污水的自然生物处理PPT资料.ppt

1、好氧菌、兼性菌、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。,6.1.2 净化机理：,水葫芦,耐污、去污能力强,水葫芦 即凤眼莲，学名Eichharnia crassipes，属雨久花科、凤眼莲属。俗称水葫芦、布袋莲、水荷花、假水

2、仙等。它是一种水生漂浮植物，高约0.3米，在深绿色的叶下，有一个直立的椭圆形中空的葫芦状茎，因而得名。每年夏秋之间盛长。水葫芦鲜品每百克含水分95.2 克，蛋白质1.1 克，脂肪0.7 克，纤维素1.4 克，钙30 毫克，磷80 毫克，还含有多种维生素。水葫芦具有清热解毒、除湿、祛风热的功效。1901年，凤眼莲被作为观赏植物引入中国，上个世纪五六十年代被作为猪饲料推广，曾一度用它来净化污水。之后，凤眼莲在中国一发不可收拾。,凤眼莲对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡，破坏水下动物的食物链，导致水生动物死亡。同时，任何大小船只也别想在水葫芦的领地里来去自

3、由。不仅如此，凤眼莲还有富集重金属的能力，凤眼莲死后腐烂体沉入水底形成重金属高含量层，直接杀伤底栖生物。正可谓三位一体式的灭绝战术！凤眼莲主要分布在中国南方，由于北方河流有冻结期，凤眼莲无法在自然状态下生存。在南方凤眼莲已经泛滥成灾，比如现在的珠江水系已经遍布凤眼莲（据统计，珠江水系凤眼莲每十年数目增长十倍！）。据说云南昆明的滇池，由于水质污染导致水葫芦疯长，几乎遮盖了整个滇池，使很多水生生物几乎绝迹。这个“引进”，和“社寿螺”一样，初衷是有益的，结果导致了祸害，真是始料所不及！,浮萍浮萍漂泊本无根,天涯游子君莫问山河破碎风飘絮,身世浮沉雨打萍。宋文天祥过零丁洋,浮萍（fuping）（Lemn

4、a minor）又名青萍。单子叶植物浮萍科。浮水小草本。植物体退化成小叶状体，倒卵形或椭圆形，两侧对称，长25毫米，全缘，两面均成绿色，有时下面略带紫色，有5条脉，下面中部具1条毛状根。花单性，雌雄同株，生于叶状体边缘开裂处，生佛焰苞内。我国南北均有分布。生长于池塘、稻田、湖泊中。全草供药用，有发汗、利水、消肿功效；也可作家禽饲料和稻田绿肥。,利用浮萍净化氮磷污水机理及其优化工艺条件研究Research on Mechanism and Technological Conditions of Nitrogen-phosphorus Wastewater Treatment by Duckwee

5、d博士毕业论文,眼子菜 Potamogeton octandrus Poir.科别：眼子菜科 介绍：为多年生沉水浮叶型的单子叶植物，喜凉爽至温暖、多光照至光照充足的环境。茎纤细，丝状，分歧性高；分枝前端经常会分化出芒状的冬眠芽。叶两型：沉水叶殆为互生，窄缐形或丝状，前端尖，无柄，膜质，绿色；浮水叶对生或互生，披针形至窄椭圆形，前端尖，有长柄，殆为青绿色；托叶膜状，两两边缘重叠。花期夏季至初秋，穗状花序短，小花少数；花被片四枚，绿色；雄蕊四枚；心皮四枚。果实倒卵形，作拥挤的密集排列，无柄或具短柄，前端具有一短嘴，下部则有三道背脊，中央一道背脊有少数的粗齿突。,沉水植物,花叶水葱（Scirpus

6、validus cv.zebrinus）绿叶水葱的变种，与原种的区别是圆柱形茎秆上有黄色环状条斑,比原种更具观赏价值。植株高1.21.8m，根状茎匍匐横生，须根细长密集。茎秆单生，直立，圆柱形，表皮光滑，黄绿相间，中有海绵状空隙组织。长侧枝聚伞花序47个，生长黄绿色小穗，内有长约2mm的小坚果。花期67月，果期78月。花叶水葱原产于北美，性喜温暖湿润，在自然界中常生于沼泽地、浅水或湿地草丛中。花叶水葱株丛挺立，色泽美丽奇特，飘洒俊逸，观赏价值尤胜于绿叶水葱。最适宜作湖、池水景点。,挺水植物,（2）稳定塘生态系统,1）稳定塘生态系统（A）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

7、提供的氧降解有机污染物，其它仅起辅助作用。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：106CO216NO3HPO42122H2O18H C106H263O110N16P138O2d、上层异氧菌降解：C11H29O7N14O2H11CO213H2ONH4 e、底层厌氧水解：大分子小分子挥发酸甲烷。,白天，光合作用强，pH上升，不溶性磷化物沉淀出来。晚上相反。,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 氮的转化：有机氮氨氮（

