水污染控制工程[5]

第十四章 稳定塘和污水的土地理第一节第一节 稳稳 定定 塘塘稳定塘又名氧化塘或生物塘。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相似，是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。理设施。稳定塘多用于小型污水处理，可用作一级处理、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。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好 氧氧 塘塘兼兼 性性 塘塘厌厌 氧氧 塘塘曝曝 气气 塘塘深度处理塘深度处理塘强化塘强化塘生生 态态 塘塘完全储存塘完全储存塘对氧对氧需求需求用用途途稳 定 塘 的 分 类好好 氧氧 塘塘兼兼 性性 塘塘厌厌 氧氧 塘塘曝曝 气气 塘塘 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。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。污泥在塘底进行厌氧分解。 厌氧塘的塘深在厌氧塘的塘深在2m2m以上，有机负荷高，全部塘水均无溶解氧，呈厌氧状态，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。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，塘深在曝气塘采用人工曝气供氧，塘深在2m2m以上，全部塘水有溶解氧，由好氧微以上，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。生物起净化作用，污水停留时间较短。稳定塘的优点稳定塘的优点基建投资低基建投资低 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。塘系统的基建投资低。运行管理简单经济运行管理简单经济 稳定塘运行管理简单，动力消耗低，运行费用较低，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约为传统二级处理厂的1/31/51/31/5。可进行综合利用可进行综合利用 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。系统。稳定塘的优缺点稳定塘的缺点稳定塘的缺点占地面积大占地面积大 没有空闲余地时不宜采用。没有空闲余地时不宜采用。处理效果受气候影响处理效果受气候影响 如季节、气温、光照、降如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳定塘的处理效果。雨等自然因素都影响稳定塘的处理效果。设计不当时，可能形成二次污染设计不当时，可能形成二次污染 如污染地下水、如污染地下水、产生臭氧和滋生蚊蝇等。产生臭氧和滋生蚊蝇等。 （1 1）高负荷好氧塘）高负荷好氧塘 这类塘设置在处理系统的前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。较浅，水力停留时间较短，有机负荷高。 （2 2）普通好氧塘）普通好氧塘 这类塘用于处理污水，起二级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。荷好氧塘大，水力停留时间较长。 （3 3）深度处理好氧塘）深度处理好氧塘 深度处理好氧塘设置在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。好氧塘大。 好 氧 塘种 类 有机物有机物O O2 2H H+ +COCO2 2H H2 2O ONHNH4 4+ + C C5 5H H7 7O O2 2N N （A A） 藻类的光合作用：藻类的光合作用：106CO106CO2 216NO16NO3 3- -HPOHPO4 42- 2-122H122H2 2O O18H18H+ +CC106106H H263263O O110110N N1616P P138O138O2 2 （B） 好 氧 塘基本工作原理（细菌）（细菌） （藻类）（藻类） 塘内菌藻生化反应可用下式（塘内菌藻生化反应可用下式（A A）和（）和（B B）表示：）表示： 细菌的降解作用：细菌的降解作用： 藻类光合作用使塘水的溶解氧和藻类光合作用使塘水的溶解氧和pHpH呈昼夜变化。呈昼夜变化。白天，藻类光合作用使白天，藻类光合作用使COCO2 2降低，降低，pHpH上升。夜间，藻上升。夜间，藻类停止光合作用，细菌降解有机物的代谢没有终止，类停止光合作用，细菌降解有机物的代谢没有终止，COCO2 2累积，累积，pHpH下降。下降。 其平衡关系式如下：其平衡关系式如下：HOHOHOHHCOOHCOHHCOCOHOHCO2322333222好 氧 塘基本工作原理好 氧 塘 好氧塘内的生物种群主要有藻类、菌类、原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。生动物、后生动物、水蚤等微型动物。