矿山污染治理技术-第5章-生物塘、厌氧、污泥处置课件.ppt

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1、第五节第五节 生物塘法生物塘法一、生物塘概述一、生物塘概述生物塘的发展史：l l第一个有记录的生物塘系统是第一个有记录的生物塘系统是19011901年于美国德克萨斯州的圣安年于美国德克萨斯州的圣安东尼奥市修建的。东尼奥市修建的。l l生物塘的研究和应用始于生物塘的研究和应用始于2020世纪初，世纪初，5050年代以后发展迅速。年代以后发展迅速。l l美国美国19761976年生物塘达年生物塘达55005500多个，目前已发展至多个，目前已发展至2 2万多个，其中工万多个，其中工业废水氧化塘多达业废水氧化塘多达50005000多座。多座。l l我国也早在我国也早在2020世纪世纪5050年代开展

2、了生物塘的研究，到年代开展了生物塘的研究，到8080年代发展年代发展较快。据统计，目前已有较快。据统计，目前已有150150余座，日处理水量近余座，日处理水量近180180万吨，占万吨，占全国污水排放总量的全国污水排放总量的2%2%。生物塘又名稳定塘或氧化塘。生物塘又名稳定塘或氧化塘。生物塘对污水的净化过程与自然水体的自生物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净过程相似，是一种利用天然净化能力处理污水的生物处理设施。污水的生物处理设施。生物塘多用于小型污水处理，可用作一级生物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。处理、二级处理，也可

3、用作三级处理。一、生物塘概述一、生物塘概述生物塘的优点生物塘的优点：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。定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低，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，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

4、链的复合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系统。生态系统。生物塘的缺点生物塘的缺点：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、降雨等自然因素都影如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳定塘的处理效果。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、产生臭氧和滋如污染地下水、产生臭氧和滋生蚊蝇等。生蚊蝇等。生物塘的优缺点一、生物塘概述一、生物塘概述生物塘可以是天然的或人工修整的河道、池塘、生物塘可以是天然的或人工修整的河道、池塘、洼

5、地，也可以是由人工修成的浅水池。洼地，也可以是由人工修成的浅水池。设计及地址选择应考虑：设计及地址选择应考虑：1 1、地理环境、地理环境2 2、合适的气温与光照、合适的气温与光照3 3、综合考虑地区污染源情况及环境保护要求，、综合考虑地区污染源情况及环境保护要求，合理选择生物塘类型合理选择生物塘类型4 4、塘底污泥的处理、塘底污泥的处理一、生物塘概述一、生物塘概述按塘内的生物类型、供氧方式等划分好好 氧氧 塘塘兼兼 性性 塘塘厌厌 氧氧 塘塘曝曝 气气 塘塘水生植物塘水生植物塘生生 态态 塘塘常常见见塘塘水水生生生生物物塘塘二、生物塘类型二、生物塘类型好好 氧氧 塘塘兼兼 性性 塘塘厌厌 氧氧

6、 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，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。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。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，称兼性区（过渡区），由兼性微生物起净化作用；下层塘水无溶解减少，称兼性区（过渡

7、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。氧，称厌氧区，沉淀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。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。好氧微生物起净化作用污水停留时间较短。（1 1）高负荷好氧塘）

8、高负荷好氧塘 这类塘设置在处理系统的前部，目的是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，起二级处理作用。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，塘的水深特点是有机负荷较高，塘的水深,负荷较高负荷较高,好氧塘大，水力好氧塘大，水力停留时间较长。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处理系统的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

9、理设施。特点是有机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，塘的水深负荷较低，塘的水深,负荷较高负荷较高,好氧塘大。好氧塘大。1、好 氧 塘种 类细菌的降解作用细菌的降解作用 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 B）上述生化反应表明，

10、好氧塘内有机污染物的降解过程，是溶解性有机污染上述生化反应表明，好氧塘内有机污染物的降解过程，是溶解性有机污染物转换为无机物和固态有机物细菌和藻类细胞的过程。物转换为无机物和固态有机物细菌和藻类细胞的过程。1、好 氧 塘基本工作原理（细菌）（细菌）（藻类）（藻类）好氧塘净化有机污染物的基本工作原理如图所示。好氧塘净化有机污染物的基本工作原理如图所示。塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。有阳光照射时，塘内的藻塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。有阳光照射时，塘内的藻类进行光合作用，释放出氧，同时，由于风力的搅动，塘表面的好氧型异类进行光合作用，释放出氧，同时，由于风力的搅动，塘表面的好氧型异

