《环境污染与防治专业基础与实务（中级）》学习资料编第二部：专业理论知识第2篇常见废水处理技术方法5-自然净化处理一、水污染防治（二）常见废水处理技术方法5、自然净化处理（1）熟悉氧化塘：氧化塘概念和类型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。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近年来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。前端带有雁洋塘或碱性塘的塘系统通过其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和能力强。我国许多城市其污水BOD浓度很小，低于mg/L，是活性污泥法尤其时候氧化沟无法正常

运行，而稳定塘不仅能够有效的处理高浓度有机物水，也可以处理低浓度污水。（2）了解污水的土地处理系统：基本原理和类型污水的土地处理系统（landprocessingsystem）是利用土地及其中微生物和植物根系对污水（废水）进行处理，同时又利用其中水分和肥分促进农作物、牧草或树木生长的工程设施。属于常年性污水处理工程，常用于中小城市污水二级污水处理之后代替高级处理。由污水的沉淀预处理、贮水塘湖、灌溉系统、地下排水等系统组成。处理方式一般为污水灌溉（通过喷洒或自流将污水排放到土地上以促进植物的生长）、渗滤（将污水排放到粗砂、土壤和砂壤土土地上竟渗滤处理并补充地下水）和地表漫流。1、地表漫流用喷洒或其他方式将废水有控制地排放到土地上。土地的水力负荷每年为1.5～7.5米。适于地表漫流的土壤为透水性差的粘土和粘质土壤。地表漫流处理场的土地应平坦并有均匀而适宜的坡度（2～6％），使污水能顺坡度成片地流动。地面上通常播种青草以供微生物栖息和防止土壤被冲刷流失。污水顺坡流下，一部分渗入土壤中，有少量蒸发掉，其余流入汇集沟。污水在流动过程中，悬浮固体被滤掉，有机物被草上和土壤表层中的微生物氧化降解。这种方法主要用于处理高浓度的有机废水，如罐头厂的废水和城市污水。2、灌溉通过喷洒或自流将污水有控制地排放到土地上以促进植物的生长。污水被植物摄取，并被蒸发和渗滤。灌溉负荷量每年约为0.3～1.5米。灌溉方法取决于土壤的类型、作物的种类、气候和地理条件。通用的方法有喷灌、漫灌和垄沟灌溉（见图）。喷灌：采用由泵、干渠、支渠、升降器、喷水器等组成的喷洒系统将污水喷洒在土地上。这种灌溉方法适用于各种地形的土地，布水均匀，水损耗少，但是费用昂贵，而且对水质要求较严，必须是经过二级处理的。漫灌：土地间歇地被一定深度的污水淹没，水深取决于作物和土壤的类型。漫灌的土地要求平坦或比较平坦，以使地面的水深保持均匀，地上的作物必须能够经受得住周期性的淹没。垄沟灌溉：靠重力流来完成。采用这种灌溉方式的土地必须相当平坦。将土地犁成交替排列的垄和沟。污水流入沟中并渗入土壤，垄上种植作物。垄和沟的宽度和深度取决于排放的污水量、土壤的类型和作物的种类。上述三种灌溉方式都是间歇性的，可使土壤中充满空气，以便对污水中的污染物进行需氧生物降解。3、渗滤这种方法类似间歇性的砂滤，水力负荷每年约为3.3～米。废水大部分进入地下水，小部分被蒸发掉。渗水池一般是间歇地接受废水，以保持高渗透率。适于渗滤的土壤通常为粗砂、壤土砂或砂壤土。渗滤法是补充地下水的处理方法，并不利用废水中的肥料，这是与灌溉法不同的。净化效能废水中的污染物在土地处理系统中是通过许多种过程去除的，包括土壤的过滤截留，物理和化学的吸附，化学分解和沉淀，植物和微生物的摄取，微生物氧化降解以及蒸发等。

