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污水处理技术培训 2012年12月10日 目录 一 污水处理基础知识1 我国水污染现状2 污水的来源及分类3 污水的性质及水质指标4 水环境标准5 污水处理常用方法6 基本常用术语 名词二 惠炼污水处理技术介绍1 调节 概述 1 我国水污染现状90 以上的城市水域受到污染50 左右地下水水质受到污染50 以上的重点城镇饮用水源不符合标准特别严重的水系 三河 淮河 海河 辽河湖泊富营养化严重 滇池 巢湖 太湖 水污染的一组图片 松花江污染事件 一 概述 2 污水的来源 分类及性质1 什么是水污染指水在使用过程中物理性质与化学性质发生了改变 2 污水的来源及分类人们在生产和生活活动中 每天都在使用和接触着水 在这一过程中 水体受到人类活动的影响 其物理 化学性质发生了变化 就变成了污染过的水 通常所说的污水是指在生产与生活活动中排放出的水的总称 按其来源可分为 生活污水 工业污水 农业污水和被污染的雨水等 一 概述 1 生活污水是指城市机关 学校和居民在日常生活中产生的废水 包括厕所粪尿 洗衣洗澡水 厨房等家庭排水以及商业 医院和游乐场所的排水等 2 在工矿企业生产活动中使用过的水 包括生产污水和生产废水两类 3 农业污水是指农作物栽培 牲畜饲养 农产品加工等过程中排出的 影响人体健康和环境质量的污水或液态物质 4 被污染的雨水指降雨初期 由于雨滴在淋洗大气 冲刷城市路面 建筑物 废弃物等之后 携带氮氧化物 重金属 有机物以及病原体等污染物质进入地表水和地下水 加重城市水源的污染 如内蒙古赤峰市千余市雨水被污染事件 一 概述 3 污水的性质及水质指标废水中的污染物质复杂多样 根据对环境造成的危害及污染物质的不同 其性质和特征主要表现在物理性质 化学性质和生物性质等方面 1 物理性质及其指标水温水温对污水的物理性质 化学性质及生物性质有直接影响 生活污水年平均温度差别不大 约在10 20 之间 工业废水的水温则与生产工艺有关 变化很大 污水的水温过低 低于5 或过高 高于40 都会影响污水的生物处理效果 一 概述 色度生活污水的颜色常呈灰色 当溶解氧不足时 转呈黑褐色并有臭味 工业废水的色度差别极大 如印染 造纸 焦化等都有各自特殊的颜色 色度可由悬浮固体 胶体或溶解物质构成 悬浮固体形成的色度称为表色 胶体或溶解性物质形成的色度称为真色 水的颜色用色度作为指标 嗅味 臭味 通常是由于污水中的有机物或加入的其他物质在分解过程中产生的气体引起的 最具代表性的嗅味物质是硫化氢 它是在厌氧微生物作用下 将硫酸盐还原成形成的 嗅味已经成为目前污水处理设施产生的 与公众相关的第一关心物质 嗅味的控制已成为污水处理过程需要考虑的重要问题 一 概述 固体含量总固体 TotalSolids 是指废水样品在一定温度下 103 105 蒸发干燥后的残留物 总固体是由漂浮物 可沉降物 胶体物和溶解状态的物质所组成 总固体可进一步分为悬浮性固体和溶解性固体 一 概述 2 化学性质及其指标无机物及指标1 酸碱度2 氮及其化合物3 磷及其化合物4 硫酸盐与硫化物5 氯化物6 非重金属无机有毒物质7 重金属离子 有机物及指标1 碳水化合物2 蛋白质与尿素3 脂肪和油类4 酚5 有机酸 碱6 表面活性剂7 有机农药8 取代苯类化合物9 新型有机污染物 有机物及指标1 生物化学需氧量 BOD 2 化学需氧量 COD 3 总需氧量 TOD 4 理论需氧量 ThOD 5 总有机碳 TOC 一 概述 3 生物性质及其指标 1 大肠菌群数与大肠菌群指数大肠菌群数是每升水样中所含有的大肠菌群的数目 以个 L计 大肠菌群指数是查出一个大肠菌群所需的最少水量 以mL计 可见 二者互为倒数 2 病毒由于肝炎等多种病毒性疾病可通过水体传播 水体中的病毒已引起人们的高度重视 污水中已被检出的病毒超过100种 3 细菌总数水中细菌总数反映了水体受污染的程度 可作为评价水质清洁程度和考核水净化效果的指标 一般细菌总数越多 表示病原菌存在的可能性越大 4 水环境标准水环境标准是国家为了维护水环境质量 控制水污染 保护人群健康 社会财富和生态平衡 按照法定程序制定的 是与保护水环境相关的各种技术规范的总称 我国现行水环境标准体系 可概括为 五类三级 即水环境质量标准 