8、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。除磷率达5070%。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）、螯合与沉淀（底泥）。,2、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

9、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，产氧作用还有放养的鱼类等。f、水生维管束植物的作用吸收氮、磷；富集重金属；供氧；水生植物的根和茎，为细菌和微生物提供了生长介质，去除BOD和COD的功能有所提高。,3、影响因素a、温度：稳定塘运行的主要影响因素之一。5-30以内，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。温度低，减少进水负荷。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

10、、混合：风对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。进出口设置、导流板、人工搅拌等。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。对于城市污水，格栅、沉砂池、沉淀池、除油池、水解酸化池等。,6.1.3 好氧塘,（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

11、）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。,1、种类,细菌的降解作用：有机物O2H+CO2H2ONH4+C5H7O2N 藻类的光合作用：106CO216NO3-HPO42-122H2O18H+C106H263O110N16P138O2,2、基本工作原理,（细菌）,（藻类）,塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。塘内的藻类进行光合作用，释放出氧，塘表面的好氧型异氧细菌利用水中的氧，通过

12、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：,藻类光合作用使塘水的溶解氧和pH呈昼夜变化。白天，藻类光合作用使CO2降低，pH上升。夜间，藻类停止光合作用，细菌降解有机物的代谢没有终止，CO2累积，pH下降。其平衡关系式如下：,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11085109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，可反映

13、塘的运行状况和处理效果。,3、好氧塘内的生物种群,4、好氧塘内的设计,一般规定：处理水回流、底泥清除、除藻处理。（1）除可悬浮物。（2）好氧塘分格，不宜少于两格。（3）水深应保证阳光投射到塘底。（4）应对污水进行良好的混合。风是稳定塘塘水混合的主要动力，应建于高处通风的地方。（5）塘表面积以矩形为宜。（6）可能的话考虑回流措施。（7）塘泥定期清除准备。（8）进行除藻处理。好氧塘的计算以面积负荷率来计算,6.1.4 兼性塘,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。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，也能在无分子氧条件下，以NO3-、CO32-作为

14、电子受体进行无氧代谢。厌氧区无溶解氧。污泥层中的有机质由厌氧微生物对其进行厌氧分解，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，还可以有效地去除磷、氮等营养物质和某些难降解的有机污染物。,1、工 作 原 理,兼性塘的主要尺寸的经验值如下：兼性塘可以作为独立处理技术考虑。塘的有效水深为1.2-2.5m,超高为0.5-1.0m。污泥厚度取值0.3m,可容纳10年左右的积泥。（3）停留时间：7-180天（4）BOD5表面

15、负荷率，按0.0002-0.010kg/（m2d）（5）BOD去除率一般为70%-90%。（6）藻类浓度取值10-100mg/L（7）如采取处理水循环措施，循环率可为0.2-2.0 在塘的构造方面：1）塘形，以矩形为宜，长宽比以2：1或3：1为宜。2）塘数，一般不少于2座。宜采用多以串联，第一塘面积占 30-60%。3）进水口，矩形塘进水口应尽量使塘的横断面上配水均匀，宜采用扩散管和多点进水。4）出水口，出水口和进水口之间的直线距离应尽可能大，一 般在矩形塘对角线排列设置。,2、兼性塘的设计,3、优点（1）对水量、水质的冲击负荷有一定的适应能力；（2）在达到同等的处理效果条件下，其建设投资与维

16、护管理费用低于其他生物处理工艺。,6.1.5 厌氧塘,1）只有细菌参与。产酸菌和产氢产乙酸菌是由兼性菌和厌氧菌，产甲烷菌是专性厌氧菌。2）三者不是直接的食物链关系，而是代谢产物有机酸、乙酸和氢是产甲烷菌的营养物质。,厌氧塘对有机污染物的降解，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

17、的动态平衡。1）产酸、产氢产乙酸、产甲烷三个阶段保持平衡，应控制塘内的有机酸浓度在3000mg/L以下。2）pH 6.57.53）C：N=20:14）控制抑菌物质（重金属和有毒物质）的量。,1工作原理,采用有机负荷进行设计：（1）BOD5表面负荷（kgBOD5/hm2d）,北方300kgBOD/（104d）（2）BOD5容积负荷（kgBOD5/m3d）（3）VSS容积负荷（kgVSS/m3d）。P276页 停留时间：给水排水手册建议值，城市污水30-50d，国外160天，短的为12天。形状：（1）一般为矩形，长宽比为2:12.5:1。单塘面积不大于8000m2。塘水有效深度一般为1.03.6m

