废水处理工艺技术小结与案例分享

Content03Content02Content01大量有机物进入水体，有机物分解过程大量消耗溶氧，促使水体发臭氮磷使水体富营养化，影响水生植物光合作用，造成水生生物大量死亡污水中含有毒物质，进入地下水或者湖泊中，造成永久性污染威胁水体污染养殖废水特点废水中有机物结构简单、可生化性好氨氮是废水中的主要污染物，不断积累会导致水体富营养化硝化或反硝化产生亚硝氮，积累到一定浓度会产生巨大毒害硝氮会被浮游植物利用使水生植物大量增殖影响水产养殖系统抗生素会导致环境中微生物产生耐药性，并产生二次污染养殖废水组成养殖废水特点养殖废水中所含污染物种类少，污染物浓度低，污染物结构简单，易被生物利用有机物浓度较低，导致C/N普遍偏低，一般为3-10，远低于微生物最优C/N比养殖废水处理要求高，考虑到部分处理后废水可能用于养殖回用，因此对污染物指标、溶解氧等要求进行严格的控制养殖废水特点养殖废水特点SS达1000~5000mg/L氨氮浓度800~1500mg/L水中磷浓度50~100mg/LCOD浓度达5000~20000mg/L生化需氧量（BOD5）高达2000~8000mg/L猪场养殖废水组成养殖废水特点氮、磷含量高、可生化性强抗生素滥用导致废水处理难度大具有恶臭，猪场废水中的臭味成分相当复杂瞬时排放量大、污染负荷高，如不及时有效处理，不仅会污染水体、土地和大气，还会危害人类健康猪场养殖废水特点2007年太湖蓝藻暴发污染案例2013年黄浦江死猪事件2012年巢湖蓝藻暴发温州：珊溪水库主要16个入水口有13个是Ⅴ类水源（蓝藻异常），离Ⅱ类质量差距很大最差的为黄坛溪入口，主要治理养猪污水技术得不到推广当时黄坛镇有存栏4.34万头，出栏2.61万头，仔猪出栏13.12万头，存在严重的养殖污水直排和不达标排放2013年温州市政府拿出10多亿元，全部拆停文成珊溪库区，水质明显好转但不能老是靠关停，吃肉怎么办？污染案例畜禽养殖污染量大、浓度高国家环保部：每头猪生长180天排放粪398kg、尿656.7kg，折算BOD525.98kg、CODCr26.61kg、NH4+-N2.07kg、TN4.51kg、TP1.70kg1头猪的粪便量=2个人换算：我国猪的粪便排放量≥我国总人口的排放量1头猪的BOD5排泄量=13个人换算：我国猪的有机污染物排放量=80亿人的排放量污染案例生物法：核心工艺是微生物降解，其利用微生物的生命活动将沼液中的可溶性有机物和部分不溶性有机物，一部分降解为CO2和H2O，同时释放能量；另一部分则转化为微生物的细胞内物质，通过固液分离从水中除去，从而净化沼液常用处理工艺：活性污泥法、生物膜法活性污泥法生物膜法生物处理技术、畜禽养殖废水处理技术养殖废水处理单元技术分类：厌氧处理技术：UASB、AF、UBF、USR、两段厌氧法好氧处理技术：活性污泥、生物滤池、生物接触氧化、序批式活性污泥（SBR）、生物转盘深度处理技术：氧化塘、人工湿地、土壤净化生物处理技术处理粪便污水，兼有污水沉淀和污泥发酵双重作用。其主要缺点为反应时间相当长，去除效率低，对含悬物多的养殖废水沉积物过多，难于清理，因此较少用于养殖废水处理化粪池优点：滤池内可保持很高的微生物浓度；处理能力较高；不需另设泥水分离设备，出水SS较低；设备简单、操作方便等缺点：滤料费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚。堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，悬浮物高的废水不适用厌氧滤器惰性顆粒优点：填料比表面积大，微生物浓度高，有机负荷大；载体处于流化状态，无堵塞现象，对高、中、低浓度的废水均有较好的处理能力；结构紧凑，占地少，基建投资省缺点：载体重量较大，介质颗粒流化和膨胀需要大量的回流，增加了运行过程的能耗，并且其三相分离特别是固液分离比较困难，要求较高的运行和设计水平，实际应用较少流化床反应器优点：反应器内的污泥浓度高，有机负荷高(10-20kgCOD/m3.d)，水力停留时间短；反应器内设三相分离器，污泥自动回流到反应区，无需污泥回流设备，无需混合搅拌设备；污泥床内不需填充载体，节省造价且避免堵塞缺点：反应器内有短流现象，影响处理能力；难消化的有机固体不宜太高；运行启动时间长，对水质和负荷变化较敏感UASB全混合厌氧消化器优点:消化器内温度分布均匀该工艺可以进入高悬浮固体含量的原料避免了浮渣结壳､堵塞､气体逸出不畅和沟流现象进入消化器内的抑制物,能够迅速分散保持在最低浓度水平消化器内物料均匀分布,避免了分层状态,增加底物和微生物接触的机会缺点:要有足够的搅拌,所以能量消耗较高生产用大型消化器难以做到完全混合底物流出该系统时未完全消化,微生物随出料而流失由于该消化器无法做到使SRT和MRT在大于HRT的情况下运行,所以需要消化器体积较大全混合厌氧消化器塞流式厌氧消化器优点:运转方便,故障少,稳定性高不需搅拌装置,结构简单,能耗低适用于高SS废物的处理外,尤其适用于牛粪的消化,用于农场有十分好的经济效益缺点:易产生厚的结壳需要固体和微生物的回流作为接种物因该消化器面积/体积比值较大,难以保持一致的温度,效率较低固体废物可能沉淀于底部,影响反应器的有效体积,使反应器的HRT和SRT降低塞流式厌氧消化器1--进水2--第一反应室集气罩3--沼气提升管4--气液分离器5--沼气导管6--回流管7--第二反应室集气罩8--集气管9--沉淀区10--出水管11--气封IC厌氧反应器优点:具有很高的容积负荷率节省基建投资和占地面积靠沼气提升实现内循环抗负荷冲击与pH缓冲能力缺点:结构复杂，设计施工要求高功能菌水解过程相当缓慢缺乏在IC反应器水力条件下培养活性和沉降性能良好的颗粒污泥关键技术IC厌氧反应器氧化塘、养殖塘、土地处理、人工湿地等生物滤池、生物转盘、SBR、A/O及氧化沟天然好氧生物处理法人工好氧生物处理法好氧处理技术好氧处理技术生物处理技术该法的缺点主要是占地面积大、处理效果易受季节影响等基建费用低动力消耗少可降解难生化降解有机物天然好氧生物处理出水水质好、产泥量少，可进行脱氮处理，但BOD负荷小、占地面积大、运行费用高自动化控制程度高，同步脱氮除磷，但BOD负荷较小、操作要求高、设备易损耗氧化沟SBR法A/O法氧化沟、SBR和A/O工艺均属于改进的活性污泥法兼有去除BOD和脱氮双重作用，其投资虽然偏大，但经该法处理后的水易于达标排放人工好氧生物处理活性污泥法和生物膜法的比较生物处理技术活性污泥法1912年，英国的Clark和Gage发现对污水进行长时间曝气会产生污泥，同时水质会得到明显的改善1916年，世界第一个活性污泥法污水处理厂建成活性污泥法优点：调济平衡能力强，回流比达50～100%吸附氧化有机物的能力强，活性污泥的活性较高缺点：污泥产生量高吸附时间短，处理效率低运行过程能耗高，处理费用难于接受污泥回流量多，增加回流污泥泵的容量试验中原始猪场沼液与处理后废水指标对比应用活性污泥法处理猪场沼液能有效去除废水中各污染物，降低沼液的污染风险活性污泥法A/O工艺处理猪场沼液应用一体式A/O工艺对沼液进行处理，当进水沼液C/N比为2.6时，出水COD在330~380mg/L硝化液回流比为2时，反应器对氨氮去除率高达89.4%，出水氨氮64~79mg/L活性污泥法SBR工艺处理猪场沼液应用常规SBR工艺处理猪废水发酵后的沼液，系统污染物去除效果较差，COD去除率约40%，氨氮去除率仍能维持在60%左右，浓度在200mg/L以上通过加碱提高体系的pH值，对系统氨氮去除改善明显，出水氨氮浓度降至10mg/L活性污泥法SBBR工艺处理猪厂沼液应用SBBR工艺处理猪场沼液，COD、氨氮和总磷去除率分别为68.6%、90.7%和56.7%活性污泥法SBBR工艺处理猪厂沼液相同工况下，电极-SBBR工艺对沼液COD、氨氮和总磷去除率比SBBR提高10%左右活性污泥法主要特征：运行上有序、