稳定塘污水处理技术的应用现状与发展

稳定塘污水处理技术的应用现状与发展2010/6/3/9:47来源：谷腾水网作者：刘华波,杨海真

摘要:介绍了国内外稳定塘污水处理技术研究和运用方面的最新进展,指出了稳定塘作为一项高效实用的环保技术的优势和发展趋势.

关键词:稳定塘;废水处理;资源化利用

1稳定塘技术在国内外的发展

1901年,世界第一个有记录的稳定塘系统修建于美国得克萨斯州的圣安东尼奥市.1920年,欧洲最早的稳定塘修建于德国巴伐利亚州的慕尼黑市.其后的一段时间,该项技术的发展几乎处于停滞状态,主要原因在于稳定塘占地面积较大.但是,相对于其它污水处理技术,稳定塘的最大优势在于建设费用和运行成本很低,受全球能源危机的影响,近三四十年,能耗较低且运行稳定的稳定塘技术得到较快发展.目前,美国有7000多座稳定塘,德国有2000多座稳定塘,法国有1500多座稳定塘,在俄罗斯,稳定塘已成为小城镇污水处理的主要方法.稳定塘除了能够很好地处理生活污水,对各种废水也都表现出优异的处理效果,广泛应用于处理石油、化工、纺织、皮革、食品、制糖、造纸等工业废水。

我国于20世纪50年代就开始了对稳定塘污水处理技术的研究.20世纪80年代,国家环保局主持了被列为国家“七五”和“八五”科技攻关项目的氧化塘技术研究,在稳定塘的生物强化处理机理、设施运行规律、设计运行参数等方面,取得了许多有价值的研究成果.目前,我国规模较大的稳定塘有:

日处理20万m3城市污水的齐齐哈尔稳定塘、日处理17万m3城市污水的西安漕运河稳定塘、日处理3万m3城市污水的山东胶州氧化塘和日处理8万m3化工废水的湖北鸭儿湖氧化塘等.

2稳定塘技术的应用现状

随着研究和实践的逐步深入,在原有稳定塘技术的基础上,发展了很多新型塘和组合塘工艺.这些技术或者进一步强化了稳定塘的优势,或者弥补了原有技术的不足.

2.1新型的稳定塘技术

针对稳定塘存在诸如水力停留时间较长、占地面积过大、积泥严重和散发臭味等问题,人们不断地对稳定塘进行改良,出现了许多新型塘.

2.1.1活性藻系统

以色列Shelef&Azov等人系统研究并发展了这项技术.活性藻系统是根据藻菌共生原理,在系统内培养合适的菌类和藻类,利用藻类供氧以减少人工供氧量,

从而进一步降低污水处理能耗和运行成本.而且,还可以用大量繁殖菌藻的方式进行污水净化、再生和副产藻类蛋白,这类稳定塘又称为高速率氧化塘.

2.1.2高效藻类塘[1]

高效藻类塘(highratealagepond)是美国加州大学伯克利分校的Oswald提出并发展的,高效稳定塘不同于传统稳定塘的特征主要表现在四方面:①较浅的塘的深度,一般为0.3～0.6m,而传统的稳定塘的深度,根据其类型塘内深度一般在0.5～2.0m;②有一垂直于塘内廊道的连续搅拌的装置;③较短的停留时间,一般为4～10d左右,比一般的稳定塘的停留时间短7～10倍;④高效藻类塘的宽度较窄,且被分成几个狭长的廊道.这样的构造可以很好地配合塘中的连续搅拌装置,促进污水的完全混合,调节塘内氧和CO2的浓度,均衡池内水温以及促进氨氮的吹脱作用.以上四种特征创造了有利于藻类和细菌生长繁殖的环境,强化藻类和细菌之间的相互作用,所以高效藻类塘内有着比一般稳定塘更加丰富多样的生物相,对有机物、氨氮和磷有着良好的去除效果,从而大大减少占地面积.现在高效稳定塘在美国、法国、德国、南非、以色列、菲律宾、泰国、印度、新加坡等国都有应用.

2.1.3水生植物塘

利用高等水生植物,主要是水生维管束植物提高稳定塘处理效率,控制出水藻类,除去水中的有机毒物及微量重金属.研究表明,生长速度最快和改善水质效果最好的水生维管植物有水葫芦、水花生、美国爵床和宽叶香蒲.

