培训材料-污水处理基本知识

污水处理基础知识葛洲坝水务运营管理部2016年5月1目录3预处理4生物处理5深度处理6污泥处理与处置1污水处理工艺流程2污水处理工艺21污水处理工艺流程32污水处理工艺污水收集一级处理（预处理）二级处理深度处理出水PH调节格栅沉砂池沉淀池活性污泥法生物转盘生物滤池生物接触氧化混凝沉淀过滤活性碳吸附臭氧氧化消毒膜处理、离子交换43预处理筛滤截留法---筛网、格栅重力分离法---沉砂池、沉淀池、隔油池与气浮池处理对象：主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质纤维、碎片、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等53.1格栅678格栅设计：尺寸、水力、栅渣量93.2沉砂池10C旋流沉砂池113.3沉淀池121314平流式、幅流式、斜管沉淀幅流式沉淀池的设计A=Q/qhH沉淀池设计数据沉淀池类型沉淀时间表面每人每日污泥固体负荷(h)水力负荷污泥量含水率[kg/(m2·d)][m3/(m2·h)](g/人·d)(%)初次沉淀池0.5~2.01.5~4.516~3695~97－二次生物膜法后1.5~4.01.0~2.010~2696~98≤150沉淀池活性污泥法后1.5~4.00.6~1.512~3299.2~99.6≤1504生物处理A活性污泥法1914年英国，100年的历史。给生活污水曝气，每天保留沉淀物，更换新鲜污水，持续一段时间后，污水中形成黄褐色的絮凝体。大量繁殖的微生物群体构成，易于与水分离，使污水得到澄清净化。这种絮凝体称为“活性污泥”。1516净化污水的第一承担者净化污水的第二承担者，判断水质的优劣仅在处理水质优良的完全氧化型的活性污泥系统1718活性污泥法净化反应过程有机污染物从污水中去除过程的实质就是有机污染物作为营养物被活性污泥微生物摄取、代谢和利用的过程。这一过程使水得到净化，微生物获得能量合成新的细胞，活性污泥得到增长。（1）初期吸附去除（2）微生物的代谢微生物对部分有机物氧化分解，最终形成CO2和水，直接排入环境。另一部分有机物用于合成新细胞，以剩余污泥方式出系统。19活性污泥法净化反应的影响因素（1）营养物质平衡：CNP(2)DO：过高，过量耗能，不经济，而且污泥易老化(3)PH(4)水温（5）有毒物质工艺：AAO,氧化沟,SBR,AB需氧量的计算R=Q2=a'*Q*(So-Se)+b'*V*Xv+4.57*Q*(No-Ne)-2.6*Q*NO32021生物脱氮原理硝化、反硝化污水中：有机氮，如蛋白质、氨基酸、尿素、胺类氨态氮氨化反应、硝化反应、反硝化反应硝化反应保持指标：DO,PH8.0～8.4，SRT,温度20~30反硝化影响因素碳源、PH6.5~7.5,DO,温度22碳源补充量：通常计算反硝化去除1gN需要2.86gBOD，博山污水处理厂进水总氮40mg/l左右，本出水总氮小于10mg/l，则反硝化阶段需要（40-10）*2.86=85.8mg/l，污水厂现状进水BOD约80mg/l，可利用按80%考虑则系统需补充BOD为85.8-64=21.8mg/l。推荐采用乙酸钠作为碳源投加剂。乙酸钠折合成BOD为0.52mgBOD/mg乙酸钠，则乙酸钠投加量为：21.8÷0.52=41.92mg/l市售乙酸钠含量为60%，则药剂投加量为：41.92÷0.6=70mg/l3000元/吨0.21元/吨水23碱度的校核：估算在硝化过程中所消耗的碱度和在反硝化过程中产生的碱度，通常系统中应保证有大于100mg/L(以CaCO3)的剩余碱度(即保持PH大于等于7.2）,以保证硝化所需环境。剩余碱度（出水碱度）=进水碱度(以CaCO3)+3.75*反硝化的量+0.1*去除BOD5-7.14*硝化氮量24生物除磷原理利用聚磷菌过量摄取磷，并将磷以聚合态的形态贮藏在体内，形成高磷污泥，排出系统外，从而达到从污水中除磷的效果。释放磷（厌氧）原污水曝气池（吸收磷）沉淀池处理水回流污泥剩余污泥25•4.