第八章 污水的自然生物处理
新版第八章-污染环境的生物修复课件.ppt
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8
3、植物修复的特点
– 今年来的研究表明 ，植物修复是一个更经 济、更适于现场操作的去除环境污染物的技 术。植物具有庞大的叶冠和根系，在维持生 态环境的平衡中起着重要作用。植物修复适 用于大面积、低浓度的污染位点，不仅可以 环境的有机污染物，还可以去除重金属和放 射性元素。
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⑴、植物对环境中重金属的去除
• 植物对有机污染物的直接吸收作用 • 植物释放分泌物和酶 • 强化根区的矿化作用
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⑷、富营养化水体修复
• 富营养化水体 –水华和赤潮 –防治水体富营养化的对策： • 控制外源性营养物质的输入； • 减少内源性营养物质的负荷。
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– 防治水体富营养化的措施：
• 工程性措施：挖走底泥、水底深层曝气等；
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营养盐 空气
抽 水 井
地下水位
废水处理系统 污染区
注 水观 井测
井
生物修复原位处理方式示意图
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四、地下水生物修复工程技术
• 原位处理
– 特点：与土壤原位处理基本相同。
• 物理拦阻
– 指使用暂时的物理屏障以减缓并阻滞污 染物在地下水中的进一步迁移。
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• 地上处理
–又称抽取－处理技术，将受污染的 地下水从地下水层中抽取出来，在 地面上用一种或多种工艺处理之后， 再将水注入地层。
工程前期投入高
费用低
可与其它技术结合使用
需增加微生物监测项目
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4
4、生物修复与生物处理的异同
相同之处：都是利用微生物的降解作 用，也都是利用微生物的同化作用扩大 繁殖，并通过工程措施保持生物处理过 程有很高的效率，在处理特殊废物时都 需要驯化和筛选高效微生物。
水污染控制工程知到章节答案智慧树2023年滨州学院
水污染控制工程知到章节测试答案智慧树2023年最新滨州学院第一章测试1.TOD是指（）参考答案:总需氧量2.下列说法不正确的是（）参考答案:COD测定包括了碳化和硝化所需的氧量3.下列关于水质指标的描述不正确的是（）参考答案:BOD是碳化所需氧量和硝化所需氧量之和。
4.水体的无机物污染是指哪几项？（）参考答案:氮、磷的污染;重金属的污染;酸、碱及无机盐污染5.生物法主要用于（）参考答案:二级处理第二章测试1.关于沉淀池的论述错误的是（）参考答案:初次沉淀池只能去除悬浮物质，不能去除BOD2.（）式沉砂池沉沙中有机物含量较高，需要洗砂处理。
参考答案:平流3.幅流式沉淀池的缺点有（）参考答案:机械排泥设备复杂，对池体施工质量要求高;易于出现异重流现象;水流速度不稳定4.下列与污水处理系统格栅的过栅水头损失计算无关的是（）参考答案:栅前水头5.己知某城市污水处理厂的最大设计流量为0.6m3/s，拟采用两个曝气沉砂池，最大小时流量的时候，水在沉砂池内停留时间为2min，每个沉砂池的有效容积V1为（）参考答案:(B)36m3第三章测试1.可用化学氧化法去除的是（）。
参考答案:S2-2.下列常用药剂中哪一个是还原剂（）。
参考答案:硫酸亚铁3.化学沉淀法包括（）。
参考答案:钡盐沉淀法;铁氧体沉淀法;氢氧化物沉淀法;硫化物沉淀法4.混凝剂的投加方式有两种，即（）。
