概述
利用庫塘和低洼荒地對污水進行處理的生物—工程措施稱為氧化塘法。因為它的基本原理是利用生物降解,故又稱生物穩定塘法或生物氧化塘。氧化塘具有對有機污染物淨化效果好、基建投資少、運轉費用低、污水處理與利用相結合等特點,使其得以廣泛套用。當然,氧化塘也有占地面積大、淨化效果受氣候影響、易滲透污染地下水和影響景觀等缺點。定義
好氧塘是指塘水中溶解氧濃度較高(大於1.5mg/l)時,好氧微生物分解流入水中有機物的方法。好氧塘的水深應當維持在20~35cm,以使陽光照達塘底,保持大氣對水體的擴散傳輸。好氧塘的負荷約為100~300kg/ha.d,控制藻類繁殖是好氧塘的一個不可忽視的問題。
厭氧塘用於較高BOD的污水的預處理,以減輕後續氧化塘處理的負荷。水深約2.5~4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。
兼性氧化塘上層是好氧性,下層是厭氧性,一般深0.6~1.5米。工程套用表明良好維護管理的兼性塘,有助於克服厭氧塘的臭氣和好氧塘的藻類增殖的缺點。
由厭氧塘-兼氧塘-好氧塘組成的氧化塘系統處理污水具有節省投資、節省能耗和管理簡單等優點。我國開發的生態氧化塘,在兼氧塘、好氧塘相應養鴨、養魚或某些水生植物,在整個氧化塘系統內建立起相互協調的“食物鏈”,提高污水處理效果,被認為是有套用價值的技術。
分類
按氧化塘的溶解氧來源和淨化效果差異,可分為:①好氧塘。通常水深0.3~0.5m,陽光能夠直射塘底,主要由藻類供氧,全部塘水都呈好氧狀態,由好氣細菌淨化廢水。廢水一般在好氧塘中停留2~6天,BOD可除去80%。但處理過的水中含有大量藻類,排放前進行沉澱和過濾處理予以去除。②兼性塘。水深1.5~2.5m,塘內好氧反應與厭氧反應並行,在陽光能夠透過的水層,其作用與好氧塘類似,廢水在兼性塘中一般停留5~30天。③厭氧塘。水深2.5~5m,大水面的浮渣層有保溫和防止光合作用的效果,不應人為破碎,以促進厭氧菌的繁殖。厭氧塘的廢水停留時間長,一般為30~50天,且產生臭氣,產生的甲烷難於回收利用,多用於廢水的預處理,處理過的水再由好氣塘處理。④曝氣塘。水深3~5m,於塘水表面安裝浮筒式曝氣器,使塘水保持好氣狀態,並充分混合。廢水在曝氣塘中一般停留3~8天,BOD5去除率在70%以上。實際上,曝氣塘是介於好氧塘與活性污泥法之間的廢水處理方法。
氧化塘可以實現廢水處理與利用相結合。對於好氧塘和兼性塘,最適宜的利用方法是養魚、養鴨、種植水生植物。氧化塘養魚有清水稀釋和不稀釋兩種,稀釋氧化塘可按污水與清水1∶3~5的比例混合,使水質得以改善,水中溶解氧充足,養魚效果較好。如附近無水源稀釋,可將污水經沉降處理後直接流入氧化塘。無稀釋氧化塘有單級塘(預處理後只流入一個池子進行生物處理)和多級塘。在多級塘中,污水依次流過幾個塘進行生物處理,前階段為厭氧或兼性過程,後階段為好氧過程。適於養魚的多級氧化塘一般6~7級,養魚塘面積可占氧化塘總面積的30%~50%。
運行原理
氧化塘塘是以太陽能為初始能量,通過在塘中種植水生植物,進行水產和水禽養殖,形成人工生態系統,在太陽能(日光輻射提供能量)作為初始能量的推動下,通過穩定塘中多條食物鏈的物質遷移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化,將進入塘中污水的有機污染物進行降解和轉化,最後不僅去除了污染物,而且以水生植物和水產、水禽的形式作為資源回收,淨化的污水也可作為再生資源予以回收再用,使污水處理與利用結合起來,實現污水處理資源化。
人工生態系統利用種植水生植物、養魚、鴨、鵝等形成多條食物鏈。其中,不僅有分解者生物即細菌和真菌,生產者生物即藻類和其他水生植物,還有消費者生物,如魚、蝦、貝、螺、鴨、鵝、野生水禽等,三者分工協作,對污水中的污染物進行更有效地處理與利用。如果在各營養級之間保持適宜的數量比和能量比,就可建立良好多生態平衡系統。污水進入這種穩定塘其中的有機污染物不僅被細菌和真菌降解淨化,而其降解的最終產物,一些無機化合物作為碳源,氮源和磷源,以太陽能為初始能量,參與到食物網中的新陳代謝過程,並從低營養級到高營養級逐級遷移轉化,最後轉變成水生作物、魚、蝦、蚌、鵝、鴨等產物,從而獲得可觀的經濟效益。
套用
第一個有記錄的塘系統是美國於1901年在德克薩斯州修建的。目前,全世界已經有50多個國家在使用氧化塘系統,其中法國有氧化塘1500餘座,西德2000餘座,美國已有氧化塘20000餘座。在開發中國家,氧化塘的套用也比較廣泛。例如,馬來西亞工業廢水總量的40%都是利用氧化塘進行處理的。
由於氧化塘具有經濟節能並能實現污水資源化等特點,所以受到我國政府的高度重視。我國利用氧化塘處理污水的研究始於50年代。我國政府對氧化塘一直採取鼓勵扶植的措施。國家環保局曾撥款300萬元,資助齊齊哈爾對氧化塘進行了改建和擴建。到1990年為止,我國已經建成氧化塘118座,日處理污水量190萬噸。
目前,氧化塘除了用於處理中小城鎮的生活污水之外,還被廣泛用來處理各種工業廢水,此外,由於氧化塘可以構成複合生態系統,而且塘底的污泥可以用作高效肥料,所以氧化塘在農業、畜牧業、養殖業等行業的污水處理中也得到了越來越多的套用。特別是在我國西部地區,人少地多,氧化塘技術的套用前景非常廣泛。