第四章水污染治理一、污水處理的基本方法1、物理法：不改變化學成分。※沉淀：泥沙等較重的的物質廢水的一級處理：污水經一系列的篩子，去除大塊物體（僅是物理過程）※篩濾：泡沫、塑料袋等輕且大的物質。※反滲透：比水分子稍小的污染物。格柵2、化學法：利用化學反應的方法，使成分改變為無毒、無害的化合物。酸堿中和為鹽；氧化還原；電解。3、物理化學法：既有物理的吸附、滲透，也有化學反應，改變化學性質。

電滲析原理致使細菌分泌不出足量粘性物質，形不成絮體，從而也無法在二沉池進行泥水分離最終導致污泥解體。二、菌膠團生理活動異常到1997年，隨著武漢化工二廠的全面停產，這個用于廢水處理的氧化塘徹底閑置了。地下滲濾系統適用于無法接入城市排水管網的小水量污水處理，如分散的居民點住宅、度假村、療養院等。氧化塘進水口水體黑臭沉淀池：沉淀池是應用沉淀作用去除水中懸浮物的一種構筑物。地表流濕地：水在生長稠密的水生（沼生）植物叢中流動，有自由水面。二級處理過程，此過程是微生物處理過程。人工濕地系統具有建造成本較低、運行成本很低、出水水質非常好、操作簡單污水地表漫流系統（OF）：是將污水有控制的投配到土壤滲透性低、具有一定坡度、生長牧草的土地表面，污水再沿坡面以薄層流動過程中不斷被凈化，大部分出水以地表徑流匯集排放的一種土地處理類型。曝氣穩定塘一般可分為：完全混合時曝氣塘，部分混合式曝氣塘。4污水的地下滲濾處理系統B：兼性塘（facultativepond)濕地塘內生物填料我國穩定塘的發展也很快，目前已經超過120座。4）污水濃度低的情況下，可以污水和污泥一起處理。500L/h電滲析裝置4、生物化學法：微生物在污水處理中應用

（1）活性污泥法

小型活性污泥處理系統活性污泥(activesludge)是微生物群體及它們所依附的有機物質和無機物質的總稱。微生物群體主要包括細菌，原生動物和藻類等。其中，細菌和原生動物是主要的二大類。活性污泥法是利用懸浮生長的微生物絮體處理有機廢水的一類好氧生物處理方法Innerworkingsofanactivatedsludgesystem曝氣池（aerationtank）利用活性污泥法進行污水處理的構筑物。池內提供一定污水停留時間，滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合條件。曝氣池主要由池體、曝氣系統和進出水口三個部分組成。池體一般用鋼筋混凝土筑成，平面形狀有長方形、方形和圓形等。

沉淀池：沉淀池是應用沉淀作用去除水中懸浮物的一種構筑物。沉淀池在廢水處理中廣為使用。沉淀池有各種不同的用途。如在曝氣池前設初次沉淀池可以降低污水中懸浮物含量，減輕生物處理負荷在曝氣池后設二次沉淀池可以截流活性污泥。在管理中要注意及時排泥、正確投放混凝劑、防止藻類滋生等。活性污泥中的微生物細菌：以異養型原核生物(細菌)為主，數量107～108個/ml，自養菌數量略低。其優勢菌種：產堿桿菌屬等，它是降解污染物質的主體，具有分解有機物的能力。真菌：由細小的腐生或寄生菌組成，具分解碳水化合物，脂肪、蛋白質的功能，但絲狀菌大量增殖會引發污泥膨脹。

原生動物（最原始、最簡單的單細胞動物）：肉足蟲，鞭毛蟲和纖毛蟲3類、捕食游離細菌。其出現的順序反映了處理水質的好壞（這里的好壞是指有機物的去除），最初是肉足蟲，繼之鞭毛蟲和游泳型纖毛蟲；當處理水質良好時出現固著型纖毛蟲，如鐘蟲、等枝蟲、獨縮蟲、聚縮蟲、蓋纖蟲等。