菌类菌类主要是生存在水深主要是生存在水深0.5m0.5m的上层，浓度为的上层，浓度为1 110108 85 510109 9个个/ mL/ mL，主要种属与活性污泥和生，主要种属与活性污泥和生物膜相同。物膜相同。原生动物和后生动物原生动物和后生动物的种属数与个体数，均比活的种属数与个体数，均比活性污泥法和生物膜法少。性污泥法和生物膜法少。藻类藻类的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反映的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反映塘的运行状况和处理效果。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：好氧塘的主要尺寸的经验值如下： 好氧塘多采用矩形，表面的长宽比为好氧塘多采用矩形，表面的长宽比为3:14:13:14:1，一般以，一般以塘深的塘深的1/21/2处的面积作为计算塘面。塘堤的超高为处的面积作为计算塘面。塘堤的超高为0.61.0m0.61.0m。单塘面积不宜大于单塘面积不宜大于4ha4ha； 塘堤的内坡坡度为塘堤的内坡坡度为1:21:31:21:3（垂直（垂直: :水平）外坡坡度为水平）外坡坡度为1:21:51:21:5（垂直：水平）；（垂直：水平）； 好氧塘的座数一般不少于好氧塘的座数一般不少于3 3座，规模很小时不少于座，规模很小时不少于2 2座。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好氧塘工艺设计的主要内容是计算好氧塘的尺寸和个数。和个数。好氧区对有机污染物的净化机理与好氧塘相同。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，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，以以NONO3 3- -、COCO3 32- 2-作为电子受体进行无氧代谢。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。而菌和兼性菌继续进行降解。而COCO2 2、NHNH3 3等代谢产物进入好氧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。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，还可以有效地去除磷、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。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兼性塘的有效水深一般为1.01.02.0m2.0m。 兼性塘一般采用负荷法进行计算，我国建立了较完善的兼性塘一般采用负荷法进行计算，我国建立了较完善的设计规范。设计规范。 兼性塘的主要尺寸的经验值如下：兼性塘的主要尺寸的经验值如下： 兼性塘一般采用矩形，长宽比兼性塘一般采用矩形，长宽比3:14:13:14:1。塘的有效水深。塘的有效水深为为1.22.5m,1.22.5m,超高为超高为0.61.0m,0.61.0m,储泥区高度应大于储泥区高度应大于0.3m0.3m。 兼性塘的堤坝的内坡坡度为兼性塘的堤坝的内坡坡度为1:21:31:21:3（垂直（垂直: :水平），外水平），外坡坡度为坡坡度为1:21:51:21:5。 兼性塘一般不少于兼性塘一般不少于3 3座，多采用串连，其中第一塘的面座，多采用串连，其中第一塘的面积约占兼性塘总面积的积约占兼性塘总面积的30306060，单塘面积应少于，单塘面积应少于4hm4hm2 2，以避免布水不均匀或波浪较大等问题。以避免布水不均匀或波浪较大等问题。 兼 性 塘兼性塘的设计 厌氧塘对有机污染物的降解，与所有的厌氧生物处理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、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转化为简单的有机物( (如有机酸、醇、醛等如有机酸、醇、醛等) )，再由绝对厌，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。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，且对溶解氧由于甲烷菌的世代时间长，增殖速度慢，且对溶解氧和和pHpH敏感，因此厌氧塘的设计和运行，必须以甲烷发酵阶敏感，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。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应控制塘内的有机酸浓度在3000mg/L3000mg/L以下，以下，pHpH为为6.56.57.57.5，进水的，进水的BODBOD5 5：N N：P=100:2.5:1,P=100:2.5:1,硫酸盐浓度应小于硫酸盐浓度应小于500mg/L500mg/L，以使厌氧塘能正常运行。