污泥回流系统和剩余污泥系统的计算•(1+R)X=RXrR=X/(Xr-X)•假设X=4000mg/L,Xr=8000mg/L,则R=100%•污泥龄=反应器中污泥总量/每日排放剩余污泥量•=VX/QrXr•宣化：12000*80000/1300/23000=32天•塘沽：4000*40950/800/10000=20天剩余污泥量计算：按泥龄Pict（按规范）V*X/θcd按污泥产率系数、衰减系数及不可生物降解和惰性悬浮物计算（按规范）Y*Q*(So-Se)+f*Q*(SSo-SSe)-KdVXvY：污泥产率系数kgVSS/kgBOD5,20度时为0.3～0.8Kd：0.03d-1污泥内源呼吸系数，衰减系数，即微生物的自身氧化率，20度时对城市污水取0.04～0.075d-1f：SS的污泥转换率，无试验资料时可取0.5g~0.7gMLSS/gSSKd＝Kde（20)*（θT）（T-20）——污泥自身氧化率取（衰减系数）1/dT=10度Kd(10)=0.0621/d•26•原理•生物膜法是使微生物附着在载体表面上，污水在流经载体表面过程中，通过有机营养物的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及在膜中所发生的生物氧化等作用，对污染物进行分解。2728294生物处理4.1好氧4.2厌氧、兼氧30314.2厌氧处理指利用厌氧微生物的新陈代谢过程，在无氧条件下把污水中的有机污染物转化为无机污染物和少量细胞物质的沙场水处理方法。4个阶段：水解酸化（发酵）产乙酸产甲烷32淀粉酶水解纤维素纤维素酶纤维二糖和葡萄糖淀粉麦芽糖和葡萄糖短肽和氨基酸蛋白酶蛋白质脂肪脂肪酶丙二醇和脂肪酸33酸化34产乙酸阶段酸化阶段的产物被进一步转化为乙酸，H2，碳酸以及新的细胞物质。产甲烷阶段乙酸，H2，碳酸，甲酸、甲醇等被转化为CO2，CH4和新的细胞物质。3536375深度处理对象与目标：SS（包括活性污泥颗粒):,脱色，除臭，使水进一步得到澄清BOD,COD,TOC，进一步稳定N,P，消除导致水体富营养化的因素，2008年太湖消毒杀菌，去除毒有害物质经过深度处理后的水能够：排放至水体，补充地面水农田灌溉，杂用：小区中水回用工业冷却水，补充水回灌地下5深度处理5.1SS悬浮物3839混合、絮凝40混合、絮凝甘布公式G2=gh/ut：既达到充分絮凝效果又不使絮凝体破裂的G值41混合、絮凝水泵混合、管式混合、机械混合隔板絮凝池、折板、机械絮凝42沉淀斜板、斜管沉淀池：q=Q/Av=Q/A’SINa雷诺数Re弗劳德数Fr43过滤普通快滤池V形滤池混凝沉淀+滤布滤池活性砂滤深床滤池5.2溶解性有机物44经过二级处理后的溶解性有机物：丹宁、木质素、黑腐酸45活性炭吸附用木材、煤作原料，经高温碳化和活化而制成的疏水性吸附剂有机物是否能被活性碳吸附，有以下因素：（1）分子结构：芳香族脂肪族(2)界面张力（3）溶解度（4）离子性和极性（5）分子大小优点：处理程度高，应用范围广，适应性强46臭氧氧化强氧化剂，仅次于氟以空气原料，每生产1kg臭氧，需20KWH能够被臭氧氧化的有机物：蛋白质、氨基酸、木质素、腐殖酸、链式不饱和化合物，脱色生产设备复杂，投资较大，电耗较高，在我国应用不多47AOP臭氧催化氧化：产生羟基自由基（·HO）中间体，并以（·HO）为主要氧化剂与有机物发生反应，催化剂包括Mn2+、H2O2、UV芬顿氧化技术采用芬顿试剂氧化污水的一种方式，当pH值在3，H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生·OH，其氧化电位达到2.8V，是强的无机氧化剂，它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。同时，Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀，PH9，去除部分有机物。Fenton试剂在水处理中具有氧化和混凝两种作用。运行成本相对较高。