后生動物(主要指輪蟲），捕食菌膠團和原生動物，是水質穩定的標志。因而利用鏡檢生物相評價活性污泥質量與污水處理的質量。

鞭毛類：這類原生動物因為具有一根或一根以上的鞭毛，作為運動器官，所以統稱鞭毛蟲或鞭毛類原生動物，可分為植物性鞭毛蟲和動物性鞭毛蟲，鞭毛與體長相等或更長些。

綠眼蟲鞭毛蟲喜歡有機質豐富的環境，因此，在污水生物處理系統中，活性污泥培養初期或處理效果差時鞭毛蟲大量出現，可作為污水處理的指示生物。肉足類：只有細胞質所形成的一層薄膜，大多沒有固定的形狀，細胞質可以伸縮變動形成具有運動和攝食的胞器。大多以動物性營養，以細菌、藻類、有機顆粒為食。主要有變形蟲（Amoeba）、太陽蟲（Actinophrys）。變形蟲常在有機質濃度較高的水體中出現，如α-中污帶及β-中污帶的自然水體。在污水生物處理系統中，則在活性污泥培養中期出現。纖毛類：特點是周身表面或部分表面具有纖毛，作為運動器官。構造是原生動物最復雜的，有胞口、胞咽做消化的器官，有大核為營養核，小核為生殖核。纖毛類分為游泳型（靠自身的纖毛自由游動）和固著型（固著在其他物體上生活，可以形成群體）兩種。在廢水中常見的游泳型纖毛蟲有草履蟲、腎形蟲、豆形蟲、漫游蟲、裂口蟲等；常見的固著型纖毛蟲有鐘蟲類。草履蟲鐘蟲裂口蟲漫游蟲

纖毛蟲是環境工程中最為常見的指示生物，經常被用來對水環境的污染和水處理裝置的運行進行監測。纖毛綱中的游泳型纖毛蟲多數在水體的α-中污帶或β-中污帶出現，少數在寡污帶中生活；在污水生物處理中，在活性污泥培養中期或在處理效果較差時出現。

固著型的纖毛蟲，尤其是鐘蟲，喜歡在寡污帶中生活，在β-中污帶也能生活，它是水體自凈程度高、污水處理效果較好的指示生物。不同污染水體中作為指示生物的原生動物為：

（1）多污性水體的原生動物有施氏腎形蟲、變豆形蟲、閃瞬目蟲、梨形四膜蟲、小口鐘蟲、及扭頭蟲、齒口蟲等。

（2）α-中污性水體的原生動物有鞭毛蟲如草履唇滴蟲、卵形隱滴蟲、變形鞭毛蟲及袋鞭蟲等。纖毛蟲如銳利盾形蟲、螅狀獨縮蟲、僧帽斜管蟲、僧帽腎形蟲、盤狀游行蟲、尾草履蟲等。變形蟲如齒表殼蟲、普通表殼蟲、池沼多核變形蟲、古納舊蟲等。

（3）β-中污性水體的原生動物有鞭毛蟲如紅球蟲、葡萄合尾滴蟲、衣滴蟲等。纖毛蟲如珍珠映毛蟲、三刺榴彈蟲、雙環櫛毛蟲、天鵝長吻蟲和嬌旋口纖蟲等。變形蟲如卡羅林多核變形蟲、大變形蟲等。

