穩定塘

舊稱氧化塘或生物塘

穩定塘舊稱氧化塘或生物塘,是一種利用天然凈化能力對污水進行處理的構築物的總稱。其凈化過程與自然水體的自凈過程相似。通常是將土地進行適當的人工修整,建成池塘,並設置圍堤和防滲層,依靠塘內生長的微生物來處理污水。主要利用菌藻的共同作用處理廢水中的有機污染物。

穩定塘污水處理系統具有基建投資和運轉費用低、維護和維修簡單、便於操作、能有效去除污水中的有機物和病原體、無需污泥處理等優點。穩定塘是以太陽能為初始能量,通過在塘中種植水生植物,進行水產和水禽養殖,形成人工生態系統,在太陽能(日光輻射提供能量)作為初始能量的推動下,通過穩定塘中多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化,將進入塘中 污水的有機污染物進行降解和轉化,最後不僅去除了污染物,而且以水生植物和水產、水禽的形式作為資源回收,凈化的污水也可作為再生資源予以回收再用,使污水處理與利用結合起來,實現污水處理資源化。

缺點


(1)佔地面積過於多。
(2)氣候對穩定塘的處理效果影響較大。
(3)若設計或運行管理不當,則會造成二次污染。
(4)易產生臭味和滋生蚊蠅。
(5)污泥不易排出和處理利用。

運行原理


穩定塘是以太陽能為初始能量,通過在塘中種植水生植物,進行水產和水禽養殖,形成人工生態系統,在太陽能(日光輻射提供能量)作為初始能量的推動下,通過穩定塘中多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化,將進入塘中 污水的有機污染物進行降解和轉化,最後不僅去除了污染物,而且以水生植物和水產、水禽的形式作為資源回收,凈化的污水也可作為再生資源予以回收再用,使污水處理與利用結合起來,實現污水處理資源化。
人工生態系統利用種植水生植物、養魚、鴨、鵝等形成多條食物鏈。其中,不僅有 分解者生物即細菌和真菌,生產者生物即藻類和其他水生植物,還有消費者生物,如魚、蝦、貝、螺、鴨、鵝、野生水禽等,三者分工協作,對污水中的 污染物進行更有效地處理與利用。如果在各 營養級之間保持適宜的數量比和 能量比,就可建立良好多生態平衡系統。污水進入這種穩定塘其中的有機污染物不僅被細菌和真菌降解凈化,而其降解的最終產物,一些無機化合物作為碳源氮源和磷源,以太陽能為初始 能量,參與到 食物網中的新陳代謝過程,並從低 營養級到高營養級逐級遷移轉化,最後轉變成水生作物、魚、蝦、蚌、鵝、鴨等產物,從而獲得可觀的經濟效益。

特點


1、優點
(1)便於因地制宜,基建投資少。
(2)運行維護方便,能耗較低。
(3)能夠實現污水資源化,對污水進行綜合利用,變廢為寶。
2、缺點
(1)佔地面積過多。
(2)氣候對穩定塘的處理效果影響較大。
(3)若設計或運行管理不當,則會造成二次污染。

