水污染控制工程第十八章
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第十八章 自然条件下的 生物处理
第一节 概述 第二节 生物处理系统 第三节 土地处理系统
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Leabharlann Baidu
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第一节 概述
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2
自然条件下的生物处理
水体净化
稳定塘
生态系统塘
塘 好塘 兼塘 厌塘 曝 氧性 氧 气
塘水 生 植 物
塘养 殖
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土地处理
地快 慢 湿 表速 速 地 慢渗 渗 处 流滤 滤 理
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8
用土 壤 的 净 化 作
物理过滤
物理吸附及物理沉积
物理化学吸附 化学反应与沉淀
微生物的代谢与有机物的分解
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9
第二节 生物处理系统
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10
概述
稳定塘又名氧化塘或生物塘。
稳定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污水的生物处理设施。
稳定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。
氧）。 关键环节：菌藻共生系统（SP中最基本的生态系统）。
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（1）稀释作用：靠风力、水流及污染物的扩 散作用使进入塘内的污水与氧化塘中原有的水 混合，使进水得到稀释；
（2）沉淀与絮凝作用：塘中部分生物分泌物 可将小颗粒絮凝成达颗粒并发生沉淀；
（3）好氧微生物的代谢作用； （4）厌氧微生物的代谢作用； （5）浮游生物的作用：吞食细菌和悬浮有机
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。
稳定塘的缺点
占地面积大 没有空闲余地时不宜采用。
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。
设计不当时，可能形成二次污染 如污染地下水、产生臭氧和滋生蚊蝇等。
蒸发：延长HRT，产生浓缩而提高底物浓度。 有毒物—控制条件及要求与人工生物处理同。
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好氧塘
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，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
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。
至可达21%； 5）吸收作用：机体合成代谢的吸收。
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（3）磷的转化 1）合成作用：无机磷变有机磷； 2）分解代谢：有机磷变无机磷。 3）溶解性磷与非溶解性磷的相互转化：
由于塘水pH值的变化引起不同形态磷的 相互转化。白天光合作用消耗H+，使塘 水pH值升高；夜晚由于光合作用停止， 底泥的厌氧分解使pH值降低。氧化塘中 磷的去除率一般可达50~70%。
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好氧塘
种类
（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。
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稳定塘处理原理
菌藻共生
以好氧细菌和厌氧细菌为 主进行有机物的好氧分解 氧化、有机物的厌氧消化
以藻类和水生植物为主进行 光合作用
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土地处理原理
以土壤为介质对污水进行净化 ：土壤中的颗 粒孔隙对污水中的悬浮颗粒进行截留、滤除， 部分重金属离子并附着在土壤胶体表面，通过 离子交换作用被置换吸附并生成难溶物质，有 机物被土颗粒吸附而截留，土壤中的微生物对 此进行氧化、分解，转化成CO2及无机盐类
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。
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。
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
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稳定塘的分类
按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等划分
好氧塘 兼性塘 厌氧塘 曝气塘 深度处理塘
常
其
见
他
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水生植物塘 生态塘 完全储存塘
12
净化机理
基本原理：自然水体的自净。 基本过程：稀释扩散、（絮凝）沉淀分离、生物降解、
食物链。 DO来源：大气复氧、藻类光合作用（或人工曝气供
碳，自身得以增殖，呼吸作用又释放部分无机碳； 3）机体死亡后沉入塘底，经厌氧微生物作用分解为溶
解性有机碳和无机碳； 4）不溶性有机物在塘底经厌氧发酵分解为溶解性的有
机碳和无机碳； 5）有机体经食物链向高营养级传递，最后转化为水产，
获得一定效益。
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（2）氮的转化 氧化塘可通过如下作用实现氮的转化： 1）氨化作用； 2）硝化作用； 3）反硝化作用； 4）挥发作用：高pH时向大气挥发，挥发量甚
颗粒；分泌粘液促进絮凝； （6）水生维管束植物的作用：吸收氮、磷；
富集重金属；充氧；作为微生物生长的载体； 配水。
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氧化塘中污染物的迁移与转化
（1）碳的转化 排入塘内的含碳化合物可通过以下途径得以转化： 1）微生物的新陈代谢作用，可将有机碳转化为CO2，
微生物得以生长； 2）水生植物（主要是藻类）可通过光合作用吸收无机
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18
影响因素
光照—影响藻类生长及DO；导致净化途径的改变； 温度—影响微生物的生物代谢作用；导致“冬季分
层”、“春秋翻塘”和温度异重流等问题； pH值、营养元素等—组成SP系统的环境因子； 混合—影响微生物与废水中底物的接触，需要良好的
水力流态； 蒸发与降雨—降雨：利于稀释与混合，但缩短HRT；
度很低，一般BOD5≤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可质编辑要版求。
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稳定塘的优缺点
稳定塘的优点
