关于城市生活污水处理工艺的研究报告

关于城市生活污水处理工艺研究报告 选题背景： 城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂 进行处理。 生活污水指由家庭、学校、机关等排放的污水，如厨房污水、粪便污水、洗涤污水 等的总称（也叫城市下水） 。 城市污水处理是指为改变污水性质，使其对环境水域不产生危害而采取的措施。城 市污水处理工艺的确定，是根据城市水环境质量要求、来水水质情况、可供利用的技术发 展状态、城市经济状况和城市管理运行要求等诸方面的因素综合确定的。工艺确定前一般 都要经过周密的调查研究和经济技术比较。处理后的污水，无论用于工业、农业或是回灌 补充地下水，都必须符合国家颁发的有关水质标准。 城市污水处理技术就是利用各种设施 设备和工艺技术，将污水所含的污染物质从水中分离去除，使有害的物质转化为无害的物 质、有用的物质，水则得到净化，并使资源得到充分利用。 研究目的： 1、 意识到环境问题的重要性，在生活中学会节约水资源。了解污水处理的工艺，为日 益严重的环境问题献智献策，为建设节水型社会做出贡献。 2、 在了解污水处理工艺的过程中，与所学知识结合，并进行相关拓展，体验学科交叉 渗透的知识魅力。 研究方法： 文献查找法 实地调查法 研究的基本过程： 上网查资料或查文献资料，搞清原理，用图片资料和文字说明 实地考察，文字说明，可附图片 摘要中文： 活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机污水的一类好氧生化处理方法。活 性污泥是人工培养的生物絮凝体，如果往一桶粪便污水中不断地打入空气（即曝气） ，使水 中有足够的溶解氧，为好氧微生物创造良好的生长条件，经过一段时间后，就会产生褐色 絮状体。把它放在显微镜下观察，可以看到里面充满各种微生物。除微生物外，还含有一 些无机物和分解中的有机物，这就是活性污泥，它有很强的吸附和氧化分解有机物的能力。 关键词：活性污泥法 A 2/OCODBOD 论文： 人类生活和生产要从大自然水体中取用大量的水，水灾自然界周而复始的循环。水经 过利用以后，便产生生活污水和工业废水，污水最终要排入天然水体中。 污水是生活污水、工业废水、被污染的降水和流入排水管渠的其他污水的总称。 - 2 - 根据 CB8978-1996污水综合排放标准 ，污水指在生产与生活活动中排放的水的总称。 污水处理概述： 污水处理的主要原则，首先是从清洁生产的角度出发，改革生产工艺和设备，减少污 染物，防止污水外排，进行综合利用的回收。必须外排的污水，其处理方法随水质和要求 而异。 一级处理，主要分离水中的悬浮固体物、胶状物、浮油或重油等，可以采用水质水量 调节、自然沉淀、上浮、隔油等方法。 二级处理，主要是去除可生物降解的有机溶解物和部分胶状物的污染，用以减少废水 的 BOD1和部分 COD2，通常采用生物化学法处理。化学混凝和化学沉淀池是二级处理的方法， 如含磷盐废水和含胶体物质的废水必须用化学混凝法处理。对于环境卫生标准要求高，而 废水的色、臭、味污染严重，或 BOD 和 COD 比值甚小（小于 0.20.25） ，则须采用三级处 理方法予以深度净化。 三级处理，主要是去除生物难降解的有机污染物和废水中溶解的无机污染物，常用的 方法有活性炭吸附和化学氧化，也可以采用离子交换或膜分隔技术等。含多元分子结构污 染物的污水，一般先用物理方法部分分离，然后用其他方法处理。 城市污水处理工艺普遍采用的是成熟而有效的处理工艺，如传统性污泥法、纯氧曝气 法、深井曝气法、粉末活性碳-活性污泥法、两级活性污泥法、活性污泥法脱氮、SBR 3、氧 化沟等，在世界各地被广泛应用。 一般生活污水处理厂，可采用传统的活性污泥法为主的二级生化处理。 活性污泥法概述 活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机污水的一类好氧生化处理方法。活 性污泥是人工培养的生物絮凝体，如果往一桶粪便污水中不断地打入空气（即曝气） ，使水 中有足够的溶解氧，为好氧微生物创造良好的生长条件，经过一段时间后，就会产生褐色 絮状体。把它放在显微镜下观察，可以看到里面充满各种微生物。除微生物外，还含有一 些无机物和分解中的有机物，这就是活性污泥，它有很强的吸附和氧化分解有机物的能力。 活性污泥法处理过程 活性污泥法净化污水包括三个主要过程。 吸附 在很多活性污泥系统里，当污水与污泥接触后很短时间（1040min）内就出现了 很高的有机物（BOD）去除率。这个初期高速去除现象是吸附作用所引起的。由于污泥 表面积很大（介于 200010000m2/m3混合液） ，且表面具有多糖类黏质层，因此可以认 为污水中悬浮的和胶体的物质是被絮凝和吸附去除的。 通过吸附作用，有机物只是从水中转移到污泥上，其性质并未立即发生变化。活性污 泥的吸附能力将随着吸附量的增加而减弱。 微生物代谢作用 活性污泥微生物以污水中各种有机物作为营养，在悠扬的条件下，将 其中的一部分有机物合成新的细胞物质（原生质） ；对另一部分有机物则进行分解代谢， 即氧化分解以获得合成新细胞所需要的能量，并最终形成 CO2和 H2O 等稳定物质。