水污染控制工程课件水污染控制工程5.pptx

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(biological stabilization pond),俗称氧化塘(oxidation pond)。
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、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
:好氧菌、兼性菌、产酸菌、厌氧菌、硝化菌、光合细菌等。
:绿藻、蓝绿藻等。
:不同类型稳定塘数量变化较大,不宜作为指示生物。
(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。
: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+→
C106H263O110N16P+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。
、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)、重金属等沉淀和溶解。
: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