（三）污泥处理与处置1、污泥的来源及特性（1）掌握污泥的来源、种类污泥的种类及其来源污泥的组成，性质、数量、主要取决于废水的来源与废水处理工艺密切相关。（1）初沉池污泥来自初沉池无机成份较高（2）腐殖污泥来自生物膜法处理的污泥（3）剩余污泥来自活性污泥法处理二沉池排出的污泥（4）消化污泥生化处理排出污泥再经厌氧处理后的熟化污泥（5）化学污泥混凝、气浮、化学沉淀所产生的污泥（2）熟悉基本特性污泥的性质1．含水率与含固率含水率是污泥中水含量的百分数，含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数。湿泥量与含固率的乘积就是干污泥量。含水率降低(即含固量的提高)将大大地降低湿泥量。在含水率高、污泥呈流态时，污泥的体积与含固量基本上呈反比关系。通常含水率在85％以上时，污泥呈流态，65％～85％时呈塑态；低于60％时，则呈固态。下表所列举的是城市污水处理厂污泥的数量、含水率和比重。2．挥发性固体挥发性固体(用VSS表示)，是指污泥中在℃的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体。它通常用于表示污泥中的有机物的量，常用mg/L表示，有时也用重量百分数表示。VSS也反映污泥的稳定化程度。3.污泥中的有毒有害物质城市污水处理厂的污泥中含有相当数量的氮(约含污泥干重的4％)、磷(约含2.5％)和钾约含0.5％)，有一定肥效，可用于改善土壤。但其中也含有病菌、病毒、寄生虫卵等，在施用之前应采取必要的处理措施(如污泥消化)。污泥中的重金属是主要的有害物质，重金属含量超过规定的污泥不能用作农肥。工业废水处理厂(站)的污泥的性质随废水的性质变化很大。4．污泥的脱水性能用过滤法分离污泥的水份时，常用指数比抗阻值(r)或毛细吸水时间(CST)评价污泥脱水性能。PS：污泥比阻污泥比阻是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。求此值的作用是比较不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合剂后）的过滤性能。污泥比阻愈大，过滤性能愈差。污泥比阻的评价范围1）比阻测定过程与真空过滤脱水过程基本相近，因此比阻能非常准确地反映出污泥的真空过滤脱水性能；2）比阻也能比较准确地反映出污泥的压滤脱水性能；3）比阻不能准确地反映污泥的离心脱水性能，因为该过程与比阻测定过程相差甚远。

常见污泥的比阻值范围污泥种类比阻值（×m/kg）初沉污泥46～61活性污泥~消化污泥~污泥机械脱水的要求1~4显然，一般污泥的比阻值都要远高于机械脱水所要求的比阻值。因此，机械脱水前需要采取必要的调理预处理措施降低污泥比阻。PS：污泥脱水特性（相对于带式压滤机而言）A）可絮凝特性：选择适宜的高分子化合物如聚丙烯酰胺与污泥进行混合反应，污泥会形成絮状团块并分离出自由水，这就是污泥的可絮凝特性。这个过程叫污泥调理。絮团愈大愈结实，自由水愈清，表示絮凝效果愈好。我们根据污泥的可絮凝性能选择絮凝剂的种类，用量和使用浓度，以及滤带的丝径和编织方法。B）重力脱水特性：将絮凝好的污泥倒到滤带上，自由水快速透过滤带流走，絮团截留在滤带上面，这就是污泥的重力脱水特性。重力脱水的时间愈短，即自由水流走的时间愈快，表示污泥的重力脱水性能愈好。T=L/V，我们根据污泥的重力脱水性能选择重力脱水长度L和滤带运行速度V。C）污泥的可压缩特性：絮团具有一定的稳定性，可承受与其含水率成反比的正压力和剪切力，随着絮团含水率的不断降低，可以承受的压力就愈大。但当施加的外压力大于絮团的可承受压力时，絮团就会被破坏，污泥固体颗粒就会从滤孔或滤带两边流失。我们根据污泥的可压缩特性设计污泥脱水机的楔形压力区、低压区、中压区和高压区。