第十二章 稳定塘和污水的土地处理 第一节 稳定塘
1 第十二章 稳定塘和污水的土地处理 第一节 稳定塘
概述 稳定塘又名氧化塘或生物塘。 稳定塘对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似,是 种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。 稳定塘多用于小型污水处理,可用作一级处理、二级处 理,也可用作三级处理。 稳定塘的分类□ 按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等划分 水生植物搶 兼性给 厌氧揞 常见 它 曝气搶 究金储存拾 派度处覆拾
2 稳定塘又名氧化塘或生物塘。 稳定塘对污水的净化过程与自然水体的自净过程相似，是 一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。 稳定塘多用于小型污水处理，可用作一级处理、二级处 理，也可用作三级处理。 概 述 按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等划分 好氧塘 兼性塘 厌氧塘 曝气塘 深度处理塘 水生植物塘 生态塘 完全储存塘 常 见 其 它 稳定塘的分类
好氧雄 好氧塘的深度较浅,阳光能透至塘底,全部塘水内都含有溶解氧,塘内菌藻 共生,溶解氧主要是由藻类供给,好氧微生物起净化污水作用 兼恒给 兼性塘的深度较大,上层是好氧区,藻类的光合作用和大气复氧作用使其有 较高的溶解氧,由好氧微生物起净化污水作用;中层的溶解氧逐渐减少,称兼性 区(过渡区),由兼性微生物起净化作用;下层塘水无溶解氧,称厌氧区,沉淀 污泥在塘底进行厌氧分解 厌氧塘的塘深在2m以上,有机负荷高,全部塘水均无溶解氧,呈厌氧状 态,由厌氧微生物起净化作用,净化速度慢,污水在塘内停留时间长 曝气塘采用人工曝气供氧,塘深在2m以上,全部塘水有溶解氧,由好氧 微生物起净化作用污水停留时间较短 派度处理给 深度处理塘又称三级处理塘或熟化塘,属于好氧塘。其进水有机污染物 浓度很低,一般BD≤30mg/。常用于处理传统二级处理厂的出水,提高出水 水质,以满足受纳水体或回用水的水质要求 稳定塘的优缺点 稳定塘的优点 基建投资低当有旧河道、沼泽地、谷地可利用作物作为稳定塘时,稳定 塘系统的基建投资低 口运行管理筒单经济稳定墉运行管理简单,动力消耗低,运行费用较 低,约为传统二级处理厂的1/31/5。 n可进行综合利用实现污水资源化,如将稳定塘出水用于农业灌溉,充 分利用污水的水肥资源;养殖水生动物和植物,组成多级食物链的复合生 态系统。 稳定塘的缺点 占地面积大没有空闲余地时不宜采用 处理效果受气候影响如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳 定塘的处理效果 a设计不当时,可能形成二次污染如污染地下水、产生臭氧和滋生蚊蝇
3 好氧塘 兼性塘 厌氧塘 曝气塘 深度处理塘 好氧塘的深度较浅，阳光能透至塘底，全部塘水内都含有溶解氧，塘内菌藻 共生，溶解氧主要是由藻类供给，好氧微生物起净化污水作用。 兼性塘的深度较大，上层是好氧区，藻类的光合作用和大气复氧作用使其有 较高的溶解氧，由好氧微生物起净化污水作用；中层的溶解氧逐渐减少，称兼性 区（过渡区），由兼性微生物起净化作用；下层塘水无溶解氧，称厌氧区，沉淀 污泥在塘底进行厌氧分解。 厌氧塘的塘深在2m以上，有机负荷高，全部塘水均无溶解氧，呈厌氧状 态，由厌氧微生物起净化作用，净化速度慢，污水在塘内停留时间长。 曝气塘采用人工曝气供氧，塘深在2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧 微生物起净化作用污水停留时间较短。 深度处理塘又称三级处理塘或熟化塘，属于好氧塘。