山东理工大学教案

山 东 理 工 大 学 教 案 第 17 次 课 教 学 课 型 : 理 论 课 实 验 课 习 题 课 实 践 课 技 能 课 其 它 主 要 教 学 内 容 ( 注 明 :* 重 点 # 难 点 ): 第 六 章 稳 定 塘 和 污 水 的 土 地 处 理 内 容 : 第 一 节 稳 定 塘 稳 定 塘 类 型 稳 定 塘 净 化 污 水 机 理 第 二 节 污 水 土 地 处 理 污 水 土 地 处 理 的 净 化 机 理 污 水 土 地 处 理 系 统 的 工 艺 类 型 人 工 湿 地 类 型 机 理 与 设 计 * 重 点 讲 授 : 稳 定 塘 和 污 水 的 土 地 处 理 原 理 系 统 的 工 艺 类 型 教 学 目 的 要 求 : 掌 握 各 类 稳 定 塘 净 化 废 水 的 基 本 原 理 及 工 艺 特 点 教 学 方 法 和 教 学 手 段 : 多 媒 体 课 堂 讲 授, 辅 以 课 堂 讨 论 与 指 导 讨 论 思 考 题 作 业 : 参 考 资 料 : 张 自 杰. 排 水 工 程. 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 www.h2o-china.com

第 六 章 稳 定 塘 和 污 水 的 土 地 处 理 第 一 节 稳 定 塘 一 概 述 稳 定 塘 又 名 氧 化 塘 或 生 物 塘, 其 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 理 设 施 稳 定 塘 的 研 究 和 应 用 始 于 本 世 纪 初,50 年 代 ~60 年 代 以 后 发 展 较 迅 速, 目 前 已 有 五 十 多 个 国 家 采 用 稳 定 塘 技 术 处 理 城 市 污 水 和 有 机 工 业 废 水 我 国 有 些 城 市 也 早 在 50 年 代 开 展 了 稳 定 塘 的 研 究, 到 80 年 代 进 展 才 较 快 据 统 计,1985 年 我 国 有 稳 定 塘 38 座, 至 1990 年 已 有 118 座, 处 理 水 量 约 189.8X104m3/d 目 前, 稳 定 塘 多 用 于 处 理 中 小 城 镇 的 污 水, 可 用 作 一 级 处 理 二 级 处 理, 也 可 以 用 作 三 级 处 理 稳 定 塘 的 分 类 常 按 塘 内 的 微 生 物 类 型 供 氧 方 式 和 功 能 等 进 行 划 分, 可 分 类 如 下 : 1 好 氧 塘 好 氧 塘 的 深 度 较 浅, 阳 光 能 透 至 塘 底, 全 部 塘 水 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 2 兼 性 塘 兼 性 塘 的 深 度 较 大, 上 层 为 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 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 3 厌 氧 塘 厌 氧 塘 的 塘 深 在 2m 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 4 曝 气 塘 曝 气 塘 采 用 人 工 曝 气 供 氧, 塘 深 在 2m 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 5 深 度 处 理 塘 深 度 处 理 塘 又 称 三 级 处 理 塘 或 熟 化 塘, 属 于 好 氧 塘 其 进 水 有 机 污 染 物 浓 度 很 低, 一 般

B00 5 30mg/L 常 用 于 处 理 传 统 二 级 处 理 厂 的 出 水, 提 高 出 水 水 质, 以 满 足 受 纳 水 体 或 回 用 水 的 水 质 要 求 除 上 述 几 种 常 见 的 稳 定 塘 以 外, 还 有 水 生 植 物 塘 ( 塘 内 种 植 水 葫 芦 水 花 生 等 水 生 植 物, 以 提 高 污 水 净 化 效 果, 特 别 是 提 高 对 磷 氮 的 净 化 效 果 ) 生 态 塘 ( 塘 内 养 鱼 鸭 鹅 等, 通 过 食 物 链 形 成 复 杂 的 生 态 系 统, 以 提 高 净 化 效 果 ) 完 全 储 存 塘 ( 完 全 蒸 发 塘 ) 等 也 正 在 被 广 泛 研 究 开 发 和 应 用 稳 定 塘 有 下 述 优 缺 点 : 1 稳 定 塘 的 优 点 (1) 基 建 投 资 低 当 有 旧 河 道 沼 泽 地 谷 地 可 利 用 作 为 稳 定 塘 时, 稳 定 塘 系 统 的 基 建 投 资 低 (2) 