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，稳定 塘系统的基建投资低。
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。
第一节 概述 第二节 生物处理系统 第三节 土地处理系统
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第一节 概述
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2
自然条件下的生物处理
水体净化
稳定塘
生态系统塘
塘 好塘 兼塘 厌塘 曝 氧性 氧 气
塘水 生 植 物
塘养 殖
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土地处理
地快 慢 湿 表速 速 地 慢渗 渗 处 流滤 滤 理
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用土 壤 的 净 化 作
物理过滤
物理吸附及物理沉积
物理化学吸附 化学反应与沉淀
微生物的代谢与有机物的分解
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9
第二节 生物处理系统
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10
概述
稳定塘又名氧化塘或生物塘。
稳定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污水的生物处理设施。
稳定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。
氧）。 关键环节：菌藻共生系统（SP中最基本的生态系统）。
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13
（1）稀释作用：靠风力、水流及污染物的扩 散作用使进入塘内的污水与氧化塘中原有的水 混合，使进水得到稀释；
（2）沉淀与絮凝作用：塘中部分生物分泌物 可将小颗粒絮凝成达颗粒并发生沉淀；
（3）好氧微生物的代谢作用； （4）厌氧微生物的代谢作用； （5）浮游生物的作用：吞食细菌和悬浮有机
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。
稳定塘的缺点
占地面积大 没有空闲余地时不宜采用。
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。
设计不当时，可能形成二次污染 如污染地下水、产生臭氧和滋生蚊蝇等。
蒸发：延长HRT，产生浓缩而提高底物浓度。 有毒物—控制条件及要求与人工生物处理同。
可编辑版
19
好氧塘
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，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
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。
至可达21%； 5）吸收作用：机体合成代谢的吸收。
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（3）磷的转化 1）合成作用：无机磷变有机磷； 2）分解代谢：有机磷变无机磷。 3）溶解性磷与非溶解性磷的相互转化：
由于塘水pH值的变化引起不同形态磷的 相互转化。白天光合作用消耗H+，使塘 水pH值升高；夜晚由于光合作用停止， 底泥的厌氧分解使pH值降低。氧化塘中 磷的去除率一般可达50~70%。
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好氧塘
种类
（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。
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稳定塘处理原理
菌藻共生
以好氧细菌和厌氧细菌为 主进行有机物的好氧分解 氧化、有机物的厌氧消化
以藻类和水生植物为主进行 光合作用
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土地处理原理
以土壤为介质对污水进行净化 ：土壤中的颗 粒孔隙对污水中的悬浮颗粒进行截留、滤除， 部分重金属离子并附着在土壤胶体表面，通过 离子交换作用被置换吸附并生成难溶物质，有 机物被土颗粒吸附而截留，土壤中的微生物对 此进行氧化、分解，转化成CO2及无机盐类
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。
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。
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
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稳定塘的分类
按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等划分
好氧塘 兼性塘 厌氧塘 曝气塘 深度处理塘
常
其
见
他
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水生植物塘 生态塘 完全储存塘
12
净化机理
基本原理：自然水体的自净。 基本过程：稀释扩散、（絮凝）沉淀分离、生物降解、
食物链。 DO来源：大气复氧、藻类光合作用（或人工曝气供
碳，自身得以增殖，呼吸作用又释放部分无机碳； 3）机体死亡后沉入塘底，经厌氧微生物作用分解为溶
解性有机碳和无机碳； 4）不溶性有机物在塘底经厌氧发酵分解为溶解性的有
机碳和无机碳； 5）有机体经食物链向高营养级传递，最后转化为水产，
获得一定效益。
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（2）氮的转化 氧化塘可通过如下作用实现氮的转化： 1）氨化作用； 2）硝化作用； 3）反硝化作用； 4）挥发作用：高pH时向大气挥发，挥发量甚
颗粒；分泌粘液促进絮凝； （6）水生维管束植物的作用：吸收氮、磷；
富集重金属；充氧；作为微生物生长的载体； 配水。
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15
氧化塘中污染物的迁移与转化
（1）碳的转化 排入塘内的含碳化合物可通过以下途径得以转化： 1）微生物的新陈代谢作用，可将有机碳转化为CO2，
微生物得以生长； 2）水生植物（主要是藻类）可通过光合作用吸收无机
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影响因素
光照—影响藻类生长及DO；导致净化途径的改变； 温度—影响微生物的生物代谢作用；导致“冬季分
层”、“春秋翻塘”和温度异重流等问题； pH值、营养元素等—组成SP系统的环境因子； 混合—影响微生物与废水中底物的接触，需要良好的
水力流态； 蒸发与降雨—降雨：利于稀释与混合，但缩短HRT；
度很低，一般BOD5≤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可质编辑要版求。
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稳定塘的优缺点
稳定塘的优点
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，稳定 塘系统的基建投资低。
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。