污水厂废水的回收与利用电子教案

1、水处理运行与管理教案知识点污水厂废水的回收与利用学时0.5学时教学内容污水的再生利用、污水的再生利用工艺、污水的再生利用管理教学重点污水再生利用工艺教学难点污水再生利用工艺污水再生利用工艺管理污水再生利用工艺管理参考资料废水处理技术及设备运营 化学工业出版社废水处理工程 化学工业出版社污泥资源化技术 化学工业出版社网易土木 一、污水的再生利用方法城市污水量大且比较稳定，经处理净化后，回用于农业、工业、地下水回灌、市政用水等，不但可以弥补水资源的缺乏，而且也减轻了水环境污染。在污水回用计划实施过程中，再生水的用途决定了污水需要处理的过程和程度。1.农业灌溉：通常对其处理程度要求不高，处理后一般含

2、有氮、磷、钾等成分，可以给土壤提供肥分。但同时农业灌溉用水对水中的重金属及有毒物质等化学指标的要求要达到国家标准。2.工业回用：分为厂内处理回用和城市污水处理回用。厂内回用在技术上和工程上易于实施，且厂内循环用水水质要求不高，是节约水资源的一种有效途径。污水经处理后回用于工业，大部分是用于冷却用水，所以回用工业水道的水质应按冷却水要求考虑。3.市政用水：城市污水经深度处理后，可作为城市用水。一般情况下，将污水处理到非饮用水程度，作为中水回用于清洁、绿化、洗车、消防等。4.地下水回灌：将城市污水处理厂二级处理出水经深度处理达到一定水质标准后回灌于地下，水在流经一定距离后同原水源一起作为新的水源开

3、发。这对污水处理要求程度高，循环复用的周期长，可提供较高质量的源水乃至饮用水。二、污水的再生利用工艺按处理程度划分，城市污水可分为一级处理、二级处理和三级处理。1.一级处理主要用于去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节废水PH值、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺的处理方法。污水经一级处理后，一般达不到排放标准，所以一级处理也称为预处理，以二级处理为主体，必要时再进行三级处理，即深度处理。一级处理常用方法如下：（1）筛滤法：是分离污水中成悬浮状态污染物质的方法。常用设备是格栅和筛网。格栅一般用于截留污水中大于栅条间隙漂浮物；筛网主要用于滤除废水中的纤维、纸浆等细小悬浮物。（2）沉淀法：

4、通过重力沉降分离废水中呈悬浮状态污染物质的方法。主要构筑物有沉砂池和沉淀池。其作用为：去除污水中大部分可沉的悬浮固体；作为化学或生物化学处理的预处理，以减轻后续处理工艺的负荷和提高处理效果。（3）上浮法：用于去除污水中比重小于1的污染物。主要用于去除污水中的油类及悬浮物质。（4）预曝气法：污水在进入处理构筑物之前，先进行短时间（1020min）的曝气。作用为：可产生自然絮凝或生物絮凝作用，便于衬垫分离；氧化废水中的还原性物质；吹脱污水中溶解的挥发物；增加污水中的溶解氧，减轻污水的腐化，提高污水的温度度。2.二级处理一级处理后，再进一步处理，用以去除污水中大量有机污染物。二级处理的主要方法如下。

5、（1）活性污泥法：是废水生物化学处理中的主要处理方法。以污水中的有机污染物作为底物，在有氧条件下，对各种微生物群体进行混合连续培养，形成活性污泥。利用这种活性污泥在废水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用过程，去除废水中有机污染物。其运行方式主要有：传统活性污泥法、阶段曝气法、生物吸附法、混合式曝气法、纯阳抱起法、深井曝气法、氧化沟（延时曝气活性污泥法）。（2）生物膜法：使废水通过生长在固定支撑物表面的生物膜，利用生物氧化作用和各相之间的物质交换，降解废水中有机污染物的方法。其构筑物有：生物滤池、生物转盘和生物接触氧化池及悬浮载体流化床。二级处理可以去除污水中大量BOD和悬浮物，在较大程度上

