污水的自然生物处理

水葫芦
耐污、去污能力强
水葫芦 即凤眼莲，学名Eichharnia crassipes，属雨久花科、凤 眼莲属。俗称水葫芦、布袋莲、水荷花、假水仙等。它是一种 水生漂浮植物，高约0.3米，在深绿色的叶下，有一个直立的椭 圆形中空的葫芦状茎，因而得名。每年夏秋之间盛长。 水葫芦鲜品每百克含水分95.2 克，蛋白质1.1 克，脂肪0.7 克， 纤维素1.4 克，钙30 毫克，磷80 毫克，还含有多种维生素。 水葫芦具有清热解毒、除湿、祛风热的功效。 1901年，凤眼莲被作为观赏植物引入中国，上个世纪五六十年 代被作为猪饲料推广，曾一度用它来净化污水。之后，凤眼莲 在中国一发不可收拾。
2、基本工作原理
塘内存在着菌、藻和原生动物的共生系统。塘内的藻类进行光合作用， 释放出氧，塘表面的好氧型异氧细菌利用水中的氧，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CO2则是藻 类光合作用的碳源。 塘内菌藻生化反应可用下式（A）和（B）表示： 细菌的降解作用： 有机物＋O2＋H+→CO2＋H2O＋NH4+ ＋C5H7O2N 藻类的光合作用：
1、定义： 稳 定 塘 ， 又 叫 生 物 稳 定 塘 （ biological stabilization pond ） ， 俗 称 氧 化 塘 （ oxidation pond），是一种天然的或经过一定人工修整的有机废水处理 池塘。 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。 其工作原理依靠自然生态系统的净化作用使污水净化。 2、分类： 按DO浓度高低分好氧塘,兼性塘,厌氧塘,曝气塘。 按处理程度分一级、二级和深度处理塘。 按出水方式又可分连续出水塘、控制性水塘、贮存塘。
能够实现污水资源化，使污水处理与利用相结合 污水处理能耗小，维护方便，成本低廉。 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 定塘的处理效果。 如季节、气温、光照、降雨等自然因素都影响稳 如污染地下水、产生臭氧和滋生蚊蝇等。
设计不当可能形成二次污染
6.1.2 净化机理：
1、稳定塘中的生物及其生态系统 1）生物组成
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
水生植物塘
兼 性 塘 常 见 其 他 生 态 塘
厌 曝
氧 气
塘 塘
完全贮存塘 深度处理塘
好 氧 塘 兼 性 塘
深度较浅，<0.5m，阳光能透至塘底，全部塘水内都含有溶解氧， 菌藻共生，主要由藻类供氧，好氧微生物起净化污水作用。
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；下层塘称 厌氧区，沉淀污泥在塘底进行厌氧分解。是最常见的一种。 塘深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。 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。
利用浮萍净化氮磷污水机理及其优化工艺条件研 究 Research on Mechanism and Technological Conditions of Nitrogen-phosphorus Wastewater Treatment by Duckweed 博士毕业论文
沉水植物
眼子菜 Potamogeton octandrus Poir.
