[科普中国]-复合稳定塘

简介

稳定塘又名氧化塘或生物塘，其对污水的净化过程与自然水体的白净过程相似，是一种利用天然环境条件或简单工程，主要依靠自然生物净化工程使污水得到净化的一种生物处理技术。

稳定塘起源于20世纪初期欧美国家，研究和应用始于20世纪50年代，60年代以后发展较迅速，已有五十多个国家采用稳定塘工艺技术处理城市污水和有机工业废水。其中美国有11000多座，德国3000多座，法国约有2000余座。我国有些城市也早在20世纪50年代开展了稳定塘的研究。从60年代起，陆续建成了一批稳定塘污水处理系统。80～90年代是我国污水处理塘系统迅速发展的时期。大约有几百个城市污水和工业废水处理是利用塘在城市和工业区运行。它们多作为一级处理、二级处理被广泛应用于城市生活污水处理，以及石油、化工、纺织、皮革、食品、制糖、造纸等工业废水的处理，大都保持着良好的处理效果。也可以用作三级处理。

稳定塘基本理论稳定塘是复杂的半人工生态系统。稳定塘生态系统由生物及非生物两部分构成。其中生态系统部分主要有细菌、藻类、原生动物、后生动物、水生植物以及高等水生动物。这些生物在稳定塘中存活并对污水起净化作用。非生物部分主要包括光照、风力、温度、有机负荷、pH值、溶解氧、二氧化碳、氮和磷营养元素等。这些非生物因素影响微生物的代谢作用，可能成为生物成长的制约因子。

在稳定塘中，细菌与藻类的共生关系构成稳定塘的重要生态特征。在光照及温度适宜的条件下，藻类利用二氧化碳、无机营养和水，通过光合作用合成藻类细胞并放出氧气。异养菌利用溶解在水中的氧降解有机质，合成C02、NH3、H20等。又成为藻类合成的原料，其结果是污水中溶解性有机物逐渐减少，藻类细胞和惰性生物残渣逐渐增加并随水排出。细菌和藻类是浮游动物的食料，而浮游动物又作为鱼类的食物，高等水生动物也可以直接以大型藻类和水生植物为饲料，形成多条食物链，构成稳定塘中各种生物相互依存、相互制约的复杂生态系统。

稳定塘生态系统的非生物组成部分的作用也是非常重要的。光照影响藻类的生长及水中溶解氧的浓度，温度会影响微生物的代谢作用，有机负荷则对塘内细菌的繁殖及氧、二氧化碳含量产生影响，pH值、营养元素等其他因子也可能成为制约因素。

总的来说，废水在稳定塘内停留过程中，污染物质(主要是有机污染物)经过稀释、沉淀、絮凝、好氧微生物的氧化或厌氧微生物分解作用以及浮游生物的作用而去除或稳定化。好氧微生物代谢所需要的溶解氧由大气复氧作用及藻类的光合作用提供，也可通过人工曝气提供。

稳定塘基本类型好氧塘好氧塘(aerobic pond)是一类在有氧状态下净化废水的稳定塘，阳光能透至塘底，主要依靠藻类光合作用供氧，整个池塘内溶解氧均在1～2mg/L以上。通常好氧塘都是一些很浅的池塘，塘深一般为15～50cm，至多不大于1m，废水停留时间一般为2～6d。好氧塘一般适于处理BOD5小于100mg/L的废水，多用于处理其他处理方法的出水，其出水溶解性BOD5低而藻类固体含量高，因而往往需要补充除藻处理过程。

好氧塘根据在处理系统中的位置和功能，好氧塘有高负荷好氧塘、普通好氧塘和深度处理好氧塘等三种。高负荷好氧塘设置在处理系统的前部，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，有机负荷率高。普通好氧塘用于处理污水，起二级处理作用。特点是有机负荷较高，塘的水较深，水力停留时间较长。深度处理好氧塘设置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。

兼性塘兼性塘(facultative pond)是指在上层有氧、下层无氧的条件下净化废水的稳定塘，是最常用的塘型。兼性塘的有效水深一般为1.0～2.0m，通常由三层组成，上层好氧区，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。中层兼性区的塘水溶解氧较低，且时有时无，由兼性微生物起净化作用。底部厌氧区无溶解氧，由厌氧微生物在底部对污泥进行厌氧消化分解。常用的水力停留时间为5～30d。兼性塘运行好坏的关键在于藻类光合作用产氧量和塘表面复氧的效果。 ．

由于兼性塘的净化机理比较复杂，兼性塘去除污染物的范围比好氧处理系统广泛，它不仅可去除一般的有机污染物，还可有效地去除氮、磷等营养物质和某些难降解的有机污染物。常被用于处理小城镇的原废水以及中小城市废水厂一级沉淀处理后出水或二级生化处理后的出水。也可用于处理石油化工、有机化工、印染、造纸等工业废水处理中，接在曝气塘或厌氧塘之后作为二级处理塘使用。兼性塘的运行管理极为方便，较长的废水停留时间使它能经受废水水量、水质的较大波动而不致严重影响出水质量。此外，为了使BOD5面积负荷保持在适宜的范围之内，兼性塘需要的土地面积很大。