，以使厌氧塘能正常运行。厌氧塘基基本本工工作作原原理理 厌氧塘的设计通常是用经验数据，采用有机负荷进行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：设计的。设计的主要经验数据如下： 有机负荷有机负荷 有机负荷的表示方法有三种：有机负荷的表示方法有三种：BODBOD5 5表面表面负荷（负荷（kgBODkgBOD5 5/hm/hm2 2d d）、）、BODBOD5 5容积负荷（容积负荷（kgBODkgBOD5 5/m/m3 3d d ）、）、VSSVSS容积负荷（容积负荷（kgVSS/mkgVSS/m3 3d d）。我国采用）。我国采用BODBOD5 5表面负荷。表面负荷。处理城市污水的建议负荷值为处理城市污水的建议负荷值为200200600kg/600kg/（hmhm2 2d d）。对于）。对于工业废水，设计负荷应通过试验确定。工业废水，设计负荷应通过试验确定。 厌氧塘一般为矩形，长宽比为厌氧塘一般为矩形，长宽比为2:12.5:12:12.5:1。单塘面积不。单塘面积不大于大于4hm4hm2 2。塘水有效深度一般为。塘水有效深度一般为2.04.5m,2.04.5m,储泥深度大于储泥深度大于0.5m0.5m，超高为超高为0.61.0m0.61.0m。 厌氧塘的进水口离塘底厌氧塘的进水口离塘底0.61.0m,0.61.0m,出水口离水面的深度出水口离水面的深度应大于应大于0.6m0.6m，使塘的配水和出水较均匀，进、出口的个数均，使塘的配水和出水较均匀，进、出口的个数均应大于两个。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。可用于处理城镇污水。 厌氧塘设设计计和和应应用用 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。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曝气塘的水力停留时间为3 310d10d，有效水深，有效水深2 26m6m。曝气塘一般。曝气塘一般不少于不少于3 3座，通常按串连方式运行。座，通常按串连方式运行。 好氧曝气塘中曝气装置的强好氧曝气塘中曝气装置的强度应能使塘内的全部固体呈悬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解氧供微生物分解有机污染物。 兼性曝气塘不要求保持全部兼性曝气塘不要求保持全部固体呈悬浮状态，部分固体沉固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并进行厌氧消化。其塘内曝淀并进行厌氧消化。其塘内曝气机布置较完全混合曝气塘稀气机布置较完全混合曝气塘稀疏。疏。好好 氧氧 曝曝 气气 塘塘兼兼 性性 曝曝 气气 塘塘曝气塘的两种类型曝气塘的两种类型完完 全全 混混 合合 曝曝 气气 塘塘部部 分分 混混 合合 曝曝 气气 塘塘法国南部某镇（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稳 定 塘 系 统 的 工 艺 流 程稳定塘处理系统的组成稳定塘处理系统的组成稳定塘进水的预处理：稳定塘进水的预处理： 为防止稳定塘内污泥淤积，污水进入稳定塘前应先去除为防止稳定塘内污泥淤积，污水进入稳定塘前应先去除水中的悬浮物质。常用设备为格栅、普通沉砂池和沉淀池。水中的悬浮物质。常用设备为格栅、普通沉砂池和沉淀池。若塘前有提升泵站，而泵站的格栅间隙小于若塘前有提升泵站，而泵站的格栅间隙小于20mm20mm时，塘前可时，塘前可不另设格栅。原污水中的悬浮固体浓度小于不另设格栅。原污水中的悬浮固体浓度小于100mg/L100mg/L时，可只时，可只设沉砂池，以去除砂质颗粒。原污水中的悬浮固体浓度大于设沉砂池，以去除砂质颗粒。原污水中的悬浮固体浓度大于100mg/L100mg/L时，需考虑设置沉淀池。设计方法与传统污水二级处时，需考虑设置沉淀池。设计方法与传统污水二级处理方法相同。理方法相同。预处理系统预处理系统稳定塘稳定塘后处理设施后处理设施 稳定塘的流程组合依当地条件和处理要求不同而异，下图为几种典型的流程组合。稳定塘的流程组合塘的位置塘的位置 稳定塘应设在居民区下风向稳定塘应设在居民区下风向200m200m以外，以防止塘散发的臭气影以外，以防止塘散发的臭气影响居民区。此外，塘不应设在距机场响居民区。此外，塘不应设在距机场2km2km以内的地方，以防止鸟类（如水鸥）以内的地方，以防止鸟类（如水鸥）到塘内觅食、聚集，对飞机航行构成危险。到塘内觅食、聚集，对飞机航行构成危险。防止塘体损害防止塘体损害 为防止浪的冲刷，塘的衬砌应在设计水位上下各为防止浪的冲刷，塘的衬砌应在设计水位上下各0.5m0.5m以上。以上。若需防止雨水冲刷时，塘的衬砌应做到堤顶。衬砌方法有干砌块石、浆砌块若需防止雨水冲刷时，塘的衬砌应做到堤顶。衬砌方法有干砌块石、浆砌块石和混凝土板等。石和混凝土板等。在有冰冻的地区，背阴面的衬砌应注意防冻在有冰冻的地区，背阴面的衬砌应注意防冻 若筑堤土为黏土时，冬季会因若筑堤土为黏土时，冬季会因毛细作用吸水而冻胀，因此，在结冰水位以上位置换为非黏性土。