[科普中国]-污水自然处理

概述

自然处理系统分为稳定塘系统和土地处理系统。稳定塘系统通过水——水生生物系统（菌藻共生系统和水生生物系统）对污水进行自然处理。土地处理系统利用土壤——微生物——植物系统的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能，对污水进行净化。

污水自然处理系统的净化作用主要是利用土壤浅层表土中的物理作用、化学作用和微生物的生化作用。与常规处理技术相比，前者具有工艺简便、操作管理方便、建设投资和运转成本低的特点。建设投资仅为常规处理技术的1/2—1/3，运转费用仅为常规处理技术的1/2—1/10，可大幅度降低污水处理成本。而且净化效果良好，净化水质可达二级以上处理水平。

一般规定污水量较小的城镇，在环境影响评价和技术经济比较合理时，宜审慎采用污水自然处理。

污水自然处理必须考虑对周围环境以及水体的影响，不得降低周围环境的质量，应根据区域特点选择适宜的污水自然处理方式。

在环境评价可行的基础上，经技术经济比较，可利用水体的自然净化能力处理。

采用土地处理，应采取有效措施，严禁污染地下水。

污水厂二级处理出水水质不能满足要求时，有条件的可采用土地处理或稳定塘等自然处理技术进一步处理。1

稳定塘好氧塘

一种主要靠塘内藻类的光合作用供氧的氧化塘。其水深较浅，一般在0.3-0.5m，阳光能直接射透到池底，藻类生长旺盛，加上塘面风力搅动进行大气复氧，全部塘水都是好氧状态。好氧塘可分为高速率好氧塘，低速率好氧塘，深度处理塘。

兼性塘

水深一般在1.2～2.5m，塘内好氧和厌氧生化反应兼有。上部水层中，白天藻类光合作用旺盛，塘水维持好氧状态，其净化机理和各项运行指标与好氧塘相同；在夜晚，藻类光合作用停止，大气复氧低于塘内耗氧，溶解氧急剧下降至接近于零。

塘底，由可沉团体和藻、茵类残体形成了污泥层，由于缺氧而进行厌氧发酵，称为厌氧层。在好氧层和厌氧层之间，存在着一个兼性层。

兼性塘是氧化塘中最常用的类型，常用于处理村镇一级沉淀或二级处理出水。在工业废水处理中，常在曝气塘或厌氧塘之后作为二级处理塘使用，有的也作为难生化降解有机废水的贮存池和间歇排放塘（污水库）使用。由于它在夏季的有机负荷要比冬季所允许的负荷高得多，因而特别适用于处理夏季用于生产的季节性食品工业废水。

曝气塘

为了强化塘面大气复氧作用，可在氧化塘上设置机械曝气或水力曝气器，使塘水得到不同程度的混合而保持好氧或兼性状态。曝气塘有机负荷和去除率都比较高，占地面积小，但运行费用高，且出水悬浮物浓度较高，使用时可在后面连接兼性塘来改善最终出水水质。

厌氧塘

水深一般在2.5m以上，最深可达4-5m。当塘中耗氧超过藻类和大气复氧时，就使全塘处于厌氧分解状态。因而，厌氧塘是一类高有机负荷的以厌氧分解为主的生物塘。其表面积较小而深度较大，水在塘中停留20—50d。它能以高有机负荷处理高浓度废水，污泥量少，但净化速率慢、停留时间长，并产生臭气，出水不能达到排放要求，因而多作为好氧塘的预处理塘使用。

控制出水塘

设于北方寒冷地区的稳定塘，在冬季低温季节，生物降解功能极其低下，处理水水质难于达到排放要求，将污水加以贮存，待天气转暖，降解功能恢复正常，处理水水质达到排放要求，稳定塘开始正常运行。