18、,储泥深度大于0.5m，超高为0.61.0m。（2）厌氧塘进水口离塘底0.61.0m,出水口离水面深度应大于0.6m，使塘的配水和出水较均匀，塘底宽度大于9米时，采用多个进口。厌氧塘很少用于单独污水处理，而是作为其他处理设备的前处理单元。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。易产生臭气及浮渣。,2设计和应用,（4）厌氧塘的处理效果1）与水温、负荷率、水力停留时间以及污水性质有关。2）具有去除重金属离子的能力，成为重金属硫化物而被沉淀。3）产气量与所产气体的成分与水温有关。,3、对周围不利影响1）易于污染地下水，应做好防渗措施。2）多散发臭气，应远离住宅区，在500m以上。3）某

19、些废水形成浮渣层，有碍观瞻，滋生小虫，影响环境卫生，应采取措施。,类型 完全混合曝气塘:全部固体呈悬浮状态，并有足够的溶解氧 部分混合曝气塘:不要求全部固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并进行厌氧消化。,6.1.6 曝气塘,曝气塘:是人工强化的稳定塘，采用人工曝气装置向塘内污水充氧，多用表面机械曝气，也可用鼓风曝气系统。,（1）排放水的处理：1）沉淀池、或在塘中分割出静水区来沉淀。2）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。（2）水力停留时间,耗氧曝气塘为110d，兼性曝气塘为7-20天。（3）有效水深2.55.0m。（4）塘内悬浮固体浓度为80-200mg/L（5）曝气塘一般

20、不少于3座，通常按串连方式运行。,完 全 混 合 曝 气 塘,部 分 混 合 曝 气 塘,稳定塘的主要性能,法国南部某镇（MeZe），氧化塘污水处理系统,MeZe生态中心的氧化塘实验装置,MeZe氧化塘处理系统中曝气塘,水生植物塘,（1）处理对象二级出水，设在稳定塘的最后或起缓冲作用 BOD；不高于30mg/l（2）进水水质 COD：不高于120mg/l SS：30-60mg/l,6.1.7 深度处理塘,1、概述,2、特点（1）BOD的去除（COD），去除率不高（B:30-60%，C:10-25%）（2）除菌效果好（大肠杆菌、结核杆菌和葡萄球菌），受温度、光照时间、强度等影响。（3）藻类的去除

21、养鱼（藻类-动物性浮游生物-鱼食物链）（4）N、P的去除藻类的吸收 盛夏季节：硝酸氮去除率：30%磷：70%冬季：硝酸氮：0-10%磷：2-27%氮去除：反硝化 磷去除：磷酸盐（pH）,3、深度处理塘的计算1）以去除BOD、COD为主要目标的深度处理，见表6-6.2）养鱼的深度处理塘。BOD5负荷率取20-35kg/（104d），水力停留时间不小于15d.3）以除去氨氮为目的。BOD5表面负荷率，不高于20kg/（104d），水力停留时间不小于12d.4）以除磷为目的，BOD5表面负荷率，13kg/（104d），水力停留时间不小于12d，磷酸盐的去除率可按60%计算。,6.1.8 控制出水塘（

22、多为兼性塘类型，很少为好氧塘和厌氧塘）1、概述1）在低温季节多按贮水塘考虑，不排放处理水。2）为了保证冬贮存量，在冰封或处理水达不到排放标准前，必须将塘水 排空或排放到塘内某一特定水深。3）在冰封期，在耐低温微生物的作用下，有机污染物仍可降解，当塘深 在2.5米以上时，BOD5去处理可达50%左右。4）从冰融到塘的净化功能完全恢复之前的期间，仍不得排放处理水。5）在冬贮期间，在进水区应有一定范围的 活水区，使流入污水能够漫流 在结冰区的冰层上。6）在夏季，控制出水塘可按一般稳定塘的设计类型进行。,2、控制出水塘的设计要点1）塘深应大于该地区冰冻深度1米，在冰层下应保证有1.0米的水层。2）多塘

23、系统的控制出水塘，各塘应逐级降低塘底标高，以利排放塘水。3）塘底应考虑0.3-0.6米的贮泥层。4）进水口应设在污泥层之上，冰冻层之下。3、设计的一般要求1）要有一级处理，即污水进入前经格栅去除悬浮物。2）多塘既可串联也可并联。3）塘水不能少于2座。4）控制出水塘根据地形条件，可采用任何的表面形状，但应尽量避免产生短流现象。4、设计方法和数据。表6-7,.污水的土地处理系统,1 概念2 土地处理系统对污水的净化机理3 土地处理系统的组成4 土地处理基本工艺5 土地处理系统应注意的几个问题,6.2.1 概述 在人工控制条件下,将污水投配在土地上，通过土壤微生物植物的生态系统，进行物理、化学、物理