（4）寡污性水體原生動物有鵝長頸蟲、無色額口蟲、鐘形鐘蟲、截形平鞘蟲、Mayorella等。后生動物——多細胞動物在活性污泥中多出現輪蟲或線蟲輪蟲要求環境中有較高的溶解氧，在水處理裝置運行正常、水質較好、有機質含量較低時出現。故輪蟲是水體寡污帶和污水處理效果好的指示生物線蟲有好氧和兼性厭氧之分，在活性污泥或生物膜的厭氧區常會大量出現。線蟲是污水凈化程度差的指示生物。活性污泥中復雜的微生物與廢水中的有機營養物形成了復雜的食物鏈。最先擔當凈化任務的是異氧菌和腐生性真菌。細菌特別是球狀細菌起著最關鍵的作用，優良運轉的活性污泥，是以絲狀菌為骨架由球狀菌組成的菌膠團。沉降性好，隨著活性污泥的正常運行，細菌大量繁殖，開始生長原生動物，是細菌一次捕食者。活性污泥常見的原生動物有鞭毛蟲、肉毛蟲、纖毛蟲和吸管蟲。活性污泥成熟時固著型的纖毛蟲、鐘蟲占優勢；后生動物是細菌的二次捕食者，如輪蟲、線蟲等只能在溶解氧充足時才出現，所以當后生動物特別是輪蟲出現時說明處理水質好轉標志。活性污泥需要培養，大概30天的時間，當污泥沉降性好，鏡檢生態系統良好時可投入到污水中。但會發生污泥膨脹，絲狀真菌大量繁殖，使污泥沉降性能變差，質地松散，伴有大量泡沫產生，無法維持生化處理的正常工作。污泥膨脹是生化處理系統較為嚴重的異常現象之一，它直接影響出水水質，并危害整個生化系統的運作。

污泥膨脹的兩種類型一、絲狀真菌的大量繁殖。偏酸環境、DO不足、水溫偏高、C/N失衡。二、菌膠團生理活動異常

DO不足、C/N失衡、負荷重、毒性物質含量高。致使細菌分泌不出足量粘性物質，形不成絮體，從而也無法在二沉池進行泥水分離最終導致污泥解體。

控制方法：(1)強化曝氣；(2)調整負荷；(3)分段注水；(4)投加含氮化合物；(5)投加石灰和消化污泥；(6)稀釋流入污水；(7)如碳水化合物增多，要調查廢水的來源(8)有毒廢水進入系統時，應進行預處理；(9)接種活性污泥。（2）生物膜法（biofilm）生物膜凈化廢水的原理

生物膜呈蓬松的絮狀結構，微孔多表面積大，具有很強的吸附能力。生物膜微生物以及吸附和沉積于膜上的有機物為營養料。增殖的生物膜脫落后進入廢水，在二次沉淀池中被截留下來，成為污泥。生物膜的生物組成：細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物以及一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲組成。

生物過濾床生物濾床結構示意圖池壁濾料布水系統排水系統曝氣生物濾床工藝（BiologicalAeratedFilter，簡稱BAF），是一種采用顆粒濾料固定生物膜的好氧或缺氧生物反應器，該工藝集生物接觸氧化與懸浮物濾床截留功能于一體，可有效去除水中的SS，COD，BOD，NH3-N，TN，TP，AOX（有害物質)及濁度、色度等，適用于市政污水、工業污水、再生回用水深度處理及給水污染水源的預處理等。（3）、穩定塘法穩定塘（Stabilization）：又名氧化塘（OxidationPond），生物塘，利用天然凈化能力處理污水的生物處理設施，其凈化過程與自然水體自凈過程相似。應用：在歐美和部分發展中國家推廣很快。如下表，為的穩定塘發展情況年份19451957196819761980現在穩定塘數（個）4563125005500700020000全球有超過40個國家和地區使用穩定塘來處理污水。我國穩定塘的發展也很快，目前已經超過120座。如：黑龍江省齊齊哈爾污水庫，上海金山石化總廠穩定塘，新疆克拉瑪依市穩定塘，湖北鄂城鴨兒湖，江蘇鎮江市征潤州穩定塘，云南澄江縣撫仙湖，北京官廳水庫黑土洼等等。穩定塘的類型好氧穩定塘：較淺，陽光透射，全塘含有溶解氧兼性穩定塘：深度較大，上層好氧，下層厭氧厭氧穩定塘：2m以上，有機負荷高，全塘無溶解氧曝氣穩定塘：2m以上，采用人工曝氣供氧深度處理塘：又稱三級處理塘，或熟化塘，好氧處理，進水污染物濃度低，BOD5≤30mg/L。用于處理二級處理廠出水。穩定塘發展階段(1)用于處理小城鎮污水，90%用于處理萬人以下小城鎮污水，設計流量小于7570m3/d。(2)用于食品工業廢水，繼而廣泛用于造紙、紡織、皮革、石油化工等工業廢水。20世紀70年代有處理工業廢水的穩定塘1000多座，處理食品廢水的占1/2。(3)作為活性污泥二級處理的后續深度處理。(4)穩定塘處理污水與綜合利用相結合，發展養魚、養禽、水生植物、飼料等。(5)穩定塘的運行方式，由單塘運轉向多塘串聯運行，并以兼性塘為主，如：厭氧塘——兼性塘——好氧塘或兼性塘——好氧塘等串聯方式。法國南部MeZe鎮的氧化塘污水處理系統齊齊哈爾市南郊污水處理廠氧化塘