6、净化了污水。若需要获取高质量的处理水，需进行三级处理。3.三级处理又称为污水深度处理和高级处理，进一步去除二级处理未能去除的污染物质，包括微生物未能降解的有机物或磷、氮等可溶性无机物。三级处理耗资较大，管理也较为复杂，但能充分利用水资源。完善的三级处理由除磷、除氮、除有机物、除病毒和病原菌、除悬浮物和无机矿物质等单元过程。如果为防止受纳水体富营养化，则采用除磷和除氮的三级处理；如果为保护下游饮用水源或浴场不受污染，则应采用除磷、除氮、除毒物、除病菌和病原菌等三级处理，如直接作为城市饮用水以外的生活用水，如洗衣、清扫、冲洗厕所、喷洒街道和绿化带等用水，其出水水质要求达到相应的回用水水质标准。4.

7、城市污水再生利用作杂用水工程实例（1）工程概况：该城市污水处理厂的二级出水水量约20万吨/天，平均城市杂用水量约为3.1万吨/天，再生水厂深度处理规模按4.0万吨/天设计。（2）处理工艺及流程：根据再生水水质要求，采用微絮凝反应+过滤+消毒的工艺组合，工艺流程如图1所示。图1 二级出水作杂用水处理工艺流程（3）主要工艺参数絮凝反应：投加的药剂为8%液态碱式氯化铝，湿投，投药浓度为5%，投加量为0.9m3/d.微絮凝反应池是混合、絮凝反应工艺相结合的工艺，絮凝反应时间为5min。过滤：采用矩形虹吸滤池，进水量为40000m3/d，滤速10m/d。采用气、水联合反冲，水洗强度0.8m3/（m2&#

8、183;min），反冲洗时间平均为10min；气冲洗强度1.0 m3/（m2·min），反冲洗时间平均为2min。消毒：采用真空加氯消毒，清水池前加氯量为8kg/h。三、污水的再生利用管理1.混凝工艺混凝是向水中投加混凝剂，让其与水快速混合，使得水中的悬浮性杂质和胶体物质脱稳而凝结成大颗粒的过程。混凝剂的正确选用以及合理确定混凝剂的投量是混凝沉淀处理技术的关键，对于给水处理的技术已经有比较成熟的经验，但是对污水的深度处理尚缺乏足够可以直接引用的数据。需要通过实地实验才能选定处理成本低、处理效果好的混凝剂，确定其最佳工艺技术参数。沉淀和气浮均是混凝反应后的固液分离手段，沉淀设备简单而体

9、积稍大，气浮设备稍复杂而体积较小，管理上沉淀工艺较气浮简便。混凝工艺主要去除原水中悬浮状和胶体杂质，对于溶解性杂质去除能力较差，因此对原水中残留的洗涤剂处理效果不佳。气浮技术开发出多种形式，安装产生气泡方式分有压力溶气气浮、窝凹气浮、引气气浮等。因气浮池是利用向水中通入空气，使水产生大量的微细气泡，溶气形成的微气泡黏附加药形成絮凝体而除去水中污物的，故溶气量及凝聚剂加药量的大小是影响气浮池处理效果的关键因素。2.过滤工艺在污水的深度处理中，过滤是最普遍使用的一项工艺。深度处理的过滤可以进一步去除污水二级出水中的生物絮体和胶体物质，显著降低出水的悬浮物和浊度，进一步降低出水的BOD、COD值和磷

10、的含量。对重金属、细菌、病毒有很高的去除率，并且还可以去除水中化学絮凝形成的铁盐等沉积物，可以提高消毒效率，降低消毒剂的用量。由于水中杂质性质的不同，废水过滤和给水过滤不完全相同，在生物处理后的二次沉淀池出水后的过滤过程中，过滤被认为是去除悬浮固体的主要机理。3.活性炭吸附工艺在污水处理中，活性炭处理的主要对象是污水中残存的胶体粒子，微生物，余氯，用生化法难于降解的有机物或用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物，包括木质素、芳香烃衍生物、杂环化合物、洗涤剂、合成染料、DDT等，以及痕量的重金属离子等。当用活性炭对这类污水进行处理时，它不但能够吸附这些难分解的有机物，降低COD，还能是污水脱色、脱臭

