氧化塘和土地處理系統(tǒng)2013

第10章氧化塘和污水的土地處理系統(tǒng)10.1穩(wěn)定塘穩(wěn)定塘（Stabilization）：又名氧化塘（OxidationPond），生物塘，利用天然凈化能力處理污水的生物處理設(shè)施，其凈化過程與自然水體自凈過程相似。應(yīng)用：在歐美和部分發(fā)展中國家推廣很快。如下表，為美國的穩(wěn)定塘發(fā)展情況年份19451957196819761980現(xiàn)在穩(wěn)定塘數(shù)（個）4563125005500700020000全球有超過40個國家和地區(qū)使用穩(wěn)定塘來處理污水。我國穩(wěn)定塘的發(fā)展也很快，目前已經(jīng)超過40座。如：黑龍江省齊齊哈爾污水庫，上海金山石化總廠穩(wěn)定塘，新疆克拉瑪依市穩(wěn)定塘，湖北鄂城鴨兒湖，江蘇鎮(zhèn)江市征潤州穩(wěn)定塘，云南澄江縣撫仙湖，北京官廳水庫黑土洼等等。穩(wěn)定塘發(fā)展階段(1)用于處理小城鎮(zhèn)污水，美國90%用于處理萬人以下小城鎮(zhèn)污水，設(shè)計流量小于7570m3/d。(4)穩(wěn)定塘處理污水與綜合利用相結(jié)合，發(fā)展養(yǎng)魚、養(yǎng)禽、水生植物、飼料等。(5)穩(wěn)定塘的運行方式，由單塘運轉(zhuǎn)向多塘串聯(lián)運行，并以兼性塘為主，如：厭氧塘——兼性塘——好氧塘或兼性塘——好氧塘等串聯(lián)方式。(3)作為活性污泥二級處理的后續(xù)深度處理。(2)用于食品工業(yè)廢水，繼而廣泛用于造紙、紡織、皮革、石油化工等工業(yè)廢水。美國20世紀(jì)70年代有處理工業(yè)廢水的穩(wěn)定塘1000多座，處理食品廢水的占1/2。法國南部MeZe鎮(zhèn)的氧化塘污水處理系統(tǒng)齊齊哈爾市南郊污水處理廠氧化塘

氧化塘的面積有880公頃已經(jīng)具有生態(tài)效應(yīng)野鴨成群氧化塘進水口水體黑臭氧化塘2號塘水體已變黃氧化塘3號塘水體變綠，已形成生物系統(tǒng)氧化塘出水口水體已由黑臭變?yōu)榫G色1好氧穩(wěn)定塘特點好氧微生物——藻類共生藻類進行光合作用，吸收部分有機物分解的二氧化碳，放出氧，成為微生物利用的溶解氧。好氧塘是各類穩(wěn)定塘的基礎(chǔ)，一般都設(shè)好氧塘。出水藻類含量高，如果營養(yǎng)過剩產(chǎn)生水華有機負(fù)荷法：好氧塘有效面積：BOD5面積負(fù)荷（kg/m2﹒d）有機物面積去除負(fù)荷好氧塘主要尺寸經(jīng)驗值：1）多采用矩形，表面長寬比為2:1～3:1，一般一塘深1/2處面積作為計算塘面積。唐高0.6～1.0m，至少0.5米的超高。單塘面積不宜超過4ha(104m2)2）塘堤的內(nèi)坡坡度為1:2～1:3（垂直：水平），外坡坡度為1:4～1:5（垂直：水平），堤頂寬度取1.8～2.4m。3）好氧塘座數(shù)一般不少于3座，規(guī)模很小時不少于2座。好氧塘設(shè)計計算參數(shù)類型高負(fù)荷好氧塘普通好氧塘深度處理好氧塘BOD5表面負(fù)荷率（kg/（m2·d））0.004～0.0160.002～0.0040.0005水力停留時間（d）4～62～65～20水深（m）0.3～0.45～0.50.5～1.0BOD5去除率（%）80～9080～9560～80藻類濃度（mg/L）100～260100～2005～10回流比0.2～2.0好氧塘典型設(shè)計參數(shù)2兼性穩(wěn)定塘塘數(shù)：一般為多塘，串聯(lián)塘系統(tǒng)，最少3個塘。單塘面積要小于4ha，其中第一塘面積約占兼性塘總面積的30％～60％，塘長寬比：一般2：1～3：1，避免死角，四角應(yīng)為弧形。唐深：1.2～2.5m，保護高度：0.5～1.0m，污泥層厚度取0.3m，冰蓋厚度0.2～0.6m，塘堤的內(nèi)坡坡度為1:2～1:3（垂直：水平），外坡坡度為1:2～1:5（垂直：水平）。兼性塘設(shè)計基本參數(shù)：（一般采用負(fù)荷法計算）停留時間：7～180天，低緯度氣候暖，取低值，高緯度取高值。BOD5負(fù)荷：0.0002～0.010kgBOD5/m2