活性 污泥微生物从污水中取出有机物的代谢过程，主要是由微生物细胞物质的合成（活性 污泥增长） 、有机物（包括一部分细胞物质）的氧化分解和氧的消耗组成。当氧供应充 1 BOD：生化需氧量，见论文后“水质指标”部分。 2 COD：化学需氧量，见论文后“水质指标”部分。 3 SBR：间歇曝气活性污泥工艺，也称序批式活性污泥工艺，属于活性污泥法处理工艺的成熟工艺。其特 点是：工艺流程简单，运行维护量小；运行稳定，操作灵活；投资省，占地少。 关于城市生活污水处理工艺研究报告 - 3 - 足时，活性污泥的增长与有机物的去除是并行的；污泥增长的旺盛时期，也就是有机 物去除的快速时期。 絮凝体的形成与凝聚沉淀 絮凝体是活性污泥的基本结构，它能够防止微型动物对游离 细菌的吞噬，并承受曝气等外界不利因素的影响，更有利于与处理水的分离。水中能 形成絮凝体的微生物很多，它们可形成大块菌胶团 4。 沉淀是混合液中固相活性污泥颗粒同污水分离的过程。固液分离的好坏，直接影响出 水水质。如果处理水夹带生物体，出水 BOD 和 SS5将增大。 工艺流程图： 格 栅 沉砂池 初次 沉淀池 曝气池 二次 沉淀池 接触池 污泥消 化池 污泥浓 缩池 污泥 脱水 水 投氯 出水 剩余活性污泥回流活性污泥 浓缩活性污泥 有机肥料至农田 图 1 二级处理厂典型流程图（来源：水污染控制技术王燕 飞.化学工业出版社） 为了更好的了解城市生活污水处理厂的污水处理过程，研究性学习小组于 2010 年 8 月 16 日至江苏沛县污水处理厂进行考察。 4 菌胶团：荚膜是有些细菌在含糖分多的条件下，分泌出的粘液性胶状物质使细胞壁胶质化形成的。当荚 膜互相融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团。能够形成菌胶团的细菌称为菌胶团细菌。 5 SS：悬浮物，见论文后“水质指标”部分。 - 4 - 图 2 沛县污水处理厂景 通过参观，了解到该厂采用 A2/O 工艺进行污水处理。 A2/O A2/O 工艺是厌氧-缺氧-好氧（Anaerobic/Anoxic/Oxic）生物脱氮除磷工艺的简称， 它是在 A/O（Anoxic-Oxic）工艺基础上增设了一个缺氧区，具有同步脱氮除磷的功能，是 二十世纪七十年代由美国专家开发出来的，该工艺使污水经过厌氧、缺氧、好氧三个生物 处理过程，同时达到去除 COD、氮、磷的目的。 A2/O 系统一般采用推流式活性污泥系统。原污水首先进入厌氧区，兼性厌氧的发酵细 菌将废水中的可生物降解的大分子有机物转化为 VFA（挥发性脂肪酸）这一类小分子发酵 产物。聚磷菌可将菌体内积贮的聚磷盐分解，所释放的能量可供专性好氧的聚磷细菌在厌 氧的“压抑”环境下维持生存，另一部分能量还可供聚磷细菌主动吸收环境中 VFA 一类小 分子有机物，并以 PHB6形式在菌体内贮存起来。 随后废水进入缺氧区，反硝化细菌 7就利用好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐， 以及废水中可生物降解无机物进行反硝化 8，达到同时去碳和脱氮的目的。厌氧区和缺氧 区都设有搅拌混合器，以防污泥沉积。接着废水进入曝气的好氧区，聚磷菌除了可吸收、 利用废水中残剩的可生物降解有机物外，主要是分解体内贮积的 PHB，放出的能量可供本 身生长繁殖，此外还可主动吸收周围环境中的溶磷，并以聚磷盐的形式在体内贮积起来。 这时排放的废水中溶磷浓度已相当低。 好氧区中有机物经厌氧区，缺氧区分别被聚磷菌很反硝化细菌利用后，浓度已相当低， 这有利于自养的硝化细菌 9生长繁殖，并将 NH4+经硝化作用 10转化为 NO3-。非聚磷的好氧性 6 聚-羟丁酸(poly-hydroxybutyrate,PHB),是一种存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类贮藏 物,不溶于水,而溶于氯仿,可用尼罗蓝或苏丹黑染色,具有贮藏能量,碳源和降低细胞内渗透压等作用. 7 反硝化细菌是一种能引起反硝化作用的细菌。多为异养、兼性厌氧细菌，如反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤 气极毛杆菌等。 8 反硝化，也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N 2）或一氧化二氮 （N 2O）的过程。 关于城市生活污水处理工艺研究报告 - 5 - 异养菌虽然也能存在，但它在厌氧区中受到严重的压抑。在好氧区又得不到充足的营养， 因此在与其他生理类群的微生物竞争中处于劣势。排放的剩余污泥中，由于含有大量能过 量积贮聚磷盐的聚磷菌，污泥中磷含量很高，因此可较一般的好氧活性污泥系统大大地提 高了磷的去除效果。 图 3 A2/O 的一般处理流程 该污水处理厂处理工艺流程图： 图 4 图 5 深井下面是污水 图 6 未经处理的污水 9 硝化细菌 ( nitrifying ) 是一种好氧性细菌，包括亚硝化菌和硝化菌。