7 天然生物处理工艺在线视频

同学们好，欢迎大家来到水处理工程MOOC课堂

今天，我们来学习第七章，天然生物处理工艺

左老师，今年暑假的时候党支部组织我们到贫困县进行调研

在当地，我们发现很缺乏污水处理厂，一方面是因为缺乏资金来运行和管理

而另一方面呢他们的污水量比较少

对于这样一种情况，我们应该采取怎样的一种处理方式呢？

好！你能够将所学的专业跟社会实践结合在一起

而且还能发现问题，这样非常好，在之前

你们已经学习过有关的生物污水处理技术了

你们自己有什么想法没有？

左老师，您之前讲过，污水生物处理技术

实质上是一种人工强化的自然净化过程

那么如果在没有具备建设污水处理厂的条件下

有没有哪一种接近于自然净化过程的水处理工艺呢？

你提的很好！实际上呢，在上个世纪就已经出现了污水的自然净化工程

并且在上个世纪的中期，得到了快速的发展

到大概七十年代的时候，逐渐趋于成熟

并且在世界上很多国家，得到了普遍的应用

那么根据它是模拟水体自净还是土壤自净的过程

这种天然生物处理工艺，又可以分为稳定塘技术和土地处理技术

这里面，实际上有两张图片

这张图片展示的就是稳定塘的一种处理技术

这张图片展示的就是土地的处理

或者说后面我们会要仔细介绍的人工湿地的一种处理技术

左老师，那您介绍一下稳定塘技术吧

那为什么说稳定塘技术就是一种接近于自然净化的一种水处理工艺呢？

好的，那我们下面，就来介绍稳定塘的原理和它的工艺

好，稳定塘技术，实际上在原来的话，称为氧化塘

它主要是上世纪初就开始起来的

在美国、加拿大、澳大利亚，有非常好的发展

其实，中国在原来的话也有专门的环保政策来规定

就是城市污水的处理应遵循废水处理厂与氧化塘土地处理系统相结合的政策

在国内也有很多的发展，一般它用来处理中小城镇的生活污水

在稳定塘内，它有多种的生物学过程，共同完成废水的进化过程

它最主要的，实际上是一个细菌和藻类的共存系统

我们这有一张稳定塘的一个示意图

从这个图上我们可以看出，在稳定塘的表层主要是藻类的光合作用

而在中层，废水进来以后，有一部分悬浮

或者是溶解性的有机物，在好氧微生物的作用下被降解

而有一部分废水中间能够沉淀的这一部分物质会沉淀到稳定塘的底部

而在底部，存在兼氧区和厌氧区

在里面，也会发生大量的微生物的降解过程

在这样的一个系统中间，最终完成了废水中间有机物的降解和去除

藻类和细菌得到了生长

利用自然进化的稳定塘技术，那是不是就是

把污水排入到一个挖好的水塘中，等待污染物的自然降解呢？

肯定没有这么简单吧

那应该怎么做呀？

当然不是挖一个水塘这么简单，那么稳定塘技术最关键的是塘深

然后，废水在中间的停留时间，甚至是塘的长宽比

有的时候，还要考虑当地的风向，日照等自然条件

由于稳定塘中间的供氧主要是靠自然富氧

以及表层的藻类产氧的过程

因此的话，根据溶解氧的水平不同

我们可以把稳定塘分成好氧塘、兼性塘、厌氧塘，甚至曝气塘

下面我们会分别来仔细的介绍什么是好氧塘，兼性塘，厌氧塘和曝气塘

刚才讲到好氧塘，所谓的好氧塘，就是池深比较浅

所以整个塘，都是好氧区，阳光可以达到塘底

这张图展示的是一个好氧塘内的工作原理

可以看到在这个过程中间主要是好氧微生物在起作用

当然表层的藻类，会为这些好氧生物提供氧气

对于好氧塘来说，实际上还可以分成三种

一种是高负荷的好氧塘

一种是普通的好氧塘

第三种是深度处理好氧塘

高负荷的好氧塘呢，是有机复合比较高，水力停留时间短

储水中间的藻类呢含量高，运行的技术比较复杂

只适用于气候温暖并且阳光充足的地区

它是在处理废水的同时，还能产生一定的藻类

藻类收获以后，可以作为其他的一种新的生物值