·d，北方取低值，南方取高值。冬季月平均氣溫（℃）BOD5表面負(fù)荷率（g/（m2·d））水力停留時間（d）15以上70～100＞710～1550～7020～70～1030～5040～20-10～020～30120～40-20～1010～20150～120-20以下＜10180～150處理城市污水兼性塘BOD面積負(fù)荷與水力停留時間3厭氧穩(wěn)定塘缺點：無法回收甲烷氣體、容易產(chǎn)生臭味、環(huán)境效果差。一般厭氧塘都作為預(yù)處理的手段，形成厭氧——好氧塘系統(tǒng)，較好的應(yīng)用于處理水量小、濃度高的有機廢水。與厭氧生物處理過程相同，厭氧降解分為水解、產(chǎn)酸、產(chǎn)氣三個階段。影響厭氧塘處理效率的因素有：氣溫、水溫、進水水質(zhì)、浮渣、營養(yǎng)比、污泥成分等。a.BOD面積負(fù)荷：我國給水排水設(shè)計手冊對厭氧塘處理城市污水的建議負(fù)荷率值為:200～600kgBOD/104m2·d

b．BOD容積負(fù)荷表6—4所列舉的是美國7個州處理城市污水厭氧塘的設(shè)計BOD容積負(fù)荷率與水力停留時間二項參數(shù)。塘深介于3～4.5m。c．VSS容積負(fù)荷率厭氧塘設(shè)計參數(shù)d．停留時間：城市污水30～50d（國外長達160d）主要尺寸：長寬比：(2～2.5):1，呈長方形。深度：有效深度（水深+泥深）3～5m，儲泥深度不應(yīng)小于0.5m，保護高度0.6～1.0m。單塘面積：≤0.8×104m2，塘底略具坡度，堤內(nèi)坡1：l～1：3。

厭氧塘進出口，厭氧塘進口一般按設(shè)在高于塘底0.6～1.0m處，該進水與塘底污泥相混合。塘底寬度小于9m時，可以設(shè)一個進口，寬塘應(yīng)采用多個進口。進水管徑200～300mm。出水口為淹沒式，深入水下0.6m，不得小于冰層厚度或浮渣層厚度。厭氧塘宜設(shè)于塘系統(tǒng)之首，厭氧塘宜并聯(lián)設(shè)置。4曝氣穩(wěn)定塘曝氣穩(wěn)定塘：塘面上安裝有人工曝氣設(shè)備的穩(wěn)定塘曝氣穩(wěn)定塘一般可分為：完全混合式曝氣塘，部分混合式曝氣塘。由于出水懸浮物濃度較高，一般后續(xù)需設(shè)立沉淀池或設(shè)兼性塘。停留時間：好氧1～10天，兼性7～20天塘深：2.5～5m，塘數(shù)：一般不少于3座，一般串連布置。一般處理1m3污水所需功率大于常規(guī)活性污泥法曝氣池。曝氣穩(wěn)定塘：塘面上安裝有人工曝氣設(shè)備的穩(wěn)定塘曝氣穩(wěn)定塘一般可分為：完全混合時曝氣塘，部分混合式曝氣塘。由于出水懸浮物濃度較高，一般后續(xù)需設(shè)立沉淀池或設(shè)兼性塘。5深度處理塘