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, 约 为 传 统 二 级 处 理 厂 的 1/3~1/5 (3) 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 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 2 稳 定 塘 的 缺 点 (1) 占 地 面 积 大, 没 有 空 闲 余 地 时 不 宜 采 用 (2) 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 响 稳 定 塘 的 处 理 效 果 (3) 设 计 运 行 不 当 时, 可 能 形 成 二 次 污 染 如 污 染 地 下 水 产 生 臭 气 和 滋 生 蚊 蝇 等 虽 然 稳 定 塘 存 在 着 上 述 缺 点, 但 是 如 果 能 进 行 合 理 的 设 计 和 科 学 的 管 理, 利 用 稳 定 塘 处 理 污 水, 则 可 以 有 明 显 的 环 境 效 益 社 会 效 益 和 经 济 效 益 二 好 氧 塘 1 好 氧 塘 的 种 类 根 据 在 处 理 系 统 中 的 位 置 和 功 能, 好 氧 塘 有 高 负 荷 好 氧 塘 普 通 好 氧 塘 和 深 度 处 理 好 氧 塘 等 三 种 (1) 高 负 荷 好 氧 塘 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 较 短, 有 机 负 荷 高 (2) 普 通 好 氧 塘 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 荷 好 氧 塘 大, 水 力 停 留 时 间 较 长 (3) 深 度 处 理 好 氧 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 理 设 施 特 点 是 有 机 负 荷 较 低, 塘 的 水 深 较 高 负 荷 好 氧 塘 大 2 基 本 工 作 原 理 好 氧 塘 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 还 存 在 自 然 复 氧, 二 者 使 塘 水 呈 好 氧 状 态 塘 内 的 好 氧 型 异 养 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 则 是 藻 类 光 合 作 用 的 碳 源 藻 类 光 合 作 用 使 塘 水 的 溶 解 氧 和 ph 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, 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 上 升 好 氧 塘 的 ph 值 与 水 中 CO 2 浓 度 有 关, 受 塘 水 中 碳 酸 盐 系 统 的 CO 2 平 衡 关 系 影 响 白 天, 藻 类 光 合 作 用 使 CO 2 降 低,pH 值 上 升 夜 间, 藻 类 停 止 光 合 作 用, 细 菌 降 解 有 机 物 的 代 谢 没 有 中 止,CO 2 累 积,pH 值 下 降 3 好 氧 塘 内 的 生 物 种 群 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 菌 类 主 要 生 存 在 水 深 0.5m 的 上 层, 浓 度 约 为 1X0 8 ~5X10 9 个 /ml, 主 要 种 属 与 活 性 污 泥 和 生 物 膜 相 同 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 法 少 水 蚤 捕 食 藻 类 和 菌 类, 本 身 则 是 好 的 鱼 饵, 但 过 分 增 殖 会 影 响 塘 内 菌 和 藻 的 数 量 藻 类 的 种 类 和 数 量 与 塘 的 负 荷 有 关, 它 可 反 映 塘 的 运 行 状 况 和 处 理 效 果 若 塘 水 营 养 物 质 浓 度 过 高, 会 引 起 藻 类 异 常 繁 殖, 产 生 藻 类 水 华, 此 时 藻 类 聚 结 形 成 兰 绿 色 絮 状 体 和 胶 团 状 体, 使 塘 水 浑 浊 4 好 氧 塘 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 个 数 目 前, 对 好 氧 塘 的 设 计 尚 没 有 较 严 密 的 理 论 计 算 方 法 和 设 计 方 法, 多 采 用 经 验 数 据 进 行 设 计 好 氧 塘 的 典 型 设 计 参 数