其进水有机污染物 浓度很低，一般BOD5≤30mg/L。常用于处理传统二级处理厂的出水，提高出水 水质，以满足受纳水体或回用水的水质要求。 稳定塘的优点 基建投资低 当有旧河道、沼泽地、谷地可利用作物作为稳定塘时，稳定 塘系统的基建投资低。 运行管理简单经济 稳定塘运行管理简单，动力消耗低，运行费用较 低，约为传统二级处理厂的1/3~1/5。 可进行综合利用 实现污水资源化，如将稳定塘出水用于农业灌溉，充 分利用污水的水肥资源；养殖水生动物和植物，组成多级食物链的复合生 态系统。 稳定塘的缺点 占地面积大 没有空闲余地时不宜采用。 处理效果受气候影响 如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳 定塘的处理效果。 设计不当时，可能形成二次污染 如污染地下水、产生臭氧和滋生蚊蝇 等。 稳定塘的优缺点
好氧塘 种类 (1)高负荷好氧塘这类塘设置在处理系统的前部,目的是 处理污水和产生藻类。特点是塘的水深较浅,水力停留时间 较短,有机负荷高。 (2)普通好氧塘这类塘用于处理污水,起二级处理作用 特点是有机负荷较高,塘的水深较高负荷好氧塘大,水力停 留时间较长 (3)深度处理好氧塘深度处理好氧塘设置在塘处理系统的 后部或二级处理系统之后,作为深度处理设施。特点是有机 负荷较低,塘的水深较高负荷好氧塘大 好氧塘 基本工作原理 好氧塘净化有机污染物的基本工作原理如图所示 塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。有阳光照射时,塘内的藻 类进行光合作用,释放出氧,同时,由于风力的搅动,塘表面的好氧型异 氧细菌利用水中的氧,通过好氧代谢氧化分解有机污染物并合成本身的细 质(细胞增殖),其代谢产物C2则是藻类光合作用的碳源。塘内菌藻生 化反应可用下式(A)和(B)表示: 细菌的降解作用 有机物+02+B→C2+120+H++CHQ2 (A) 藻类的光合作用 106c02+16N03+HPQO42+1220+18H-→C1oH2s3O11P+13802(B) (藻类) 上述生化反应表明,好氧塘内有机污染物的降解过程,是溶解性有机污染 物转换为无机物和固态有机物一细菌和藻类细胞的过程
4 （1）高负荷好氧塘 这类塘设置在处理系统的前部，目的是 处理污水和产生藻类。特点是塘的水深较浅，水力停留时间 较短，有机负荷高。 （2）普通好氧塘 这类塘用于处理污水，起二级处理作用。 特点是有机负荷较高，塘的水深较高负荷好氧塘大，水力停 留时间较长。 （3）深度处理好氧塘 深度处理好氧塘设置在塘处理系统的 后部或二级处理系统之后，作为深度处理设施。特点是有机 负荷较低，塘的水深较高负荷好氧塘大。 好氧塘 种 类 细菌的降解作用 有机物＋O2＋H+→CO2＋H2O＋NH4 + ＋C5H7O2N （A） 藻类的光合作用 106CO2＋16NO3 -＋HPO4 2-＋122H2O＋18H+→C106H263O110N16P＋138O2 （B） 上述生化反应表明，好氧塘内有机污染物的降解过程，是溶解性有机污染 物转换为无机物和固态有机物－细菌和藻类细胞的过程。 好氧塘 基本工作原理 （细菌） （藻类） 好氧塘净化有机污染物的基本工作原理如图所示。 塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。有阳光照射时，塘内的藻 类进行光合作用，释放出氧，同时，由于风力的搅动，塘表面的好氧型异 氧细菌利用水中的氧，通过好氧代谢氧化分解有机污染物并合成本身的细 胞质（细胞增殖），其代谢产物CO2则是藻类光合作用的碳源。塘内菌藻生 化反应可用下式（A）和（B）表示：