水污染物排放标准 水环境基础标准 水监测分析方法标准和水环境质量标准样品标准五类 以及国家标准 行业标准和地方标准三级 1 地表水环境质量标准依据地表水水域环境功能和保护目标 按功能高低依次划分为五类 类主要适用于源头水 国家自然保护区 类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区 珍稀水生生物栖息地 鱼虾类产场 仔稚幼鱼的索饵场等 类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区 鱼虾类越冬场 洄游通道 水产养殖区等渔业水域及游泳区 类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区 类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域 对应地表水上述五类水域功能 将地表水环境质量标准基本项目标准值分为五类 不同功能类别分别执行相应类别的标准值 水域功能类别高的标准值严于水域功能类别低的标准值 同一水域兼有多类使用功能的 执行最高功能类别对应的标准值 实现水域功能与达功能类别标准为同一含义 2 废水排放标准水污染物排放标准通常被称为废水排放标准 它是根据受纳水体的水质要求 结合环境特点和社会 经济 技术条件 对排入环境的废水中的污染物和有害因子所制定的可能告知标准 或者说是水污染物或有害因子的允许排放量 浓度 或限值 它是判定排污活动是否违法的依据 废水排放标准可以分为 国家排放标准 地方排放标准和行业排放标准 5 污水处理常用方法污水中的污染物质是多种多样的 往往不可能用一种处理单元就能把所以的污染物质去除干净 一般一种废水往往需要通过几个处理单元组成的处理系统处理后 才能够达到排放要求 采用哪些方法或哪几种处理方法联合使用 需要根据废水的水质和水量 排放标准 处理方法的特点 处理成本和回收经济价值等 通过调查 分析 比较后才能决定 必要时还要进行小试中试等试验研究 1 按处理方法进行分类针对不同污染物质的特征 发展了各种不同的废水处理方法 这些处理方法按其作用原理划分为四大类 物理处理法 化学处理法 物理化学法 生物处理法 1 物理处理法利用物理作用分离污水中主要呈悬浮状态的污染物质 在处理过程中污染物质的化学性质不发生改变 主要有 利用污染物质与水的密度差异借重力沉降作用使其从水中分离的沉淀法 利用筛滤介质截流污水中的悬浮物的筛滤法 利用气浮处理设备在污水中形成的微小气泡上浮时将密度接近于水的微小颗粒状的污染物质粘附去除的气浮法 利用反渗透膜将污染物截留的反渗透法等 主要处理设施包括格栅 沉砂池 沉淀池 气浮池等 2 化学处理法利用化学反应作用来分离 回收污水中的污染物 主要有 混凝法 通过向水中投加带有与胶体状污染物质相反电荷的电解质 混凝剂 改变胶体颗粒稳定性从而使其凝聚沉淀去除 中和法 通过向酸性废水中投加碱性物质或向碱性废水中投加酸性物质改变污水PH值 氧化还原法 向废水中投加氧化剂或还原剂通过氧化还原作用使污染物质转变为无害的物质 主要用于处理含酚 氰污木和含铬 含汞污水 电解法 在污水中插入电极 在阳极相阴极分别发生氧化还原反应 主要用于处理含铬和含氰污水 吸附法 通过团体吸附剂将污水中的溶解性有机或无机污染物吸附 电渗析法 通过由阴 阳离子交换膜组成的电渗析器使污水中的阴 阳离子得到分离 汽提法 吹脱法 牟取法等 3 物理化学法利用物理化学作用去除废水中的污染物质 物理化学法主要有吸附法 离子交换法 膜分离法 萃取法 气提法和吹脱法等 4 生物处理法利用微生物的新陈代谢功能使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被溶解并转化为无害的物质 包括好氧和厌氧生物处理两种方式 其中 好氧生物处理对COD的去除效果较好 好氧生物处理法主要分为活性污泥法和生物膜法 这两种方法中活性污泥法 氧化沟 SBR A2 O 曝气生物滤池 生物接触氧化 生物流化床几种工艺在国内外应用的较广泛 2 按处理程度进行分类现代污水处理技术 按处理程度可分为 一级处理 二级处理 三级处理 污水经一级处理后 一般达不到排放标准 所以一般以一级处理为预处理 以二级处理为主体 必要时再进行三级处理 