此外,国外在此项基础上,发展了太阳能水生植物塘.

2.1.4悬挂人工介质塘

在稳定塘内悬挂比表面积大的人工介质,如纤维填料,为藻菌提供固着生长场所,提高其浓度来加速塘内去除有机质的反应,从而改善塘的出水水质.

2.1.5超深厌氧塘[2]

超深厌氧塘是另一种稳定塘新工艺,与常规厌氧塘相比,具有BOD5容积负荷大,占地面积小,受温度影响小的优点.有先例表明,在AIPS系统中深6m厌氧坑运行25a而不需清淤,说明底泥消化完全.美国OsMald提出的“高级综合塘系统”(AIPS)中,在兼性塘内设置6m深的厌氧坑.污水从坑底进入塘内,坑内污水上升流速很小,大约污水的全部SS和70%BOD5在坑中被去除.英国Mara等人研究的超深厌氧塘,深达15m.

2.1.6移动式曝气塘

普通曝气塘多为固定式曝气.移动式曝气近似于有多个曝气器同时运转,可缩短氧分子扩散所需时间,含氧水也随着移动式曝气器的移动而迁移,进一步缩

短氧分子扩散所需时间.曝气器的移动还有利于保持塘内溶解氧均匀分布而避免死角.

2.2组合塘工艺

组合塘工艺可分为两大类型:一是与生物滤池或生物转盘、活性污泥法组合,作为二级处理的补充;二是各类塘型的组合,这里主要介绍后者.

2.2.1多级串联塘[3]

串联稳定塘是目前国外普遍采用的一种稳定塘设计方式.Mara和

R.S.Ramalho等人提出串联稳定塘可以提高水处理效率.研究表明,串联稳定塘较之单塘不仅出水藻菌浓度低,BOD、COD、N和P的去除率高,而且只需较短的水力停留时间.人们通过染料试验证实了单塘结构的氧化塘短路现象严重,存在很多死水区,将单塘改造成多级串联塘,其流态更接近于推流反应器的形式,从而减少了短流现象,提高了单位容积的处理效率.其次,从微生物的生态结构看,多级串联有助于污水的逐级递变,减少了反混现象,使有机物降解过程趋于稳定.由于不同的水质适合不同的微生物生长,串联稳定塘各级水质在递变过程中,会产生各自相适应的优势菌种,因而更有利于发挥各种微生物的净化作用.因此,确定合适的串联级数,考虑分隔效应,找到最佳的容积分配比特别重要.典型的串联方式如“厌—兼—好”组合塘工艺,可比“兼—好”塘系统节省占地40%.

2.2.2高级综合塘系统(AIPS)[4]

普通塘系统(或常规塘系统)由兼性塘、厌氧塘、曝气塘、好氧塘4种普通形式的塘以多种不同的组合方式组成.但是,普通塘系统的一些缺点和局限性影响了其推广和应用.从20世纪70年代末开始,美国着手研究和开发了一些新型的单元塘和塘系统.由美国加州大学W.J.Oswald教授研究开发的由高级兼性塘、高负荷藻塘、藻沉淀和熟化塘4种塘串联组成高级综塘系统,每一个塘为达到预期目的而被专门设计.高级综合塘系统与普通塘系统相比,具有如下一些优点:水力负荷率和有机负荷率较大,而水力停留时间较短;节省能耗;基建和运行费用较低;能实现水的回收和再用,以及其它资源的回收.

2.2.3生态综合系统塘[5-6]

利用生态系统处理污水与现在通用的生物处理概念不同,其工作原理是以太阳能为初始能源,利用食物链(网)中各营养级上多种多样的生物种群的分工合作来完成污水的净化.具体是在污水处理生态系统的食物链(网)中的物质转化和能量传递过程中实现的.生态塘的核心是食物链(网),而食物链(网)中的核心是生物种属的合理构成.生态塘系统采用天然和人工放

养相结合,对生态塘系统中的生物种属进行优化组合,使污水中能量得以高效地利用,使有机污染物得以最大限度地在食物链(网)中进行降解和去除.在生态塘中,还可以以水生作物、水产和水禽形式作为资源回收,净化的污水可作为再生水资源予以回收再用.