参考答案:湿投;干投5.水温对混凝效果产生较大的影响。
（）参考答案:对6.吸附剂是指具有吸附能力的固体物质，被吸附的物质称为吸附质。
（）参考答案:对7.下列哪一个不属于吸附剂的特点（）。
参考答案:不可再生8.下列属于阳离子交换树脂的是（）。
参考答案:R-COOH;R-SO3H9.下列哪一种物质不适宜用作膜的清洗（）。
参考答案:浓酸10.膜表面附近浓度低于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化。
（）参考答案:错第四章测试1.活性污泥法是以活性污泥微生物为主体，对有机和营养性污染物进行氧化、分解、吸收的污水生物处理技术，下列活性污泥中的不同微生物作用，哪一项是不正确的？（）参考答案:原生动物摄食水中游离细菌，原生动物增多，表明处理水质将会恶化2.下列活性污泥法污水处理系统基本组成的描述中，哪一项是正确的？（）参考答案:曝气池、二沉池、污泥回流系统、曝气系统3.污泥指数SVI的物理意义是（）参考答案:在曝气池出口处的混合液，经过30min静置后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积4.在曝气池曝气过程中，为了加快氧的传递速度，可采取以下哪些措施？（）参考答案:加强液相主体的紊流程度;提高气相中的氧分压5.间歇式活性污泥处理系统(SBR)的运行操作分五道工序，循环进行，这五道工序按时间顺序应为下列哪项？（）参考答案:进水、反应、沉淀、排水、待机（闲置）第五章测试1.生物膜法滤料表面的生物膜由好氧和厌氧两层组成。
环境 污水自然生物处理法
氧分解产生臭味。
3、慢速渗滤
在慢速渗滤中，处理场上通常种植作物。废水经布水后缓慢 向下渗滤，借土壤微生物分解和作物吸收进行净化，
2、塘型及其组合：塘型的选择应从处理对象的水质特征出发， 结合当地气候、地形条件确定。例如，在光照充足，没有 持续冰封期的地区，可选用好氧塘；而在处理高浓度有机 废水时，应在系统中设置厌氧塘；在处理城市污水和工业 废水时，应根据原水性质及处理水的用途和要求，宜采用 多塘组合系统。
3、设计参数我国目前采用的设计参数如下表
土壤对废水的净化，是一个受多种复杂因素作用的综合过程。其机理可归结为 以下几个方面：
1、物理过滤：废水流经土壤时，悬浮物被表层土壤团粒间的孔隙过滤截留。
2、物理和化学吸附：土壤中的粘土矿物颗粒能吸附水中的中性分子，废水中的 各种离子则因离子交换作用被置换吸附并固定在矿物晶格中。
3、络合反应和化学沉淀：废水中的金属离子能作为中心离子与土壤中的某些组 分生成络合物和螯合物，或生成硫化物、氢氧化物以及磷酸盐、碳酸盐等而 被沉积于土壤中。
（3）人工潜流湿地（人工苇床） 上层为土壤，下层为易于水流通的粒径较大的土壤、炉渣等
废水在投配前需经必要的预处理，设施有格栅、初次沉淀池 或停留时间为ld的曝气塘等。其次，地表漫流系统只能在 植被生长期正常运行，这就需要筛选那些净化和抗污能力 强、生长期长的植被草种，同时设有供停运期使用的废水 贮存塘。地表漫流的水力负荷率依前处理程度的不同而异， 一般在2~10cm／d，流距在30m以上。
污水的自然生物处理
好 兼 厌
曝
氧 性 氧
气
塘 塘 塘
塘 常 见 水生植物塘
其 他
生
态
塘
完全储存塘
深度处理塘
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。
兼性塘不仅可去除一般的有机污染物，还可以有效地去除磷、 氮等营养物质和某些难降解的有机污染物。
厌
氧
塘
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，以保持产酸菌和甲烷菌之 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。
染物如重金属、硫、磷等依赖于土壤和植物的作用。