凤眼莲对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导 致水下植物得不到足够光照而死亡，破坏水下动物的食物链， 导致水生动物死亡。同时，任何大小船只也别想在水葫芦的领 地里来去自由。不仅如此，凤眼莲还有富集重金属的能力，凤 眼莲死后腐烂体沉入水底形成重金属高含量层，直接杀伤底栖 生物。正可谓三位一体式的灭绝战术！ 凤眼莲主要分布在中国南方，由于北方河流有冻结期，凤眼莲 无法在自然状态下生存。 在南方凤眼莲已经泛滥成灾，比如现在的珠江水系已经遍布凤 眼莲（据统计，珠江水系凤眼莲每十年数目增长十倍！）。据 说云南昆明的滇池，由于水质污染导致水葫芦疯长，几乎遮盖 了整个滇池，使很多水生生物几乎绝迹。 这个“引进”，和“社寿螺”一样，初衷是有益的，结果导致 了祸害，真是始料所不及！
a.细菌：好氧菌、兼性菌、厌氧菌、硝化菌、光合细菌等。 b.藻类：绿藻、蓝绿藻等。 c.原生动物和后生动物：不同类型稳定塘数量变化较大，不宜作为 指示生物。 d.水生植物（耐污耐水植物） 浮水植物：水葫芦、浮萍等，可作为青贮饲料，其它处理方 式困难(因为含水率在95％左右，堆肥、厌氧发酵、脱 水均困难)，易影响水体景观及水质，需定期打捞。 沉水植物：马来眼子菜、叶状眼子菜等（需定期收割）。 挺水植物：水葱、芦苇、蒲草等。 e.高等水生动物：鱼、鸭、鹅等。
2、净化作用： a、稀释作用： 在风力、水流与浓度差的作用下，与塘内污水混合。 b、沉淀与絮凝作用： 水力作用降低而沉淀； 微生物及其分泌物与污染物质絮凝。 c、好氧微生物的代谢： 主要是细菌，但随负荷降低细菌作用降低。 d、厌氧微生物的代谢： 能经历厌氧水解，产氢产酸和产甲烷的全过程。 e、浮游生物：光合作用与降解作用，产氧作用 还有放养的鱼类等。 f、水生维管束植物的作用 吸收氮、磷；富集重金属；供氧；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。
花叶水葱(Scirpus validus cv.zebrinus) 绿叶水葱的变种，与原种的区别是圆柱形茎秆上有黄色环状条斑,比原种更具 观赏价值。植株高1.2~1.8m，根状茎匍匐横生，须根细长密集。茎秆单生，直 立，圆柱形，表皮光滑，黄绿相间，中有海绵状空隙组织。长侧枝聚伞花序 4~7个，生长黄绿色小穗，内有长约2mm的小坚果。花期6~7月，果期7~8月。花 叶水葱原产于北美，性喜温暖湿润，在自然界中常生于沼泽地、浅水或湿地草 丛中。花叶水葱株丛挺立，色泽美丽奇特，飘洒俊逸，观赏价值尤胜于绿叶水 葱。最适宜作湖、池水景点。
第六章
污水的自然生物处理
污水自然生物处理的回顾与前瞻

污水的自然生物处理已有 300 多年的历史，为了解决日益 严重的水环境污染问题，出现了以普通活性污泥法、生物 膜法等高效的人工净化技术。但进入20世纪70年代，严重 的世界能源危机，迫使人们又转向研究节省能源、资源和 投资的处理方法。污水的自然生物处理作为“替代技术” 之一受到重视。 在我国，国家环保局组织了“七五”、“八五”城市废水 生物稳定塘技术和废水的土地处理技术攻关，使污水的自 然生物处理向规范化、资源化和系统化迈进了一步。目前， 我国还在人工湿地方面进行了系统研究。
3、影响因素 a、温度：稳定塘运行的主要影响因素之一。
5-30℃以内，温度每增高10℃微生物的代谢速度将提高一倍。 生物塘表面水温高，但昼夜温差大；底层温度低，但较稳定。 温度影响水力停留时间。温度低，减少进水负荷。
b 、光照： 提供能量，使藻、植物进行光合作用，对有机物的降解和藻类
供氧有重要影响。

自然条件下的生物处理法主要有 水体净化法和土壤净化法两类。氧化塘和 养殖搪，统称为生物稳定塘，其净化机理 与活性污泥法相似；土壤渗滤和污水灌溉， 统称为废水的土地处理，其净化机理与生 物膜法相似。
6.1
稳定塘
1、概述 2、净化机理 3、稳定塘的分类 4、稳定塘的设计 5、稳定塘系统的工艺流程
6.1.1概述