厭氧塘


厭氧塘的工作原理:厭氧塘的原理與其他厭氧生物處理過程一樣,依靠厭氧菌的代謝功能,使有機底物得到降解。反應分為兩個階段:首先由產酸菌將複雜的大分子有機物進行水解,轉化成簡單的有機物(有機酸、醇、醛等);然後產甲烷菌將這些有機物作為營養物質,進行厭氧發酵反應,產生甲烷和二氧化碳等。如圖6-2:
厭氧塘的特點及適用條件
優點:
(1)有機負荷高,耐衝擊負荷較強。
(2)由於池深較大,所以佔地省。
(3)所需動力少,運轉維護費用低。
(4)貯存污泥的容積較大。
(5)一般置於塘系統的首端,作為預處理設施,在其後再設兼性塘、好氧塘甚至深度處理塘,做進一步處理,這樣可以大大減少後續兼性塘和好氧塘的容積。
缺點:
(1)溫度無法控制,工作條件難以保證。
(2)臭味大。
(3)凈化速率低,污水停留時間長。城市污水的水力停留時間為30~50天。
厭氧塘的適用條件
對於高溫、高濃度的有機廢水有很好的去除效果,如食品、生物製藥、石油化工、屠宰場、畜牧場、養殖場、製漿造紙、釀酒、農藥等工業廢水。對於醇、醛、酚、酮等化學物質和重金屬也有一定的去除作用。對重金屬也有一定的去除效果。
一般規定
(1)必須嚴格作好防滲措施。
(2)厭氧塘前要進行預處理。
(3)進水水質:進水中有機負荷不能過高。有機酸在系統中的濃度應小於3000mg/L;進水硫酸鹽濃度不宜大於500mg/L;進水BOD:N:P=100:2.5:1;C:N一般為20:1左右;pH值要介於6.5~7.5;進水中不得含有有毒物質,重金屬和有害物質的濃度也不能過高,應符合《室外排水設計規範》的規定。
厭氧塘的設計計算
穩定塘
穩定塘
(1)設計方法
—有機負荷法
—完全混合數學模型法:很少採用。
有機負荷法分為3類:BOD容積負荷法、BOD表面負荷法、VSS容積負荷法。
1)BOD表面負荷法:
必須規定塘中的最低容許BOD表面負荷。根據實際情況,我國厭氧塘的最低容許負荷為:北方—300kg BOD5/(104m2.d);南方—800kg BOD5/(104m2.d)。
2)BOD容積負荷法:
國外城市污水厭氧塘的設計一般都採用此方法,我國的工業廢水厭氧塘也有不少採用該方法。根據美國7個州處理城市污水厭氧塘的設計參數,BOD容積負荷為一般採用0.2~0.4 kgBOD5/(m3.d),也有個別取值範圍比較大,比如蒙大拿州採用的設計參數是0.032~1.6 kgBOD5/(m3.d)。工業廢水的設計負荷應該通過實驗來確定,我國肉類加工廢水厭氧塘處理的中試結果如下表:
▲表6-1 我國肉類加工廢水厭氧塘處理的中試數據
BOD5(mg/L)
序號BOD容積負荷率kgBOD5/(m3.d)水力停留時間(d)水溫T(℃)進水處理水去除率(%)
10.49117.348625148.8
20.53128.253033037.7
30.22224.543820054.4
40.24230.247315068.2
3)VSS容積負荷法:
當厭氧塘處理含VSS較高的廢水時,宜採用VSS容積負荷進行設計。根據國外資料,幾種處理工業廢水的厭氧塘的設計參數如下:奶牛糞尿廢水:0.166~1.12 kgVSS/(m3.d);
家禽糞尿廢水:0.063~0.16kgVSS/(m3.d);豬糞尿廢水0.064~0.32 kgBOD5/(m3.d);菜牛屠宰廢水0.593 kgBOD5/(m3.d);擠奶間廢水0.197 kgBOD5/(m3.d)。
(2)構造和主要尺寸
1)厭氧塘一般為矩形,長寬比為2~2.5:1
2)塘的深度:
有效水深h1:3.0~5.0m。若深度過大,雖然有利於形成厭氧條件,但是會使塘底的水溫過低,也對反應不利。
儲泥厚度h2:≥0.5m。城市污水厭氧塘的污泥量按每人每年50升計,污泥清除的周期一般為5~10年。
此外,還應考慮一定的超高h3,一般取為0.6~1.0m。塘的面積越大,超高越大。
3)堤坡:塘內坡度1.5:1~1:3;塘外坡度:1:2~1:4
4)進出水口:厭氧塘進口設在底部,高出塘底0.6~1.0m,以便使進水與塘底污泥相混合。進水管直徑一般為200
穩定塘
穩定塘
~300mm;對於含油廢水,進水管直徑應不小於300mm。出水管應在水面以下,淹沒深度不小於0.6m,並要求在浮渣層或冰凍層以下。一般進口和出口均不得少於兩個,當塘底寬小於9m時,也可以只用一個進水口。
5)塘數及單塘面積
由於厭氧塘通常位於穩定塘系統之首,會截留較多的污泥,所以至少應有兩座並聯,以便輪換除泥;單塘面積不應大於(0.8~4)×104m2。

曝氣塘


工作原理與類型

不是依靠自然凈化過程為主,而是採用人工補給方式供氧,通常是在塘面上安裝曝氣機。實際上是介於活性污泥法中的 延時曝氣法與穩定塘之間的一種工藝。
曝氣塘可以分為以下兩種類型:
(1)完全混合曝氣塘(或稱好氧曝氣塘)。
(2)部分混合曝氣塘(或稱兼性曝氣塘)。

特點及適用條件

優點:
(1)體積小,佔地省;水力停留時間短。
(2)無臭味。
(3)處理程度高;耐衝擊負荷較強。
缺點:
(1)運行維護費用高。
(2)由於採用了人工 曝氣,所以容易起泡沫,出水中含固體物質高。
適用條件:
適用於處理城市污水與工業廢水。

一般規定

(1)排放前必須進行沉澱。
(2)完全混合曝氣塘的出水經沉澱后污泥可迴流也可以不迴流。
(3)曝氣塘一般宜採用表面曝氣機進行曝氣,但在北方要採用鼓風曝氣(一般由 曝氣風機及 曝氣器組成)。

設計計算

(1)設計方法
曝氣塘也採用BOD5表面負荷法進行計算。BOD5 表面負荷為1~30kg BOD5/(104m2.d)
(2)構造和主要尺寸
1、好氧曝氣塘的水力停留時間(RHT)為3~10d;兼性曝氣塘的HRT有可能超過10d。
2、有效水深一般為為2~6m。
3、塘數一般不少於3座,通常按串聯方式運行。