悬浮物去除 污水中的悬浮物含有大量的污染物质，例如
有机物、氮磷、重金属和病原菌等，因此去除悬 浮物可以提高污水的去除率。悬浮物主要通过过 滤、沉淀、湿地介质表面的吸附及微生物生长等 作用从水中去除。湿地对悬浮物的去除非常有效，
第八章废水的微生物脱氮除磷
第八章废水的微生物脱氮除磷第一节概述氮、磷是藻类生长的限制因子，水体中氮、磷浓度增高会导致水体的富营养化。
事实上，现在水体富营养化问题越来越严重，据报道，1991年我国共发生赤潮38次，1992年增加至50次，造成鱼类和其他生物大量死亡，对海洋渔业资源造成极大的破坏。
氨态氮排入水体还会因硝化作用而耗去水体中大量的氧造成水体溶解氧下降。
此外，饮用水中硝态氮超过10mg／L会引起婴儿的高铁血红蛋白症。
为此，对于水体中氮、磷的去除已越来越受到重视，许多国家对废水处理厂出水氮、磷都制订了严格的排放标准。
常规的活性污泥法主要去除废水中含碳化合物，而对氮、磷的去除率很低。
鉴于此情况，废水的脱氮除磷技术近年来得到迅速发展。
微生物脱氮除磷技术由于具有处理效果好，处理过程稳定可靠、处理成本低、操作管理方便等优点而得到广泛运用，为水体中氮、磷的去除提供了有效手段。
今后，微生物脱氮除磷技术的发展方向就目前看主要有以下几个方面：1．开发、研制和采用成本低廉，效果稳定的新工艺。
2．微生物除磷工艺如果同时具有脱氮能力将比单纯的除磷工艺具有更大的市场。
脱氮需要较长的停留时间，使系统达到硝化，但系统中NO3－的存在将影响积磷菌的厌氧放磷，泥龄长也会降低除磷效果，所以在一个系统中如何兼顾脱氮除磷，使系统同时达到较好的脱氮除磷效果是一个值得研究的问题。
3．利用微生物技术强化脱氮除磷过程，提高处理效果。
生物脱氮系统中由于硝化细菌世代时间长，容易从系统中流失，受低温等不利的环境条件影响较大，所以常常达不到良好的硝化效果而影响系统的脱氮效率，除了使用生物膜系统外，在活性污泥系统中使用投菌法，即在需要时或定期向系统投加硝化细菌也是一条有效途径。
目前已有研究者在研究硝化菌的大量培养技术。
在生物除磷系统中也可以通过投加积磷菌制剂来提高或保持系统的除磷效果。
第二节微生物脱氮一、发展历程1930年Wuhrmann首先发现，在生物滤池的深处，氮的浓度减小，他还通过试验证明，在生物滤池和曝气池中均可存在硝化作用和反硝化作用，并提出以微生物细胞内物质作为脱氮菌还原硝酸盐的供氢体的微生物脱氮法。
污水生物处理系统中的主要微生物
工业 废水
废水
生活 污水
碳水化合物、 蛋白质、脂 肪、油脂、 有机酸、醇、 醛、酮、酚
碳水化合物
蛋白质
脂肪
洗涤剂
不含氮 物质
微 生 物
参
与
分
含氮 解
物质
好 氧 分 解
好 氧 微 生 物
厌 氧 分 解
厌 氧 微 生 物
本章主要内容：
第一节 第二节 第三节 第四节
微结构絮体造成
原因：■低溶氧、低pH值 ▪ 絮体不稳定、破裂
▪ 细菌不凝聚，为游离个体。 ■在过度曝气时，紊流剪切絮块成碎块。
现象：污泥在沉淀池中呈悬浮状，高浓度地随水流流出。
B 起泡沫（厚、棕色泡沫）
➢由“硬”洗涤剂的使用而引起诺卡氏菌属的丝状微生物 超
量生长，气泡又附着在诺卡氏菌的菌体上。 ■ 温度>18℃，长泥龄（>9天）利于该菌生长。
（2）可以降解水中的溶解性有机物，
这也是物理化学方法难以做到的。
（三）好氧活性污泥中微生物造成的问题
常见故障：二次沉淀池中固液分离（泥水分离）出现问题。 பைடு நூலகம்因：污泥絮状体的结构不正常。
正常的絮状体的结构有两类：
微结构：直径<75um，易破碎。 宏结构：微生物凝聚在丝状微生物周围，较大不规则。
A 不凝聚
C 污泥膨胀
➢概念：活性污泥的性能发生变化，絮块漂浮水面，
比重减轻，随着水流而排出。该异常现象称之。
由丝状细菌和其它丝状微生物大量增殖引起。
造成的结果：稀薄污泥回流至曝气池。
出水BOD5升高。
产生原因
◆ BOD;N及BOD:P很高，特别N不足； （BOD:N:P=100:5:1)