毛细作用吸水而冻胀，因此，在结冰水位以上位置换为非黏性土。塘体防渗塘体防渗 稳定塘的渗漏可能污染地下水源；若塘体出水再考虑回用，则塘稳定塘的渗漏可能污染地下水源；若塘体出水再考虑回用，则塘体渗漏会造成水资源损失，因此，塘体防渗是十分重要的。但某些防渗措施体渗漏会造成水资源损失，因此，塘体防渗是十分重要的。但某些防渗措施的工程费用较高，选择防渗措施时应十分谨慎。防渗方法有素土夯实、沥青的工程费用较高，选择防渗措施时应十分谨慎。防渗方法有素土夯实、沥青防渗衬面、膨胀土防渗衬面和塑料薄膜防渗衬面等。防渗衬面、膨胀土防渗衬面和塑料薄膜防渗衬面等。塘的进出口塘的进出口 进出口的形式对稳定塘的处理效果有较大影响。设计时应注意进出口的形式对稳定塘的处理效果有较大影响。设计时应注意配水、集水均匀，避免短流、沟流及混合死区。主要措施为采用多点进水和配水、集水均匀，避免短流、沟流及混合死区。主要措施为采用多点进水和出水；进口、出口之间的直线距离尽可能大；进口、出口的方向避开当地主出水；进口、出口之间的直线距离尽可能大；进口、出口的方向避开当地主导风向。导风向。 稳 定 塘 塘 体 设 计 要 点 第二节第二节 污水土地处理污水土地处理 污水土地处理是在在农田灌溉的基础上，运用人污水土地处理是在在农田灌溉的基础上，运用人工调控利用土壤工调控利用土壤- -微生物微生物- -植物组成的生态系统使污植物组成的生态系统使污水中的污染物净化的处理方法水中的污染物净化的处理方法。 土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表土地处理技术有五种类型：慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地和地下渗滤系统。漫流、湿地和地下渗滤系统。 土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设土地处理系统是由污水预处理设施，污水调节和储存设施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水施，污水的输送、布水及控制系统，土地净化田，净化出水的收集和利用系统等五部分组成。的收集和利用系统等五部分组成。 污 水 土 地 处 理 BODBOD大部分是在土壤表层土中去大部分是在土壤表层土中去除的。除的。 土壤中含有大量的种类繁多的异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，并合和溶解有机物进行生物降解，并合成微生物新细胞。成微生物新细胞。 当污水处理的当污水处理的BODBOD负荷超过让土负荷超过让土壤微生物分解壤微生物分解BODBOD的生物氧化能的生物氧化能力时，会引起厌氧状态或土壤堵塞。力时，会引起厌氧状态或土壤堵塞。 污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。地处理系统中的净化是一个综合净化过程。土地处理系统的净化机理BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理污水土地处理系统的净化机理十分复杂，它包含了物理过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和过滤、物理吸附、物理沉积、物理化学吸附、化学反应和化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在化学沉淀、微生物对有机物的降解等过程。因此，污水在土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。土地处理系统中的净化是一个综合净化过程。土地处理系统的净化机理BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除在土地处理中，磷主要是通过植在土地处理中，磷主要是通过植物吸收，化学反应和沉淀、物理吸物吸收，化学反应和沉淀、物理吸附和沉淀附和沉淀, ,物理化学吸附等方式被物理化学吸附等方式被去除。去除。氮主要是通过植物吸收，微生物氮主要是通过植物吸收，微生物脱氮挥发、渗出等方式被去除。其脱氮挥发、渗出等方式被去除。其去除率受作物的类型、生长期、对去除率受作物的类型、生长期、对氮的吸收能力以及土地处理系统等氮的吸收能力以及土地处理系统等工艺因素工艺因素 的影响。的影响。BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 污水中的悬浮物质是依靠作物和污水中的悬浮物质是依靠作物和土壤颗粒间的孔隙截留、过滤去除土壤颗粒间的孔隙截留、过滤去除的。土壤颗粒的大小、颗粒间孔隙的。土壤颗粒的大小、颗粒间孔隙的形状、大小、分布和水流通道，的形状、大小、分布和水流通道，以及悬浮物的性质、大小和浓度等以及悬浮物的性质、大小和浓度等都影响对悬浮物的截留过滤效果。都影响对悬浮物的截留过滤效果。若悬浮物的浓度太高、颗粒太大，若悬浮物的浓度太高、颗粒太大，会引起土壤堵塞。会引起土壤堵塞。 