氧化塘的面積有880公頃已經具有生態效應野鴨成群氧化塘進水口水體黑臭氧化塘2號塘水體已變黃氧化塘3號塘水體變綠，已形成生物系統氧化塘出水口水體已由黑臭變為綠色氧化塘可以在氧化塘中種植經濟作物，既可以處理污水，又可以資源利用。優點基建投資低運行管理簡單經濟可進行綜合利用缺點占地面積大處理效果受氣候影響設計運行不當時，可能形成二次污染A：好氧塘：

水深，由于接觸陽光，藻類繁殖。凈化效果好BOD除去率高，但排水注意應含大量藻類，防治二次污染。則可在塘中養魚和蝦等，還可種些水生植物，既能造景又能除污。污水在塘內停留2—6天。有機負荷高。出水水質好。好氧塘B：兼性塘（facultativepond)好氧層厭氧層兼性塘兼性塘有機復荷不如好氧塘高，出水水質也不如好氧塘好，但水較深，可以縮小占地面積，常作為好氧塘的前期處理塘.兼性塘設計基本參數：（一般采用負荷法計算）停留時間：7—8天，低緯度氣候暖，取低值，高緯度取高值。BOD5負荷：10—100kgBOD5/had，北方取低值，南方取高值。塘數：一般為多塘，竄聯塘系統，最少3個塘。單塘面積要小于4ha塘長寬比：方形或是矩形，一般3：1—4：1，避免死角，四角應為弧形。唐深：—， 超高：—。

C：厭氧塘，又稱厭氧消化器廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物的作用，將廢水中的各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳等物質的過程，也稱為厭氧消化。厭氧消化池、化糞池等。厭氧塘用于較高BOD的污水的預處理，以減輕后續氧化塘處理的負荷。水深約～4米，為使反應進行充分，厭氧時間一般長達20天或更長。缺點是難以控制所產生的臭氣。厭氧穩定塘與厭氧生物處理過程相同，厭氧降解分為水解、產酸、產氣三個階段。影響厭氧塘處理效率的因素有：氣溫、水溫、進水水質、浮渣、營養比、污泥成分等。一般厭氧塘都作為預處理的手段，形成厭氧——好氧塘系統，較好的應用于處理水量小、濃度高的有機廢水。缺點：無法回收甲烷氣體、容易產生臭味、環境效果差。新的研究成果闡明厭氧消化經歷四個階段大分子有機物（碳水化合物、蛋白質、脂肪等）