污水的自然生物处理
具体去除物质
BOD、COD的去除 细菌的去除 藻类的去除 氮、磷的去除
八、控制出水塘
污水贮存，待降解功能恢复正常，处理 水水质达到排放要求，稳定塘开始正常 运行。
多采用兼性塘，很少采用好氧塘和 厌氧塘。
§7-2 污水的土地处理系统
一、 概述 1.概念 就是在人工控制的条件下，将污水投 配在土地上，通过土壤—植物系统，进 行一系列物理、化学、物理化学和生物 化学的净化过程，使污水得到净化的一 种污水处理工艺。
污水的自然生物处理
§7-1 稳定塘
一、概述 二、稳定塘的净化机理 三、好氧塘 四、兼性塘 五、厌氧塘 六、曝气塘 七、深度处理塘 八、控制出水塘
一、概述（ｐ258）
1.概念 是经过人工修整的土地，设围堤和 防渗层的污水池塘，主要依靠自然生物 净化功能使污水得到净化的一种污水生 物处理技术。
2.净化过程
（4）水生植物
可提高对有机物和氮磷等无机营氧物的 去除效果，水生植物还可收获有其他用途。
浮水植物；沉水植物;挺水植物。
（5）其它水生动物
塘水养鱼和放养鸭鹅等水禽。
2.稳定塘生态系统
菌藻共生体系是稳定塘中最基本的生态 系统。 例如：兼性塘的生态系统 （1）不同种群的关系 （2）稳定塘中各种物质的迁移和转化。
（1）将污水投配到种有作物的土地表面， 污水缓慢的在土地表面流动并向土壤中 渗滤。
（2）用于渗透水性能良好的土壤（如砂质 土壤），它适用于蒸发量小，气候湿润 地区；
3.曝气塘的特点
有机负荷和去除率都比较高； 占地面积小； 运行费用高； 出水悬浮物浓度较高，使用时可在后面
连接兼性塘来改善最终出水水质。
水污染控制工程习题库
⽔污染控制⼯程习题库第⼀章污⽔的性质与特征1.BOD2.BOD与COD的⽐较。
3.表⽰废⽔⽔质污染指标有哪些？请⾄少说出9种。
4.表⽰废⽔⽔质污染化学指标有哪些？第⼆章⽔体污染与⾃净1.何为氧垂曲线？其反映了什么？2.什么叫⽔体的⾃然净化？⽔体⾃然净化能⼒取决于哪⼏个⽅⾯的因素？3.⽔体⾃净是通过哪些作⽤完成的？4.在⽔体⾃净过程中氧的来源和氧的消耗分别是哪些⽅⾯？5.请举处⼀个⽔体⾃净的⼈⼯强化具体实例。
6.污⽔处理⽅法与污染物粒径有何关系？试举例说明之。
7.⽔污染控制技术可分为⼏⼤类型？简要介绍重要的控制技术。
8.概述我国⽔环境质量标准。
9.概述我国我省的⽔排放标准。
第三章污⽔的物理处理1.简述格栅的含义和分类。
2.什么是调节池？调节池有什么作⽤？3.沉淀可以分为哪⼏个类型？活性污泥在⼆沉池中的沉淀属于哪个类型？沉砂池中的沉淀属于哪个类型？4.试述斜板沉淀池⼯作原理。
5.设置沉砂池的⽬的和作⽤是什么？常⽤的沉砂池有哪⼏种？曝⽓沉砂池的⼯作原理与平流式沉砂池有何区别？6.沉淀池的形式很多，按⼯艺布置不同，可分为⼏种，初沉池和⼆沉池有哪些不同？按⽔流⽅向不同，可分为⼏种？运⽤条件如何？7.已知某⼯业废⽔的最⼤流量为8640m3/天。
原⽔中悬浮固体平均浓度为450mg/L，拟⽤平流式沉淀池处理。
要求去除率E=70%，⽽相应的颗粒截留速度u0=1.7m/hr，截留时间（即理论停留时间）t0=65min,污泥含⽔率为97%。
试确定平流式沉淀池的排泥周期和主要尺⼨，并把尺⼨标在草图上。
提⽰：①按两个池设计，取池宽B=5m,u设=u0/1.5,t设=1.5t0；②每池设计⼀个⽅⾏污泥⽃，泥⽃上边边长5m，下边边长0.5m，泥⽃体积公式V=h（A1+A2+）1/3，式中：h泥⽃⾼度，A1、A2泥⽃上、下⾯积：③如需要，其他设计参数⾃定。
第四章污⽔的化学处理1. 什么是污⽔的化学处理？化学处理的对象主要是⽔中的什么杂质？它与⽣物处理相⽐有什么特点？2.化学处理产⽣的污泥，与⽣物处理相⽐，在数量上、最后处理上有什么不同？3.氧化还原法有何特点？是否废⽔处理中的杂质必须是氧化剂或还原剂才能⽤此⽅法？4. 吸附法处理废⽔的原理是什么？影响吸附的因素有哪些？5. 常⽤的吸附剂有哪⼏类？各有何特点？6.请列出你所知道的⾼级氧化技术，并简述各种⽅法的要点。