11、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），其代谢产物胞质（细胞增殖），其代谢产物COCO2 2则是藻类光合作用的碳源。塘内菌藻生则是藻类光合作用的碳源。塘内菌藻生化反应可用下式（化反应可用下式（A A）和（）和（B B）表示：）表示：藻类光合作用是塘水的溶解氧和藻类光合作用是塘水的溶解氧和pHpH值呈昼夜变化。白昼，藻类光合作用值呈昼夜变化。白昼，藻类光合作用释放的氧，超过细菌降解有机物的需氧量，此时塘水的溶解氧浓度很高，释放的氧，超过细菌降解有机物的需氧量，此时塘水的溶解氧浓度很高，可达到

12、饱和状态。夜间，藻类停止光合作用，且由于生物的呼吸消耗氧，可达到饱和状态。夜间，藻类停止光合作用，且由于生物的呼吸消耗氧，水中的溶解氧浓度下降，凌晨时达到最低。阳光再照射后，溶解氧再逐渐水中的溶解氧浓度下降，凌晨时达到最低。阳光再照射后，溶解氧再逐渐上升。好氧塘的上升。好氧塘的pHpH值与水中值与水中COCO2 2浓度有关，受塘水中碳酸盐系统的浓度有关，受塘水中碳酸盐系统的COCO2 2平衡平衡关系影响，其平衡关系式如下：关系影响，其平衡关系式如下：上式表明，白天，藻类光合作用使上式表明，白天，藻类光合作用使COCO2 2降低，降低，pHpH值上升。夜间，藻类停值上升。夜间，藻类停止光合作用，

13、细菌降解有机物的代谢没有中止，止光合作用，细菌降解有机物的代谢没有中止，COCO2 2累积，累积，pHpH值下降。值下降。1、好 氧 塘基本工作原理1、好 氧 塘好氧塘内的生物种群主要有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。藻类、菌类、原生动物、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物膜相同。主要种属与活性污泥和生物膜相同。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，均比活性污泥法和生物膜的种属数与个

14、体数，均比活性污泥法和生物膜法少。法少。藻类藻类的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反应塘的运行状况和处的种类和数量与塘的负荷有关，它可以反应塘的运行状况和处理效果。理效果。1、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3:13:14:14:1，一般以，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0.60.61.0m1.0m。单塘面积不宜大于单塘面积不宜大于4ha4ha（公顷）；（公顷）；塘堤的内坡坡度为塘堤的内坡坡度为1:21:2

15、1:31:3（垂直（垂直:水平）外坡坡度为水平）外坡坡度为1:21:21:51:5（垂直（垂直:水平）；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。1、好 氧 塘好氧塘内的设计好氧塘内的设计 好氧塘工艺设计的主要内容是计算好氧塘的尺寸和好氧塘工艺设计的主要内容是计算好氧塘的尺寸和个数。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，且时有时无。这里的微生物是异养型兼性细兼性区的塘水溶解氧较低，且时有时无。这里的微生物是异养型兼性细菌，它们既能利用水中的溶解氧氧化

16、分解有机污染物，也能在无溶解氧条菌，它们既能利用水中的溶解氧氧化分解有机污染物，也能在无溶解氧条件下，以件下，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。可沉物质和死亡藻类，菌类在此形成污泥层，污泥层厌氧区无溶解氧。可沉物质和死亡藻类，菌类在此形成污泥层，污泥层中的有机质由厌氧微生物对其进行厌氧分解。与一般的厌氧发酵反应相同，中的有机质由厌氧微生物对其进行厌氧分解。与一般的厌氧发酵反应相同，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（如脂

17、肪酸、醛、醇等）进入塘的上、中层，由好氧菌和兼性菌继间产物（如脂肪酸、醛、醇等）进入塘的上、中层，由好氧菌和兼性菌继续进行降解。而续进行降解。而COCO2 2、NHNH3 3等代谢产物进入好氧层，部分逸出水面，部分参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。与藻类的光合作用。兼性塘不仅可去除一般的有机污染物，还可以有效的去除磷、氮等营养兼性塘不仅可去除一般的有机污染物，还可以有效的去除磷、氮等营养物质和某些难降解的有机污染物。物质和某些难降解的有机污染物。2、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，通常由三层组成，上

