穩定塘改進(jìn)措施研究進(jìn)展

1、提高有機負荷，減小占地面積

穩定塘內生物濃度低，處理負荷小，可以通過(guò)改進(jìn)供氧條件（如減小塘深、機械攪拌、跌水坡等）、改進(jìn)水力條件（加入導流墻）、提高微生物濃度（加入載體、控制出水等途徑來(lái)提高處理負荷，減小氣候對處理效果的影響。

1.1    減小塘深、機械攪拌

高效穩定塘通過(guò)減小塘深，機械攪拌強化藻類(lèi)的增殖，產(chǎn)生有利于微生物生長(cháng)和繁殖的環(huán)境，形成更緊密的菌藻共生系統，使有機物、氮、磷、病原體等污染物得以有效去除。

高效穩定塘的深度控制在0.3-0.6m，同時(shí)利用連續攪拌裝置來(lái)促進(jìn)污水與藻類(lèi)的混合，從而加快生物反應、調節溶解氧濃度、均衡水以及促進(jìn)氨氮從水中逸出，這樣能更有效地去除有機物。高效穩定塘的細菌平均停留時(shí)間只有4-10d，較普通穩定塘的停留時(shí)間短了7.1倍，大大節省了占地面積。

在六十年代初由Oswald設計并在Seehrl建造了第一座高速率藻類(lèi)塘以來(lái)，美國、德國、法國、新西蘭、以色列、南非、新加坡等國家先后有了高速率藻類(lèi)塘的應用，并取得了良好的運行效果。

1.2    跌水曝氣

自然跌水曝氣無(wú)能耗，維護管理簡(jiǎn)單，在穩定塘系統落差地勢變化較大的情況下， 采用連續的跌水坡可以增強曝氣效果，提高出水DO，為實(shí)現污水從厭氧處理到兼性和好氧處理的最佳流程創(chuàng )造了良好的條件。

1.3 導流墻

為了更好的形成推流式反應器，可以增大長(cháng)寬比來(lái)改善處理效果，即采用狹長(cháng)形的塘，但目前這一做法的效果還存在爭議。事實(shí)上在原有塘中加人導流板可以很容易的增大長(cháng)寬比，Pearson等人的試驗指出，長(cháng)寬比從1：1增加到6：1作用并不明顯，但如果增大到20：1或者更大時(shí)，處理效果明顯改善；類(lèi)似的，如果穩定塘長(cháng)寬比大于100：1，消毒效果也會(huì )明顯改善。

導流板可以橫向、縱向或豎向布置，Middlebrooks等人對其效果分別進(jìn)行了研究，發(fā)現豎向布置的上下翻越導流板似乎不如水平導流板的效果，但縱向導流則與水平導流板效果相當。同時(shí)還指出，當導流板伸展太長(cháng)達到塘寬的90%時(shí)，在狹窄通道內會(huì )形成較高速度的射流，會(huì )加速水流向出口的傳輸，降低效率，因而導流板似以中等流型的結果為最佳（約70%左右）。

1.4 加入載體

在穩定塘內加入人造纖維載體是上世紀八十年代末九十年代初才興起的技術(shù)，在人造載體的周?chē)鷷?huì )有生物膜生成，細菌、藻類(lèi)、原生動(dòng)物、高等動(dòng)物等構成大量穩定的小生態(tài)系統，增加了生物數量和多樣性，從而提高了其處理能力。

2、改善環(huán)境條件

有機負荷過(guò)高或者氣候突變時(shí)，穩定塘可能產(chǎn)生臭氣，改善環(huán)境條件常用的方法有回流、分步進(jìn)水、缺氧塘等。而在夏季，水生植物塘內的植物給蚊子產(chǎn)卵及幼蟲(chóng)的生長(cháng)提供了適宜的條件，因而常常會(huì )出現蚊蟲(chóng)孽生的現象，引入食蚊魚(yú)或者其它捕食蚊子幼蟲(chóng)的魚(yú)類(lèi)能夠在一定程度上改善這一現象。

