污水的自然生物处理PPT资料.ppt
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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Eichharniacrassipes，属雨久花科、凤眼莲属。
俗称水葫芦、布袋莲、水荷花、假水仙等。
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）（Lemnaminor）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ResearchonMechanismandTechnologicalConditionsofNitrogen-phosphorusWastewaterTreatmentbyDuckweed博士毕业论文,眼子菜PotamogetonoctandrusPoir.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（Scirpusvaliduscv.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：
106CO216NO3HPO42122H2O18HC106H263O110N16P138O2d、上层异氧菌降解：
C11H29O7N14O2H11CO213H2ONH4e、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（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、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）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）pH6.57.53）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,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/lSS：
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（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，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28。
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
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