好氧塘 基碑工作原理 藻类光合作用是塘水的溶解氧和pH值呈昼夜变化。白昼,藻类光合作用 释放的氧,超过细菌降解有机物的需氧量,此时塘水的溶解氧浓度很高, 可达到饱和状态。夜间,藻类停止光合作用,且由于生物的呼吸消耗氧 水中的溶解氧浓度下降,凌晨时达到最低。阳光再照射后,溶解氧再逐渐 上升。好氧塘的pH值与水中c2浓度有关,受塘水中碳酸盐系统的cQ2平衡 关系影响,其平衡关系式如下: CQ+H2O分HCG分BCG+H CG+H20分BCC+OH H,OoH+H+ 上式表明,白天,藻类光合作用使CO2降低,p值上升。夜间,藻类停 止光合作用,细菌降解有机物的代谢没有中止,C2累积,pH值下降 好氧塘 好氢生物 BD物质 体类 CO, H O, NH, 5
5 藻类光合作用是塘水的溶解氧和pH值呈昼夜变化。白昼，藻类光合作用 释放的氧，超过细菌降解有机物的需氧量，此时塘水的溶解氧浓度很高， 可达到饱和状态。夜间，藻类停止光合作用，且由于生物的呼吸消耗氧， 水中的溶解氧浓度下降，凌晨时达到最低。阳光再照射后，溶解氧再逐渐 上升。好氧塘的pH值与水中CO2浓度有关，受塘水中碳酸盐系统的CO2平衡 关系影响，其平衡关系式如下： 上式表明，白天，藻类光合作用使CO2降低，pH值上升。夜间，藻类停 止光合作用，细菌降解有机物的代谢没有中止，CO2累积，pH值下降。 ⎪ ⎭ ⎪ ⎬ ⎫ ⇔ + + ⇔ + + ⇔ ⇔ + − + − − − − − + H O OH H CO H O HCO OH CO H O H CO HCO H 2 2 3 2 3 2 2 2 3 3 好氧塘 基本工作原理 好氧塘
好氧塘 好氧塘的生物种 好氧塘内的生物种群主要有 藻类、菌类、原生动物、后生动物、水蚤等微型动物 菌类主要是生存在水深0.5m的上层,浓度为1×108~5×109个/mL, 主要种属与活性污泥和生物膜相同。 原生动物和后生动物的种属数与个体数,均比活性污泥法和生物膜 藻类的种类和数量与塘的负荷有关,它可以反应塘的运行状况和处 理效果。 好氧塘 好氧内的设计 好氧塘工艺设计的主要内容是计算好氧塘的尺寸和个数。表 12-1是好氧塘的典型设计参数。 好氧塘的主要尺寸的经验值如下: (1)好氧塘多采用矩形,表面的长宽比为3:14:1,一般以塘深的1/2处 一的面积作为计算塘面。塘堤的超高为0.61.0m。单塘面积不宜大于 (2)塘堤的内坡坡度为1:21:3(垂直:水平)外坡坡度为1:21:5(垂 直:水平) (3)好氧塘的座数一般不少于3座,规模很小时不少于2座
6 好氧塘内的生物种群主要有 藻类、菌类、原生动物、后生动物、水蚤等微型动物。 菌类主要是生存在水深0.5m的上层，浓度为1×108～5×109个/mL， 主要种属与活性污泥和生物膜相同。 原生动物和后生动物的种属数与个体数，均比活性污泥法和生物膜 法少。 藻类的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反应塘的运行状况和处 理效果。 好氧塘 好氧塘内的生物种群 好氧塘的主要尺寸的经验值如下： ⑴好氧塘多采用矩形，表面的长宽比为3:1~4:1，一般以塘深的1/2处 的面积作为计算塘面。塘堤的超高为0.6~1.0m。单塘面积不宜大于 4ha； ⑵塘堤的内坡坡度为1:2~1:3（垂直:水平）外坡坡度为1:2~1:5（垂 直:水平）； ⑶好氧塘的座数一般不少于3座，规模很小时不少于2座。 好氧塘 好氧塘内的设计 好氧塘工艺设计的主要内容是计算好氧塘的尺寸和个数。表 12－1是好氧塘的典型设计参数
