O＋NH4 ＋ e、底层厌氧水解：大分子→小分子→挥发酸→甲烷
风 阳光 光合作用 新细胞 藻类 处理水 入污水 哀死菌类 可沉物质 有机 细菌 氿 菌 好氧分解 衰死菌类 新细胞 CHa CO NH, :∵∵·∵ 凶车洋↓凶K ∵,", ∵|厌氧分解 天氧发时有机厌氧发少 酸醇 ∴∵:!
fC、N、P的迁移与转化 碳的转化:改变水体碳酸盐的缓冲平衡(p265)。 氮的转化:有机氮→氨氮(少部分挥发和被生物同 化)→亚硝酸氮→硝酸氮→氮气。 磷的转化:进水中的磷有有机磷、聚磷酸盐和正磷 酸盐(预处理沉淀约10%的不溶解性磷)正磷酸盐 偏磷酸盐→生物和化学沉淀。 由于C、N、P的转化以及日昼光合作用与否,导致 水体pH变化,日间升高、夜间降低;硝化作用时 降低、反硝化时升高,并引起磷酸盐(日间易于沉淀、 夜间溶解)、重金属等沉淀和溶解 g其它有害物质转化:生物降解(难降解有机物)、吸 附与吸收重金属(植物),鳌合与沉淀(底泥)
f.C、N、P的迁移与转化 碳的转化：改变水体碳酸盐的缓冲平衡(p265)。 氮的转化：有机氮→氨氮（少部分挥发和被生物同 化）→亚硝酸氮→硝酸氮→氮气。 磷的转化：进水中的磷有有机磷、聚磷酸盐和正磷 酸盐(预处理沉淀约10％的不溶解性磷)→正磷酸盐、 偏磷酸盐→生物和化学沉淀。 由于C、N、P的转化以及日昼光合作用与否，导致 水体pH变化，日间升高、夜间降低；硝化作用时 降低、反硝化时升高，并引起磷酸盐(日间易于沉淀、 夜间溶解)、重金属等沉淀和溶解。 g.其它有害物质转化：生物降解(难降解有机物)、吸 附与吸收重金属(植物)，鳌合与沉淀(底泥)
3)净化作用: a、稀释作用:在风力、水流与浓度差的作用下,与 塘内污水混合。 b、沉淀与絮凝作用:水力作用降低而沉淀;微生物 及其分泌物与污染物质絮凝 C、好氧微生物的代谢:主要是细菌,但随负荷降低 细菌作用降低。 d、厌氧微生物的代谢:能经历厌氧水解,产氢产酸 和产甲烷的全过程 e、浮游生物:光合作用与降解作用。 f、水生植物:吸收与产氧作用。 思考题:生物塘的污染降解作用与活性污泥法 生物膜法有何区别?其对污染控制工程有何 影响?
3）净化作用： a、稀释作用：在风力、水流与浓度差的作用下，与 塘内污水混合。 b、沉淀与絮凝作用：水力作用降低而沉淀；微生物 及其分泌物与污染物质絮凝。 c、好氧微生物的代谢：主要是细菌，但随负荷降低 细菌作用降低。 d、厌氧微生物的代谢：能经历厌氧水解，产氢产酸 和产甲烷的全过程。 e、浮游生物：光合作用与降解作用。 f、水生植物：吸收与产氧作用。 思考题：生物塘的污染降解作用与活性污泥法、 生物膜法有何区别？其对污染控制工程有何 影响？
4)影响因素 a、温度:稳定塘运行的主要影响因素之一。温度每增高10℃ 微生物的代谢速度将提高一倍。生物塘表面水温高,但昼夜 温差大;底层温度低,但较稳定。温度影响水力停留时间 b、光照:提供能量,使藻、植物进行光合作用,对有机物的 降解和藻类供氧有重要影响。 风力:风力大且四季分布均匀,利于产生良好的水力条件 利于DO、污水的传质 d、营养比例:C、N、P、K、Fe、S等。 e、进出水水质与有机负荷:浓度高和难降解有机物多(或高 负荷),采用厌氧或兼氧塘;水质浓度低、出水水质要求高 或低负荷,采用深度处理等。 蒸发量与降雨量:降雨一稀释、蒸发一浓缩。 g、污水的预处理:去除可沉SS和油脂;调节pH值,去除有毒 有害物质。 3、好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝氧塘、深度处理塘,控制岀 水塘(见补充材料)
4）影响因素 a、温度：稳定塘运行的主要影响因素之一。温度每增高10℃ 微生物的代谢速度将提高一倍。生物塘表面水温高，但昼夜 温差大；底层温度低，但较稳定。温度影响水力停留时间。 b、光照：提供能量，使藻、植物进行光合作用，对有机物的 降解和藻类供氧有重要影响。 c、风力：风力大且四季分布均匀，利于产生良好的水力条件， 利于DO、污水的传质。 d、营养比例：C、N、P、K、Fe、S等。 e、进出水水质与有机负荷：浓度高和难降解有机物多（或高 负荷），采用厌氧或兼氧塘；水质浓度低、出水水质要求高 或低负荷，采用深度处理等。 f、蒸发量与降雨量：降雨－稀释、蒸发—浓缩。 g、污水的预处理：去除可沉SS和油脂；调节pH值，去除有毒 有害物质。 3、好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝氧塘、深度处理塘，控制出 水塘（见补充材料）