(1)深度處理塘的進水水質(zhì)，除BOD、SS以外，其它各項指標(biāo)應(yīng)達到漁業(yè)水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。(2)放養(yǎng)的魚種應(yīng)以動物性浮游生物為食的魚類為主，如花鰱、白鰱，并配以鳙、鯉、羅非魚等。

(3)放養(yǎng)方式先飼養(yǎng)魚種，待魚體長達10～15cm，后再轉(zhuǎn)移到水質(zhì)良好的塘內(nèi)飼養(yǎng)成商品魚，商品魚上市前都要在清潔水域中飼養(yǎng)一段時間，以利釋放殘毒（對商品魚作殘毒分析）。

(4)放養(yǎng)魚的深度處理塘，出水的藻類含量可降至1000個／mL左右。深度處理塘的計算采用負(fù)荷率進行，根據(jù)去除對象的不同而采用不同的負(fù)荷率及其它各項設(shè)計參數(shù)。

(2)養(yǎng)魚的深度處理塘。

BOD負(fù)荷率可取值20～35kg/104m2·d)，水力停留時間應(yīng)不小于15d。(1)以去除BOD值為主要目的的深度處理塘。

(3)以去除氨氮為目的的深度處理塘；BOD表面負(fù)荷率不高于20kg/104m2·d)。水力停留時間不少于12d，氨氮的去除率可達65％～70％。

(4)以除磷為目的的深度處理塘；BOD表面負(fù)荷率在13kg/104m2·d。水力停留時間不少于12d，磷酸鹽的去除率可達60％。6控制出水塘(1)控制出水塘在低溫季節(jié)按貯存塘考慮，不排放處理水，這個期間的具體時間和長短根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w條件確定。

(2)為了保證冬貯容量，在冰封前或處理水質(zhì)達不到排放標(biāo)準(zhǔn)前，必須將塘水排空或排放到塘內(nèi)某一特定水深。為此，應(yīng)提前作好準(zhǔn)備，即在處理水達標(biāo)的期間加大排放量。(3)在冰封期，冰層下的水溫仍可保持2～5℃，在耐低溫的某些微生物的作用下，有機污染物仍可降解，當(dāng)塘的有效水深在2.5m以上時，冰層全部融化后測定，BOD去除率可達50％左右。