應用實例


概況
1、綏化市氧化塘。該塘佔地面積13萬平方米,容積38萬立方米,抽升站兩座,簡抽升站四座,磚砌防滲渠道19500米,灌溉面積6000畝。根據污水總泵站和氧化塘的水質分析情況看,凈化效果明顯,可以達到農田灌溉水質標準。利用這種凈化后的污水灌溉農田十七年,對土壤、蔬菜、地下水都沒有污染,而且凈化后污水中含氮22.5毫克/升,含磷2.93毫克/升,含鉀6.0毫克/升,這樣每年可節約化學肥料31430公斤,地下水100萬噸。從小區試驗和大面積調查看,各類蔬菜均增產,平均每年增產5-8萬斤,提早成熟7-10天,每年增加收入25-30萬元。因此,中小城市利用氧化塘處理污水是農業生產的重要水肥資源,還可提高土壤肥力,增加蔬菜產量。
2、義馬煤業集團公司常村煤礦氧化塘。為清除礦井水對澗河的污染,近年來,該礦先後投資40餘萬元將一廢
穩定塘
穩定塘
棄的礦坑改建成一座容積為15萬立方米的氧化塘,月處理礦井水8.2萬立方米。這條治理礦井水污染的新途徑,不僅緩解了礦區用水嚴重不足,而且還產生了較好的經濟效益和社會效益。經氧化塘處理后的礦井水,可作為井上和井下工業用水,同時還可在氧化塘內養魚,年產鮮魚2萬餘公斤。如今氧化塘四周已綠樹成蔭,成為遠近聞名的一處風景勝地。
3、高唐紙業集團氧化塘。為解決污水排放問題,該集團投入1200萬元建成了佔地600餘畝的治污二期工程一氧化塘,全天候運行。這使公司處理后的造紙廢水水可用於水產養殖及農業灌溉,並可達到80%水量循環回用於生產,從而實現造紙廢水的無害化綜合利用,成為零污染排放企業。
山東省東營市污水處理與利用生態工程
1、工程簡介
東營市污水處理與利用生態工程於2000年10月建成,設計處理水量10萬t/d,佔地面積約110公頃,工程總投資6700萬元,是目前國內外應用穩定塘處理系統設計較為完善的一座污水處理廠。污水水質如下表:
▲表6-4 進水水質情況一覽表
項目BODCODSSTNTPNH3-N
濃度(mg/L)701507030520
該工程因地制宜,將現有的一個水庫適當修整分隔后,改造成高效厭氧塘、曝氣塘、曝氣養魚塘等處理單元;將附近的鹽鹼荒地建成養魚塘、藕塘、蘆葦塘等生態利用單元。
2、主要處理單元設計
(1)細格柵:單組柵寬1.4m,柵條間隙8mm,柵條寬10mm,柵前有效水深0.8m,過柵流速0.9m/s,格柵安裝角度75°。
(2)沉砂池:每組平面設計尺寸12.0m×3m,有效水深1.2m,砂斗傾角55°,砂斗高度1.85m。
(3)高效複合厭氧塘:每組厭氧塘平均長約138.88m,寬約65.87m,有效水深5.0m,厭氧塘中污水停留時間為1.68d。
(4)曝氣塘:每組曝氣塘平均長度133.37m,寬約66.31m,有效水深3.6m,污水在曝氣塘中停留時間為1.29d。
(5)曝氣養魚塘:塘總面積為23.24公頃,塘有效水深3.5m,污水在塘中的水力停留時間為8.13d。
(6)養魚塘:養魚塘總佔地面積為12.09公頃,有效水深2.5m,污水在其中停留時間為3.02d。
(7)藕塘:總面積為7.56公頃,有效水深1.2m,污水在其中的水力停留時間為0.91d。
(8)蘆葦塘:蘆葦塘Ⅰ和蘆葦塘Ⅱ的佔地面積分別為18.09公頃和19.09公頃,有效水深平均為0.5m,在蘆葦塘中總共水力停留時間為1.85d。
穩定塘
穩定塘
3、運行效果
本工程於2000年10月開始通水試運行,在養魚塘中尚未放養魚苗、藕和蘆葦未開始種植的情況下,經現場檢測,最終的出水完全複合我國污水綜合排放二級標準(GB 8978-1996)的要求。
4、本工程的特點
(1)本工程採用穩定塘處理系統,將污水的處理與利用有機地結合起來,實現了污水的資源化,這對於緩解東營市水資源短缺的矛盾具有重要的意義。
(2)本工程在設計中特別注意了處理系統與周圍環境的協調一致,注意了對環境的美化。堤壩修建整齊,全部採用毛石進行護砌;曝氣養魚塘作為人工景點,將污水處理廠建成了一座生態公園。
(3)本工程同傳統活性污泥法比較,具有基建投資省,運行費用低,維護管理方便等優點。