2.1 回流和分步進(jìn)水

Abbott首次于1958年在南非Wynbery-Muizenberg塘處理系統將富含DO的第四個(gè)塘出水回流至初始厭氧塘，回流比為1，成功防止了臭氣的產(chǎn)生；在南非，Durban塘系統中將第二個(gè)塘的出水的15%回流至初始厭氧塘，成功消除了臭味；在以色列Dan Region塘系統于1969年初始化運行時(shí)發(fā)現臭氣問(wèn)題，隨即從第四個(gè)塘出水回流至初始厭氧塘，回流比取1-1.5，臭氣隨即消失；最新的報道又指出最佳的回流比應根據氣候條件和有機負荷在1.5-2.5范圍內調整。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

采取回流措施有下述優(yōu)點(diǎn)：①與運行良好的塘系統中首個(gè)兼性塘的最大有機負荷相比，引入回流最大有機負荷可以增大三倍以上；②在首塘的進(jìn)水口處保持有氧環(huán)境，抑制了污水經(jīng)過(guò)管網(wǎng)后產(chǎn)生的腐臭；③在首塘中引人了藻類(lèi)，即使有機負荷非常高，首塘的上層水體仍保持有氧狀態(tài)；④增強了處理效果的季節穩定性。使塘有機負荷和處理效果的季節變化平緩；⑤增加了塘底部沉積污泥的分布面積，這點(diǎn)在采用分步進(jìn)水后效果更加明顯。

回流系統的費用主要取決于回流比，進(jìn)而取決于初始塘負荷和回流水水質(zhì)。

分步進(jìn)水也能增加最大有機負荷，可以與回流同時(shí)采用。下圖所示的塘系統是由Shelef設計的，回流比為1.5-2.0，在亞熱帶氣候條件下，最大有機負荷可達到40-60gBOD5/（m3·d）。

圖2  回流與分布進(jìn)水聯(lián)用兼性塘系統

2.2 缺氧塘

完全厭氧塘的體積負荷最低為100 gBOD5/（m3·d），兼性塘的最高負荷為15 gBOD5/（m3·d），而缺氧塘的負荷介于兩者之間。缺氧塘與厭氧塘一樣可通過(guò)沉淀去除，其底部也為完全厭氧環(huán)境，它與厭氧塘的區別在于接近水面的部分。白天缺氧塘的氧化還原電位會(huì )升高，尤其在水面部分往往會(huì )高出缺氧條件（約-100-300mV）。Almasi的試驗證實(shí)了這一點(diǎn)，同時(shí)他還研究了水面出現的藻類(lèi)鞭毛藻、眼蟲(chóng)藻、衣藻等，在白天它們會(huì )發(fā)生光合作用產(chǎn)氧雖然產(chǎn)氧量不足以在水體內產(chǎn)生可測量的溶解氧，但它對氧化還原電位有明顯影響，會(huì )將H2S轉化為S或者硫酸鹽，防止臭氣的產(chǎn)生，不過(guò)夜晚仍然會(huì )有H2S放出。

2.3 魚(yú)塘

放養魚(yú)類(lèi)可以捕食蚊子幼蟲(chóng)， 減少蚊蟲(chóng)孽生的情況。

同時(shí)放養魚(yú)類(lèi)對塘水水質(zhì)的進(jìn)一步凈化有一定作用。濾食性魚(yú)類(lèi)以藻類(lèi)為食，從而減少塘出水中的藻類(lèi)；草食性魚(yú)類(lèi)可以加速碳、氮、磷、微量元素和無(wú)機鹽食物鏈中的遷移轉化，進(jìn)而建立良好的物質(zhì)流、能量流平衡。

3、避免污泥淤積引起的有效池容減小

在第一級穩定塘內會(huì )出現污泥淤積現象，其速度取決于進(jìn)水中難降解固體的濃度，通常進(jìn)水通過(guò)格柵和沉沙池之后，污水中難降解固體濃度較低，但由于有機物和微生物的沉淀，出現污泥淤積現象是不可避免的。減少污泥淤積量常用的方法有前置沉淀塘和加入消化坑（或超深厭氧池）等。

