水污染控制技术4污水的自然生物处理

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1、水污染控制技术主讲：李宏罡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

2、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。一、稳定塘（生物塘）1、概述稳定塘：又叫生物稳定塘（biologicalstabilizationpond），俗称氧化塘（oxidationpond）。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、

3、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。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

4、：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。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－＋HPO42－＋122H2O＋18H＋→C1

5、06H263O110N16P＋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。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

6、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？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

7、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