科别： 眼子菜科 介绍： 为多年生沉水浮叶型的单子叶植物，喜凉爽至温 暖、多光照至光照充足的环境。茎纤细，丝状，分歧性高；分枝前端经常会 分化出芒状的冬眠芽。叶两型：沉水叶殆为互生，窄缐形或丝状，前端尖， 无柄，膜质，绿色；浮水叶对生或互生，披针形至窄椭圆形，前端尖，有长 柄，殆为青绿色；托叶膜状，两两边缘重叠。花期夏季至初秋，穗状花序短， 小花少数；花被片四枚，绿色；雄蕊四枚；心皮四枚。果实倒卵形，作拥挤 的密集排列，无柄或具短柄，前端具有一短嘴，下部则有三道背脊，中央一 道背脊有少数的粗齿突。
106CO2＋16NO3－＋HPO42－＋122H2O＋18H＋ → C106H263O110N16P＋138O2↑
d、上层异氧菌降解：
C11H29O7N＋14O2＋H＋→11CO2＋13H2O＋NH4＋
e、底层厌氧水解：大分子→小分子→挥发酸→甲烷。
白天，光合作用 强，pH上升，不 溶性磷化物沉淀 出来。 晚上相反。
去除可沉SS和油脂；调节pH值；去除有毒有害物质。 对于城市污水，格栅、沉砂池、沉淀池、除油池、水解酸化池等。
6.1.3 好氧塘
1、来自百度文库类
（1）高负荷好氧塘 这类塘设臵在处理系统的前部，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 深度处理好氧塘设臵在塘处理系统的 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。
c、混合：风对力大且四季分布均匀，利于产生良好的水力条件，利于DO、
污水的传质。进出口设臵、导流板、人工搅拌等。
d、营养比例：C、N、P、K、Fe、S等。 e、进出水水质与有机负荷：浓度高和难降解有机物多（或高负荷），
采用厌氧或兼氧塘；水质浓度低、出水水质要求高或低负荷，采用深度处 理等。
f、蒸发量与降雨量：降雨－稀释、蒸发—浓缩。 g、污水的预处理：
f. C、N、P的迁移与转化 碳的转化：改变水体碳酸盐的缓冲平衡 氮的转化：有机氮→氨氮（少部分挥发和被生物同化）→ 亚硝酸氮→硝酸氮→氮气。 磷的转化：进水中的磷有有机磷、聚磷酸盐和正磷酸盐(预 处理沉淀约10％的不溶解性磷)→正磷酸盐、偏磷酸盐→生 物和化学沉淀。除磷率达50~70%。 由于C、N、P的转化以及日昼光合作用与否，导致水体pH变 化，日间升高、夜间降低；硝化作用时降低、反硝化时升高， 并引起磷酸盐(日间易于沉淀、夜间溶解)、重金属等沉淀和 溶解。 g.其它有害物质转化： 生物降解(难降解有机物)、吸附与吸收重金属(植物)、 螯合与沉淀(底泥)。
厌 氧 塘 曝 气 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 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质要求。
3、稳定塘的优缺点
稳定塘的优点
能够充分利用地形，工程简单，建设投资省。 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。
浮萍
浮萍漂泊本无根,天涯游子君莫问 山河破碎风飘絮,身世浮沉雨打萍。 ——宋· 文天祥《过零丁洋》
浮萍（fuping） （Lemna minor）又 名青萍。单子叶植物 浮萍科。浮水小草本。 植物体退化成小叶状 体，倒卵形或椭圆形， 两侧对称，长2～5毫 米，全缘，两面均成 绿色，有时下面略带 紫色，有5条脉，下 面中部具1条毛状根。 花单性，雌雄同株， 生于叶状体边缘开裂 处，生佛焰苞内。我 国南北均有分布。生 长于池塘、稻田、湖 泊中。全草供药用， 有发汗、利水、消肿 功效；也可作家禽饲 料和稻田绿肥。
挺水植物
（2）稳定塘生态系统
1）稳定塘生态系统—— （A）菌藻共生体系及其作用。 藻类在光合作用放出氧，细菌则利用藻类提供的氧降解有机 污染物，其它仅起辅助作用。 a、生态系统：由细菌、藻类、原生动物、后生动物、水生植 物、高等水生动物组成，但悬浮生物总量不高。 b、不同水层存在分区：上方因复氧、光合作用成好氧区，下 部兼性区，底部（泥）厌氧区。 c、表层藻类放氧：
（细菌）
106CO2＋16NO3-＋HPO42-＋122H2O＋18H+→C106H263O110N16P＋138O2
（藻类）
藻类光合作用使塘水的溶解氧和pH呈昼夜变化。白天，藻类光合作 用使CO2降低，pH上升。夜间，藻类停止光合作用，细菌降解有机物的 代谢没有终止，CO2累积，pH下降。 其平衡关系式如下：