6控制出水塘

(4)從冰融到塘的凈化功能完全恢復(fù)之間的期間，仍不得排放處理水，穩(wěn)定塘應(yīng)能容納這個期間的污水。(5)在冬貯期間，在近水區(qū)應(yīng)有一定范圍的活水區(qū)，使流入污水能夠漫流在結(jié)冰區(qū)的冰層上。(6)在夏季，控制出水塘可按一般穩(wěn)定塘的設(shè)計類型進行，用于處理城市污水的控制出水塘，在夏季運行期間均可達到排放要求。(1)設(shè)計應(yīng)考慮的因素1)塘深應(yīng)大于該地區(qū)冰凍深度1m，在冰層下應(yīng)保證有1.0m深的水層2)多塘系統(tǒng)的控制出水塘，各塘應(yīng)逐級降低塘底標(biāo)高，以利排放塘水。3)在塘底應(yīng)考慮高為0.3～0.6m的貯泥層。4)進出水應(yīng)設(shè)在污泥層之上，冰凍層之下。7穩(wěn)定塘的工藝流程穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)一般由：預(yù)處理設(shè)施、穩(wěn)定塘、后處理設(shè)施。預(yù)處理：防止污泥淤積、去除懸浮物、格柵、沉砂池、沉淀池等。組合流程：以當(dāng)?shù)貤l件、處理要求不同而異。好氧塘厭氧塘好氧塘曝氣塘沉淀池厭氧塘兼性塘好氧塘曝氣塘兼性塘8穩(wěn)定塘的研究與進展穩(wěn)定塘的除藻技術(shù)(1)最后一塘放養(yǎng)水生植物，覆蓋水面，阻礙藻類光合作用。(2)氣浮除藻。水力學(xué)特性的研究采用串聯(lián)系統(tǒng)，避免短路。新工藝的研究(1)高效、曝氣穩(wěn)定塘、增加填料的強化穩(wěn)定塘（如云南澄江撫仙湖）。(2)塘前增加水解池，將大分子有機物水解為小分子，有利于出水水質(zhì)提高。穩(wěn)定塘過冬問題(1)美國：取冬季最低有機負(fù)荷設(shè)計穩(wěn)定塘，全年低負(fù)荷運行。(2)齊齊哈爾：“冬蓄夏灌”，冬天作為污水庫使用。這兩種辦法都要加大塘容積和面積。9穩(wěn)定塘出現(xiàn)的問題我國的穩(wěn)定塘工藝應(yīng)用剛剛起步，問題也比較多，主要集中于以下幾點：(1)污泥淤積嚴(yán)重，減少塘容積。(2)穩(wěn)定塘發(fā)臭，影響環(huán)境衛(wèi)生。(3)沒有采取有效的防滲防漏措施，地下水嚴(yán)重污染。(4)缺乏統(tǒng)一、有效的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，有些嚴(yán)重超負(fù)荷，有些卻常年處于低負(fù)荷運行，很不經(jīng)濟。我國的穩(wěn)定塘工藝應(yīng)用剛剛起步，問題也比較多，主要集中于以下幾點：(1)污泥淤積嚴(yán)重，減少塘容積。(2)穩(wěn)定塘發(fā)臭，影響環(huán)境衛(wèi)生。(3)沒有采取有效的防滲防漏措施，地下水嚴(yán)重污染。(4)缺乏統(tǒng)一、有效的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，有些嚴(yán)重超負(fù)荷，有些卻常年處于低負(fù)荷運行，很不經(jīng)濟。湖北省鄂州鴨兒湖氧化塘成公害1976年，國家投資653萬元修建了6000多畝的鴨兒湖氧化塘三級處理場，主要處理鴨兒湖附近的葛店化工廠、武漢化工二廠、建漢化工廠的工業(yè)廢水。到1997年，隨著武漢化工二廠的全面停產(chǎn)，這個用于廢水處理的氧化塘徹底閑置了。昔日亞洲最大的氧化塘，如今成了當(dāng)?shù)卮迕竦拇篝~塘。魚身發(fā)黑，吃起來有種怪味道，有點像農(nóng)藥的味道，當(dāng)?shù)馗窝缀桶┌Y的發(fā)病率比別的地方要高，黃陂嶺村這幾年死于癌癥的已有20多人。

由于氧化塘主要是處理農(nóng)藥廢水，大量的有毒物質(zhì)吸附在淤泥上。氧化塘閑置后不維護保養(yǎng)，污染累積?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)淤泥里含有汞、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等多種有害物質(zhì)，有的毒性物質(zhì)超標(biāo)萬倍以上。

云南澄江縣撫仙湖馬料河濕地工程生物濾床

撫仙湖馬料河濕地工程工藝流程沉砂池(美人蕉)氧化塘1氧化塘2氧化塘3(水芹菜+浮萍+睡蓮)潛流型濕地(香蒲＋蘆葦)潛流型濕地(香蒲)潛流型濕地(蘆葦)潛流型濕地(散竹＋蘆葦)梯級表流型人工濕地梯級表流型人工濕地（水芹菜和茨菰）湖濱天然濕地濕地工程凈化后的水樣和凈化前的水樣對比

