自然条件下的生物处理

自然条件下的生物处理

自然条件下的生物处理方法主要有两种：水体净化法和土壤净化法。氧化塘和养殖塘等属于水体净化法；过滤田和灌溉田等属于土壤净化法。水田灌溉则介于两者之间。水体净化法的净化过程和机理与人工条件下的活性污泥法相类似；土壤净化法的净化过程和机理则与人工条件下的生物膜法相类似。

（一）生物塘

1. 生物塘的种类

在天然或人工整修的池塘里，利用塘水中生长的微生物处理有机废水的设施，叫做生物塘。按照生物塘中微生物活动的特征，可将其分为三类：好氧塘--池子浅，阳光透射，负荷小，全部废水都能进行好气生物转化；‚兼性塘--池子较深，阳光半透射，负荷较大，池的上层进行好气生物转化，底层和污泥层进行厌气生物转化；ƒ厌氧塘--池子深，负荷大，废水进行厌气生物转化。

按照生物塘的利用情况，可特其分为单纯处理型和兼作利用型。单纯处理型仅用以处理废水，兼作利用型可以在塘中养殖青绿饲料、藻类、海带、藕及鱼等，因而叫做养殖塘。

几种生物塘的特征见表8-7。

生物塘还可分为单级和多级两种。多级(4～5级)的后几级常用作养殖塘。

(1)生物氧化塘  生物氧化塘多指好氧生物塘及深度较浅的兼性塘。池塘中氧可通过水面自然复氧和藻类的生化作用复氧来补给。生物氧化塘中活动的植物性浮游生物是很多的，代表性的种属有：绿藻类的小球藻、栅列藻；鞭毛虫类的衣滴虫属、眼虫属等。

由于微生物在生化过程中不断消耗溶解氧，致使水体表层的溶解氧来不及及时扩散到深层，造成了溶解氧沿深度的分布不均匀。水体表层溶解氧浓度大，是好氧微生物活动的好场所，称为好气带。在深层溶解氧的浓度低，约为0.2毫克/d，属于兼性厌氧微生物活动的场所，称为兼气带。如果池子很深，则*下层及污泥层是厌氧微生物活动的场所，称为厌气带。

一般废水池塘中阳光能够射进的深度不超过0.4~0.5米。在此深度内有大量的藻类生长，溶解氧浓度高，异养微生物代谢旺盛，有机物分解快。所以把深度不大于0.5米的浅水池塘，比叫高速氧化塘。深度在l～2.5米范围内者，既有好氧分解过程，又有厌氧分解过程。这种池塘的生化反应速度较慢，叫做普通氧化塘或兼气氧化塘。普通氧化塘中微生物的共生关系及其分解有机物的过程，示于图8-40。

(2)曝气塘  为了加强复氧强度，可在生物塘上设置机械曝气器。曝气塘内水流紊动激烈，各处充氧比较均匀，水较浑浊，藻类无法生活，其生物学特性更接近于活性污泥法。有机物的去除率和温度、停留时间及废水特性有关。

曝气塘的深度一般为3米，停留时间介于3～8日，BOD负荷多为0.03～0.06公斤/米3(塘)·日，去除率可达90%。

(3)厌氧塘  在厌氧塘中，BOD负荷很高，溶解氧被消耗殆尽，因而只有***和兼性***对有机物进行厌氧分解，这个过程和污泥的厌氧消化相同。厌氧分解的效率与温度有关，—般建造的池型为了能够保温，要求表面积和体积的比值应尽量小些，池子的深度要大些(2.5~4米)。

(二)污水灌溉

1．污水灌溉的作用

（1）净化废水，保护环境  进行旱田灌溉时，废水的净化原理基本上和生物膜法相同。悬浮物被截留于上土壤表层；胶体和部分溶解物被吸附于土壤颗粒表面；离子态污染物通过离子交换作用，而被土壤颗粒截留下来。

在污水灌溉过程中，被截留及吸附的污染物和土壤微生物一起，形成很薄的生物膜，进行着有机物的生物转化。在土壤表层，通风条件好，有机污染物浓度高，生物氧化作用强烈，因而去除率高，属于好气生物处理带。该带大体在土壤表层0.2～0.3米范围内；当土壤孔隙大负荷低时，可能更深些。其下部供氧条件差，逐渐进入兼性生物处理带。再往深层，便是厌气生物处理带。

进行水田灌溉时，污水的净化机理和生物塘类似。水中的悬浮物沉���水底，胶体和溶解物分散于水中，前者靠土壤微生物进行净化，后者靠水体微生物来净化。由于农田作物的覆盖，光合作用不充分，所以藻类的作用已不象氧化塘那样重要；而且主要依靠水层浅及风力扰动等有利条件进行大气复氧。水田灌溉中，微生物十分活跃，加之农作物的吸收作用，致使有机氮代谢产物的NH3下降得十分迅速。

（2）给土壤提供了水分和肥分  农作物需要充分的水分以维持其生理过程，一般由根系吸收，通过茎叶，*后向大气蒸发。土壤也需要水分以溶解各种肥料营养物质，供给农作物吸收。土壤微生物也需要湿润的环境，以进行生命活动。可见土壤中的水分是何等的重要。凡是以补给水分为主要目标的灌溉，称为浸润灌溉。

废水中含有农作物需要的各种肥分。据我国一些城市的分折，污水中含总氮30～90毫克/升，氨氮5～50毫克/升，磷4～40毫克/升，钾5～40毫克/升。凡是以施肥为主要目标的灌溉，称为施肥灌溉。

此外，污水灌溉还能改良土壤，使贫瘠板结的土壤形成团粒结构，有利于农作物的生长；污水灌溉还能提高土壤温度，延长作物的生长期等。

污水灌溉也存在一些问题：城市污水中工业废水的组分逐日增多，毒物也随之增加，不但影响农作物的产量和质量，而且有的毒物还能在土壤中积累；其次，污水常年不断，而农田需要则是有季节性的；再其次是灌溉水量与废水量不协调，并不是有多少污水都能包下来的，灌溉过量还会对环境造成新的危害。

2．污水灌溉对水质的要求

(1)不含有害农作物的有毒及有害成分；严格控制重金属和某些有毒化学物质的含量；酸碱度应适中(pH值＝6～8)；温度不高于40℃；悬浮固体浓度不大于200～300毫克/升。

(2)不淤积和堵塞土壤孔隙，不使土壤盐渍化。

(3)不传染**。

(4)不污染地下及地面水源。

(5)不含有能在农作物中积累的化学物质。

利用工业废水灌溉时，必须持积极而又慎重的态度。一般应在小型实验的基础上，确定合理的水质标准。要做好调查研究，充分掌握各种原始资料，如：气象资料，地形资料，土壤资料，水文及水文地质资料，污水资料等，以便做好进行污水灌区的规划和设计工作。

从环境保护的角度出发，废水只有经过适当的处理(机械处理或生物处理)之后，才能用于灌溉农田。所以，灌区位置的选择应与废水处理厂的厂址选择结合起来考虑。通常应把灌区选于处理厂的附近，*好把灌溉干渠与污水处理厂出水渠结合起来，使排灌两便，又节约投资。如果处理厂附近有丰富的地下水源或地面水源，灌区应选于较远较高的缺水地区，以防污染水源，并解决农田需要问题。选择灌区还必须考虑终年利用的可能性，*好能做到全年均衡用水。对于地下水位高，土壤渗透好，低洼易涝有给水水源的地区，一般不应选作灌区。