普通的好氧塘，有机负荷低，HRT长，主要以处理废水为主要目的

而深度处理好氧塘，有机负荷非常低，HRT也非常短

主要是串联在二级处理系统后进行深度处理

总体来说，好氧塘，多半用于串联在其他稳定塘后作进一步的处理

一般不会单独处理废水。第二种稳定塘称为兼性塘

它的塘深，稍微比好氧塘要深一些

所以在塘内，会分成几个层，上层主要是藻类活动区为好氧区

中层溶解氧逐渐减少为过渡区或者是间歇区

下层是厌氧区，最底层是厌氧的污泥层

这张图就是间歇塘内的一个生物过程

第三种是厌氧塘，厌氧塘主要的特点是有机负荷高

整个塘内没有好氧区，通常把它设置在整个稳定塘系统的最前端

用来承担较高BOD的复合，它要求有一定的预处理

应该设置格栅，设置沉砂池，这张图是厌氧塘的一个结构示意图

我们可以看到，整个塘内基本上是完全处在厌氧状态

底部有厚厚的厌氧污泥层

第四种稳定塘技术，我们称为曝气塘

在曝气塘内，我们采用人工曝气进行供氧

一般采用表面叶轮曝气，或者是鼓风曝气，有的时候又分为两种

一种是整个塘内现呈完全混合的这种曝气塘，我们称为好氧的曝气塘

另外一个是部分混合的曝气塘，有的时候也把它称为间歇曝气塘

既然稳定塘有这么多优点，那么可不可以

用它来代替污水处理厂呢？

恐怕不行吧，我觉得在应用稳定塘的过程当中

肯定会受到一些的限制吧

没错，下面请你们思考一下

这样的一个稳定塘系统可能会有什么样的缺点呢

稳定塘在处理污水的时候，停留时间都很长

这样的话，占地的面积肯定会很大

那我猜应该也会受到气候的影响

对，稳定塘，除了这个以外，还可能会造成二次污染

比如，可能会对当地的地下水造成污染

有时候，特别是厌氧塘，还会对当地产生严重的臭味

甚至，在夏季的时候会滋生一些蚊蝇

所以到目前为止，稳定塘技术的应用呢，还是受到一定程度的限制

左老师，您刚才还提到一种利用土壤自净能力的

土地处理技术，那这是怎样一种技术呢？

对，你说的对，这个利用土壤自净能力开发出来的一种技术

我们把它称为土地处理技术，那么实际上它是跟稳定塘技术

一样的类似的一种天然生物处理系统

下面我给大家来介绍一下土地处理系统的基本原理和它基本的生物过程

土地处理系统

实际上是指在人工调控和系统自我调控的条件下

利用土壤微生物，以及植物组成的生态系统

对废水中的污染物，进行一系列物理，化学和生物的进化过程

最终，使废水得到净化，并且通过系统内营养物质和水分的循环利用

使绿色植物生长、繁殖，从而实现废水的自然化，无害化和稳定化

这样的一个系统，我们通常把它称为废水的土地处理系统

它的发展实际上是非常迅速

在上个世纪80年代以后

在美国，原来的苏联，澳大利亚都有大量的废水的土地处理系统

在土地处理系统中间，实际上主要的净化机理，有如下的五个

第一个是一个污泥的过滤过程

土壤颗粒间的孔隙，能够截留

或者是通过过滤去除废水中的悬浮颗粒

第二个作用，是物理吸附和物理的沉积作用

土壤中间有很多的黏土矿物，具有吸附的功能，废水中间的一部分

重金属离子可能会由于被吸附、被置换而沉积在土壤中间

第三个作用，实际上是物理化学的吸附作用

金属离子跟土壤中间的无机或者有机胶体反应，形成了各种螯合物

废水中间的有机物，跟土壤中间的一些无机物发生反应

生成一些复合物，重金属离子由于阳离子的交换而被置换

还有一些会跟土壤中间发生一些化学反应生成不溶性的一些化合物

这样的话，起到了去除污染物的作用

第四点是化学反应与沉淀，刚刚已经讲过废水中间的一些污染物质

可能会跟土壤中间的一些物质发生化学反应

进而生成沉淀物，被截留在土壤中间

第五个作用，其实是非常重要的一个作用，是微生物的代谢与分解

在土壤中间，实际上存在着大量的好氧的异氧菌，厌氧的细菌