2、污泥浓缩与预处理（1）熟悉污泥的浓缩：污泥浓缩基本理论、常见污泥浓缩方法污泥浓缩基本理论污泥中所含水分大致分为四类：颗粒间的空隙水—约占污泥水分的70％；毛细管水——污泥颗粒间的毛细管水，约占20％；颗粒吸附水及颗粒内部水——约占10％。浓缩脱水的对象为颗粒间的空隙水。浓缩的目的在于缩小污泥的体积，减少后处理容量，来减少投资和运行费用；特别对于剩余活性污泥的处理，浓缩是不可缺少的。如进行机械脱水，可减少混凝剂投加量和脱水设备的数量；进行消化处理，可减少消化池的容积和加温污泥所需的热量。浓缩处理法主要有重力浓缩法与气浮浓缩法。重力浓缩法：剩余污泥经浓缩池中心管流入称为入流，上清液由溢流堰溢出称出流，浓缩污泥集中在浓缩池底部污泥斗中，并从池底排出称底流（即浓缩污泥）。浓缩池中存在三个区域，即上部澄清区；中间阻滞区（当污泥连续供给时，该区的固体浓度基本恒定，不起浓缩作用，但其高度将影响下部压缩区的压缩程度）；下部为压缩区。重力法浓缩池必须满足：A.上清液澄清；B.排出的污泥固体浓度达到设计要求；C.固体回收率要高——浓缩污泥中固体物重量与原污泥固体重量之比值的百分数称固体回收率，应达到95％以上。如果负荷过大，处理量虽然增加，但浓缩污泥的固体浓度低，上清液混蚀，固体回收率低，浓缩效果就差；负荷过小，停留时间太长，则造成厌气分解，产生N2、CO2，使污泥上浮，同样也使上清液混蚀，浓缩效果差。

常见污泥浓缩方法浓缩方法优点缺点适用范围重力浓缩法贮泥能力强，动力消耗小；运行费用低，操作简便占地面积较大；浓缩效果较差，浓缩后污泥含水率高；易发酵产生臭气主要用于浓缩初沉污泥；初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥气浮浓缩法占地面积小；浓缩效果较好，浓缩后污泥含水率较低；能同时去除油脂，臭气较少占地面积、运行费用小于重力浓缩法；污泥贮存能力小于重力浓缩法；动力消耗、操作要求高于重力浓缩法主要用于浓缩初沉污泥；初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。特别适用于浓缩过程中易发生污泥膨胀、易发酵的剩余活性污泥和生物膜法污泥离心浓缩法占地面积很小；处理能力大；浓缩后污泥含水率低，全封闭，无臭气发生专用离心机价格高；电耗是气浮法的10倍；操作管理要求高目前主要用于难以浓缩的剩余活性污泥和场地小，卫生要求高，浓缩后污泥含水率很低的场合浓缩池的型式、表面负荷及污水在其内的停留时间应根据进水含泥的性质、浓度及浓缩后排泥含水率的要求，经技术经济比较确定。采用重力式浓缩池时，应符合下列要求：(1)污泥负荷宜按30～60kg/(m3.d)进行计算；(2)刮泥机刮板外缘线速度宜为2m/min；(3)进入浓缩池污泥含水率宜为98％～99％，浓缩后的污泥含水率宜为95％～98％；(4)水上升速度宜为0.8m/h；(5)池超高宜为0.3～0.5m。（2）熟悉污泥的预处理机械脱水前的预处理的目的是改善污泥脱水性能，提高脱水设备的生产能力。预处理的方法有化学调节法、淘洗法、热处理法及冷处理法等。化学调节法：向污泥中投加混凝剂、助凝剂等，使污泥凝聚，提高脱水性能。混凝剂——无机混凝剂：铝盐、铁盐两大类；——高分子聚合电解质：有机合成高分子聚合电解质如聚丙烯酰胺PAM等；无机高分子混凝剂如聚合氯化铝PAC等。混凝剂的投加量以占污泥干固体的重量的％计，无机混凝剂约为7～20％，高分子聚合电解质在1％以下。具体数值决定于污泥的性质，通过试验决定。另外，还有淘洗法、热处理法及冷处理法等，因成本较高，设备复杂，或者已被淘汰，或者国内还没有应用的实例。3、了解污泥的干化与脱水污泥干化通过渗滤或蒸发等作用，从污泥中去除大部分含水量的过程，一般指采用污泥干化场（床）等自蒸发设施。脱水机械①滚压带式过滤机：这种机械设备的主要特点是把压力施加在滤布上，用滤布的压力或张力使污泥脱水，而不需要真空或加压设备，动力消耗小，可以连续生产。②板框压滤机：这种机械构造简单，过滤推力大，适用于各种性能的污泥。但操作比较麻烦，不能连续运行，产率较低。③真空过滤机：它的特点是能够连续操作，运行平稳，可以自动控制，缺点是附属设备多，工序复杂，运行费用较高。目前主要用于初沉池污泥和消化污泥的脱水。

