稳定塘旧称氧化塘或生物塘,是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整,建成池塘,并设置围堤和防渗层,依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。
运行原理
稳定塘是以太阳能为初始能量,通过在塘中种植水生植物,进行水产和水禽养殖,形成人工生态系统,在太阳能(日光辐射提供能量)作为初始能量的推动下,通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化,将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化,最后不仅去除了污染物,而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收,净化的污水也可作为再生资源予以回收再用,使污水处理与利用结合起来,实现污水处理资源化。
人工生态系统利用种植水生植物、养鱼、鸭、鹅等形成多条食物链。其中,不仅有分解者生物即细菌和真菌,生产者生物即藻类和其他水生植物,还有消费者生物,如鱼、虾、贝、螺、鸭、鹅、野生水禽等,三者分工协作,对污水中的污染物进行更有效地处理与利用。如果在各营养级之间保持适宜的数量比和能量比,就可建立良好多生态平衡系统。污水进入这种稳定塘其中的有机污染物不仅被细菌和真菌降解净化,而其降解的最终产物,一些无机化合物作为碳源,氮源和磷源,以太阳能为初始能量,参与到食物网中的新陈代谢过程,并从低营养级到高营养级逐级迁移转化,最后转变成水生作物、鱼、虾、蚌、鹅、鸭等产物,从而获得可观的经济效益。
特点
优点
在我国,特别是在缺水干旱的地区,生物氧化塘是实施污水的资源化利用的有效方法,所以稳定塘处理污水成为我国着力推广的一项新技术。
(1)能充分利用地形,结构简单,建设费用低。
采用污水处理稳定塘系统,可以利用荒废的河道、沼泽地、峡谷、废弃的水库等地段建设结构简单,大都以土石结构为主,在建设土地具有施工周期短,易于施工和基建费低等优点。污水处理与利用生态工程的基建投资约为相同规模常规污水处理厂的1/3-1/2。
(2)可实现污水资源化和污水回收及再用,实现水循环,既节省了水资源,又获得了经济收益。
稳定塘处理后的污水,可用于农业灌溉,也可在处理后的污水中进行水生植物和水产的养殖。将污水中的有机物转化为水生作物、鱼、水禽等物质,提供给人们使用或其他用途。如果考虑综合利用的收入,可能到达收支平衡,甚至有所盈余。
(3)处理能耗低,运行维护方便,成本低。
风能是稳定塘的重要辅助能源之一,经过适当的设计,可在稳定塘中实现风能的自然曝气充氧,从而达到节省电能降低处理能耗的目的。此外,在稳定塘中无需复杂的机械设备和装置,这使稳定塘的运行更能稳定并保持良好的处理效果,而且其运行费用仅为常规污水处理厂的1/5-1/3。
(4)美化环境,形成生态景观。
将净化后的污水引入人工湖中,用作景观和游览的水源。由此形成的处理与利用生态系统不仅将成为有效的污水处理设施,而且将成为现代化生态农业基地和游览的胜地。
(5)污泥产量少。
稳定塘污水处理技术的另一个优点就是产生污泥量小,仅为活性污泥法所产生污泥量的1/10,前端处理系统中产生的污泥可以送至该生态系统中的藕塘或芦苇塘或附近的农田,作为有机肥加以使用和消耗。前端带有厌氧塘或碱性塘的塘系统,通过厌氧塘或碱性塘底部的污泥发酵坑使污泥发生酸化、水解和甲烷发酵,从而使有机固体颗粒转化为液体或气体,可以实现污泥等零排放。
(6)能承受污水水量大范围的波动,其适应能力和抗冲击能力强。
缺点
(1)占地面积过于多。
(2)气候对稳定塘的处理效果影响较大。
(3)若设计或运行管理不当,则会造成二次污染。
(4)易产生臭味和滋生蚊蝇。
(5)污泥不易排出和处理利用。
类型
按照塘内微生物的类型和供氧方式来划分,稳定塘可以分为厌氧塘、兼性塘、好氧塘、曝气塘。
此外,还有其他一些类型的稳定塘:
深度处理塘——作用是进一步提高二级处理水的出水水质。
水生植物塘——在塘内种植一些纤维管束水生植物,比如芦苇、水花生、水浮莲、水葫芦等,能够有效地去除水中的污染物,尤其是对氮磷有较好的去除效果。
生态系统塘——在塘内养殖鱼、蚌、螺、鸭、鹅等,这些水产水禽与原生动物、浮游动物、底栖动物、细菌、藻类之间通过食物链构成复杂的生态系统,既能进一步净化水质,又可以使出水中藻类的含量降低。
由于稳定塘具有很多类型,所以可以组合成多种不同的流程。
厌氧塘
塘水深度一般在2m以上,最深可达4~5m。厌氧塘水中溶解氧很少,基本上处于厌氧状态。
工作原理
厌氧塘的原理与其他厌氧生物处理过程一样,依靠厌氧菌的代谢功能,使有机底物得到降解。反应分为两个阶段:首先由产酸菌将复杂的大分子有机物进行水解,转化成简单的有机物(有机酸、醇、醛等);然后产甲烷菌将这些有机物作为营养物质,进行厌氧发酵反应,产生甲烷和二氧化碳等。如图2:
特点及适用条件
优点:
(1)有机负荷高,耐冲击负荷较强。
(2)由于池深较大,所以占地省。
(3)所需动力少,运转维护费用低。
(4)贮存污泥的容积较大。
(5)一般置于塘系统的首端,作为预处理设施,在其后再设兼性塘、好氧塘甚至深度处理塘,做进一步处理,这样可以大大减少后续兼性塘和好氧塘的容积。
缺点:
(1)温度无法控制,工作条件难以保证。
(2)臭味大。
(3)净化速率低,污水停留时间长。城市污水的水力停留时间为30~50天。
适用条件:
对于高温、高浓度的有机废水有很好的去除效果,如食品、生物制药、石油化工、屠宰场、畜牧场、养殖场、制浆造纸、酿酒、农药等工业废水。对于醇、醛、酚、酮等化学物质和重金属也有一定的去除作用。对重金属也有一定的去除效果。
一般规定
(1)必须严格作好防渗措施。
(2)厌氧塘前要进行预处理。
(3)进水水质: 进水中有机负荷不能过高。有机酸在系统中的浓度应小于3000mg/L;进水硫酸盐浓度不宜大于500mg/L;进水BOD:N:P=100:2.5:1;C:N一般为20:1左右;pH值要介于6.5~7.5;进水中不得含有有毒物质,重金属和有害物质的浓度也不能过高,应符合《室外排水设计规范》的规定。
设计计算
(1)设计方法
—有机负荷法。
有机负荷法分为3类:BOD容积负荷法、BOD表面负荷法、VSS容积负荷法。
1)BOD表面负荷法:
必须规定塘中的最低容许BOD表面负荷。根据实际情况,我国厌氧塘的最低容许负荷为:北方—300kg BOD5/(104m2.d);南方—800kg BOD5/(104m2.d)。