以及甚至还有硝化菌和反硝化菌

它们能够发挥它们降解废水中各种污染物的功能

从而实现对废水的净化

左老师，那土地处理技术是怎么实现的呢？

把污水直接排到田地里就行了吗？

当然不行，那么土地处理系统，它有它自己的设计的标准

它有它自己的组成，我下面

给你们介绍一下土地处理系统的基本组成，以及土地处理系统的分类

这个土地处理系统实际上由这样几个部分来组成

首先，废水要进行一定的预处理，所以我们需要一些预处理的设施

第二个，废水的水量可能还有一些变化，有一些波动

所以，我们可能还需要废水的一些调节或者储存的设施

之后，我们就需要有废水的输送、布水，以及控制系统

我们希望能够把废水

按照我们的需要按照我们的规定的时间，规定的量

把废水均匀的输送到土地处理系统中间

当然这中间最核心的组成部分是土地净化田

里面我们会根据后面所介绍的类型不一样，会有不同的做法

最后还有一个系统是我们需要把净化后的出水进行收集

并且可能还涉及到后续的利用

我们要涉及初水的收集和利用系统

根据土地处理工艺特点的不同

我们可以将土地处理系统分成这样的五种

一种我们称为慢速渗滤系统

这个图给出了慢速渗滤系统的基本组成和基本的工作过程

第二种是快速渗滤系统

这个图也给出了快速渗滤系统的基本过程

还有就是地表漫流系统

这张图也给出了地表漫流系统的基本的工作原理

第四种称为湿地处理系统

有的时候我们还特别的把它称为人工湿地系统

特别指的是我们不是利用一个天然的湿地

而是对这个湿地进行一定的人工的干预，做了一定的人工的构筑

形成的这样一个系统，这个系统在国内外都有很好的应用

这个图也给出了人工湿地系统的一个基本的组成和基本的工作原理

最后一种，我们称为地下渗滤系统

实际上是在地下将废水排入

通过底部的这样一个渗滤系统，能够把废水处理好

地下渗滤系统的工作原理，由这个图可以来进行一个简单的示意

这项技术跟废水灌溉有什么区别呢？

你提的这个问题很好，这两者其实有很多相似的地方

但是实际上它们是有比较大的差别的

好，首先来看，对于废水的土地处理系统

它的目标是以控制水污染净化污水为目标

它的主要目标都是去生产多少作物，而废水灌溉，或者说是废水农田灌溉

它是以作物生长为主要目标，因此的话

土地处理系统，为了实现废水处理，它具有专门的处理构筑物

它主要需要对水量、水质，有很好的要求，需要进行一定的预处理

还要通过实验，确定它的运行参数，采用相应的负荷和运行条件

而且更大的一点不同的是，它可以全年运行，或者说是它必须全年运行

因为废水是全年都会产生，另外它还有出水的收集系统

能够对出水进行有效的排放和利用

并且还要对周围环境设有一定的检测系统，不能污染周围的环境

而农田的废水灌溉

它主要是用废水灌溉的定额和灌溉制度来进行水质和水量的控制

它一般没有专门的设计运行的参数，同时也不能终年的运行

出水是不加以收集，没有专门的环境监测系统

所以废水土地处理系统跟废水的农田灌溉是有本质差别的

废水土地处理系统实际上是一个专门的废水处理系统

而农田灌溉，主要还是一个农田生产为主

左老师，利用土地处理系统对污水进行处理

那么出水水质能够达到什么样的水平呢？

土地处理系统，还是能够达到比较高的水平的

这张表给出了各类土地处理系统能够达到的出水水质

我们从这张表上可以看到，它所能达到的出水水质，还是比较高

当然跟一级A的标准还有一定的差距

但是，它已经能够在刚才最前面提到的

这种农村地区，直径不足或者范围比较小的地区

已经能够起到很好的废水处理的效果了

关于天然生物处理工艺

稳定塘处理技术和土地处理技术的内容

就是这些，看你们俩还有什么问题没有？

没有问题了，谢谢左老师解答

好，谢谢，谢谢大家！