複合穩定塘

複合穩定塘是多種不同性質的廢水生物處理穩定塘的組合塘。穩定塘按塘中微生物優勢群體類型和塘水的溶解氧狀況可分為好氧塘、兼性塘、厭氧塘和曝氣塘。按用途又可分為深度處理塘、強化塘、儲存塘和綜合生物塘等。上述不同性質的塘組合成的塘統稱為複合穩定塘。

基本介紹

• 中文名：複合穩定塘
• 定義：不同性質的穩定塘的組合
• 常見：好氧塘、兼性塘、厭氧塘等
• 原理：依靠自然生物淨化工程使污水淨化
• 起源：20世紀初期歐美國家
• 生態特徵：細菌與藻類的共生關係

簡介

穩定塘又名氧化塘或生物塘，其對污水的淨化過程與自然水體的白淨過程相似，是一種利用天然環境條件或簡單工程，主要依靠自然生物淨化工程使污水得到淨化的一種生物處理技術。

穩定塘起源於20世紀初期歐美國家，研究和套用始於20世紀50年代，60年代以後發展較迅速，已有五十多個國家採用穩定塘工藝技術處理城市污水和有機工業廢水。其中美國有11000多座，德國3000多座，法國約有2000餘座。我國有些城市也早在20世紀50年代開展了穩定塘的研究。從60年代起，陸續建成了一批穩定塘污水處理系統。80～90年代是我國污水處理塘系統迅速發展的時期。大約有幾百個城市污水和工業廢水處理是利用塘在城市和工業區運行。它們多作為一級處理、二級處理被廣泛套用於城市生活污水處理，以及石油、化工、紡織、皮革、食品、製糖、造紙等工業廢水的處理，大都保持著良好的處理效果。也可以用作三級處理。

穩定塘基本理論

穩定塘是複雜的半人工生態系統。穩定塘生態系統由生物及非生物兩部分構成。其中生態系統部分主要有細菌、藻類、原生動物、後生動物、水生植物以及高等水生動物。這些生物在穩定塘中存活並對污水起淨化作用。非生物部分主要包括光照、風力、溫度、有機負荷、pH值、溶解氧、二氧化碳、氮和磷營養元素等。這些非生物因素影響微生物的代謝作用，可能成為生物成長的制約因子。

在穩定塘中，細菌與藻類的共生關係構成穩定塘的重要生態特徵。在光照及溫度適宜的條件下，藻類利用二氧化碳、無機營養和水，通過光合作用合成藻類細胞並放出氧氣。異養菌利用溶解在水中的氧降解有機質，合成C0₂、NH₃、H₂0等。又成為藻類合成的原料，其結果是污水中溶解性有機物逐漸減少，藻類細胞和惰性生物殘渣逐漸增加並隨水排出。細菌和藻類是浮遊動物的食料，而浮遊動物又作為魚類的食物，高等水生動物也可以直接以大型藻類和水生植物為飼料，形成多條食物鏈，構成穩定塘中各種生物相互依存、相互制約的複雜生態系統。

穩定塘生態系統的非生物組成部分的作用也是非常重要的。光照影響藻類的生長及水中溶解氧的濃度，溫度會影響微生物的代謝作用，有機負荷則對塘內細菌的繁殖及氧、二氧化碳含量產生影響，pH值、營養元素等其他因子也可能成為制約因素。

總的來說，廢水在穩定塘內停留過程中，污染物質(主要是有機污染物)經過稀釋、沉澱、絮凝、好氧微生物的氧化或厭氧微生物分解作用以及浮游生物的作用而去除或穩定化。好氧微生物代謝所需要的溶解氧由大氣復氧作用及藻類的光合作用提供，也可通過人工曝氣提供。

穩定塘基本類型

好氧塘

好氧塘(aerobic pond)是一類在有氧狀態下淨化廢水的穩定塘，陽光能透至塘底，主要依靠藻類光合作用供氧，整個池塘內溶解氧均在1～2mg/L以上。通常好氧塘都是一些很淺的池塘，塘深一般為15～50cm，至多不大於1m，廢水停留時間一般為2～6d。好氧塘一般適於處理BOD₅小於100mg/L的廢水，多用於處理其他處理方法的出水，其出水溶解性BOD₅低而藻類固體含量高，因而往往需要補充除藻處理過程。