18、层为好氧，通常由三层组成，上层为好氧区、中层兼氧区和底部厌氧区，如图所示。区、中层兼氧区和底部厌氧区，如图所示。兼性塘一般采用负荷法进行计算，我国建立较完善的设计规兼性塘一般采用负荷法进行计算，我国建立较完善的设计规范。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3:14:1。塘的有效水深为。塘的有效水深为1.22.5m，超高为，超高为0.61.0m,储泥区高度应大于储泥区高度应大于0.3m。兼性塘的堤坝的内坡坡度为兼性塘的堤坝的内坡坡度为1:21:3（垂直（垂直:水平），外坡水平），外坡坡度为坡度为1:21:5。兼性塘一

19、般不少于三座，多采用串连，其中第一塘的面积兼性塘一般不少于三座，多采用串连，其中第一塘的面积约占兼性塘总面积的约占兼性塘总面积的3060，单塘面积应少于，单塘面积应少于4ha，以避，以避免布水不均匀或波浪较大等问题。免布水不均匀或波浪较大等问题。兼性塘的设计2、兼 性 塘 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，是由厌氧菌通过产酸发酵和甲烷发酵两阶段来设备相同，是由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化为简单的有机物(

20、如有机酸。醇、醛等如有机酸。醇、醛等)，再由绝对厌氧，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。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，

21、以下，pHpH值为值为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,硫酸盐浓度应小硫酸盐浓度应小于于500mg/L500mg/L，以使厌氧塘能正常运行。，以使厌氧塘能正常运行。3、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表面负荷表面负荷（kgBODkgBOD5 5/ha/had d）、）、BO

22、DBOD5 5容积负荷（容积负荷（kgBODkgBOD5 5/m/m3 3d d）VSSVSS容容积负荷（积负荷（kgVSS/mkgVSS/m3 3d d），我国采用），我国采用BODBOD5 5表面负荷。处理城表面负荷。处理城市污水的建议负荷值为市污水的建议负荷值为200200600kg/ha600kg/had d。对于工业废水，设。对于工业废水，设计负荷应通过试验确定。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。单塘面积不大。单塘面积不大于于4ha4ha。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

23、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（图（图12123 3），使塘的配水和出水较均匀，进、），使塘的配水和出水较均匀，进、出口的个数均应大于两个。出口的个数均应大于两个。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酸前处理单元。厌氧塘宜用于处理高浓度有机废水，也可备酸前处理单元。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。用于处理城镇污水。3、厌氧塘设设计

24、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生物塘曝气塘是在塘面上安装有人工曝气设备的生物塘4、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，沉淀的方法可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。若曝气塘后设置兼性塘，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。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。曝气塘一般不少于。曝气塘一般不少于3 3座，通常

25、按串连方式运行。座，通常按串连方式运行。完全混合曝气塘中曝气装置的强完全混合曝气塘中曝气装置的强度应能使塘内的全部固体呈悬浮状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解氧供微态，并使塘水有足够的溶解氧供微生物分解有机污染物。生物分解有机污染物。部分混合曝气塘不要求保持全部部分混合曝气塘不要求保持全部固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并固体呈悬浮状态，部分固体沉淀并进行厌氧消化。其塘内曝气机布置进行厌氧消化。其塘内曝气机布置较完全混合曝气塘稀疏。较完全混合曝气塘稀疏。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 塘塘曝气塘的两种类型曝气塘的两种类型完完 全全

26、混混 合合 曝曝 气气 塘塘部部 分分 混混 合合 曝曝 气气 塘塘三、生物塘系统的工艺流程1 1、生物塘处理系统的组成、生物塘处理系统的组成生物塘进水的预处理生物塘进水的预处理 为防止生物塘内污泥淤积，污水进入生物塘前应先去除水中的悬浮为防止生物塘内污泥淤积，污水进入生物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。若塘前有提升泵站，而泵物质。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站的格栅间隙小于20mm20mm时，塘前可不另设格栅。原污水中的悬浮固体浓度时，塘前可不另设格栅。原污水中的悬浮固体浓度小于小于100mg/L100mg/L时，

27、可只设沉砂池，以去除砂质颗粒。原污水中的悬浮固体时，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理时，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。方法相同。预处理系统预处理系统生物塘生物塘后处理设施后处理设施 生物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。2、生物塘的流程组合塘的位置塘的位置 生物塘应设在居民区下风向生物塘应设在居民区下风向200m200m以外，以防止塘散发的臭气以外，以防止塘散发的臭气影响居民区。此外，塘不应设在距机场影响居民区。此外，塘不应设在距