11、，把污水处理到可重复利用的程度，所以吸附法在污水处理的深度处理中得到了广泛的应用。用活性炭去除有机物时，吸附质的分子量以控制在1000以下为宜。实践已证实，活性炭对某些金属及其化合物有很强的吸附能力。据报道活性炭对锑、铋、锡、汞、铅、镍、六价铬等金属离子都有良好的吸附能力。吸附法也可与生化法联用，向生物池中投加活性炭粉末，形成生物流化床；吸附法与臭氧联合使用构成臭氧活性炭工艺等。4.膜分离技术膜分离技术有电渗析（ED），反渗透（RO），超滤（UF）和微滤（MF）等。随着材料制造工艺的提高和市场的发展，一度被认为昂贵的膜分离技术正变得越来越经济，具有越来越强的竞争力，膜分离技术在污水深度处理中的

12、应用也越来越广泛。可以预测膜分离技术的发展对未来的供水产生巨大的影响。5.消毒工艺消毒是污水回用处理中必不可少的，尤其是污水回用于人直接接触性用水或用于食用农作物灌溉时就显得很必要了。常用的消毒工艺有氯消毒、紫外线（UV）消毒和臭氧（O3），各种消毒工艺各有优缺点，如氯消毒效果可靠，价格便宜，但是当有机污染严重时易形成致癌物质，对消毒剂选择同给水类似。氯消毒：应用最为广泛，工艺成熟。液氯的耗量与水中的浊度、干扰物质等有关，氨、腐殖质以及其他有机物都会增加氯的耗量，PH值会影响有效消毒成分HOCl的比例，具体对于某水质氯剂量需要通过实验确定。紫外线消毒：是利用水银灯发出的紫外光，能穿透细胞壁被核

13、酸和蛋白质等生命物质吸收，破坏微生物的生命活动而达到消毒作用，其中波长在250290nm范围内的紫外线杀菌能力最强。紫外线消毒要求处理水具有较高的透光性，故污水中的悬浮物、浊度、有机物和氨氮都干扰紫外线的消毒效果。紫外线消毒对已经脱氮或部分脱氮的二级出水中的大肠菌、粪大肠菌群、肠道球菌、脊髓灰质炎病毒的去除效果与氯相似，但能减少致癌性消毒副产物的产生。臭氧消毒：臭氧除了可以利用其强氧化作用来杀灭细菌和病毒外，还可以氧化分解水中的各种杂质（如有机物腐殖质、部分的芳香族化合物等），因此能有效去除水中的色、臭味，脱色效果明显优于氯和活性炭。臭氧还可以降低水中杂质的电位，从而提高混凝和过滤对杂质的去除

14、率。研究表明，采用臭氧预处理可以提高混凝沉淀和过滤的处理效果，臭氧和传统处理结合科去除部分的THMS前体，近一半的色度，80%的COD。臭氧的生产成本很高，为了提供污水中臭氧的利用率，接触反应池水深约为56m，或建成封闭的多格串联的接触池，或 设管式或板式微扩散器散布臭氧，以提高臭氧的扩散速度。臭氧消毒迅速，接触时间采用15min，维持剩余臭氧量为0.4mg/L。四、中水资源化利用工艺管理对于不同的用途采用适当的工艺处理，出水应达到相应的标准方成为可用水源。1.回用工业用水再生水回用于工业用水，一般可以用于工艺低水质用水，再生水产品直接接触产品的洗涤、冲灰、除尘、产品用水，约占工艺回用水量的3

15、7%50%，因各行业生产工艺不同，很难制定统一的水质标准，可参照以自然水体为水源的行业水质标准。在省会可用于工业冷却水，处理目标水质应满足城市污水回用设计规范（CECS61：94）给出的水质标准。由于冷却水对水质要求较低，目前国内外回水回用多用于循环冷却水系统。污水回用于工业冷却水时应满足其水质要求，循环冷却系统水质要求高于直流冷却水系统，回用于循环冷却水系统常见的处理工艺流程图2所示。在污水二级出水回用于循环冷却水的过程中，应该从以下几个方面做好控制工作：（）微生物的生长：热循环水经过冷却吸收空气中氧，水里面的生物生长活跃，在冷却塔受阳光照射的一侧藻类生长活跃，可以采用氧化性杀菌剂（如液氯、