好氧塘根據在處理系統中的位置和功能，好氧塘有高負荷好氧塘、普通好氧塘和深度處理好氧塘等三種。高負荷好氧塘設定在處理系統的前部，目的是處理污水和產生藻類。特點是塘的水深較淺，水力停留時間較短，有機負荷率高。普通好氧塘用於處理污水，起二級處理作用。特點是有機負荷較高，塘的水較深，水力停留時間較長。深度處理好氧塘設定在塘處理系統的後部或二級處理系統之後，作為深度處理設施。特點是有機負荷較低，塘的水深較高負荷好氧塘大。

兼性塘

兼性塘(facultative pond)是指在上層有氧、下層無氧的條件下淨化廢水的穩定塘，是最常用的塘型。兼性塘的有效水深一般為1.0～2.0m，通常由三層組成，上層好氧區，藻類的光合作用和大氣復氧作用使其有較高的溶解氧，由好氧微生物起淨化污水作用。中層兼性區的塘水溶解氧較低，且時有時無，由兼性微生物起淨化作用。底部厭氧區無溶解氧，由厭氧微生物在底部對污泥進行厭氧消化分解。常用的水力停留時間為5～30d。兼性塘運行好壞的關鍵在於藻類光合作用產氧量和塘表面復氧的效果。 ．

由於兼性塘的淨化機理比較複雜，兼性塘去除污染物的範圍比好氧處理系統廣泛，它不僅可去除一般的有機污染物，還可有效地去除氮、磷等營養物質和某些難降解的有機污染物。常被用於處理小城鎮的原廢水以及中小城市廢水廠一級沉澱處理後出水或二級生化處理後的出水。也可用於處理石油化工、有機化工、印染、造紙等工業廢水處理中，接在曝氣塘或厭氧塘之後作為二級處理塘使用。兼性塘的運行管理極為方便，較長的廢水停留時間使它能經受廢水水量、水質的較大波動而不致嚴重影響出水質量。此外，為了使BOD₅面積負荷保持在適宜的範圍之內，兼性塘需要的土地面積很大。

儲存塘和間歇排放塘屬於兼性塘類型。儲存塘可用於蒸發量大於降雨量的氣候條件。間歇排放塘的水力停留時間長而且可控制，當出水水質令人滿意的時候，每年排放一兩次。

厭氧塘

厭氧塘(anaerobic pond)是一類在無氧狀態下淨化廢水的穩定塘，其有機負荷高、全部塘水均無溶解氧，呈厭氧狀態，由厭氧微生物起淨化作用，淨化速度慢，污水在塘內停留時間長。由於厭氧菌在有氧環境中不能生存，因而，厭氧塘常常是一些表面積較小、深度較大的塘。

厭氧塘對有機污染物的降解機理與所有的厭氧生物處理設備相同，是由兩類厭氧菌通過產酸發酵和甲烷發酵兩階段來完成的。因此厭氧塘的設計和運行，必須以甲烷發酵階段的要求作為控制條件，控制有機污染物的投配率，以保持產酸菌與甲烷菌之間的動態平衡。應控制塘內有機酸濃度在3000mg/L以下，pH值為6.5～7.5，進水的BOD₅：N：P=100：2.5：1，硫酸鹽濃度應小於500mg/L，以使厭氧塘能正常運行。

厭氧塘最初被作為預處理設施使用，並且特別適用於處理高溫高濃度的廢水，如製漿造紙、釀酒、農牧產品加工、農藥等工業廢水和家畜糞便廢水等，也可用於處理城鎮污水。這類塘的塘深通常是2.5～5m，停留時間為20～50d。當厭氧塘作為預處理使用時，其優點是可以大大減少隨後的兼性塘、好氧塘的容積，消除了兼性塘夏季運行時經常出現的漂浮污泥層問題，並使隨後的處理塘中不致形成大量導致塘最終淤積的污泥層。其缺點處理效果不高，出水BOD₅濃度仍然較高，不能達到二級處理水平，因此，厭氧塘很少單獨用於污水處理，而是作為其他處理設備的前處理單元。厭氧塘前應設定格柵、普通沉砂池，有時也設定初次沉澱池。厭氧塘的主要問題是產生臭氣，可以利用厭氧塘表面的浮渣層或採取人工覆蓋措施(如聚苯乙烯泡沫塑膠板)防止臭氣逸出。也可回流好氧塘出水，使其布滿厭氧塘表層來減少臭氣逸出。