好 氧 塘 主 要 尺 寸 的 经 验 值 如 下 : (1) 好 氧 塘 多 采 用 矩 形, 表 面 的 长 宽 比 为 3:1~4:1, 一 般 以 塘 深 的 1/2 处 的 面 积 作 为 计 算 塘 面 塘 堤 的 超 高 为 0.6~1.0m 单 塘 面 积 不 宜 大 于 4ha (2) 塘 堤 的 内 坡 坡 度 为 1:2~1:3( 垂 直 : 水 平 ), 外 坡 坡 度 为 1:2~1:5( 垂 直 : 水 平 ) (3) 好 氧 塘 的 座 数 一 般 不 少 于 3 座, 规 模 很 小 时 不 少 于 2 座 三 兼 性 塘 1 兼 性 塘 的 基 本 工 作 原 理 兼 性 塘 的 有 效 水 深 一 般 为 1.0 2.0m, 通 常 由 三 层 组 成, 上 层 好 氧 区 中 层 兼 性 区 和 底 部 厌 氧 区 好 氧 区 对 有 机 污 染 物 的 净 化 机 理 与 好 氧 塘 基 本 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 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 的 条 件 下, 以 硝 酸 根 和 碳 酸 根 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 的 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, 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 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 CO 2 NH 3 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 由 于 兼 性 塘 的 净 化 机 理 比 较 复 杂, 因 此 兼 性 塘 去 除 污 染 物 的 范 围 比 好 氧 处 理 系 统 广 泛, 它 不 仅 可 去 除 一 般 的 有 机 污 染 物, 还 可 有 效 地 去 除 磷 氮 等 营 养 物 质 和 某 些 难 降 解 的 有 机 污 染 物, 如 木 质 素 有 机 氯 农 药 合 成 洗 涤 剂 硝 基 芳 烃 等 ; 因 此, 它 不 仅 用 于 处 理 城 市 污 水, 还 被 用 于 处 理 石 油 化 工 有 机 化 工 印 染 造 纸 等 工 业 废 水 2 兼 性 塘 的 设 计 兼 性 塘 一 般 采 用 负 荷 法 进 行 计 算, 我 国 尚 未 建 立 较 完 善 的 设 计 规 范 我 国 七 五 国 家 科 技 攻 关 成 果 建 议 的 主 要 设 计 参 数 兼 性 塘 主 要 尺 寸 的 经 验 值 如 下 :

(1) 兼 性 塘 一 般 采 用 矩 形, 长 宽 比 3:1 4:1 塘 的 有 效 水 深 为 1.2~ 2.5m, 超 高 为 0.6~ 1.0m, 储 泥 区 高 度 应 大 于 0.3m (2) 兼 性 塘 堤 坝 的 内 坡 坡 度 为 1:2~1:3( 垂 直 : 水 平 ), 外 坡 坡 度 为 1:2 1:5 (3) 兼 性 塘 一 般 不 少 于 三 座, 多 采 用 串 联, 其 中 第 一 塘 的 面 积 约 占 兼 性 塘 总 面 积 的 30% 一 60 %, 单 塘 面 积 应 小 于 4 ha, 以 避 免 布 水 不 均 匀 或 波 浪 较 大 等 问 题 四 厌 氧 塘 1 厌 氧 塘 的 基 本 工 作 原 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 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 ( 如 有 机 酸 醇 醛 等 ), 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 由 于 甲 烷 菌 的 世 代 时 间 长, 增 殖 速 度 慢, 且 对 溶 解 氧 和 ph 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 持 产 酸 菌 与 甲 烷 菌 之 间 的 动 态 平 衡 应 控 制 塘 内 的 有 机 酸 浓 度 在 3000mg/L 以 下,pH 值 为 6.5~7.5, 进 水 的 BOD5:N:P:100:2.5:1, 硫 酸 盐 浓 度 应 小 于 500mg/L, 以 使 厌 氧 塘 能 正 常 运 行 2 厌 氧 塘 的 设 计 和 应 用 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 : (1) 有 机 负 荷 有 机 负 荷 的 表 示 方 法 有 三 种 :BOD 5 表 面 负 荷 (kgbod 5 /ha d) BOD 5 容 积 负 荷 (kgbod 5 /m 3 d) VSS 容 积 负 荷 (kgvss/m 3 d), 我 国 采 用 BOD 5 表 面 负 荷 处 理 城 市 污 水 的 建 议 负 荷 值 为 200~600kg/ha d 对 于 工 业 废 水, 设 计 负 荷 应 通 过 试 验 确 定 VSS 容 积 负 荷 用 于 处 理 VSS 很 高 的 废 水, 如 家 禽 粪 尿 废 水 猪 粪 尿 废 水 菜 牛 屠 宰 废 水 等 (2) 厌 氧 塘 一 般 为 矩 形, 长 宽 比 为 2:1~2.5:1 单 塘 面 积 不 大 于 4ha 塘 的 有 效 水 深 一 般 为 2.0~4.5m, 储 泥 深 度 大 于 0.5m, 超 高 为 0.6 1.0m (3) 厌 氧 塘 的 进 水 口 离 塘 底 0.6~1.0 m, 出 水 口 离 水 面 的 深 度 应 大 于 0.6m( 图 4 3) 使 塘 的 配 水 和 出 水 较 均 匀, 进 出 口 的 个 数 均 应 大 于 两 个 由 于 厌 氧 塘 的 处 理 效 果 不 高, 出 水 BOD 5 浓 度 仍 然 较 高 不 能 达 到 二 级 处 理 水 平, 因 此, 厌 氧 塘 很 少 单 独 用 于 污 水 处 理, 而 是 作 为 其 他 处 理 设 备 的 前 处 理 单 元 厌 氧 塘 前 应 设 置 格 栅 普 通 沉 砂

池, 有 时 也 设 置 初 次 沉 淀 池, 其 设 计 方 法 与 传 统 二 级 处 理 方 法 相 同 厌 氧 塘 的 主 要 问 题 是 产 生 臭 气, 目 前 是 利 用 厌 氧 塘 表 面 的 浮 渣 层 或 采 取 人 工 覆 盖 措 施 ( 如 聚 苯 乙 烯 泡 沫 塑 料 板 ) 防 止 臭 气 逸 出 也 有 用 回 流 好 氧 塘 出 水 使 其 布 满 厌 氧 塘 表 层 来 减 少 臭 气 逸 出 厌 氧 塘 宜 用 于 处 理 高 浓 度 有 机 废 水, 如 制 浆 造 纸 酿 酒 农 牧 产 品 加 工 农 药 等 工 业 废 水 和 家 禽 和 家 畜 粪 尿 废 水 等 也 可 用 于 处 理 城 镇 污 水 五 曝 气 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 有 两 种 类 型 :1 完 全 混 合 曝 气 塘 ; 2 部 分 混 合 曝 气 塘 塘 内 生 长 有 活 性 污 泥, 污 泥 可 回 流 也 可 不 回 流, 有 污 泥 回 流 的 曝 气 塘 实 质 上 是 活 性 污 泥 法 的 一 种 变 型 微 生 物 生 长 的 氧 源 来 自 人 工 曝 气 和 表 面 复 氧, 以 前 者 为 主 曝 气 设 备 一 般 采 用 表 面 曝 气 机, 也 可 用 鼓 风 曝 气 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 态, 并 使 塘 水 有 足 够 的 溶 解 氧 供 微 生 物 分 解 有 机 污 染 物 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 进 行 厌 氧 消 化 其 塘 内 曝 气 机 布 置 较 完 全 混 合 曝 气 塘 稀 疏 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, 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 3~10d, 有 效 水 深 为 2 6m 曝 气 塘 一 般 不 少 于 3 座, 通 常 按 串 联 方 式 运 行 完 全 混 合 曝 气 塘 每 立 方 米 塘 容 积 所 需 功 率 较 小 (0.015~0.05 kw/m 3 ), 但 由 于 其 水 力 停 留 时 间 长, 塘 的 容 积 大, 所 以 每 处 理 1m 3 污 水 所 需 功 率 大 于 常 规 的 活 性 污 泥 法 的 曝 气 池 六 稳 定 塘 系 统 的 工 艺 流 程 稳 定 塘 处 理 系 统 由 预 处 理 设 施 稳 定 塘 和 后 处 理 设 施 等 三 部 分 组 成 1 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 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 20mm 时, 塘 前 可 不 另 设 格 栅 原 