水污染控制工程 第八章 生物膜法
2021/8/14
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1. 生物滤池 生物滤池是生物膜反应器的最初形式，现生物滤池已由原来承受较低负荷的普通
生物滤池逐步发展成为承受较高负荷的高负荷生物滤池、塔式生物滤池以及最新研制 成功并投入运行的曝气生物滤池， 2． 生物转盘
生物转盘亦称旋转生物接触器（RBC），是由一系列平行的旋转圆盘、转动横轴、 电机及减速装置和氧化槽等部分组成。当圆盘面积的40～50%浸没于污水时，盘片上 的生物膜吸附污水中的有机物，圆盘转动离开污水，生物膜上的固着水层从空气中吸 收氧，被吸附的有机物在微生物酶的作用下氧化分解，从而使污水得到净化，此种操 作的称之为好氧生物转盘。当圆盘面积浸没于污水中时，由于没有吸氧过程，圆盘盘 片仅是微生物的附着生长载体，此种操作的称之为厌氧生物转盘。
处理水 10
1） 细菌、真菌类、藻类 （1）细菌
细菌是微生物膜的主体，根据所需营养的不同，细菌可分为无机营养型的自养 菌和有机营养型的异养菌，其中异养菌是生物膜中的主要细菌类型，能够从流经生 物膜表面的水中获得足够的营养底物。 （2）真菌类
真菌是具有明显细胞核而没有叶绿素的真核生物，生物膜上的真菌类和活性污 泥不同，繁殖很快，在营养和生物环境方面和细菌有竞争关系。如真菌类过分地占 有优势，生物膜得以较快增殖并变厚。真菌类占优势的条件是：温度、PH值、废 水的性质、负荷等因素。一般来说，生物膜中还是以细菌占优势为宜。
十九世纪末，国外研究人员在研究土壤净化污水的过滤田基础上，创造了生
物过滤法，即生物膜法的前身。三个例证：
1． 1865年德国杰出的科学家Alexandex Mueller发现带有活着的微生物的土壤过滤
柱可以净化污水。
2． 1868年英国Edward Frankland 发现了填装有各种卵石、砂和土壤的过滤柱具有
第八章 污水的好氧生物处理
24——14-20
11-25——14-21 注意：三个假定（75-76页） 即：微生物和底物浓度均匀，为常数，O供应
充分
例题中：总变化系数未用
已知部分参数，选择常数，求得出水 溶解性BOD5，计算体积和需氧量
深度、曝气或布气变化与否、变化方式等 （空间：产生、传递；时间：长短） 池型——推流、完全混合（分建与合建）、二 池结合
池深1/2处设排液管，为什么？—— 投产时驯化活性污泥
二沉池：
水力停留时间 水力表面负荷 堰板溢流负荷 污泥层深度（沉降性能指标） 固体表面负荷
整个工艺系统参数
水质水量 回流污泥量 回流比 回流污泥浓度 剩余污泥排放量 泥龄
四、曝气运行：
曝气时间（水力停留时间）、曝气深度、曝气或 布气变化与否、变化方式等（空间：产生、传 递；时间：长短）
加上——某些其他工艺参数的改变——活性污泥 法的发展和演变
渐减曝气——推流，布气距离 分步曝气——进水分配，布水
完全混合——更加均匀，缓冲能力更强（水、气、 污泥）
浅层曝气、深层曝气（深井曝气）——曝气深度
延时曝气、氧化沟——偏低，无剩余活性 污泥，内源呼吸
变型曝气、克劳斯法、纯氧曝气、AB中A 段——偏高，为什么可以？？
2. 泥龄
至少大于三天，为什么？一般微生物生长 世代期为3天
脱氮除磷（见后）分别需要低负荷高泥 龄；高负荷低泥龄
F/M越高，泥龄越小，活性越高 （SOUR——生物活性），分解能力越 强，沉降差
可变微孔曝气器——可调整曝气量， 节约能源；
射流曝气器——省掉鼓风机。
6 污水的自然生物处理
PH 溶解性P
PH
非溶解性的P
微生物
有机P
无机P
4. 有害物质的转化途径:
微生物
有害物质(酚、醛等)
分解
植物根系
有害物质
集聚、吸收
(重金属)
螯合及沉淀作用 化合物 + 重金属
螯合物
㈡ 稳定塘对污水的净化作用:
稀释作用 沉淀和凝聚作用 好氧分解作用
厌氧分解作用
浮游生物的作用 水生植物的作用
进水中，含有有机磷及溶解性的无机磷酸盐