28、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，若筑堤土为黏土时，冬季会因毛细作用吸水而冻胀，

29、因此，在结冰水位以上位置换为非黏性土。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。塘体防渗塘体防渗 生物塘的渗漏可能污染地下水源；若塘体出水再考虑回用，生物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、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、沥青防渗衬面、膨胀土防渗衬面和塑料薄膜防渗衬面等。沥青防渗衬面、膨胀土防渗衬面和塑料薄膜防渗衬面等。塘的进出口

30、塘的进出口 进出口的形式对生物塘的处理效果有较大影响。设计时应注进出口的形式对生物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导风向。地主导风向。3、生物塘塘体设计要点 第六节第六节 厌氧生物法厌氧生物法一、厌氧生物法概述一、厌氧生物法概述一、厌氧生物法概述一、厌氧生物法概述一、厌氧生物法概述一、厌氧生物法概述第一阶段：水解第一阶段：水解发

31、酵发酵第二阶段：产氢第二阶段：产氢产乙酸产乙酸三阶段理论第三阶段：产甲第三阶段：产甲烷烷一、厌氧生物法概述一、厌氧生物法概述 甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过高的SO42-，SO32-。污水和泥液中的碱度有缓冲作用，如果有足够的碱度中和有机酸，其pH有可能维持在6.8以上，酸化和甲烷化两大类细菌就可以共存，从而消除分阶段现象。厌氧法与好氧法相比，降解较不彻底，放出的热量少，反应速度低。主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高的有机工业废水的处理。影响甲烷菌生长的因素pH：6.87.2温度：3538C和5255C一、厌氧生物法概述一、厌氧生物法概述二、化粪池二、化粪池化粪池例图化粪

32、池例图 用于处理来自厕所的粪便废水，早期用于处理废水的厌氧消化构筑物。化粪池是一个矩形密闭的池子，用隔墙分为两室或三室，各室之间用水下连接管接通。废水由一端进入，通过各室后由另一端排出。悬浮物沉于池底后进行缓慢的厌氧发酵。各室的顶盖上设有入孔，可定期（数月）将消化后的污泥挖出，供作农肥。这种处理构筑物通常设于独立的居住或公共建筑物的下水管道上，用于初步处理粪便废水。三、厌氧生物滤池三、厌氧生物滤池 优点：处理能力高；滤池内可以保持很高的微生物浓度；不需另设泥水分离设备，出水SS较低；设备简单、操作方便。缺点：滤料费用较高；滤料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此

33、，悬浮物高的废水不适用。填料：拳状石质滤料：负荷36kg COD/m3d 塑料填料：负荷310kg COD/m3d四、厌氧接触法四、厌氧接触法 对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法。本质是厌氧活性污泥，但：（1）只搅拌不曝气（机械或泵循环）（2）需真空脱气（产物中气体很多）适用：SS高之废水（肉类加工废水）特点：MLSS很高（1215g/L）五、上流式厌氧污泥床反应器五、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)(UASB)试验结果证明，良好的污泥床，有机负荷率和去除率高，不需要搅拌设备，能适应负荷冲击和温度与pH的变化。p底部污泥层底部污泥层MLSS达达6080g/L，高活性，在此完成产甲烷

34、化，高活性，在此完成产甲烷化阶段（生成阶段（生成CH4和和CO2等）等）p悬浮污泥层：靠污泥层出气悬悬浮污泥层：靠污泥层出气悬浮浮p三相分离器：污泥滑下，水溶三相分离器：污泥滑下，水溶出，气释放出，气释放p特点：负荷率高，特点：负荷率高，1020kg COD/m3d（30水温）耐冲击水温）耐冲击负荷，负荷，PH、温度适应能力强、温度适应能力强六、分段厌氧处理法六、分段厌氧处理法 第一段：水解和液化有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解的固态物质。第二段：保持严格的厌氧条件和pH，以利于甲烷菌的生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气，并截留悬浮固体，以改善出水水质。

35、第七节第七节 污泥的处理与处置污泥的处理与处置一、概述一、概述污水处理厂产生的污泥占处理水量的污水处理厂产生的污泥占处理水量的0.3%0.3%0.5%0.5%左右。左右。污泥含大量有害有毒物质，如寄生虫卵、病原微生物、细污泥含大量有害有毒物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子等；有用物质如植物营养素菌、合成有机物及重金属离子等；有用物质如植物营养素(氮、磷、钾氮、磷、钾)、有机物及水分等。、有机物及水分等。污泥处理与处置污泥处理与处置达到如下目的达到如下目的：(1)(1)使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果；使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果；(2)(2)使有

