《环境工程基础》PPT课件.ppt

本节内容 废水的生态处理系统 生物稳定塘 好氧稳定塘 兼氧稳定塘 生态塘 土地处理系统 慢速渗滤系统 快速渗滤系统 湿地处理系统 天然湿地 人工湿地 污泥处理 污 泥来源 污 泥性质 污 泥处理方法 生物稳定塘 稳定塘 (Stabilization Ponds)旧称氧 化塘(Oxidation Ponds)是一 种利用天然净化能力的生物处 理工艺。 稳定塘内的生物 学过程 主要利用 菌藻共生系统来处理废水中的 有机污染物； 稳定塘的分类： 主要是根 据塘中微生物反应的类型来划 分；分为好氧塘、兼性塘、厌 氧塘、曝气塘、深度处理塘、 综合生物塘等。 生态塘系统 以太阳能为初始能源，通过在塘中种植水生植 物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统 ，通过生态塘众多条食物链的物质迁移、转化 及能量传递，奖金入汤中的有机污染物降解及 转化，并以水生植物、水产及水禽的形式作为 资源回收。 优缺点及采用条件 优点：在条 件合适时，基建投资少；运行管 理简单，耗能少，运行费用低( 为传统人工处理厂的1/31/5)； 可进行综合利用，形成复合生态 系统，可产生明显的经济、环境 和社会效益。 缺点：占地 面积过多；处理效果受气候影响 较大，如过冬问题，春、秋季翻 塘问题等；如设计或运行不当， 可能形成二次污染(如污染地下 水、产生臭气等)。 适于采用 稳定塘的必要条件：土地；气候 ：气温、日照条件、风力等。 稳定塘常用工艺流程 ： A.处理城市废水的传统工艺流程 B.有厌氧塘的工艺流程 C.有曝气塘工艺流程 D.有综合生物塘工艺流程 土地处理系统 定义 在人工调控和系统自 我调控的条件下，利用土壤微 生物植物组成的生态系统对废 水中的污染物进行一系列物理的、 化学的和生物的净化过程，使废水 水质得到净化和改善；并通过系统 内营养物质和水分的循环利用，使 绿色植物生长繁殖，从而实现废水 的资源化、无害化和稳定化的生态 系统工程，称为废水土地处理系统 。 系统的组成： 废水的预处理设施； 废水的调节与贮存设施；废水的输 送、布水及控制系统；土地净化田 ；净化出水的收集与利用系统。 工艺类型 慢速渗滤； 快速渗滤； 地表漫流； 湿地系统； 地下渗滤系统 。 复合污水土地处 理系统：上述各种工艺的组合 ，如：地表漫流-湿地复合系统 、地表漫流-快速渗滤 土地处理系统机理 净化机理： 物理过滤：土壤颗 粒间的孔孙能截留，滤除废水中 的悬浮颗粒 物理吸附和物理沉 积 物理化学吸附 化学反应与沉淀 微生物的代谢和有 机物的分解 异养型微生 物；厌氧型微生物；硝化菌、反 硝化菌等 土地处理系统通常是三级处理系统的 代用方法，它接受二级处理出水作进 一步的处理。 处理流程： 渗排水系统： 在灌溉田上设置渗排水管及 排水井，将渗水收集起来排入附近 水体。 原污水曝气塘储存塘消毒农田灌溉 土地处理系统人工湿地技术 湿地(wetland)是位于陆生生态系统和水 生生态系统之间的过渡性地带，生长着 很多湿地的特征植物。湿地有强大的生 态净化作用，因而又有“地球之肾”的美 名。 人工湿地(constructed wetland)是指通过 模拟天然湿地的结构与功能，选择一定 的地理位置与地形，根据人们的需要人 为设计与建造的湿地 。 天然湿地照片 湿地污染物转化途径 人工湿地处理工程实例 人工湿地按其功能分生态恢复与污水处理湿 地。人工处理湿地主要应用是利用人工湿地 处理污水。 