3.1 沉淀塘

前置沉淀塘實(shí)質(zhì)是較深的厭氧塘。進(jìn)水SS能得到較大程度的截留，有機物也在厭氧狀態(tài)下，被部分降解為可溶的小分子有機物。作為預處理設施，可省去污泥處理及處置設施。但運行若干年后，將失去功能而報廢。

3.2 消化坑（或超深厭氧池）

厭氧消化是去除污水中有機物的重要途徑之一，如果穩定塘足夠深，就可以形成懸浮污泥層。在厭氧分解過(guò)程中產(chǎn)生的CO2、H2、CH4等氣體在水中以細小氣泡形式逸出，在上升過(guò)程中捕捉、粘附一些細小的懸浮顆粒，上升至一定高度時(shí)氣泡有可能破裂，所攜帶的顆粒即在重力作用下而下沉，在下沉過(guò)程中一旦粘附上氣泡則又隨著(zhù)氣泡上升，這樣上上下下就形成了懸浮污泥層。人流污水通過(guò)這一密集，有大量厭氧微生物的污泥區得到了很好的凈化。

但是由于污水攜帶的熱量容易散發(fā)，以致水溫較低，消化速度不盡如人意。Oswald開(kāi)發(fā)的高級綜合穩定塘系統中第一個(gè)兼性塘底部加入了消化坑，將可沉降的有機物集中到一個(gè)較小的區域內，避免了氧氣的進(jìn)人和污水攜帶的熱量散發(fā)。與傳統的厭氧塘相比，該系統能夠更有效的去除SS、BOD，產(chǎn)生更少的臭氣，同時(shí)還能去除部分寄生蟲(chóng)、細菌、病毒、重金屬、鹵代烴等。

消化坑的體積可以參考沉淀池污泥斗的設計，污水從靠近消化坑底部處引入，入流速度足夠�。ㄐ∮�2.5m/d）、消化坑足夠深的情況下，絕大部分可沉降顆粒會(huì )留在消化坑內。消化坑的水力停留時(shí)間至少為1天，幾乎能去除全部SS。由于污泥停留時(shí)間很長(cháng)，因此消化程度受溫度的影響很小。

從St.Helena和Hillister的運行經(jīng)驗來(lái)看，厭氧消化進(jìn)行得非常徹底，前者已經(jīng)運行27年沒(méi)有清泥，且觀(guān)測表明幾乎沒(méi)有底泥淤積，后者也已運行17年，觀(guān)測表明坑內還有足夠的容積再運行10年。

4、結語(yǔ)

傳統觀(guān)點(diǎn)中穩定塘不過(guò)是一個(gè)或者幾個(gè)充滿(mǎn)污水的池塘，占地面積大且影響周邊環(huán)境，而事實(shí)上穩定塘技術(shù)經(jīng)過(guò)近年來(lái)的發(fā)展，一方面通過(guò)減小塘深、機械攪拌、跌水坡等改善了供氧條件，加入導流墻改善了水利條件，加入人造載體提高了塘內微生物濃度， 從而大大提高了有機負荷， 有效的減少了占地面積另一方面通過(guò)回流、分步進(jìn)水、缺氧塘、魚(yú)塘等方法來(lái)改善了環(huán)境條件還通過(guò)前置沉淀池、內置消化坑來(lái)保證穩定塘長(cháng)期有效的運行，因而已經(jīng)成為一項先進(jìn)而且經(jīng)濟的污水回用技術(shù)。

此外，由于穩定塘出水中含有藻類(lèi)有機懸浮物，穩定塘常組合沉淀池、間歇砂濾、礫石濾墻、微濾、氣浮、土地處理、人工濕地系統、加入化學(xué)藥劑等其它處理工藝或方法，以去除出水中的藻類(lèi)，滿(mǎn)足不同出水水質(zhì)的要求。（同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院）