即深度处理 使废水达标排放或补充工业用水和城市供水 1 一级处理 去除水中的固体物质 如 悬浮物等 2 二级处理 去除水中的溶解性物质 如 溶解COD N P等 3 三级处理 深度处理 达到回用等目的 如 消毒等 6 基本常用术语 名词COD 化学需氧量 是指在一定的条件下 用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂的量 COD反映了水中受还原性物质的污染程度 又可反应水中有机物的量 水中的还原性物质有有机物 亚硝酸盐 硫化物亚铁盐等 CODcr 在强酸性溶液中 以重铬酸钾为氧化剂测得的化学需氧量 CODmn 高锰酸钾指数 是以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学需氧量 TOC 总有机碳 是以碳的含量表示水中有机物质总量的综合指标 TOD 总需氧量 是指水中能被氧化的物质 主要是有机物质在燃烧中变成温度的氧化物时所需要的氧量 结果以O2的mg L表示 BOD 生化需氧量 指在有溶解氧的条件下 好氧微生物在分解水中有机物的值 BOD5 五日生化需氧量 即在 20 1 下 培养五天前后水中溶解氧了的变化值 NH3 N 氨氮 是指以游离氨 NH3 和游离氨 NH4 形式存在的氮 透明度 是指水样的透明程度 浊度 是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度 色度 采用稀释法 与被测样品进行目视比较 以测定样品的颜色强度 DO 溶解氧 溶解在水中的分子态的氧 PH 是指溶液中氢离子活度的负对数 表征水的酸碱性的强弱 SV 污泥沉降比 指氧化池中混合液沉淀30分钟后 沉淀污泥体积占混合液体积的百分数 SVI 指的是氧化池混合液经30分钟沉淀后 1g干污泥所占的湿污泥体积 MLSS 1升氧化池污泥混合液所含干污泥的重量 以mg L或g L表示 SS 悬浮物 是指颗粒物直径在0 45um以下的无机物 有机物 生物 微生物等的污染物 二 惠炼污水处理工艺介绍 1 装置概况污水处理装置的主要任务是收集全厂各生产装置和生产辅助系统在生产过程中产生的各类污水并进行集中处理 达标排放或回用 污水处理分为含油污水系列 含盐污水系列 压舱水系列分别进行处理 处理量分别为300m3 h 300m3 h 30m3 h 污水处理场收集的污油经加温重力脱水后送至北厂污油罐区 油泥浮渣及剩余活性污泥经重力浓缩 离心脱水后泥饼外运 调节罐 除油设施和生化池产生的废气加盖收集后送至废气处理系统 处理合格后由排气筒高空排放 3污水处理工艺介绍 2 工艺流程1 含油污水工艺流程 3污水处理工艺介绍 2 含盐污水工艺流程 3 压舱水系列 4工艺原理 3 工艺原理1 调节罐调节罐利用其本身的容积暂时储存超过后续工艺处理能力的部分污水 或利用罐内空余容积稀释高浓度污水 使后续处理工艺的水质 水量得到调节 保证操作的平稳 在罐内设有浮动环流收油器 压力流污水进入罐内 经软管送至浮动收油器环管 环管上设有呈一定角度出水的布水系统 水流切向喷出后流向罐中心 形成环流 油水进入中央收油箱 完成第一次分离 收油箱中上部油层达到一定厚度后 油层溢流进入中心漏斗 再经软管排至调节罐出油管道 完成第二次分离 中央漏斗利用油和水的密度差 保证只排油不排水 油箱下部的水流回调节罐 浮动环流收油器通过浮筒沿罐周边导轨随液面浮动 在水位较低时 收油器放置在罐底支撑架上 充分利用调节罐较大的表面积收油 同时对调节罐的容积没有太大的影响 实现污水的第一次除油 4工艺原理 4 2油水分离器含油污水由油水分离器上部进入一级斜板沉淀区 悬浮物随水流进入斜板沉淀区 在这里运用浅池沉淀理论 利用斜板间距离迅速缩短沉淀时间 达到快速固液分离的效果 分离后的固体悬浮物在重力作用下下沉至泥斗 大油滴在浮力的作用下则浮至液面上 水经一级斜板沉淀区沉淀后 去除较大部分的悬浮物及大量大颗粒油滴 避免二级除油区的斜管堵塞 从而达到较好的除油效果 由一级斜板沉淀区出来的水悬浮物及油含量降低 进入二级斜管区 水经斜管时 水中悬浮物迅速下沉至斜板上 当达到一定量时 滑至泥斗 连同一级除油区中的污泥一起由排泥管排出 小油滴的分离则采用聚集理论 即微小的油滴在斜管区由于浮力附着在波纹板内表面弧顶 