污 水 中 的 悬 浮 固 体 浓 度 小 于 100mg/L 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 100mg/L 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 2 稳 定 塘 的 流 程 组 合 稳 定 塘 的 流 程 组 合 依 当 地 条 件 和 处 理 要 求 不 同 而 异 3 稳 定 塘 塘 体 设 计 要 点 (1) 塘 的 位 置 稳 定 塘 应 设 在 居 民 区 下 风 向 200 m 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 2 km 以 内 的 地 方, 以 防 止 鸟 类 ( 如 水 鸥 ) 到 塘 中 觅 食 聚 集, 对 飞 机 航 行 构 成 危 险 (2) 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 0.5 m 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 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 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 应 置 换 为 非 黏 性 土 (3) 塘 体 防 渗 稳 定 塘 渗 漏 可 能 污 染 地 下 水 源 ; 若 塘 出 水 考 虑 再 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 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 润 土 防 渗 衬 面 和 塑 料 薄 膜 防 渗 衬 面 等 (4) 塘 的 进 出 口 进 出 口 的 形 式 对 稳 定 塘 的 处 理 效 果 有 较 大 的 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 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 第 二 节 污 水 的 土 地 处 理 一 概 述 污 水 土 地 处 理 是 在 人 工 调 控 下 利 用 土 壤 微 生 物 植 物 组 成 的 生 态 系 统 使 污 水 中 的 污 染 物 净 化 的 处 理 方 法 在 污 染 物 得 以 净 化 的 同 时, 水 中 的 营 养 物 质 和 水 分 也 得 以 循 环 利 用 因 此, 土 地 处 理 是 使 污 水 资 源 化 无 害 化 和 稳 定 化 的 处 理 利 用 系 统 污 水 土 地 处 理 是 在 污 水 农 田 灌 溉 的 基 础 上 发 展 起 来 的, 污 水 农 田 灌 溉 的 目 的 是 利 用 水 肥 资 源 污 水 农 田 灌 溉 没 有 专 门 的 设 计 运 行 方 法 和 参 数, 灌 溉 水 的 水 质 水 量 是 依 据 作 物 生 长 特 性 农 田 灌 溉 水 质 标 准 来 确 定 的 污 水 灌 田 所 引 起 的 臭 气 散 发, 土 壤 地 下 水 和 植 物 污 染 等 问 题, 随 着 城 市 迅 速 发 展, 人 口 高 度 集 中, 污 水 大 量 排 放 而 日 益 突 出 污 水 直 接 灌 田 已 不 能 满 足 人 们 对 环 境 卫

生 的 要 求, 因 此, 污 水 农 田 灌 溉 应 是 在 污 水 处 理 基 础 上 的 应 用 土 地 处 理 是 以 土 地 作 为 主 要 处 理 系 统 的 污 水 处 理 方 法, 其 目 的 是 净 化 污 水, 控 制 水 污 染 土 地 处 理 系 统 的 设 计 运 行 参 数 ( 如 负 荷 率 ) 需 通 过 试 验 研 究 确 定 在 系 统 的 维 护 管 理 稳 定 运 行 出 水 的 排 放 和 利 用 周 围 环 境 的 监 测 等 方 面 都 有 较 全 面 的 考 虑 与 规 定 传 统 的 二 级 生 物 处 理, 无 法 解 决 由 于 有 机 化 学 工 业 迅 速 发 展 带 来 的 大 量 有 毒 有 害 有 机 物 污 染 问 题, 也 不 能 解 决 P N 引 起 的 水 体 富 营 养 化 问 题 三 级 处 理 虽 然 可 用 于 解 决 这 些 问 题, 但 工 程 投 资 大 能 耗 高, 运 行 费 用 昂 贵, 管 理 复 杂, 有 时 还 可 能 引 起 二 次 污 染 ; 因 此, 美 国 于 1977 年 在 水 清 洁 法 (PL95 217) 提 