4、污泥的最终处置与利用（1）熟悉污泥的最终处置：污泥厌氧消化与污泥好氧消化A、污泥厌氧消化污泥厌氧消化定义：污泥厌氧消化是指污泥在无氧条件下，由兼性菌和厌氧细菌将污泥中的可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到稳定的过程，是污泥减量化、稳定化的常用手段之一。机理：污泥厌氧消化是一个多阶段的复杂过程，完成整个消化过程，需要经过三个阶段（目前公认的），即水解、酸化阶段，乙酸化阶段，甲烷化阶段。各阶段之间既相互联系又相互影响，各个阶段都有各自特色微生物群体。①水解酸化阶段：一般水解过程发生在污泥厌氧消化初始阶段，污泥中的非水溶性高分子有机物，如碳水化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等在微生物水解酶的作用下水解成溶解性的物质。水解后的物质在兼性菌和厌氧菌的作用下，转化成短链脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，还有乙醇、二氧化碳。②乙酸化阶段：在该阶段主要是乙酸菌将水解酸化产物，有机物、乙醇等转变为乙酸。该过程中乙酸菌和甲烷菌是共生的。③甲烷化阶段：甲烷化阶段发生在污泥厌氧消化后期，在这一过程中，甲烷菌将乙酸（CH3COOH）和H2、CO2分别转化为甲烷，如下：2CH3COOH→2CH4↑+2CO2↑4H2+CO2→CH4+2H2O在整个厌氧消化过程中，由乙酸产生的甲烷约占总量的2/3，由CO2和H2转化的甲烷约占总量的1/3。厌氧消化的影响因素：①温度：在污泥厌氧消化过程中，温度对有机物负荷和产气量有明显影响。根据微生物对温度的适应性，可将污泥厌氧消化分为中温（一般30~36℃）厌氧消化和高温（一般50~55℃）厌氧消化。研究表明，在污泥厌氧消化过程中，温度发生±3℃变化时，就会抑制污泥消化速度；温度发生±5℃变化时，就会突然停止产气，使有机酸发生大量积累而破坏厌氧消化。②酸碱度：研究表明，污泥厌氧消化系统中，各种细菌在适应的酸碱度范围内，只允许在中性附件波动。微生物对pH的变化非常敏感。水解与发酵菌及产氢、产乙酸菌适应的pH范围为5.0~6.5，甲烷菌适应的pH范围为6.6~7.5。如果水解酸化和乙酸化过程的反应速度超过甲烷化过程速度，pH就会降低，从而影响产甲烷菌的生活环境，进而影响污泥厌氧消化效果，然而，由于消化液的缓冲作用，在一定范围内避免这种情况的发生。消化液是污泥厌氧消化过程血红有机物分解而产生的，其中含有除了CO2和NH3外，还有以NH4NCO3形态的NH4+，HCO3-和H2CO3形成缓冲体系，平衡小范围的酸碱波动。如下：H++HCO3-═H2CO3③有毒物质浓度：在污泥厌氧消化中，每一种所谓有毒物质是具有促进还是抑制甲烷菌生长的作用，关键在于它们的毒阈浓度。低于毒阈浓度，对甲烷菌生长有促进作用；在毒阈浓度范围内，有中等抑制作用，随浓度逐渐增加，甲烷菌可被驯化；超过毒阈上限。则对微生物生长具有强烈的抑制作用。污泥厌氧消化分类：根据不同的分类方法，污泥厌氧消化可有不同的分类。按温度分类：