5.3溶解性无机物485.4消毒处理49505152不会与水中有机物生成三卤甲烷可在管网中保留较长时间53546污泥处理与处置1.Sludgeproductionandcharacterization污泥的分类及特性2.Maintreatmentanddisposalmethodsofsludge污泥的主要处理、处置方法2.1Thickening浓缩2.2Stabilization稳定2.3Disinfection消毒2.4sludgeconditioning污泥调理2.5dewatering脱水2.6heatdrying热干化2.7hightemperatureprocess高温工艺2.8composting堆肥2.9Proteinextraction蛋白质提取3.国外污泥处理处置方式4.各种污泥处置方式投资与运行费用551.Sludgeproductionandcharacterization污泥的分类及特性•1.1Primarysludge初沉污泥•1.2Biologicalsludge生物污泥•1.3Chemicalsludge化学污泥•1.4MiscellaneousWWsolids其它污泥screenings栅渣Grit沙子Scum浮渣Septage沉积的垃圾Filterbackwash过滤反冲洗废水5657污泥性质的指标：含水率：97.5%---95%，体积减少多少？按发性固体和灰分：近似等于。。。。可消化程度肥分：N,P,K，微量元素及土壤改良剂（有机腐殖质）重金属离子大部分污水厂设有初沉池去除原水中可沉降的颗粒，通常初沉污泥占总悬浮物的50%左右。初沉污泥易通过重力浓缩，与生物污泥和化学污泥相比，不需要调理即可快速脱水。脱水后的泥饼含固更干。1.1Primarysludge生物污泥由活性污泥法，生物膜法等污水处理工艺产生。污泥的数量和性质随污泥中多种有机物的新陈代谢和增长率而变化。与初沉污泥和化学污泥相比，生物污泥更难浓缩和脱水。以有机物为主要成份，颗粒较细，易于腐化发臭，比重较小，含水率高且不易脱水，属于胶状结构的亲水物质。1.2Activatedsludge1.3Chemicalsludge化学污泥磷酸盐，磷酸铝，磷酸铁，磷酸钙氢氧化物沉淀物惰性物质,聚合物582.Maintreatmentanddisposalmethodsofsludge污泥的主要处理、处置方法2.1Thickening浓缩2.1.1GravityThickening重力浓缩污泥中所含水分见图：空隙水70％以上，毛细水20％，吸附水和颗粒内部水10％.浓缩后，含水率从99％降至96％,体积减少3/4。初沉污泥含水率97%,剩余污泥99%以上。污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。在浓缩池中,固体颗粒借重力下降,水分从泥中挤出，浓缩污泥从池底排出，污泥水从池面堰口外溢(连续式)或从池侧出水口流出。经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。运行方式：连续式和间歇式构造：类似沉淀池,大多采用直径为5～20米的圆池，内设搅拌机械作缓慢搅拌。停留时间：12小时左右表面污泥固体负荷：初沉池污泥100～150kgDS/(m2·d),活性污泥为20～40kg/(m2·d)。59最大的污泥贮存能力操作水平要求不高运行费用低（特别是电费）占地面积大臭味某些污泥固液分离效果不好，浓缩后污泥含固率低602.1.2FlotationThickening气浮浓缩一定温度下，空气在液体中的溶解度与空气所受到的压力成正比，即服从亨利定律。压力恢复到常压后，所溶解的空气即变成微细气泡从液体上释放出。大量微细气泡附着在污泥颗粒周围，可使颗粒比重减少而被强制上浮。对于氧化沟或消化等大泥龄工艺所产生的剩余活性污泥，或接触氧化法产生的比重较轻的污泥，气浮浓缩的优势将更加突出。2.1.3CentrifugalThickening离心浓缩612.2.1Anaerobicdigestion厌氧消化污泥在无氧条件下，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。对于低含量有毒物质和挥发性固体含量大于50%的污泥