涵义——人工控制，将污水投配土地，土壤—植物系统净化 。
污水土地处理系统的组成：
（1）污水的预处理设备
（2）污水的调节、贮存设备
（3）污水的输送、配布与控制系统及设备
（4）土地净化田
（5）污水的收集、利用系统
污水土地处理系统的净化作用机理：
1、物理过滤—土壤颗粒间的孔隙具有截留、滤除水中的 SS的功能 。
2、物理吸附与物理化学吸附
范德华力 （中性分子）
金属离子（分交换、吸附和螯合作用）
3、化学反应与化学沉淀——金属离子与土壤中的某些组分
4、微生物代谢作用
污水土地处理系统工艺：
慢速渗滤 快速渗滤 地表漫流 湿地处理系统
湿地处理系统：
1、湿地——在耐水植物和土壤联合作用下的一种土地处理 工艺。人工湿地（constructed wetland ）70年代以来，德国 首先建造。 2、湿地处理系统净化机理 （1）物理作用沉降，植物根系的截留； （2）物质的化学沉淀； （3）土壤及植物表面的吸附吸收； （4）微生物的代谢。
安全高度为0.6~1.0m；但塘面积不应大于8000m2。
厌氧塘进口一般设在距塘底0.6~1.0m处，使进水与塘 底污泥相混合；塘底宽小于9m时，可设一个进口， 塘宽时应设多个进口。进水管径200~300mm。出口为 淹没式，深入水下0.6m，不得小于冰层厚度和浮渣层 厚度。
污水的自然处理
工业污水处理
工业污水处理
工业废水成分复杂，污染物浓度 高，自然处理方法在工业污水处 理中具有独特的应用价值，如活
性污泥法、曝气池等。
活性污泥法
利用活性污泥中的微生物降解有 机物，同时通过沉淀分离污泥和
水，实现废水的净化。
曝气池处理
通过向污水中鼓入空气或氧气， 增加污水中的溶解氧含量，促进 好氧微生物的生长和有机物的降
环境求
随着环境保护意识的提高和排放标准的日益严格， 自然处理方法将在污水处理领域发挥更加重要的 作用。
资源化利用
通过自然处理方法实现污水的资源化利用，如回 用于农田灌溉、城市绿化等，将有助于实现水资 源的可持续利用。
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自然处理的优势与局限性
优势
自然处理利用自然界的生态系统，如土壤、植物、微生物等 ，对污水进行净化，具有成本低、能耗少、处理效果好等优 点。
局限性
自然处理通常需要较大的土地面积和较长的处理时间，可能 受到气候、季节等因素的影响，处理效果不稳定。同时，自 然处理过程中可能产生二次污染和异味等问题。
02
污水的自然处理
目录
• 引言 • 污水的自然处理方法 • 自然处理的应用案例 • 自然处理的效果评估与优化建议
01
引言
污水的定义与来源
定义
污水通常指含有各种污染物、杂 质和有害物质的生活或工业废水 ，未经适当处理直接排放到环境 中。
来源
污水主要来源于生活和工业生产 过程中产生的废水，包括家庭、 商业、农业和工业设施等。
处理效果的改进措施
调整工艺参数
根据监测结果，调整曝气量、反应时间、污泥回流比等工艺参数， 提高处理效率。
优化反应器设计
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CO3-+H2O HCO3-+OH- 白天右移 夜间左移 pH值降低
y氮的转化与转移 污
挥发
水
处 理
N2反
水
硝
化
有机氮 Org- N
合
解
成
体
细菌
氨化 合成 解体
氨氮 光NH3- N 合
解 体
藻类
硝化 合成
硝酸盐氮 NO3- N
合成
N2 固氮作用
沉淀 沉积物
沉淀
反硝化
图6-4 氮在稳定塘内的转化与循环过程
厌氧微生物的代谢作用
• 在兼性塘的塘底沉积层和厌氧塘内，溶解 氧全无，厌氧细菌得以存活，并对有机污 染物进行厌氧发酵分解，这也是稳定塘净 化作用的一部分。 在厌氧塘和兼性塘的塘 底，有机污染物一般能够经历厌氧发酵3个 阶段的全过程，即水解阶段、产氢产乙酸 阶段和产甲烷阶段的全过程，最终产物主 要是CH4和CO2以及硫醇等。