36、毒有害物质得到妥善处理或利用；使有毒有害物质得到妥善处理或利用；(3)(3)使容易腐化发臭的有机物得到稳定处理；使容易腐化发臭的有机物得到稳定处理；(4)(4)使有用物质能够得到综合利用，变害为利。使有用物质能够得到综合利用，变害为利。处理污泥占全部建设费用的处理污泥占全部建设费用的20%20%50%50%，甚至，甚至70%70%。污泥处理方法污泥处理方法：污泥浓缩（重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩）污泥稳定（厌氧消化、好氧消化、热处理）污泥调理（化学法、热处理）污泥脱水（干化床、真空转鼓、压滤机、离心脱水）污泥干燥与焚烧（干燥器、焚烧炉）污泥处置方法：污泥处置方法：卫生填埋、堆肥、污泥投放、建材

37、利用等一、概述一、概述二、污泥的分类与性质二、污泥的分类与性质1 1、污泥分类、污泥分类1)按成分不同分为：污泥 有机物为主要成分，初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属污泥。易腐化发臭，颗粒细，比重小(约为1.021.006)，含水率高且不易脱水，胶状结构。沉渣 以无机物为主要成分的称沉渣。沉渣的主要性质是颗粒较粗，比重较大(约为2左右)，含水率较低且易于脱水，流动性差。沉砂池与某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。2)按来源不同分为：初次沉淀污泥 来自初次沉淀池。剩余活性污泥 来自活性污泥法后的二次沉淀池。腐殖污泥 来自生物膜法后的二次沉淀池。（以上3种污泥可统称为生污泥或新鲜污泥）消化污泥

38、生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后，称为消化污泥或熟污泥。化学污泥 用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物称为化学污泥或化学沉渣：2 2、污泥的性质、污泥的性质 （1）污泥含水率）污泥含水率 污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。V1,W1,C1污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度；V2,W2,C2污泥含水率变为p2时的污泥体积、重量与固体物浓度;污泥的体积、重量及所含固体浓度之间的关系如下：（2 2）污泥的脱水性能）污泥的脱水性能 污泥的脱水性能可用污泥比阻来衡量，污泥污泥的脱水性能可用污泥比阻来衡量，污泥比阻（比阻（r r）系指在一定压力下，在单位过滤界面上，）系

39、指在一定压力下，在单位过滤界面上，单位重量的干污泥所受到的阻力。单位重量的干污泥所受到的阻力。（3 3）灼烧减量和灼烧残量）灼烧减量和灼烧残量（4 4）污泥比重和干物质比重）污泥比重和干物质比重（5 5）pHpH值值（6 6）碱度）碱度（7 7）有机物的含量）有机物的含量（8 8）有机酸的含量）有机酸的含量（9 9）污泥颗粒组成）污泥颗粒组成（1010）污泥热值）污泥热值（11 11）污泥肥分）污泥肥分（1212）污泥的沉淀、浓缩性能）污泥的沉淀、浓缩性能（1313）污泥的离心分离性能）污泥的离心分离性能三、污泥处理与处置基本方法三、污泥处理与处置基本方法（一）污泥处理处置的原则（一）污泥处理

40、处置的原则 减量化减量化：便于贮存、运输和消纳，降低其含水率：便于贮存、运输和消纳，降低其含水率稳定化稳定化：采用生物好氧或厌氧消化工艺，使污泥中：采用生物好氧或厌氧消化工艺，使污泥中的有机组分转化成稳定的最终产物的有机组分转化成稳定的最终产物无害化无害化：杀死污泥中的病原菌、寄生虫卵及病毒：杀死污泥中的病原菌、寄生虫卵及病毒资源化资源化：回收和利用污泥中的能源和资源：回收和利用污泥中的能源和资源 （二）污泥处理处置基本工艺流程（二）污泥处理处置基本工艺流程 污泥处理处置的方法很多，污泥处理处置的基本工污泥处理处置的方法很多，污泥处理处置的基本工艺可分为以下几类：艺可分为以下几类：浓缩浓缩前处