16、二氧化氯、次氯酸钙等）、图2中水用于冷却水的处理工艺流程非氧化性杀菌剂、表面活性剂杀菌剂。由于氯在循环的过程中容易损失，可用氯和非氧化性杀菌剂联合使用。 （2）污垢和黏泥：冷却水在循环的过程中，有一定的蒸发损失，进水中的悬浮物、铁锈、其他腐蚀产物、从大气冲刷下来的灰尘及死去的微生物都被浓缩。通常情况下回用水的盐、碱度含量比其他水源高，水蒸发后溶解性盐不断浓缩，沉淀物通常包括碳酸钙、硫酸钙、二氧化硅等物质组成。废水中含有碳、氨、磷时，会出现黏泥和藻类。需要通过结垢、污垢和黏垢控制措施加以控制。结垢控制可以通过软化和除盐出去水中结垢成分或加阻垢剂；污垢控制污垢的成分采取控制措施，若是油污引起的可采

17、用表面活性剂控制，若是由于悬浮物引起的可加强混凝沉淀或采取旁滤来控制；黏垢的控制需要采用杀菌剂控制，药剂投加量为新鲜补充水的110倍。 （3）腐蚀：吸收过量氧的水对设备管道有腐蚀性。循环水系统都使用了杀菌剂，所有循环冷却水都要定期排污，以防止溶解的和悬浮的非蒸发物的积累。在循环冷却水决定补充水和排污量的是循环浓缩倍数。浓缩倍数越高，排污量越低，就越容易导致结垢现象，要进行化学清洗，处理成本提高，因此要防止垢的形成。 （4）起泡：回用水容易起泡的问题直到现在还没有很好的预防措施，虽然使用科生物降解的洗涤剂，使得问题的解决容易了很多，但生物降解洗涤剂的使用没有得到普及，因此要控制回用水磷的含量，使

18、得回用水中的直链烷基磺酸盐的含量保持在0.5mg/L以下，必要时还要使用消泡剂。（5）氨：对铜有腐蚀性，氨与氮反应会减少杀灭微生物的效果。（6）磷酸钙垢及其他垢的形成：由于回用水中磷的存在，易形成磷酸钙垢，过高就必须用酸化控制或去磷控制。 （7）卫生方面：冷却塔循环水及其淤积物会四处抛散，虽然病原菌由于温度、氯化和阳光作用而部分死亡，但不能保证所有的传染菌都死亡，所以这个问题也要一起重视。2.回用农业灌溉我国1992年颁布实施的农田灌溉水质标准，对污水浇灌提出较严格要求，严禁使用污水浇灌生食的蔬菜和瓜果；对于水作、旱作和蔬菜，必须将污水处理达到灌溉水质标准才能灌溉。对于旱作和蔬菜，常规的二级处

19、理加消毒就可以满足要求。对于水作，对于氮磷要求高，需要采用强化二级处理加消毒才能达标。也可以与清水混灌，降低氮磷含量。回用水根据灌溉作物对水质的要求和作为加工用途，选择合理的处理工艺。如美国对直接食用性粮食作灌溉的再生处理流程为：二级处理、混凝澄清、过滤、消毒，大肠粪类大肠杆菌不得超过2.0个/100ml；对于果园只能用于水果未成熟初期地表浇灌，可采用一级出水消毒灌溉；对于种子作物食用前深加工的，可采用一级出水消毒灌溉；对于牧场、苜蓿及其他动物饲料用作物，二级处理、消毒、大肠菌群不超过23个/100ml。农业灌溉回用过程中，重点要考虑水的盐分、钠离子、微量元素、余氯、营养物质和病原体等。3.回用城市杂用水城市污水处理达到一定水质标准后，回用于市政杂用水可以替代大量的优质水，符合城市在水资源紧缺的情况下“优质优用，低质低用”原则。用于城市杂用水时，执行国家标准城市污水再生利用城市杂用水水质（GB/T189202002）。回用处理工艺为：城市二级处理出水、混凝沉淀、过滤、消毒处理。针对再生水回用于城市公用设施，必须建立相应的详细管理准则或指南，要求再生水经过高程度处理和消毒。如果人可能接触到再生水，那么一般要求再生水经过三级处理，基本消灭病原菌。再生水用于建筑物内的厕所冲洗或消防时，都要考虑两个系统的交叉