鱼类
水生植物
水禽（鸭、鹅）
图6-2 稳定塘内主要的食物链网
②稳定塘内各种物质的转化
污水
有机碳 C
合成 解体
细菌
分解代谢
分 解 处理水
不 溶 性 有 机 碳
CO2
无机碳 CO2 HCO3-
分 解
解体
光合作用 呼吸作用
沉
藻类
淀
CH4
沉
淀
沉积物
图6-3
y碳的转化与循环 稳定塘内碳元素的转化和循环
碳 a、细菌的新陈代谢作用，使溶解性有机碳转化为 CO2合成细
溶解性 无机磷 有机磷
分解 沉淀
不溶性 无机磷 有机磷
处理水
图6-5 磷在稳定塘内的转化与循环
y磷的转化与循环
进水中，有机磷也有溶解性的无机磷酸盐
a、细菌、藻类吸收无机磷转化为有机磷（满足生命活动— —有机磷）
b、溶解性P与不溶解性P的互相转化
白天，PH上升，磷酸盐易于沉淀 夜间，PH下降，磷酸盐易于溶解
¾ 根据塘的功能，还存在熟化塘和生态塘 ¾ 根据处理水的出水方式，稳定塘又可分为连续出
水塘、控制出水塘与贮存塘3种类型
稳定塘－我国稳定塘主要设计参数：
好气塘
兼性塘
厌氧塘
塘深(m) 停留时间(d)
0.2~0.3 0.5~1.5
2~6 3~10
1~1.5(BOD5>100mg/L) 1.5~2.5(BOD5≤100mg/L)
1、稳定塘中的生物及其生态系统
（1）稳定塘中的生物 细菌 藻类 微型动物 水生植物及其他水生动物
①细菌——降解有机物起主要作用 兼性异样菌（好氧塘和兼性塘好氧区，及兼性区存在）
常 好氧菌和兼性菌——种属多 见 产酸菌（兼性异氧菌）分解有机物产生乙酸等和醇类） 细 厌氧菌（厌氧塘和兼性塘污泥区，将有机酸转化为 菌 CH4+CO2，脱硫弧菌-绝对厌氧菌）
浮游生物的作用
¾ 在稳定塘内存活着多种浮游生物，它们各自从不 同的方面对稳定塘的净化功能发挥着作用。
¾ 藻类的主要功能是供氧，同时也起到从塘水中去 除某些污染物，如氮、磷的作用。
¾ 原生动物、后生动物及枝角类浮游动物在稳定塘 内的主要功能是吞食游离细菌和细小的悬浮状污 染物和污泥颗粒，可使塘水进一步澄清。此外， 它们还分泌能够产生生物絮凝作用的粘液。
¾ 污水进入稳定塘后，由于流速降低，其所挟带的 悬浮物质，在重力作用下，沉于塘底。使污水的 各项指标都得到降低。
¾ 在稳定塘的塘水中含有大量的生物分泌物，这些 物质一般都具有絮凝作用，在它们的作用下，污 水中的细小悬浮颗粒产生了絮凝作用，小颗粒聚 集成为大颗粒，沉于塘底成为沉积层。沉积层则 通过厌氧分解进行稳定。
b、沉水植物——根生长于底泥中，叶、茎全部沉没水中， 仅在开花时，花开在水面上
y只能在塘水深较高，有机物负荷低和能有光照的地区生长 y其作用同“浮水植物” y沉水植物是鸭、鹅的饲料 常见的有马来眼子莲
c、挺水植物——根生长于底泥中，叶、茎则挺出水面，常 见水葱为深绿色，芦苇是浅绿色，其作用于上述两种植物 相同，但只能生长于浅水中，收割季节需放水 ⑤其它水生植物 放养水禽，建立良好的生态系统，鱼吞食藻类，鸭鹅吞食水草。
c、有机磷在细菌作用下的净化分解——稳定塘能去处磷50-70%
y有害物质的转化
a、生物降解作用——微生物对苯、酚、腈、有机染料、农 药、多氯联苯
b、吸附与吸收作用：水生植物的根系适于微生物的生长并吸 收重金属
c、螯合与沉淀作用
稳定塘对污水的净化作用
• 稳定塘在下面6个方面对污水产生净化作用: (1)稀释作用 (2)沉淀和絮凝作用 (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 (6)水生维管束植物的作用
营养物质的去除效果。 a、浮水植物——漂浮在水面、直接从大气中吸O2、CO2， 从塘水中吸取营养物质。
凤眼莲——即水葫芦，具有较强的耐污性，去污能力强
净化过程： O2通过根、茎输送到根部，释放于水中； 凤眼莲本身也直接吸收水中的有机物和无机物; 水层是好氧，底部是厌氧，可有利于硝化和反硝化; 种植在高负荷的稳定塘里，并可回收作为“青贮饲料”.