可分为中温消化（30~33℃）和高温消化（50~55℃），高温消化比中温消化产气率高，消化池体积小，但能耗相对较高，控制困难。按运行方式分类：可分为一级消化和二级消化。一级消化指污泥厌氧消化是在单池内完成；二级消化根据污泥消化的运行经验，在两个消化池内完成，第一级消化池设有加热、搅拌装置及气体收集装置，第二级消化池不进行加热和搅拌，利用第一级的余热继续消化。B、污泥好氧消化好氧消化aerobicsigestion污泥经过较长时间的曝气，其中一部分有机物由好氧微生物进行降解和稳定的过程。污泥好氧消化实际是活性污泥法的继续，在消化过程中，有机污泥经氧化可以转化成二氧化碳、氨以及氢等气体产物。优点污泥中可生物降解有机物的降解程度高；清液BOD浓度低，消化污泥量少，无臭、稳定、易脱水，处置方便；消化污泥的肥分高，易被植物吸收；好氧消化池运行管理方便简单，构筑物基建费用低等。因此，特别适合于中小污水处理厂的污泥处理。缺点运行能耗多，运行费用高；不能回收沼气；因好氧消化不加热，所以污泥有机物分解程度随温度波动大；消化后的污泥进行重力浓缩时，上清液SS浓度高等。（2）了解污泥的综合利用污泥综合利用是解决污泥出路，变废为宝的措施。污泥中含有许多有用物质，可通过以下几个方面加以利用。①制造建筑材料。污泥焚烧后掺加粘土和硅砂制砖；或在活性污泥中加进木屑、玻璃纤维压制板材；以无机物为主要成分的沉渣，可用以填路和填坑。②用作农肥。浓缩消化后的污泥，若其中重金属离子含量在容许范围内，可直接用于农作物。③制取沼气。有机污泥经厌氧分解后产生的沼气可供能源之用。④其他。污泥中的蛋白质用作饲料，或从中提取维生素B12、维生素A、维生素B1等化学药物。（四）污（废）水处理工艺1、熟悉城市污水处理工艺选择2、熟悉工业废水处理工艺选择

8第三部：分行业法规及知识产权相关知识一、环境保护法律法规（一）了解《中华人民共和国环境保护法》（二）了解《中华人民共和国大气污染防治法》（三）了解《中华人民共和国水污染防治法》（四）了解《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（五）了解《中华人民共和国噪声污染防治法》二、环境标准（一）了解环境质量标准1、环境空气质量标准(GB-)2、地表水环境质量标准(GB-)3、土壤环境质量标准(GB-)4、声环境质量标准(GB-)（二）了解污染物排放（控制）标准1、水污染物排放标准（1）国家污水综合排放标准(GB-)（2）北京市水污染物排放标准（DB-）（3）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB—）2、大气污染物排放标准（1）国家大气污染物综合排放标准（GB-）（2）北京市地方标准：锅炉大气污染物排放标准(DB11/-)（3）北京市地方标准：大气污染物综合排放标准（DB11/-）3、声污染物排放标准（1）工业企业厂界环境噪声排放标准(GB-)（2）建筑施工场地噪声限值(GB-90)4、固体废物污染控制标准（1）国家生活垃圾填埋场污染控制标准（GB—）（2）国家生活垃圾焚烧污染控制标准（GB－）（3）国家危险污染物焚烧污染控制标准（GB-）（4）国家危险废物填埋污染控制标准（GB-）（5）国家危险废物贮存污染控制标准（GB-）（6）国家一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准（GB-）（7）国家危险废物鉴别标准(GB-)（8）北京市生活垃圾焚烧大气污染物排放标准（DB11/—）三、知识产权相关知识（一）了解知识产权的基本概念（二）了解知识产权的分类（三）了解知识产权法（四）了解专利权的定义与分类（五）了解商标的定义（六）了解著作权与版权的定义（七）了解专利权和商标的申报程序（八）了解专利权和商标保护的时效