人工湿地作为一项新兴的污水处理技术，被 世界上大部分国家采纳和应用，尤其在发达 国家，受到了极大的青睐。 目前人工湿地已发展为一项经济效益高、环 境效益好的污水处理技术，尤其适用于有较 大可用空间、污水处理规模较小的应用场合 。 表面流人工湿地示意图 人工湿地示意图（水平潜流） 水平潜流人工湿地示意图 人工湿地污水净化的优势 低投资、低运转费、低维护技 术。 处理量灵活、处理效果好。 可同时去除COD、氨氮、总磷 以及重金属。 工艺过程亲近自然，具有生态 修复功能。 不足：需要较大的占地空间， 不适合于大规模污水处理（例如10万 吨/天）场合。 污泥处理 污泥处理是污水净化过程中所产生的另一个问题 。污水处理程度越高，就会产生越多的污泥残余 物需要加以处理。除非是利用土地处理或污水塘 处理污水，否则一般的污水处理厂必须设有污泥 处理设施。 对现代化的污水处理厂而言，污泥的处理与处置 已成为污水处理系统运行中最复杂、且花费最高 的一部分。污泥是由原废水中的固体物质和在废 水处理过程中所产生的固体物质组成的。 污泥的来源 出水 格栅沉沙池初沉池反应池二沉池 深度处理 三沉池 栅渣沉渣 初沉污泥 二沉污泥 三沉污泥 (化学污泥) 废水进 污泥来源组成 污泥性质 栅渣：呈垃圾状，量少，易处理和处置； 沉砂池沉渣：比重较大的无机颗粒，量少； 初沉污泥：以无机物为主，数量较大，易腐化发臭， 可能含有虫卵和病变菌，是污泥处理的主要对象； 二沉污泥：剩余的活性污泥，有机物质，含水率高， 易腐化发臭，难脱水，是污泥处理的主要对象； 化学污泥：除含有原废水中的悬浮物外，还含有化学 药剂所产生的沉淀物 表征污泥的主要指标 含水率：污泥中含水量的百分数； 含固率：污泥中固体或干污泥含量的百分数； 通常：含水率 85%，污泥呈流状； 6585%，污泥呈塑态； 65%，呈固态。 挥发 性固体（VSS）：通常用于表示污泥中的有机物的 量； 有机物含量越高，污泥的稳定性就更差。 有毒有害物质等其它指标 污泥含有病菌、病毒、寄生虫卵等； 污泥中重金属元素含量； 污泥含有一定量的N(4%)、P(2.5%)和K(0.5%)，有一 定肥效； 污泥中的水分 游离水(又称间隙水)：存在于污泥 颗粒间隙中的水，约占污泥水份的70%左右 ，一般可借助重力或离心力分离； 毛细水：存在污泥颗粒间的毛细管 中，约占20%，需要更大的外力； 内部水：存在于污泥颗粒内部(包括 细胞内的水)； 附着水：粘附于颗粒或细胞表面的 水 。 污泥处理的一般过程 1. 污泥浓缩将污泥中的大量游离水分去除，减小 污泥容积，便于后续处理。 2. 污泥消化稳定将污泥易于腐败的有机物分解， 同时降低污泥粘度。 3. 泥水机械分离进一步去除污泥中水分，便于污 泥运输与处置。 4. 污泥处置将污泥作最终安置处理。 1. 重力浓缩 利用浓缩沉降原理， 降低污泥含水率，减 容、降低后处理费用 ； 浓缩的对象是70%的 游离水； 优点：节能 缺点：浓缩效率较低 往往作为其他脱水方 式的预处理 间歇式浓缩池 污泥自然干化工艺 污泥自然干化法采用污泥干化场（晒泥场）。 利用自然蒸发与渗滤、重力分离作用结合，使泥 水分离；城市污水处理厂初沉池污泥含水量 9597%，二沉池99%，消化污泥97%，经过自然 干化后，污泥含水率可降到6575%，使污泥体积 大大降低。 优点：干化污泥法是最经济的污泥脱水方式，干 化后污泥可直接运输。 缺点：占地面积大，卫生条件差，仅适合有废弃 土地场所及卫生条件容许的中小规模的废水处理 厂。 自然干化场示意图 平 面 图 2. 