41、理前处理脱水脱水好氧消化好氧消化土地还原；土地还原；浓缩浓缩前处理前处理脱水脱水干燥干燥土地还原；土地还原；浓缩浓缩前处理前处理脱水脱水焚烧（或热分解）焚烧（或热分解）灰分填埋；灰分填埋；浓缩浓缩前处理前处理脱水脱水干燥干燥熔融烧结熔融烧结做建材；做建材；浓缩浓缩前处理前处理脱水脱水干燥干燥做燃料；做燃料；浓缩浓缩厌氧消化厌氧消化前处理前处理脱水脱水土地还原；土地还原；浓缩浓缩蒸发干燥蒸发干燥做燃料；做燃料；浓缩浓缩湿法氧化湿法氧化脱水脱水填埋；填埋；1 1、污泥的浓缩、污泥的浓缩（1 1）重力浓缩）重力浓缩 重力浓缩的基本原理是污泥重力浓缩的基本原理是污泥-水悬浮液中的固体在重水悬浮液中的固

42、体在重力作用下沉淀和进一步固化的物理过程。力作用下沉淀和进一步固化的物理过程。重力浓缩池图12-3间歇式浓缩池示意图图12-4 连续式重力浓缩池（2）机械浓缩 机械浓缩设备主要形式有：转鼓式浓缩机螺旋式浓缩机带式浓缩机离心式浓缩机 前三种是借助于自然重力场的作用(重力式浓缩机)通过投加化学絮凝药剂(一般投加有机高分子絮凝药剂)来抵消水分子间结合力的。后一种是借助于人工重力场的作用进行污泥“液相”和“固相”分离的机械。转鼓浓缩机 转鼓式浓缩机工作系统图螺旋式浓缩机 螺旋式浓缩机示意图 带式浓缩机 带式浓缩机示意图 离心机 离心式浓缩机示意图（3）气浮浓缩气浮浓缩是利用固体与水的密度差而产生的浮力

43、，使固体上浮，达到固液分离，实现固体浓缩的目的。对于密度小于1 g/cm3固体，可以直接进行上浮分离；对密度大于1g/cm3的固体，则可通过减小其密度，从而实现固液分离。一般采用将气泡附着在污泥颗粒周围的方法，降低固体密度，产生上浮的动力，达到浓缩的目的。气浮浓缩的装置 气浮浓缩装置主要由三部分组成，即布气或溶气系统、溶气释放系统（存在于加压溶气气浮中）及气浮分离系统。布气或溶气系统指通过布气或溶气装置如水泵、叶轮、曝气装置、空压机、溶气罐及一些附属设备等向水中冲入或溶入气体的一类系统装置。溶气释放系统设备一般由溶气释放器(或穿孔管、减压阀)及溶气水管路组成。溶气释放器的功能是将压力溶气水通过

44、消能、减压，使溶入水中的气体以微气池的形式释放出来，并能迅速又均匀地附着到污泥絮体上。气浮分离系统一般可分为三种类型，即平流式、竖流式及综合式。气浮浓缩工艺控制影响气浮浓缩的因素很多，主要有：压力循环比流入污泥浓度停留时间气固比、污泥种类和性质固体负荷和水力负荷絮凝剂的使用与否2、污泥的稳定污泥稳定的目的是消除污泥中散发的臭味和杀灭污泥中的病原微生物。其方法有厌氧消化、好氧消化、药剂氧化、药剂稳定等。厌氧消化、好氧消化是利用微生物的作用将污泥中可生物降解的有机物分解，药剂氧化是利用氧化剂的作用将污泥中的有机物分解，药剂稳定是利用化学药剂的作用抑制微生物对污泥中有机物的分解，杀灭污泥中的病原微生

45、物，使之不散发臭味。在污泥的稳定处理中最常用的是厌氧消化法。（1）污泥的厌氧消化污泥厌氧消化具有如下优点：产生能量(甲烷)，有时超过废水处理过程所需能量；使最终需处置的污泥体积减少30%50%；消化完全时，可以消除恶臭：杀死病原微生物，特别是高温消化时；消化污泥容易脱水，含有有机肥效成分，适用于改良土壤。A、厌氧消化的机理 A、厌氧消化的机理第一步水解过程：高分子物质，通常是非溶解性物质在酶的作用下水解为溶解性的物质。第二步酸化过程：水解后的物质在兼性菌和大气恩斯特作用下转变成为短链的有机酸（如：丁酸、丙酸、醋酸等）、乙醇、H2，CO2。在这些中间产物中，甲烷菌仅能将醋酸和H2、CO2转变成为