C106H263O110N16P+118O2 1.244gO2/g藻（每合成1g藻类，放出1.244g氧气）
式（6-2）
有机物降解生成藻类，藻类也为有机体； 藻类吸收水中的CO2，藻类的数量（有机体的数量>进水） 溶解性的有机物生成较稳定的形态的有机体（藻类细胞）
y稳定塘内的食物链网
细菌 藻类
原生动物 好氧微生物
好氧微生物的代谢作用
¾ 在稳定塘内，污水净化最关键的作用仍是在好氧 条件下，异养型好氧菌和兼性菌对有机物都是在 这种作用下而得以去除的。
¾ 当稳定塘内生态系统处于良好的平衡状态时，细 菌的数目能够得到自然的控制。当采用多级稳定 塘系统时，细菌数目将随着级数的增加而逐渐减 少。
¾ 稳定塘由于好氧微生物的代谢作用，能够取得很 高的有机物去除率，BOD5可去除90％以上，COD去 除率也可达80％。
稀释作用
¾污水进入稳定塘后，在风力、水流以及污 染物的扩散作用下，与塘内已有塘水进行 一定程度的混合，使进水得到稀释，降低 了其中各项污染指标的浓度。
¾稀释作用是一种物理过程，稀释作用并没 有改变污染物的性质，但却为进一步的净 化作用创造条件。
沉淀和絮凝作用
¾ 自然沉淀与絮凝沉淀对污水在稳定塘的净化过程 中起到一定的作用。
硝化菌（绝对好氧菌，一般只存活在深度处理塘）
②藻类 稳定塘为菌藻共生体系，藻类具有叶绿体，含有叶绿素，能够通过这
些色素进行光合作用，是塘水中DO的主要供应者。 白昼 吸收CO2，放出O2 夜间 内源呼吸，消耗O2，放出CO2
常 绿藻——最常见的，单细胞或多细胞的绿色藻类 见 蓝绿藻（蓝藻）——机体构造简单，藻体为单细胞及丝状体 藻 褐藻 类 蓝绿藻能够代谢产生H2S能够将大气中的N2固定
水生维管束植物的作用
在稳定塘内，水生维管束植物主要在下面几方面对 水质净化起作用。 ¾ a．水生植物吸收氮、磷等营养，使稳定塘去除 氮、磷的功能有所提高。 ¾ b．水生植物的根部具有富集重金属的功能，可提 高重金属的去除率。 ¾ c．每一株水生植物都象一台小小的供氧机，向塘 水供氧。 ¾ d．水生植物的根和茎，为细菌和微生物提供了生 长介质，去除BOD和COD的功能有所提高。
塘。 ¾稳定塘是经过人工适当修整的土地，设围
堤和防渗层的污水池塘，主要依靠自然生 物净化功能使污水得到净化的一种污水生 物处理技术。 ¾污水在塘中的净化过程与自然水体的自净 过程相近。
稳定塘的分类
¾ 根据塘水中微生物优势群体类型和塘水的溶解氧 工况来划分，即： (1)好氧稳定塘，简称好氧塘 (2)兼性稳定塘，简称兼性塘 (3)厌氧稳定塘，简称厌氧塘 (4)曝气稳定塘，简称曝气塘 (5)深度处理塘
占大气的21%； e、吸收作用:微生物及各种水生植物，吸收铵态氮或硝酸氮合成其
本身的有机体； f、分解作用：衰死的细菌和藻类解体后，形成溶解性的有机氮和沉
渣物， 沉淀层中的有机N在厌氧菌的作用下也可得到分解。
y磷的转化与循环 进水中，含有有机磷及溶解性的无机磷酸盐
细菌
分
吸
解
收
藻类
分解
沉 淀
吸收
污水
• 稳定塘净化机理-菌藻共生系统
O２
风
O２
阳光
光合作用 流入污水
藻类 新细胞
藻类
可
沉
物
质
好氧分解
污 泥 厌氧分解 层
O２
有机 污染物
细菌 衰死细菌
有机污染物 厌氧发酵 有机 酸醇
好
CO２ ＋
NH3 H2O
处理水
氧 区
PO42
细菌 新细胞 CH4CO2NH3 兼
性
区
厌氧发酵
甲烷
厌 氧
区
图8—1 稳定塘内典型的生态系统
8.1.3.稳定塘净化过程的影响因素
(1)温度 (2)光照 (3)混合 (4)营养物质 (5)有毒物质 (6)蒸发量和降雨量
稳定塘
• 好氧稳定塘 主要特征： －水深0.1~0.5m，阳光能直透塘底 －DO高，藻类生长繁茂 －主要功能微生物：好氧微生物 －HRT为2~6d，BOD5去除率80％ 缺点： －出水藻类高 －占地面积大
／3和l／20～l／10，在一定条件下，生物稳定塘还 能作为养殖塘加以利用 ¾ 污水灌溉则可将废水和其中的营养物质作为水肥资 源利用，获得除害兴利、一举两得的效果
近十多年来，污水自然处理技术又恢复了生机，并 在国内外得到迅速发展
污水自然净化处理（生态处理）方法
¾氧化塘（又称稳定塘或生物塘） ●净化机理同水的自净 ●菌藻共生系统： 氧的来源：藻类；CO2：细菌呼吸的原料