曝氣塘

通過人工曝氣設各向塘中廢水供氧的穩定塘稱為曝氣塘(aerated pond)，是人工強化與自然淨化相結合的一種形式。曝氣塘有兩種類型，完全混合曝氣塘和部分混合曝氣塘。塘內生長有活性污泥，污泥可回流也可不回流，有污泥回流的曝氣塘實質上是活性污泥法的一種變型。微生物生長的氧源來自人工曝氣和表面復氧，以前者為主。曝氣設備一般採用表面曝氣機，也可用鼓風曝氣。

完全混合曝氣塘中曝氣裝置的強度應能使塘內的全部固體呈懸浮狀態，並使塘水有足夠的溶解氧供微生物分解有機污染物。部分混合曝氣塘不要求保持全部固體呈懸浮狀態，有部分固體沉澱並進行厭氧消化。其塘內曝氣機布置比完全混合曝氣塘稀疏。

塘深一般在2.0m以上，廢水停留時問在4～5d。BOD₅負荷為0.03～0.06kgBOD₅/(m·d)，BOD₅的去除率為60%～90%。但由於出水中常含大量活性和惰性微生物體，因而曝氣塘出水不宜直接排放，一般需後續連線其他類型的塘或生物固體沉澱分離設施進行進一步處理。適用於土地面積有限，不足以建成完全以自然淨化為特徵的塘系統。

其他

生物塘(biological pond)：具有菌、藻和人工種植水生植物或養殖水生動物的穩定塘；

水生植物塘(aquatic plant pond)：種植水生維管束植物或高等水生植物的穩定塘；

養魚塘(fish pond)利用養殖魚類攝食水中藻類等各類水生生物，達到淨化廢水、回收資源、獲得經濟效益的穩定塘；

常規處理塘(secondary treatment pond)：作為二級生物處理的穩定塘系統；

深度處理塘(tertiary treatment pond)：又稱精處理塘(polishing pond)，通常作為塘系統的最後一級，接納兼性塘或曝氣塘出水，或設定在常規二級生物處理設施之後，作進一步淨化有機物、病原菌和去除部分氮、磷之用；

控制出水塘(effluent quality control pond)：為解決超過受納水體自淨容量允許的塘排水問題而設計的可調控排放的穩定塘；

儲存塘(storage pond)：廢水儲存不外排，僅靠蒸發減少水量的穩定塘。

穩定塘的優缺點

穩定塘的優點：①能夠充分利用地形，工程簡單，建設投資省。②運行管理簡單，動力消耗低，運行費用較低，約為傳統二級處理廠的1/3～1/5。③能夠實現污水資源化，使污水處理與利用相結合。如可把穩定塘出水用於農業灌溉，充分利用污水的水、肥資源。也可用於養殖水生動物和植物，組成多級食物鏈的複合生態系統。④氧化塘依靠自然功能處理污水，能耗低，便於維護，運行費用低。

穩定塘的缺點：①占地面積大，沒有空閒餘地時不宜採用。②污水淨化效果，在很大程度上受季節、氣溫、光照等自然因素的控制，在全年範圍內，不夠穩定。③設計運行不當時可能形成二次污染，如污染地下水、產生臭氣和滋生蚊蠅等。④防滲漏處理不當，地下水可能遭到污染。⑤很多氧化塘都是就地建造，形狀各式各樣，很不規則，很難進行設計和處理能力的預測。

雖然穩定塘存在著上述缺點，但是如果能進行合理的設計和科學的管理，利用穩定塘處理污水，則可以有明顯的環境效益、社會效益和經濟效益。