间歇操作，核心是SBR反应池，集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统SBR法优点原因1、污泥沉降性能好理想沉淀理论2、有机去除效率高理想推流状态3、难降解废水处理厌氧、缺氧和好氧生境4、丝状菌膨胀抑制选择压概念5、可同步除磷脱氮生态多样性6、不需二沉池和污泥回流结构本身特点SBR工艺特点SBR法单一SBR反应器，需较大调节池多个SBR反应器，进水、排水阀门自动切换频繁无法解决大型污水处理工程连续进出水要求污水提升水头损失较大设备闲置率较高SBR工艺问题SBR法SBR工艺改进CASS工艺SBR法工艺特点：设置兼氧区强化污泥释磷选择器和兼氧区发生反硝化采用多池串联运行，废水流动呈现整体推流、不同区域完全混合的复杂流态，提高处理效果反应器体积38L，处理奶牛养殖废水经过60d的驯化，进水COD由300mg/L提高至4984mg/LCOD去除率保持在80%以上，氨氮去除率80%~90%，TP去除率50%~60%研究水温10~32℃之间反应器性能的变化，温度10~15℃时影响不大；当水温16~25℃时，随温度升高SBR性能提升；当温度在25℃时，COD、氨氮和P去除率为81.7%，91%和65.6%；温度进一步提升后变化不明显应用案例SBR法[1]王凡,魏炜.SBR工艺处理奶牛养殖废水试验研究.建筑与预算,2016,6:43-47反应器体积100L，处理模拟禽畜废水在反应器内悬挂悬浮填料使反应器内MLSS维持在2000~2500mg/L、曝气时间为5h，在该条件下采用交替，好氧/缺氧运行模式出水中COD、TP、氨氮和TN的去除率分别达94.21%、65.87%、88.83%和82.68%当反应器内污泥浓度过低，对污染物的吸附和降解不足；当污泥浓度过高会导致溶解氧不足，减少污染排放，影响出水水质应用案例SBR法[1]段焱,邓仕槐,朱春兰,等.悬浮填料SBR处理畜禽废水效果研究.安全与环境工程,2010,17(4):9-12考察序批式活性污泥反应器（SBR）和序批次生物膜反应器（SBBR）处理海水养殖废水的效果，当SBR和SBBR反应器以缺氧9h好氧1h条件运行时，均达到最挂状态SBR反应器COD、氨氮、亚硝氮和硝氮去除率分别达到98.4%、92.5%、85%和36.5%，SBBR反应器COD、氨氮、亚硝氮和硝氮去除率为98%、92.5%、88%和70%应用案例SBR法[1]王哲.SBR和SBBR工艺处理海水养殖废水的研究.2014,中国海洋大学在SBR工艺处理经中温厌氧发酵后的养猪废水过程中，曝气时间、沉淀时间、污泥浓度、污泥负荷对COD、氨氮、TP的去除有显著影响。SBR工艺运行参数：进水1h，曝气时间8h，沉淀1h，出水1h，闲置2h,污泥浓度4785mg/L左右，污泥负荷2.31kgCOD/kgMLSS/d进水COD、氨氮和TP分别为2769mg/L、80mg/L和11.76mg/L，去除率分别达到87.5%、85%和60.9%，SV为29%，SVI为61，SS为41mg/L应用案例SBR法[1]黄海波.高浓度养猪废水处理工艺研究.2013,西北农林科技大学氧化沟：利用循环式混合曝气沟渠处理污水，由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体有四周环形、竖长方形、L形、(椭)圆形或其他形状，沟面多呈梯形或矩形。氧化沟卡鲁塞尔氧化沟三沟式氧化沟氧化沟Orbal型氧化沟Simon-Hartley船型氧化沟氧化沟氧化沟优点：处理效果好具有缓冲能力具有较强耐冲击负荷能力具有高溶氧特点，适于硝化生物处理缺点：污泥膨胀泡沫问题污泥沉积污泥上浮氧化沟曝气转刷设备曝气转盘设备表曝机可调式出水堰潜水搅拌机水下推进器优点：构造简单能耗低具有较强耐冲击负荷能力具有高溶氧特点，适于硝化生物处理ABR常温条件下，猪场废水经ABR反应器厌氧处理，容积负荷可达到8~10kgCOD/m3/d，C