污水的土地处理**①污水灌溉系统。**污水灌溉存在以下问题：

a．不能解决污水的终年问题（为雨季及冬季），往往不能进行终年泼水灌溉。非灌溉期间污水若不经贮存排入地表水体，会造成地表水污染。

b．污水灌溉农田后出水不加收集，不能有效控制排放与利用。

c．如污水达不到农田灌溉标准，则会影响作物的生长、产量和品质，特别是污水中的重金属和化学有机合成物会在作物的某些部位富集，对人体健康造成危害。

d．重金属在土壤中积累会影响土壤的特性和使用。

②土地渗滤系统。

a．慢速渗滤系统。用于渗透水性能良好的土壤（如砂质土壤），它适用于蒸发量小，气候湿润的地区；慢速渗滤系统用表面布水或喷灌布水，对污水的BOD5、COD、N的去除率分别为95%，90%，80%～90%。

b．快速渗滤系统。污水周期地向渗滤田灌水和休灌，表层土壤交替地处于厌氧一好氧状态，有机物被土层中的微生物所分解，同时也对N、P进行了去除。各种指标的去除率为：95%，91%，85%，80%，65%，99.9%。

c．湿地处理系统。将污水投配到沼泽地上，污水沿一定方向流动，在耐水植物的土壤联合作用下而得到净化的一种土地处理工艺。

自由水面人工湿地：用人工筑成水沟槽状渠体，地面铺设隔水层以防渗漏，再充填一定深度的土壤层，土壤层种植芦苇一类的维管束植物，污水由湿地的一端通过布水装置进入，并以较浅的水层在地表上以推流方式向前流动，从另一端溢入集水沟，在流动过程中保持着自由水面。有机负荷率介于18-110kgBOD5/( hm2˙d)，幅度较大。

人工潜流湿地处理系统：是人工筑成的床槽，床内充填介质支持芦苇类的挺水植物生长，床底设黏土隔水层，并具有一定的坡度。污水从沿床宽度设置的布水装置进入，水平流动通过介质，与布满生物膜的介质表面和有充分的溶解氧的植物根区接触，在这一过程中得到净化。2

人工湿地人工湿地作为新兴技术，经过 30 年的演变和发展日趋成熟。它主要是通过各种人工手段模拟自然湿地系统建造的构筑物。主要组成部分是人工基质 （填料）、水生植物、微生物及水体等。其运行原理是将湿地视为一个开放的系统，利用系统中基质、水生植物和微生物的物理学作用、化学作用、生物学作用三者之间互作，产生三重协同作用，进而实现对污水的高效净化目的。在自然处理系统中，人工湿地是技术较为成熟、应用较为广泛的一种处理系统。

人工湿地处理方法的主要优点：①投资较低，建设、运行管理费用较低；②污水处理系统组合具有多样性、针对性，可根据去除污水中有害物质的不同选择不同的基质和水生植物，种植不同类型的植物对不同的污染物质具有针对性；③处理污水效果较好，且便于管理，对周围环境影响较小。

人工湿地处理系统存在的主要缺点：①系统设置复杂，占地面积较大； ②季节温度等外界条件变化对处理效果影响较大； ③易出现淤积、饱和现象，影响处理效果和使用寿命。

人工湿地早期多用于对工业污水和生活污水的处理，近年来，该技术在处理畜禽养殖污水上的应用逐渐引起研究者的重视。田静思等（2011）研究了种植 4 种植物的矿化垃圾填料湿地对畜禽养殖废水的处理效果。持续运行 90 d 的结果表明，不同植物湿地系统对CODCr、NH4+-N、SS 和 TP 的平均去除率分别 为 41.3%～52.5%、44.2%～76.7%、55.2%～72.1% 和 40.1%～68.0%。颜明娟等（2011）研究了牧草全年轮作在间歇流人工湿地中对奶牛场高质量浓度污水的适应性及对污水氮、磷的净化效果。结果表明，不同污水质量浓度处理的牧草净化系统对奶牛场污水的处理效果，在停留 8d 的条件下，NH4+-N 的去除率 为 75.9%～94.9%，NO3-N 的去除率为 65.4%～90.9%， TN 的去除率为 64.2%～90.1%，TP 的去除率在 90% 以上。杨旭等（2012）采用水平潜流人工湿地对含沼液畜禽废水进行处理试验，探讨人工湿地处理含沼液畜禽废水的可行性。试验结果表明，在进水流量 1.5m3/d 时，废水中 COD、 NH4+-N 、TN 和 TP 浊度平均去除率分别为 59.21%、55.57%、55.09%和 53.8%。3