污泥的消化稳定 污泥消化主要目的是利用生化方法降解污泥中的 有机固体物质，使污泥更为稳定（减少臭味及腐败 ）、且更易脱水，同时减少污泥质量。污泥稳定有 两种基本方式：厌氧消化和好氧消化。 经过消化后，污泥中挥发性有机物的比例降低，消 化污泥固体物质的密度将比消化前升高，脱水性能 得到改善。 污泥的好氧稳定 对污泥中挥发性固体量的降低可接近于厌氧消化法 ； 供氧耗能大，运行费用高 ； 只适用于小规模的废水厂 ； 机理是内源呼吸：C5H7NO25CO2+NO3-+3H2O+H+ ； 只有约80%的细胞组织能被氧化，剩余的20%则是不 能被生物降解的 2. 污泥厌氧稳定 传统厌氧消化反应器（污泥处理） 带搅拌伴热的厌氧反应器（ 污泥处理） 结构特点 设有加热和搅 拌装置； 优缺点 缩短了有 机物稳定所需的时间，也提高了沼气产量 ，在中温（3035C）条件下，一般消化 时间为15天左右，运行稳定； 但搅拌使 高速消化池内的污泥得不到浓缩，上清液 不能分离。 污泥稳定的目的 降低污泥中的有机物 降低污泥的过滤比阻，提高污泥机械脱 水效率 通过厌氧发生沼气，回收部分能量。 污泥机械脱水压榨过滤 带式压滤机 带压式压滤机可 连续工作、制造 容易、操作管理 简单、附属设备 较少；但由于絮 凝剂较贵，使得 其运行费用较高 。 污泥脱水性能指标 比阻抗值(r)单位干重滤饼的阻力，其值越大 ，越难过滤 ，其脱水性能越差 。 比阻抗公式： dV / dt过滤速度，m3/s P过滤压力，N/m2 A过滤面积，m2 C单位体积滤出液所得滤饼干重，kg/m3 r污泥过滤比阻抗，m/kg Rm过滤开始时单位过滤面积上过滤介质的阻力，m/m2 m滤出液的动力粘滞度，Ns/m2 污泥调理降低比阻抗值 在污污泥中加入带带有电电荷的无机或有机调调理剂剂，使污污 泥液体颗颗粒表面发发生化学反应应，中和颗颗粒表面的电电 荷，使水游离出来，同时时使污污泥颗颗粒凝聚成大的颗颗 粒絮体，降低污污泥的比阻抗； 调调理效果的好坏与调调理剂剂种类类、投加量以及环环 境因素等有关。 常用调理剂 无 机 有机：阳离子型聚丙烯酰胺。 铁盐：FeCl36H2O，Fe2(SO4)34H2O， FeSO47H2O，聚合硫酸铁（PFS）等； 铝盐：AlCl3，Al2(SO4)318H2O，Al(OH)2Cl， 聚合氯化铝（PAC）等； 调理剂对比阻抗降低的效果 带式压滤机 板框压滤机 板框压滤机 污泥机械脱水离心脱水 污泥离心机技术和转筒式离心机 利用离心机使污泥中的固、液分离； 离心力场可达到重力场的1000倍以上； 处理量大，基建和占地少，操作简单，自动化程度高； 可不投入或少投入化学调理剂； 动力费用较高 几种污泥脱水方式的效果比较 重力浓缩浓缩压压榨过滤过滤离心过滤过滤自然干化 脱水速度较较慢快很快慢 调调理剂剂用量较较小较较大较较小小 脱水效果较较差一般较较好好 能耗低一般高低 占地面积积一般较较小小大 4. 污泥最终处置方法 三种主要处置方式： 污泥填埋（包括海洋处理） 污泥焚烧 污泥综合利用（堆肥等） 在上述处置之前都需要脱水处理。 污泥的处置方法 污泥的干燥与焚烧 污泥的干燥是将脱水污泥通过处 理，使污泥中的毛细水、吸附水和内部水 得到大部分去除的方法，可以使污泥含水 率从6080%降低至1030%左右； 污泥焚化是将干燥的污泥中的有 机物及水份全部去除，使含水率降至零， 污泥变成灰尘； 二者是非常可靠而有效的污泥处 理方法，但其设备投资和运行费用都很昂 贵。 污泥的卫生填埋 结合固体废弃物处置进行。 污泥的处理方法 污泥处理流程