主要依靠生物氧化、沉淀和過濾，把生活污水和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污水變?yōu)榍逅笤倭魅牒?。該工程占地?0畝，2003年10月建成運行，每天可凈化污水4萬多噸，10.2廢水土地處理系統(tǒng)污水的土地處理：是在人工調(diào)控下，利用土壤——微生物——植物組成的生態(tài)系統(tǒng)使污水中的污染物凈化的處理方法。在污染物得以凈化的同時，水中的營養(yǎng)物質(zhì)和水分也得以循環(huán)利用。因此，土地處理系統(tǒng)使污水資源化、無害化和穩(wěn)定化的處理系統(tǒng)。污水的土地處理，是在污水農(nóng)田灌溉的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。污水土地處理技術(shù)包括五類：慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、地下滲濾、濕地。凈化機理：十分復(fù)雜，主要包括物理過濾、物理吸附、物理沉積、物理化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)沉淀、微生物降解、植物吸收利用等等。是一個綜合凈化的過程。1慢速滲濾系統(tǒng)4）污染負(fù)荷低，處理效率高。5）受氣候和植物限制。冬季雨季收割期不能投配污水。6）要求水質(zhì)的處理程度高。特點：1）不產(chǎn)生徑流排放。2）土層厚應(yīng)大于0.6m，地下水位大于1.2m，土壤滲透系數(shù)應(yīng)大于1.5cm/h3）根據(jù)土壤、氣候和污水特點選擇適宜植物，獲得的生物量大，以經(jīng)濟作物為主。2快速滲濾系統(tǒng)污水通過具有良好滲透性能的土壤，藉生物氧化、沉淀、過濾氧化還原、硝化、反硝化等過程得到凈化的方法土壤厚度大于1.5m，滲透性能好地下水深2.5m以上，地面坡度小于10%距離人口密集區(qū)有一定距離的的河灘地、砂荒地。3污水地表漫流處理系統(tǒng)污水地表漫流系統(tǒng)（OF）：是將污水有控制的投配到土壤滲透性低、具有一定坡度、生長牧草的土地表面，污水再沿坡面以薄層流動過程中不斷被凈化，大部分出水以地表徑流匯集排放的一種土地處理類型。主要特點：1）適用于土壤滲透性差的粘土、壤土，或場地0.3～0.6m處有弱透水層土地；2）最佳坡度為2%～8%，經(jīng)人工建造形成均勻、緩和的坡面。3）對于處理要求較低，一般經(jīng)過一級處理或細(xì)篩處理即可。

4）污水濃度低的情況下，可以污水和污泥一起處理。

5）出水為地表匯集，可以直接排放或回收利用。

6）處理出水一般可以達到二級處理標(biāo)準(zhǔn)。4污水的地下滲濾處理系統(tǒng)地下滲濾處理系統(tǒng)：是將污水投配到距地面約0.5m深，有良好滲透性的地層中，藉毛管浸潤和土壤滲透作用，使污水向四周擴散，通過過濾、沉淀、吸附和生物降解作用等過程使污水得到凈化。地下滲濾系統(tǒng)適用于無法接入城市排水管網(wǎng)的小水量污水處理，如分散的居民點住宅、度假村、療養(yǎng)院等。污水進入處理系統(tǒng)前需經(jīng)化糞池或酸化(水解)池預(yù)處理。5人工濕地（CW）處理系統(tǒng)濕地：指地下水位終年接近地表面、土壤處于飽和狀態(tài)并生長著植物的地方。污水人工濕地處理系統(tǒng)（ConstructedWetland）：是將污水有控制地投配到經(jīng)人工構(gòu)造的濕地上，主要利用土壤、植物和微生物等作用處理污水的一種污水自然處理系統(tǒng)。按水流方式，污水人工濕地可以分為地表流、地下流和垂直流濕地三種。地表流濕地：水在生長稠密的水生（沼生）植物叢中流動，有自由水面。地下流濕地：水以潛流形式滲過長有植物的淺層多層濾床。垂直流濕地：結(jié)合上述兩種濕地特性，由上而下垂直流態(tài)。5人工濕地（CW）處理系統(tǒng)污水人工濕地處理系統(tǒng)通?？梢苑譃轭A(yù)處理、濕地田、水質(zhì)水量監(jiān)控三個部分預(yù)處理：沉砂池、提升泵、配水井、沉淀池、酸化水解池等濕地田：有緩坡的長方形單元地塊。包括床基、水層、植物、動物、微生物五個部分。水質(zhì)水量監(jiān)控：BOD5、CODcr、SS、pH值、水溫等等。濕地概述濕地是指水域與陸地交界的沼澤地帶，與森林、海洋并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)，濕地，可以沉淀、排除、吸收和降解有毒物質(zhì)，使?jié)撛诘奈廴疚镛D(zhuǎn)化為資源，因而被譽為“地球之腎”。人工濕地技術(shù)起源于上世紀(jì)50年代，目前已經(jīng)成為一個較為成熟的污水處理技術(shù)，研究表明，城市污水在3～5小時內(nèi)流過200余公頃的沼澤濕地后，硝酸鹽即可減少63％，磷減少57％；兩公頃濕地可凈化200公頃農(nóng)田徑流中過剩的氮和磷。人工濕地一般由人工基質(zhì)(多為碎石)和生長在其上的水生植物(如蘆葦、茳芏等)組成，是一種獨特的“土壤——植物——微生物”生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地處理廢水的凈化機理十分復(fù)雜，至今仍不完全清楚。一般認(rèn)為，人工濕地通過物理、化學(xué)及生化反應(yīng)三重作用凈化污水。