兼性塘 工作原理 兼性塘的有效水深一般为1.0~2.0m,通常由三层组成,上层为好氧 区、中层兼氧区和底部厌氧区,如图所示 好氧区对有机污染物的净化机理与好氧塘相同。 兼性区的塘水溶解氧较低,且时有时无。这里的微生物是异氧型兼性细 菌,它们既能利用水中的溶解氧氧化分解有机污染物,也能在无分子条件 下,以NO3、CO3作为电子受体进行无氧代谢。 厌氧区无溶解氧。可沉物质和死亡藻类,菌类在此形成污泥层,污泥层 中的有机质由厌氧微生物对其进行厌氧分解。与一般的厌氧发酵反应相 同,其厌氧分解包括酸发酵和甲烷发酵两个过程。发酵过程中未被甲烷化 的中间产物(如脂肪酸、醛、醇等)进入塘的上、中层,由好氧菌和兼性 菌继续进行降解。而2、N等代谢产物进入好氧层,部分逸出水面,部 分参与藻类的光合作用。 兼性塘不仅可去除一般的有机污染物,还可以有效的去除磷、氮等营养 物质和某些难降解的有机污染物。 好氧层 9先合作用CO+HOO2+类细 好氧分解有机物+=CO+新细胞 兼性层 CO2, CH.NH, ,厌氧层 有机物一产酸发酵一甲烷发酵一气体 7
7 好氧区对有机污染物的净化机理与好氧塘相同。 兼性区的塘水溶解氧较低，且时有时无。这里的微生物是异氧型兼性细 菌，它们既能利用水中的溶解氧氧化分解有机污染物，也能在无分子条件 下，以NO3 -、CO3 2-作为电子受体进行无氧代谢。 厌氧区无溶解氧。可沉物质和死亡藻类，菌类在此形成污泥层，污泥层 中的有机质由厌氧微生物对其进行厌氧分解。与一般的厌氧发酵反应相 同，其厌氧分解包括酸发酵和甲烷发酵两个过程。发酵过程中未被甲烷化 的中间产物（如脂肪酸、醛、醇等）进入塘的上、中层，由好氧菌和兼性 菌继续进行降解。而CO2、NH3等代谢产物进入好氧层，部分逸出水面，部 分参与藻类的光合作用。 兼性塘不仅可去除一般的有机污染物，还可以有效的去除磷、氮等营养 物质和某些难降解的有机污染物。 兼性塘 工作原理 兼性塘的有效水深一般为1.0～2.0m，通常由三层组成，上层为好氧 区、中层兼氧区和底部厌氧区，如图所示
兼性塘 柔性塘的设计 兼性塘一般采用负荷法进行计算,我国建立较完善的设计规范。表 12-2是我国“七五”国家科技攻关成果建议的主要设计参数。 兼性塘的主要尺寸的经验值如下: (1)米性塘一般采用矩形,长宽比3:14:1塘的有效水深为 1.2^2.5m,超高为0.61.0m储泥区高度应大于0.3m (2)兼性塘的堤坝的内坡坡度为1:21:3(垂直:水平),外坡坡度为 1:21:5 (3兼性塘一般不少于三座,多采用串连,其中第一塘的面积约占兼 性塘总面积的30%~60%单塘面积应少于4h,以避免布水不均匀或 波浪较大等问题。 厌 氧 厌氧塘对有机污染物的降解,与所有的厌氧生物处 塘 理设备相同,是由两类厌氧菌通过产酸发酵和甲烷发酵两 阶段来完成的。即先由兼性厌氧产酸菌将复杂的有机物水 解、转化为简单的有机物(如有机酸。醇、醛等),再由绝 基对厌氧菌(甲烷菌)将有机酸转化为甲烷和二氧化碳等。 本工作原理 由于甲烷菌的世代时间长,增殖速度慢,且对溶解 氧和pH敏感,因此厌氧塘的设计和运行,必须以甲烷发酵 阶段的要求作为控制条件,控制有机污染物的投配率,以 保持产酸菌和甲烷菌之间的动态平衡。 应控制塘内的有机酸浓度在3000mg/以下,p值 为6.5~7.5,进水的BOD:N2P=100:2.5:1硫酸盐浓度应 小于500mg/L,以使厌氧塘能正常运行
8 兼性塘一般采用负荷法进行计算，我国建立较完善的设计规范。表 12－2是我国“七五”国家科技攻关成果建议的主要设计参数。 兼性塘的主要尺寸的经验值如下： ⑴兼性塘一般采用矩形，长宽比3:1~4:1。塘的有效水深为 1.2~2.5m，超高为0.6~1.0m,储泥区高度应大于0.3m。 ⑵兼性塘的堤坝的内坡坡度为1:2~1:3（垂直:水平），外坡坡度为 1:2~1:5。 ⑶兼性塘一般不少于三座，多采用串连，其中第一塘的面积约占兼 性塘总面积的30％~60％，单塘面积应少于4ha，以避免布水不均匀或 波浪较大等问题。 兼性塘的设计 兼性塘 厌氧塘对有机污染物的降解，与所有的厌氧生物处 理设备相同，是由两类厌氧菌通过产酸发酵和甲烷发酵两 阶段来完成的。即先由兼性厌氧产酸菌将复杂的有机物水 解、转化为简单的有机物(如有机酸。醇、醛等)，再由绝 对厌氧菌（甲烷菌）将有机酸转化为甲烷和二氧化碳等。 由于甲烷菌的世代时间长，增殖速度慢，且对溶解 氧和pH敏感，因此厌氧塘的设计和运行，必须以甲烷发酵 阶段的要求作为控制条件，控制有机污染物的投配率，以 保持产酸菌和甲烷菌之间的动态平衡。 应控制塘内的有机酸浓度在3000mg/L以下，pH值 为6.5～7.5，进水的BOD5：N：P=100:2.5:1,硫酸盐浓度应 小于500mg/L，以使厌氧塘能正常运行。 厌 氧 塘 基 本 工 作 原 理