土地处理系统的净化机理土地处理系统的净化机理BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除 污水经土壤处理后，水中大部分污水经土壤处理后，水中大部分的病菌和病毒可被去除，去除率可的病菌和病毒可被去除，去除率可达达92929797。其去除率与选用的。其去除率与选用的土地处理系统工艺有关，其中地表土地处理系统工艺有关，其中地表漫流的去除率较低，但若有较长的漫流的去除率较低，但若有较长的漫流距离和停留时间，也可以达到漫流距离和停留时间，也可以达到较高的去除效率。较高的去除效率。 土地处理系统的净化机理BODBOD的去除的去除磷和氮的去除磷和氮的去除悬浮物质的去除悬浮物质的去除病原体的去除病原体的去除重金属的去除重金属的去除重金属主要是通过物理化学吸附、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。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；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反应，生成金属磷酸盐和有机重金属等沉积于土壤中。属等沉积于土壤中。 土 地 处 理 基 本 工 艺 地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统 慢速渗滤系统适用于渗水性能良好的土壤、砂质土壤慢速渗滤系统适用于渗水性能良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。及蒸发量小、气候润湿的地区。 慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗流速度慢，慢速渗滤系统的污水投配负荷一般较低，渗流速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。故污水净化效率高，出水水质优良。 慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因慢速渗滤系统有农业型和森林型两种。其主要控制因素为：灌水率、灌水方式、作物选择和预处理等。素为：灌水率、灌水方式、作物选择和预处理等。快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水快速渗滤土地处理系统是一种高效、低耗、经济的污水处理与再生方法。适用于渗透性能良好的土壤，如砂土、处理与再生方法。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。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土壤处于厌氧- -好氧交替运行状态，依靠土壤微生物将被好氧交替运行状态，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。净化。 土 地 处 理 基 本 工 艺 地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统 土 地 处 理 基 本 工 艺 地表漫流系统适用于渗透性的黏土或亚黏土，地面地表漫流系统适用于渗透性的黏土或亚黏土，地面的最佳坡度为的最佳坡度为 2 2 8 8。废水以喷灌法或漫灌法有控制。废水以喷灌法或漫灌法有控制地在地面上均匀地漫流，流向设在坡脚的集水渠，在流地在地面上均匀地漫流，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。水收集后可回用或排放水体。 采用何种方法灌溉取决于土壤性质、作物类型、气象采用何种方法灌溉取决于土壤性质、作物类型、气象和地形。和地形。 地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统 土 地 处 理 基 本 工 艺 湿地处理系统是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水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、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。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。前需预处理。地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统 地下污水处理系统是将污水投配到距地面约地下污水处理系统是将污水投配到距地面约0.5m0.5m深、有良好渗透性的底深、有良好渗透性的底层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、层中，藉毛管浸润和土壤渗透作用，使污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化。吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化。 