储存塘和间歇排放塘属于兼性塘类型。储存塘可用于蒸发量大于降雨量的气候条件。间歇排放塘的水力停留时间长而且可控制，当出水水质令人满意的时候，每年排放一两次。

厌氧塘厌氧塘(anaerobic pond)是一类在无氧状态下净化废水的稳定塘，其有机负荷高、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。由于厌氧菌在有氧环境中不能生存，因而，厌氧塘常常是一些表面积较小、深度较大的塘。

厌氧塘对有机污染物的降解机理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。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，以保持产酸菌与甲烷菌之间的动态平衡。应控制塘内有机酸浓度在3000mg/L以下，pH值为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。

厌氧塘最初被作为预处理设施使用，并且特别适用于处理高温高浓度的废水，如制浆造纸、酿酒、农牧产品加工、农药等工业废水和家畜粪便废水等，也可用于处理城镇污水。这类塘的塘深通常是2.5～5m，停留时间为20～50d。当厌氧塘作为预处理使用时，其优点是可以大大减少随后的兼性塘、好氧塘的容积，消除了兼性塘夏季运行时经常出现的漂浮污泥层问题，并使随后的处理塘中不致形成大量导致塘最终淤积的污泥层。其缺点处理效果不高，出水BOD5浓度仍然较高，不能达到二级处理水平，因此，厌氧塘很少单独用于污水处理，而是作为其他处理设备的前处理单元。厌氧塘前应设置格栅、普通沉砂池，有时也设置初次沉淀池。厌氧塘的主要问题是产生臭气，可以利用厌氧塘表面的浮渣层或采取人工覆盖措施(如聚苯乙烯泡沫塑料板)防止臭气逸出。也可回流好氧塘出水，使其布满厌氧塘表层来减少臭气逸出。

曝气塘通过人工曝气设各向塘中废水供氧的稳定塘称为曝气塘(aerated pond)，是人工强化与自然净化相结合的一种形式。曝气塘有两种类型，完全混合曝气塘和部分混合曝气塘。塘内生长有活性污泥，污泥可回流也可不回流，有污泥回流的曝气塘实质上是活性污泥法的一种变型。微生物生长的氧源来自人工曝气和表面复氧，以前者为主。曝气设备一般采用表面曝气机，也可用鼓风曝气。

完全混合曝气塘中曝气装置的强度应能使塘内的全部固体呈悬浮状态，并使塘水有足够的溶解氧供微生物分解有机污染物。部分混合曝气塘不要求保持全部固体呈悬浮状态，有部分固体沉淀并进行厌氧消化。其塘内曝气机布置比完全混合曝气塘稀疏。

塘深一般在2.0m以上，废水停留时问在4～5d。BOD5负荷为0.03～0.06kgBOD5/(m·d)，BOD5的去除率为60%～90%。但由于出水中常含大量活性和惰性微生物体，因而曝气塘出水不宜直接排放，一般需后续连接其他类型的塘或生物固体沉淀分离设施进行进一步处理。适用于土地面积有限，不足以建成完全以自然净化为特征的塘系统。

其他生物塘(biological pond)：具有菌、藻和人工种植水生植物或养殖水生动物的稳定塘；

水生植物塘(aquatic plant pond)：种植水生维管束植物或高等水生植物的稳定塘；

养鱼塘(fish pond)利用养殖鱼类摄食水中藻类等各类水生生物，达到净化废水、回收资源、获得经济效益的稳定塘；

常规处理塘(secondary treatment pond)：作为二级生物处理的稳定塘系统；

深度处理塘(tertiary treatment pond)：又称精处理塘(polishing pond)，通常作为塘系统的最后一级，接纳兼性塘或曝气塘出水，或设置在常规二级生物处理设施之后，作进一步净化有机物、病原菌和去除部分氮、磷之用；

控制出水塘(effluent quality control pond)：为解决超过受纳水体自净容量允许的塘排水问题而设计的可调控排放的稳定塘；

储存塘(storage pond)：废水储存不外排，仅靠蒸发减少水量的稳定塘。1

稳定塘的优缺点稳定塘的优点：①能够充分利用地形，工程简单，建设投资省。②运行管理简单，动力消耗低，运行费用较低，约为传统二级处理厂的1/3～1/5。③能够实现污水资源化，使污水处理与利用相结合。如可把稳定塘出水用于农业灌溉，充分利用污水的水、肥资源。也可用于养殖水生动物和植物，组成多级食物链的复合生态系统。④氧化塘依靠自然功能处理污水，能耗低，便于维护，运行费用低。

稳定塘的缺点：①占地面积大，没有空闲余地时不宜采用。②污水净化效果，在很大程度上受季节、气温、光照等自然因素的控制，在全年范围内，不够稳定。③设计运行不当时可能形成二次污染，如污染地下水、产生臭气和滋生蚊蝇等。④防渗漏处理不当，地下水可能遭到污染。⑤很多氧化塘都是就地建造，形状各式各样，很不规则，很难进行设计和处理能力的预测。

虽然稳定塘存在着上述缺点，但是如果能进行合理的设计和科学的管理，利用稳定塘处理污水，则可以有明显的环境效益、社会效益和经济效益。2