生活在有氧的水中或砂层中，在氮 循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。 10 硝化作用是硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。通常发生在通气良好的土壤、厩肥、堆肥和活性污泥中。 - 6 - 图 7 厌氧池 图 8 好氧池 图 9 沉淀池 图 10 好氧池处理水、沉淀池水及其处理 水 图 11 接触过滤池 图 12 过滤后污水 最后经过加氯间进行最后消毒，之后排入河道，用于河道两侧农田灌溉。排出水每天 早晨 8:00 都要取样进行检测。 关于城市生活污水处理工艺研究报告 - 7 - 该厂设计污水进水水质及处理后水质主要达到的指标： 图 13 水质指标： 化学需氧量（COD） 所谓化学需氧量（chemical oxygen demand,COD）是在一定的条件下，采用一定的强氧 化剂处理水样是，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的 还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因此，化 学需氧量（COD）有往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水 体受有机物的污染越严重。 化学需氧量（COD）的测定，随着测定水样中还原性物质以及测定方法的不同，其测定值 也有不同。目前应用最普遍的是酸性高锰酸钾法与重铬酸钾氧化法，但人们为达到节省试 剂、减少耗能、操作简便、快速、准确可靠为目的展开了大量研究工作。快速消解分光光 度计法则综合了上述优点，越来越普及。 生化需氧量（BOD） 生化需氧量（biochemical oxygen demand,BOD）,指在有氧的条件下，由于微生物的作 用，水中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗氧的量成为生化需氧量。它是以水样在 一定的温度下（如 20）下，在密闭容器中，保存一定时间后溶解氧所减少的量（mg/L） 来表示的。当温度在 20时，一般的有机物质需要 20 天左右时间就能基本完成氧化分解 过程，而要全部完成这一分解过程就需要 100 天。但是，这么长时间对于实际生产控制来 说就失去了使用价值。因此，目前规定在 20下，培养 5 天作为测定生化需氧量的标准。 这时候测得生化需氧量就成为五日生化需氧量，用 BOD5表示。 悬浮物（SS） 悬浮物指不能通过过滤器（滤纸或滤膜）的固体物质。污水中的固体物质包括悬浮固体 和溶解固体两类。悬浮固体指悬浮于水中的固体物质。悬浮固体（suspended solid,SS） 也称悬浮物质或悬浮物，通常用 SS 表示。悬浮物透光性差，使水质混浊，影响水生生物的 生长，大量的悬浮物还会造成河道阻塞。 总磷 总磷是水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷毫 克数计量。水中磷可以元素磷、正磷酸盐、缩合硫酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐和有机团结 - 8 - 合的磷酸盐等形式存在。其主要来源为生活污水、化肥、有机磷农药及近代洗涤剂所用的 磷酸盐增洁剂等。磷酸盐会干扰水厂中的混凝过程。水体中的磷是藻类生长需要的一种关 键元素，过量磷是造成水体污秽异臭，使湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮的主要原因。 有机氮 有机氮是反映水中蛋白质、氨基酸、尿素等含氮有机化合物总量的一个水质指标。 若使有机氮在有氧的条件下进行生物氧化，可逐步分解为 NH3、NH 4+、NO 2-、NO 3-等形 态，NH 3和 NH4+称为氨氮，NO 3-称为硝酸氮，这几种形态的含量均可作为水质指标，分别代 表有机氮转化为无机物的各个不同阶段。 总氮（TN）则是一个包括从有机氮到硝酸氮等全部含量的水质指标。 研究结果： 通过研究，了解了生活污水的含义、生活污水的基本处理工艺及其成熟工艺和水质指 标等内容。并且将所学内容有机结合。 心得体会： 通过本次研究性学习，掌握了研究性学习的基本过程，学会了基本的研究性学习方法， 锻炼了组织领导能力。在忙碌的过程中，体会了暑假的快乐。 水，污水，与我们的生活息息相关。随着水污染的越来越严重，人们已深受其害。为 了确保人类生存可持续发展，人类在利用水资源的同时，还必须有效地防治水体污染。 人类只有一个地球，呵护一滴水，就奔腾出生命的血液。 参考文献： 1 王燕飞.水污染控制技术M.2. 北京: 化学工业出版社, 2008.4:4-5，6-7,88,101,230 2 颜陈依.关于城市污水处理的研究报告R/OL.温岭中学,2009(7.11)2010.8.30. /yanjiu/yxbaogao/jtbg/200907/8