地下渗滤系统适用于无法接入城市排水管网的小水量污水处理。污水进地下渗滤系统适用于无法接入城市排水管网的小水量污水处理。污水进入处理系统前需经化粪池或酸化池预处理。入处理系统前需经化粪池或酸化池预处理。 土 地 处 理 基 本 工 艺 地表漫流地表漫流系统系统快速渗滤快速渗滤系统系统湿地处理湿地处理系统系统慢速渗滤慢速渗滤系统系统地下渗滤地下渗滤处理系统处理系统第三节第三节 人工湿地处理人工湿地处理概述概述湿地被称作地球的肾，是地球上重要的自然资源。湿地的湿地被称作地球的肾，是地球上重要的自然资源。湿地的定义为：湿地是指不稳其为天然或人工，长久或暂时性的定义为：湿地是指不稳其为天然或人工，长久或暂时性的沼泽、泥炭地火水域地带，静止或流动，淡水，半咸水，沼泽、泥炭地火水域地带，静止或流动，淡水，半咸水，咸水体，包括低潮时水深不超过咸水体，包括低潮时水深不超过6 6米的水域。米的水域。 天然湿地天然湿地 具有复杂的功能，可具有复杂的功能，可以通过物理的、化学的以通过物理的、化学的和生物的反应，去除污和生物的反应，去除污水中的污染物。但是比水中的污染物。但是比较珍贵，且承担负荷的较珍贵，且承担负荷的能力有限。不可能大规能力有限。不可能大规模地开发利用。模地开发利用。 人工湿地人工湿地 人工建造和管理控制的、人工建造和管理控制的、工程化的湿地；是由水、工程化的湿地；是由水、滤料以及水生生物所组成滤料以及水生生物所组成具有较高生产力和较强污具有较高生产力和较强污染物去除效果的生态系统。染物去除效果的生态系统。湿地法的特点湿地法的特点优优 点点效果稳定、有效、可靠，出水水质好，具有相当的脱氮除磷以及去除重金属的能力。基建投资费用低，一般为生物处理的1/31/4。能耗省，运行费用低，且可定期收割作物。经济效益好。运行操作简便，相关设备少，管理人员也较少。耐污及水力负荷强，抗冲击负荷性能好，适应性广。既能净化污水，又能美化景观。缺缺 点点需要土地面积大；对恶劣气候抵御力弱；净化能力受作物生长情况影响大；卫生条件较差。人工湿地系统填 料植 物微生物为植物和微生物提供生长介质；通过沉淀、过滤和吸附去除污染物。挺水植物：固定床体表面、提供良好的过滤条件、防止湿地淤泥淤塞、为微生物提供良好根区环境及冬季支承冰面。沉水植物和浮水植物：对污染物具有吸收、代谢、累积的作用。去除污水中的有机物质和氨氮，某些难降解的有机物质和有毒物质可以通过微生物自身变异去除。人工湿地净化污水的作用机理人工湿地净化污水的作用机理1.对有机物去除：不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用被截留而被微生物利用，可溶性有机物则通过植物根系生物膜的吸附吸收及生物代谢过程而被去除。随着处理过程的不断进行，通过对填料的定期更换及对植物的收割去除污染物2.脱氮过程氮的归宿包括：氮被有机质吸附；阳离子交换作用和固氮作用；植物吸收及收割而去除；NH3的挥发逸入大气被微生物代谢而形成新的细胞；化学的、生物的硝化与反硝化；随净化水流出；渗入地下水。3.除磷过程除磷过程有：植物吸收磷；生物除磷；磷在介质中的物话存贮。湿地进水中磷的总量=出水中磷含量+植物吸收磷量+植物吸收磷量+填料截留磷量。右边三项的比例约为：13%:17%:70%植物吸磷与稳定化作用于水中的碳水化合物有关。同时，植物在其衰老时会将35%75%的磷释放出。填料吸收磷对磷的沉积作用与填料的pH及填料的结构有关。人工湿地的类型人工湿地的类型一.表面流湿地向湿地表面布水，维持一定的水层厚度，水流呈推流式前进，整个湿地表面形成一层地表水流，流至终端而流出，完成整个净化过程。特点：操作简单、运行费用低、占地、水力负荷小，净化能力有限卫生条件差二.水平潜流湿地床底有隔水层，纵向有坡度。进水端沿床宽构筑有布水沟，内置填料。污水从布水沟投入床内，沿介质下部潜流呈水平渗滤前进，从另端除水沟流出。在出水端砾石层底部设置多孔集水管，可与能调节床内水位的出水管连接，以控制床内水位。特点：水力负荷大，处理效果好，卫生条件好；控制复杂，脱磷效果欠佳。三.垂直流湿地是水平潜流湿地与渗滤型土地处理系统相结合的一种湿地。采取地表布水，污水经水平渗滤，汇入集水暗管或集水沟出流。通过地表与地下渗滤过程发生物理、化学生物反应时污水得到净化。此类湿地可延长污水在土壤中的停留时间，从而提高水质。床体处于不饱和状态。氧通过大气扩散与植物根系传输进入湿地。特点：硝化能力强；处理有机物能力欠佳，控制复杂；落干、淹水时间长，夏季易滋生蚊蝇。人工湿地的设计人工湿地的设计人工湿地设计参数：水力停留时间：710d；投配负荷：220cm/d；布水深度：夏季30cm；有机负荷：1520 kgBOD5/(hm2.d)；长宽比：L:B10:1；植物：芦苇、香蒲、灯芯草等；湿地坡度：一般为03%；土壤要求：粘土-壤土。渗透率0.0250.35cm/h占地面积：F=6.5710-3Q （hm2）建设中的人工湿地处理试验系统建设中的氧化塘处理试验系统人人 工工 湿湿 地地 系系 统统无植物时人工湿地系统空白试验人工湿地系统植物栽种昆明滇池人工湿地处理暴雨径流试验系统沉砂池格栅湿地1泄洪沟泻洪闸示范工程（占地示范工程（占地6.2公顷）公顷）人工湿地处理暴雨示范工程