46、甲烷。第三步醋酸化过程：将第二步过程产生的有机酸、乙醇转变成为醋酸，在这一过程的醋酸菌与甲烷菌是共生的。第四步甲烷化过程：将醋酸及H2、CO2转化为甲烷。高负荷消化池具有加热和搅拌系统，高负荷消化池既被用于中温、也用于高温消化过程。大部分消化池在中温范围操作。B B、厌氧消化的影响因素、厌氧消化的影响因素1）温度的影响 酸化和甲烷化过程对温度的变化非常敏感。要达到相同的消化率，温度越低要求的消化时间越长。运行过程中最常用的中温消化池大多是在3035范围内运行的。2）营养物和微量元素的影响 污泥中通常含有丰富的碳水化合物、氮、磷、硫和微量元素，但是在某些污泥中，如食品工业污水污泥中含有丰富的碳水

47、化合物，而氮和磷的含量较少。污泥生物厌氧消化要求碳：氮为10：116：1，氮：磷：硫为7：1：1。除营养物以外，污泥生物厌氧消化还要求供给以溶解状态存在的微量元素，如镍、钴、钼、铁、硒、钨等。对于醋酸菌除上述元素外，还需要锌、铜、锰，对于甲烷菌则需要较多的镍。3）有毒物质的影响 当污泥中某些重金属含量(如铜、铬、镍等)及有机化合物(如氯仿、酚等)含量超过一定量时会对污泥厌氧稳定过程产生破坏性的影响。重金属毒性最大的是铅，其次分别为镉、镍、铜和锌，碱金属的毒性按钠、钾、铬、锰的次序增加。厌氧消化池形式 厌氧消化池形简图（2）污泥的好氧消化好氧消化，即在不投加底物的条件下，对污泥进行较长时间的曝气

48、，使污泥中微生物处于内源呼吸阶段进行自身氧化。因此微生物机体的可生物降解部分被氧化去除，消化程度高，剩余消化污泥量少。在好氧消化中，氨氮被氧化为NO3-，pH值将降低，故需要有足够的碱度来调节，以便使好氧消化池内的pH值维持在7左右。池内溶解氧不得低于2mg/L，并应使污泥保持悬浮状态，因此要有搅拌，污泥的含水率在95%左右。好氧消化池的构造 好氧消化池工艺图 污泥好氧消化主要有如下优缺点：优点：1.污泥中可生物降解有机物的降解程度高；2.上清液BOD5浓度低；3.消化污泥量少，无臭、稳定、易脱水，处置方便；4.消化污泥的肥分高，易被植物吸收；5.好氧消化池运行管理方便简单，构筑物基建费用低。

49、缺点：1.运行能耗多，运行费用高；2.不能回收沼气；3.因好氧消化不加热，所以污泥有机物分解程度随温度波动大；4.消化后的污泥进行重力浓缩时，上清液SS浓度高。混合堆肥：曝气 或搅动供氧筛分二次发酵脱水污泥成肥回流调理剂 堆肥的基本流程工艺图堆肥的基本流程工艺图添加剂污泥的好氧堆肥污泥的好氧堆肥污泥好氧堆肥污泥好氧堆肥3、污泥的调理（1）污泥调理概念污泥水与污泥固体颗粒的结合力是很强的，如果没有预先的处理，即通过化学的、物理的或者热工的方法进行预处理，绝大多数污泥的脱水是非常困难的，这种污泥预先处理的过程称为污泥调理。调理的目的就是改善污泥脱水的性质，减小水与污泥固体颗粒的结合力，加速污泥脱水

50、过程。污泥中所含水分大致分为4类：颗粒间的空隙水，约占总水分的70%；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20%，污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占10%。污泥调理对于所有污泥都适用，但不同的污泥所能够达到的调理效果不同。污泥调理的方法很多，但主要的方法有化学调理法和物理调理法。（2）污泥调理方法化学调理法 化学调理就是在需要脱水的污泥中加入化学混凝药剂，使污泥颗粒，包括细小的颗粒及胶体颗粒凝聚、絮凝，以改善其脱水性能。所以需要设置药剂溶解、配制、投加设备。物理调理法 物理调理是向被调理的污泥中投加不会产生化学反应的物质，如投加焚烧后的污泥，或者粉煤灰，作为污泥的“支架”结构，以降低或者改善污泥的