水解細菌的胞外酶水解和溶解的有機物

酸化產酸產酸細菌

有機酸、醇類、醛類等/H2，CO2

乙酸化乙酸細菌

乙酸

產烷

甲烷細菌

甲烷化產烷甲烷細菌

CH4CH4厭氧塘使用注意事項水污染度高，塘水深大，容易污染地下水，必須進行防滲設計。臭氣會散發，要離居住地500m以上。浮渣有礙觀瞻，應注意去除。浮渣中有小蟲滋生，應由防蟲措施。普通厭氧消化池普通消化池又稱傳統或常規消化池(conventionaldigester)消化池常用密閉的圓柱形池，廢水定期或連續進入池中，經消化的污泥和廢水分別由消化池底和上部排出，所產沼氣從頂部排出。厭氧污泥消化器（僅顯示罐的上部，其余部分在地下）厭氧污泥消化器的內部工序D、曝氣穩定塘曝氣穩定塘：塘面上安裝有人工曝氣設備的穩定塘曝氣穩定塘一般可分為：完全混合時曝氣塘，部分混合式曝氣塘。由于出水懸浮物濃度較高，一般后續需設立沉淀池或設兼性塘。停留時間：3—10天，塘深：2—6m，塘數：一般不少于3座，一般串連布置。一般處理1m3污水所需功率大于常規活性污泥法曝氣池。云南澄江縣撫仙湖馬料河濕地工程生物濾床

撫仙湖馬料河濕地工程工藝流程沉沙池(美人蕉)氧化塘1氧化塘2氧化塘3(水芹菜+浮萍+睡蓮)潛流型濕地(香蒲＋蘆葦)潛流型濕地(香蒲)潛流型濕地(蘆葦)潛流型濕地(散竹＋蘆葦)梯級表流型人工濕地梯級表流型人工濕地（水芹菜和茨菰）湖濱天然濕地濕地工程凈化后的水樣和凈化前的水樣對比

主要依靠生物氧化、沉淀和過濾，把生活污水和農業生產污水變為清水后再流入湖泊。該工程占地近30畝，2003年10月建成運行，每天可凈化污水4萬多噸，湖北省鄂州鴨兒湖氧化塘成公害1976年，國家653萬元修建了6000多畝的鴨兒湖氧化塘三級處理場，主要處理鴨兒湖附近的葛店化工廠、武漢化工二廠、建漢化工廠的工業廢水。到1997年，隨著武漢化工二廠的全面停產，這個用于廢水處理的氧化塘徹底閑置了。昔日亞洲最大的氧化塘，如今成了當地村民的大魚塘。魚身發黑，吃起來有種怪味道，有點像農藥的味道，當地肝炎和癌癥的發病率比別的地方要高，黃陂嶺村這幾年死于癌癥的已有20多人。由于氧化塘主要是處理農藥廢水，大量的有毒物質吸附在淤泥上。氧化塘閑置后不維護保養，污染累積。現已發現淤泥里含有汞、多環芳烴、多氯聯苯等多種有害物質，有的毒性物質超標萬倍以上。

（4）自然濕地和人工濕地濕地概述濕地是指水域與陸地交界的沼澤地帶，與森林、海洋并稱為全球三大生態系統，濕地：指地下水位終年接近地表面、土壤處于飽和狀態并生長著植物的地方濕地，可以沉淀、排除、吸收和降解有毒物質，使潛在的污染物轉化為資源，因而被譽為“地球之腎”。污水人工濕地處理系統（ConstructedWetland）：是將污水有控制地投配到經人工構造的濕地上，主要利用土壤、植物和微生物等作用處理污水的一種污水自然處理系統。人工濕地技術起源于上世紀50年代，目前已經成為一個較為成熟的污水處理技術，研究表明，城市污水在3～5小時內流過200余公頃的沼澤濕地后，硝酸鹽即可減少63％，磷減少57％；兩公頃濕地可凈化200公頃農田徑流中過剩的氮和磷。人工濕地一般由人工基質(多為碎石)和生長在其上的水生植物(如蘆葦、茳芏等)組成，是一種獨特的“土壤——植物——微生物”生態系統。人工濕地處理廢水的凈化機理十分復雜，至今仍不完全清楚。一般認為，人工濕地通過物理、化學及生化反應三重作用凈化污水。按水流方式，污水人工濕地可以分為地表流、地下流和垂直流濕地三種。地表流濕地：水在生長稠密的水生（沼生）植物叢中流動，有自由水面。地下流濕地：水以潛流形式滲過長有植物的淺層多慮孔床。垂直流濕地：結合上述兩種濕地特性，由上而下垂直流態。人工濕地的工藝原理