24、化学和生物化学的净化过程，使污水得到净化的一种污水处理工艺。其中土壤胶体和土壤微生物是土壤能够容纳、缓冲和分解微生物的关键。在污染物得以净化的同时，水中营养物质和水分也得以循环利用。因此，土地处理是使污水资源化，无害化和稳定化的处理利用系统。,6.2.2 净化作用机理1）物理过滤：土壤颗粒孔隙的截留。2）物理吸附：黏土等硅酸盐类物质具有离子交换和吸附作用。3）物理化学吸附：重金属离子与土壤胶体、腐植酸等螯合作 用。4）化学反应和化学沉淀：与土壤中的某些组分形成难溶性化 合物或因pH改变而沉淀、挥发。如与土壤中的铁、铝、钙、磷、碳酸盐等发生反应，氨氮在碱性条件下的挥发等。5）微生物代谢：通过各种

25、微生物的相互依存、协同作用，降 解各种有机物和氮磷等污染物质。6）植物代谢：植物的吸收、降解和蒸腾作用。,BOD大部分是在土壤表层土中去除的。土壤中含有大量的种类繁多的异养型微生物，它们能对被过滤、截留在土壤颗粒空隙间的悬浮有机物和溶解有机物进行生物降解，并合成微生物新细胞。当污水处理的BOD负荷超过让土壤微生物分解BOD的生物氧化能力时，会引起厌氧状态或土壤堵塞。,BOD的去除,磷和氮的去除,悬浮物质的去除,病原体的去除,重金属的去除,重金属主要是通过物理化学吸附、化学反应与沉淀等途径被去除的。重金属离子在土壤胶体表面进行阳离子交换而被置换、吸附，并生成难溶性化合物被固定于矿物晶格中；重金属

26、与某些有机物生成可吸性鳌合物被固定于矿物质晶格中；重金属离子与土壤的某些组分进行化学反应，生成金属磷酸盐和有机重金属等沉积于土壤中。,6.2.3土 地 处 理 基 本 工 艺,BOD5去除率可达95%以上；COD去除率可达8590%以上；氮去除率可达8090%以上；我国沈阳、昆明等地采用较多。,慢速渗滤示意图,表面布水和喷灌布水两种方式,适用于渗透性能良好的土壤，如砂土、砾石性砂土、砂质垆坶等。污水灌至快速滤渗田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。灌水与休灌反复循环进行，使滤田表面土壤处于厌氧-好氧交替运行状态，有利于氮磷的去除。依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，

27、使污水得以净化。快速渗滤法的主要目的是补给地下水和废水再生回用。进入快速渗滤系统的污水应进行适当预处理，以保证有较大的渗滤速率和硝化速率。,2、快速渗滤系统,（1）去除率高：BOD95%；COD91%出水BOD10mg/L；COD40mg/L（2）具有脱氮除磷功能：NH3去除率85%；TN去除率80%除磷率65%（3）去除大肠菌能力强，可达99.9%,地表漫流是以处理污水为主，兼行生长牧草的污水处理与利用工艺。地表漫流系统适用于渗透性差的黏土或亚黏土，地面的最佳坡度为 2 8。废水以喷灌法或漫灌法有控制地在地面上均匀漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流动过程中少量废水被植物摄取、蒸发和渗入地下。地

28、面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失，尾水收集后可回用或排放水体。进水必须经过适当的预处理。,3、地表漫流处理系统,BOD去除率达90%左右，总氮去除率达7080%SS的去除率达9095%可收获植物，牧草等。,湿地处理系统是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水的方法。污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、沼泽性植物的湿地上，废水在沿一定方向流动过程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化。湿地处理可直接处理污水或深度处理。污水进入系统前需预处理。,4、湿地处理系统,（1）天然湿地系统,图6-11 天然湿地处理系统示意图,利用天然洼淀、苇塘，并加以人工修整而成。水深30-80cm，不超过1.00m，净化作用类似好氧塘，适宜水的深度处理。,（2）自由水面人工湿地（人工筑成水池或沟槽状）,有机负荷和水力负荷低，将水层保持好氧状态为首要条件,图6-12自由水面人工湿地,用人工筑成水池或沟槽状，地面铺设隔水层以防渗漏，再填充一定深度的土壤层，在土壤层种植芦苇一类的维管束植物，污水由湿地一端通过布水装置进入，并以较浅的水层在地表上以推流方式向前移动，从另一端溢入集水沟，在流动的过程中保持着自由水面。,（3）人工潜流湿地处理系统,床内介质两层，上层为土壤，下层为由易于使水流通