人工濕地的工藝原理

方法特點

人工濕地系統(tǒng)具有建造成本較低、運行成本很低、出水水質(zhì)非常好、操作簡單等優(yōu)點，同時如果選擇合適的植物品種還有美化環(huán)境的作用。但另一方面具有占地面積較大的缺點。適用范圍

經(jīng)過人工濕地系統(tǒng)系統(tǒng)處理后的出水水質(zhì)可以達到地面水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此它實際上是一種深度處理的方法。特別適用于飲用水源和景觀用水保護，處理后的水可以直接排入飲用水源或景觀用水的湖泊、水庫或河流中。國家環(huán)?？偩纸o這項技術(shù)定位：適用于污水收集管網(wǎng)不及地區(qū)污水處理、適用于小城鎮(zhèn)污水處理、適用于河湖水水體修復(fù)、適用于小區(qū)別墅區(qū)污水處理回用。人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)是一種生態(tài)工程方法，其基本原理是在一定的填料上種植特定的濕地植物，從而建立起一個人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，當(dāng)污水通過系統(tǒng)時，其中的污染物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)被系統(tǒng)吸收或分解，使水質(zhì)得到凈化。香蒲蘆葦燈芯草人工濕地中的挺水植物菖蒲馬尾草人工濕地中的浮水植物浮萍鳳眼蓮睡蓮眼子菜水葫蘆人工濕地中的沉水植物輪藻金魚藻人工濕地試驗點小試系統(tǒng)

人工濕地試驗點中試系統(tǒng)

沉砂池格柵濕地1泄洪溝瀉洪閘人工濕地處理暴雨方法日本渡良瀨蓄水池的人工濕地韓國良才川水質(zhì)生物－生態(tài)修復(fù)設(shè)施成都南河活水公園CW系統(tǒng)成都南河活水公園CW系統(tǒng)成都活水公園CW系統(tǒng)污染物去除率指標(biāo)去除率％厭氧池塘床系統(tǒng)魚塘溪水池總排口CODCr35.485.3-89>89BOD529.988.2-88.7>89TP18.754.789.393.997.4TN19.853.889.393.894.3系統(tǒng)設(shè)計規(guī)模為1000噸/天。此項目宗旨是將高效垂直流人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)應(yīng)用到洪湖的污染治理，從布吉河取水經(jīng)系統(tǒng)凈化后為洪湖補充清潔水量，同時截去洪湖周邊的污水排入，從而達到改善洪湖水質(zhì)的目的。洪湖人工濕地水質(zhì)凈化工程洪湖人工濕地系統(tǒng)

洪湖人工濕地系統(tǒng)出水溝洪湖人工濕地系統(tǒng)出水池

北京官廳水庫黑土洼濕地系統(tǒng)中德合作官廳水庫流域水生態(tài)環(huán)境綜合治理示范工程穩(wěn)定塘（面積84公頃）

穩(wěn)定塘庫濱挺水植物

濕地塘內(nèi)生物填料

濕地冬季冰下運行

濕地系統(tǒng)進出水對比

深圳“石巖人工濕地系統(tǒng)工程”石巖人工濕地全貌