厌氧塘的设计通常是用经验数据,采用有机负荷进 厌氧塘 行设计的。设计的主要经验数据如下 (1)有机负荷有机负荷的表示方法有三种:BD表面负荷 kgBOD/had)、BOD。容积负荷(kgo/m3d)WS容积负 荷( kaSS/m3d),我国采用Bo表面负荷。处理城市污水 的建议负荷值为200~600kg/had。对于工业废水,设计负 荷应通过试验确定 (2)厌氧塘一般为矩形,长宽比为2:125:1。单塘面积不 设大于仙塘水有效深度一般为2045储泥深度大于 计 和度应大于(图12-),使塘的配木和出术较好年 应进、出口的个数均应大于两个 用 厌氧塘很少用于单独污水处理,而是作为其他处理 设备酸前处理单元。厌氧塘宜用于处理高浓度有机废水,也 可用于处理城镇污水 曝气塘 曝气塘是在塘面上安装有人工曝气设备的稳定塘 曝气塘的两种类型 完全混合曝气塘 部分混合曝气塘 完全混合曝气塘中曝气装置的强 部分混合曝气塘不要求保持全部 度应能使塘内的全部固体呈悬浮状固体呈悬浮状态,部分固体沉淀并 态,并使塘水有足够的溶解氧供微进行厌氧消化。其塘内曝气机布置 目生物分解有机污染物 较完全混合曝气塘稀疏 气塘出水的悬浮固体浓度较高 进行沉淀,沉淀的方 法可以用沉淀池,或在塘中分割出静水区 若曝气塘后设量兼性 塘,则兼性塘要在进一步处理其出水的同 气塘的水力停留时间为3~10d 2~6m。曝气塘 不少于3座,通常按串连方式运行
9 厌氧塘的设计通常是用经验数据，采用有机负荷进 行设计的。设计的主要经验数据如下： ⑴有机负荷 有机负荷的表示方法有三种：BOD5表面负荷 （kgBOD5/ha·d）、BOD5容积负荷（kgBOD5/m3·d ）VSS容积负 荷（kgVSS/m3·d），我国采用BOD5表面负荷。处理城市污水 的建议负荷值为200～600kg/ha·d。对于工业废水，设计负 荷应通过试验确定。 ⑵厌氧塘一般为矩形，长宽比为2:1~2.5:1。单塘面积不 大于4ha。塘水有效深度一般为2.0~4.5m,储泥深度大于 0.5m，超高为0.6~1.0m。 ⑶厌氧塘的进水口离塘底0.6~1.0m,出水口离水面的深 度应大于0.6m（图12－3），使塘的配水和出水较均匀， 进、出口的个数均应大于两个。 厌氧塘很少用于单独污水处理，而是作为其他处理 设备酸前处理单元。厌氧塘宜用于处理高浓度有机废水，也 可用于处理城镇污水。 厌 氧 塘 设 计 和 应 用 曝气塘是在塘面上安装有人工曝气设备的稳定塘 曝气塘 曝气塘出水的悬浮固体浓度较高，排放前需进行沉淀，沉淀的方 法可以用沉淀池，或在塘中分割出静水区用于沉淀。若曝气塘后设置兼性 塘，则兼性塘要在进一步处理其出水的同时起沉淀作用。 曝气塘的水力停留时间为3～10d，有效水深2～6m。曝气塘一般 不少于3座，通常按串连方式运行。 完全混合曝气塘中曝气装置的强 度应能使塘内的全部固体呈悬浮状 态，并使塘水有足够的溶解氧供微 生物分解有机污染物。 部分混合曝气塘不要求保持全部 固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并 进行厌氧消化。其塘内曝气机布置 较完全混合曝气塘稀疏。 完全混合曝气塘 部分混合曝气塘 曝气塘的两种类型
完全混合曝气塘 部分混合曝气塘 好氧 好氧 沉淀固体厌氧 图12-4曝气塘工作示意图 10
10 完全混合曝气塘 部分混合曝气塘