出 应 优 先 采 用 革 新 / 代 用 技 术 处 理 城 市 污 水, 把 土 地 处 理 技 术 作 为 一 项 革 新 / 代 用 技 术 予 以 推 广 应 用 我 国 在 国 家 六 五 和 七 五 期 间, 均 将 土 地 处 理 技 术 列 为 环 保 科 技 攻 关 项 目 进 行 研 究 我 国 国 务 院 环 境 保 护 委 员 会 1986 年 颁 发 的 关 于 我 国 水 污 染 防 治 技 术 政 策 的 若 干 规 定, 将 污 水 土 地 处 理 利 用 列 为 我 国 的 一 项 重 要 技 术 政 策 予 以 贯 彻 实 施 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 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 的 收 集 和 利 用 系 统 等 五 部 分 组 成 二 土 地 处 理 系 统 的 净 化 机 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 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 主 要 污 染 物 的 去 除 途 径 如 下 : 1.BOD 的 去 除 BOD 大 部 分 是 在 土 壤 表 层 土 中 去 除 的 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 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 成 微 生 物 新 细 胞 当 处 理 水 的 BOD 负 荷 超 过 土 壤 微 生 物 分 解 BOD 的 生 物 氧 化 能 力 时, 会 引 起 厌 氧 状 态 或 土 壤 堵 塞 2. 磷 和 氮 的 去 除 在 土 地 处 理 中, 磷 主 要 是 通 过 植 物 吸 收, 化 学 反 应 和 沉 淀 ( 与 土 壤 中 的 钙 铝 铁 等 离 子 形 成

难 溶 的 磷 酸 盐 ), 物 理 吸 附 和 沉 积 ( 土 壤 中 的 黏 土 矿 物 对 磷 酸 盐 的 吸 附 和 沉 积 ), 物 理 化 学 吸 附 ( 离 子 交 换 络 合 吸 附 ) 等 方 式 被 去 除 其 去 除 效 果 受 土 壤 结 构 阳 离 子 交 换 容 量 铁 铝 氧 化 物 和 植 物 对 磷 的 吸 收 等 因 素 影 响 氮 主 要 是 通 过 植 物 吸 收, 微 生 物 脱 氮 ( 氨 化 硝 化 反 硝 化 ), 挥 发 渗 出 ( 氨 在 碱 性 条 件 下 逸 出 硝 酸 盐 的 渗 出 ) 等 方 式 被 去 除 其 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 的 工 艺 等 因 素 影 响 3. 悬 浮 物 质 的 去 除 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 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, 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 若 悬 浮 物 浓 度 太 高 颗 粒 太 大 会 引 起 土 壤 堵 塞 4. 病 原 体 的 去 除 污 水 经 土 壤 过 滤 后, 水 中 大 部 分 的 病 菌 和 病 毒 可 被 去 除, 去 除 率 可 达 92%~97% 其 去 除 率 与 选 用 的 土 地 处 理 系 统 工 艺 有 关, 其 中 地 表 漫 流 的 去 除 率 略 低, 但 若 有 较 长 的 漫 流 距 离 和 停 留 时 间, 也 可 达 到 较 高 的 去 除 效 率 5. 重 金 属 的 去 除 重 金 属 的 去 除 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 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 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 螯 合 物 被 固 定 于 矿 物 晶 格 中 ; 重 金 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 属 等 沉 积 于 土 壤 中 三 土 地 处 理 基 本 工 艺 1. 慢 速 渗 滤 系 统 慢 速 渗 滤 系 统 适 用 于 渗 水 性 良 好 的 土 壤 砂 质 土 壤 及 蒸 发 量 小 气 候 润 湿 的 地 区 废 水 经 喷 灌 或 面 灌 后 垂 直 向 下 缓 慢 渗 滤, 土 地 净 化 田 上 种 作 物, 这 些 作 物 可 吸 收 污 水 中 的 水 分 和 营 养 成 分, 通 过 土 壤 微 生 物 作 物 对 污 水 进 行 净 化, 部 分 污 水 蒸 发 和 渗 滤 ( 图 4 6) 慢 速 渗 滤 系 统 的 污 水 投 配 负 荷 一 般 较 低, 渗 滤 速 度 慢, 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 素 为 : 灌 水 率 灌 水 方 式 作 物 选 择 和