方法特點

人工濕地系統具有建造成本較低、運行成本很低、出水水質非常好、操作簡單等優點，同時如果選擇合適的植物品種還有美化環境的作用。但另一方面具有占地面積較大的缺點。適用范圍

經過人工濕地系統系統處理后的出水水質可以達到地面水水質標準，因此它實際上是一種深度處理的方法。特別適用于飲用水源和景觀用水保護，處理后的水可以直接排入飲用水源或景觀用水的湖泊、水庫或河流中。國家環保總局給這項技術定位：適用于污水收集管網不及地區污水處理、適用于小城鎮污水處理、適用于河湖水水體修復、適用于小區別墅區污水處理回用。人工濕地系統水質凈化技術是一種生態工程方法，其基本原理是在一定的填料上種植特定的濕地植物，從而建立起一個人工濕地生態系統，當污水通過系統時，其中的污染物質和營養物質被系統吸收或分解，使水質得到凈化。香蒲蘆葦燈芯草人工濕地中的挺水植物菖蒲馬尾草人工濕地中的浮水植物浮萍鳳眼蓮睡蓮眼子菜人工濕地中的沉水植物輪藻金魚藻深圳市環科所人工濕地試驗點小試系統

某小區人工濕地試驗點中試系統

韓國良才川水質生物－生態修復設施成都南河活水公園CW系統成都南河活水公園CW系統北京官廳水庫黑土洼濕地系統中德合作官廳水庫流域水生態環境綜合治理示范工程穩定塘（面積84公頃）

穩定塘庫濱挺水植物

濕地塘內生物填料

濕地冬季冰下運行

濕地系統進出水對比

江川縣人工濕地工程

撫仙湖人工濕地滇池人工濕地江西農業大學人工濕地系統系統進水與出水水質比較

（5）污水土地處理系統污水的土地處理：是在人工調控下，利用土壤——微生物——植物組成的生態系統使污水中的污染物凈化的處理方法。在污染物得以凈化的同時，水中的營養物質和水分也得以循環利用。因此，土地處理系統使污水資源化、無害化和穩定化的處理系統。污水的土地處理，是在污水農田灌溉的基礎之上發展起來的。污水土地處理技術包括五類：慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、地下滲濾、濕地。凈化機理：十分復雜，主要包括物理過濾、物理吸附、物理沉積、物理化學吸附、化學反應、化學沉淀、微生物降解、植物吸收利用等等。是一個綜合凈化的過程。慢速滲濾系統特點：1）不產生徑流排放。2）土層厚應大于，地下水位大于，土壤滲透系數應大于3）根據土壤、氣候和污水特點選擇適宜植物，獲得的生物量大，以經濟作物為主。4）污染負荷低，處理效率高。5）受氣候和植物限制。冬季雨季收割期不能投配污水。6）要求水質于處理程度高。快速滲濾系統污水通過具有良好滲透性能的土壤，藉生物氧化、沉淀、過濾氧化還原、硝化、反硝化等過程得到凈化的方法土壤厚度大于，滲透性能好地下水深以上，地面坡度小于10%距離人口密集區有一定距離的的河灘地、砂荒地。污水地表漫流處理系統污水地表漫流系統（OF）：是將污水有控制的投配到土壤滲透性低、具有一定坡度、生長牧草的土地表面，污水再沿坡面以薄層流動過程中不斷被凈化，大部分出水以地表徑流匯集排放的一種土地處理類型。主要特點：1）適用于土壤滲透性差的粘土、壤土，或場地—處有弱透水層土地；

2）最佳坡度為2%—8%，經人工建造形成均勻、緩和的坡面。

3）對于處理要求較低，