预 处 理 等 2. 快 速 渗 滤 系 统 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 非 常 良 好 的 土 壤, 如 砂 土 砾 石 性 砂 土 砂 质 砂 土 等 污 水 灌 至 快 速 渗 滤 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 层 土 壤 处 于 厌 氧 一 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 净 化 快 速 渗 滤 法 的 主 要 目 的 是 补 给 地 下 水 和 废 水 再 生 回 用 用 于 补 给 地 下 水 时 不 设 集 水 系 统, 若 用 于 废 水 再 生 回 用, 则 需 设 地 下 集 水 管 或 井 群 以 收 集 再 生 水 ( 图 4 7) 进 人 快 速 渗 滤 系 统 的 污 水 应 进 行 适 当 预 处 理, 以 保 证 有 较 大 的 渗 滤 速 率 和 硝 化 速 率 一 般 情 况 下, 污 水 经 过 一 级 处 理 就 可 以 满 足 要 求 若 可 供 使 用 的 土 地 有 限, 需 加 大 渗 滤 速 率, 或 要 求 高 质 量 的 出 水 水 质 时, 则 应 以 二 级 处 理 作 为 预 处 理 3. 地 表 漫 流 系 统 地 表 漫 流 系 统 适 用 于 渗 透 性 低 的 黏 土 或 亚 黏 土, 地 面 最 佳 坡 度 为 2% 到 8% 废 水 以 喷 灌 法 或 漫 灌 ( 淹 灌 ) 法 有 控 制 地 分 布 在 地 面 上 均 匀 的 漫 流, 流 向 设 在 坡 脚 的 集 水 渠, 在 流 行 过 程 中 少 量 废 水 被 植 物 摄 取 蒸 发 和 渗 人 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 水 收 集 后 可 回 用 或 排 放 水 体 ( 图 4 8) 采 用 何 种 灌 溉 方 法 取 决 于 土 壤 性 质 作 物 类 型 气 象 和 地 形 4. 湿 地 处 理 系 统 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 沼 泽 性 植 物 的 湿 地 上, 废 水 在 沿 一 定 方 向 流 行 过 程 中, 在 耐 水 性 植 物 和 土 壤 共 同 作 用 下 得 以 净 化 湿 地 处 理 可 用 于 直 接 处 理 污 水 或 深 度 处 理 污 水 进 入 系 统 前 需 预 处 理, 方 法 有 化 粪 池 格 栅 筛 网 初 沉 池 酸 化 ( 水 解 ) 池 和 稳 定 塘 等 5. 地 下 渗 滤 处 理 系 统 地 下 渗 滤 处 理 系 统 是 将 污 水 投 配 到 距 地 面 约 0.5m 深, 有 良 好 渗 透 性 的 地 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. 地 下 渗 滤 系 统 适 用 于 无 法 接 人 城 市 排 水 管 网 的 小 水 量 污 水 处 理, 如 分 散 的 居 民 点 住 宅 度 假 村 疗 养 院 等 污 水 进 入 处 理 系 统 前 需 经 化 粪 池 或 酸 化 ( 水 解 ) 池 预 处 理 四 土 地 处 理 系 统 的 工 艺 选 择 和 工 艺 参 数 土 地 处 理 系 统 工 艺 类 型 的 选 择, 主 要 是 根 据 土 壤 性 质 透 水 性 地 形 作 物 种 类 气 候 条 件 和 对 废 水 处 理 程 度 的 要 求 等 来 选 择 根 据 需 要 有 时 采 用 复 合 土 地 处 理 系 统, 如 地 表 漫 流 与 湿 地 处 理 相 组 合 土 地 处 理 系 统 的 主 要 工 艺 参 数 为 负 荷 率 常 用 的 负 荷 率 有 水 量 负 荷 和 有 机 负 荷, 有 时 还 辅 以 氮 负 荷 和 磷 负 荷