逐渐聚集成较大油滴 然后顺斜板上浮至水面 经链板式刮油机刮至集油槽 最后通过自流进入排油管 4工艺原理 4 3涡凹气浮涡凹气浮主要由曝气区 气浮区 回流系统 刮渣系统及排水系统等几部分组成 其工作原理为 加入混凝剂和絮凝剂的污水经混凝后 首先进入装有涡凹曝气机的曝气区 通过底部的中空叶轮的快速旋转在水中形成了一个负压区 此时水面上的空气通过中空管道抽送至水下 并在底部叶轮快速旋转产生的三股剪切力的作用下 把空气粉碎成微气泡 微气泡与污水中的固体污染物有机地结合在一起上升到液面 到达液面后固体污染物便依靠这些微气泡支撑浮在水面上 通过刮渣机将浮渣刮入浮渣收集槽 净化后的水由溢流槽溢流出 回流管道从曝气区底部沿着气浮区的底部伸展 因涡凹曝气机的作用 在曝气区底部存在一个负压区 会使废水从气浮区底部回流至曝气区 然后在微气泡的作用下又返回气浮区 实现回流 同时空气中的氧气也进入了水中 可将污水中部分还原性的有害物进行氧化 以达到净化污水的目的 2020 1 29 32 可编辑 4工艺原理 4 4部分回流加压溶气气浮气浮装置由混合反应段 溶气系统 EDUR溶气泵 溶气罐 压缩空气系统 溶气释放器 池体 接触区 分离区 包括集渣区 布水区 斜板分离区 集水区 集泥区 组成 原水与通过释放器进入接触区的回流溶气水及其释放的微气泡充分混合 悬浮物与微气泡结合形成气浮体 进入布水区 此时较大的气浮体迅速上升至集渣区 较小的气浮体进入斜板分离区 根据浅池原理 这些气浮体中的大部分气浮体将在此被去除 密度较大的颗粒将下沉至气浮装置底部 通过刮泥机将其排出 处理后的污水一部分作为回流水回到系统中 大部分水 出水 将进入下一级处理单元 4工艺原理 4 5均质罐均质罐的作用是均匀水质 即将不同时间 不同组分 不同浓度的污水进行混合 以得到较均匀的水质和恒定流量 同时消耗气浮出水溶解氧含量满足A段溶解氧要求 混合方式一般有两种 一种是利用外动力使废水搅拌混合 机械搅拌 空气搅拌 水泵强制循环 另一种是利用差流方式使废水自行混合 本装置均质罐采用差流方式 4工艺原理 4 6A O生化污水中的各类污染物在生化反应池中 利用细菌等微生物的新陈代谢作用将其氧化分解 使污水得到净化 A O生化即缺氧 好氧生化处理工艺 通过在曝气池创造好氧和缺氧的环境 利用活性污泥中自养型硝化菌和异养型兼性反硝化菌的共同作用 实现氮的形式转化 O段生化池的主要作用是完成碳化和硝化反应 大部分有机物在好氧菌作用下分解为CO2和H2O 并将NH3 N氧化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮 为保证硝化反应顺利进行 需控制pH值偏碱性 如果原水碱度不足 需要往池中投加NaHCO3或NaOH以保证混合液的剩余碱度 生物脱氮一般需要经过硝化反应和反硝化反应两个步骤完成 A O工艺 4工艺原理 4 6 1好氧生物处理好氧生物处理是在有氧的情况下 借助好氧微生物的作用来进行的 在处理过程中 污水中的溶解性有机物透过细菌的细胞壁为细菌所吸收 固体的和胶体的有机物先附着在细菌体外 由细菌所分泌的外酶分解为溶解性物质 再渗入细菌细胞 细菌通过自身的生命活动 氧化 还原 合成等过程 把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物 如有机物中的C被氧化成CO2 H和O化合成水 N被氧化成NH3 P被氧化成PO43 S被氧化成SO42 等 并放出细菌生长 活动所需要的能量 而把另一部分有机物转化为生物体所必需的营养质 组成新的原生质 于是细菌逐渐长大 分裂 产生更多的细菌 4工艺原理 4 6 2硝化反应硝化反应是一个两步过程 分别利用两类微生物 亚硝化菌和硝化杆菌 这两类细菌统称为硝化菌 第一步是亚硝化菌将NH4 氧化成NO2 然后再经第二步由硝化杆菌将NO2 氧化成NO3 的过程 这两个反应过程都释放能量 硝化菌就是利用这些能量合成新的细胞体和维持正常的生命活动 硝化作用的程度是生物脱氮的关键 反应过程如下 第一步反应 NH4 3 2O2 NO2 2H H2O第二步反应 NO2 1 2O2 NO3 上述两式合并可以写成 NH4 2O2 NO3 2H H2O 4工艺原理 4 6 2反硝化反应反硝化反应是反硝化菌异化硝酸盐的过程 即由硝化菌产生的硝酸盐和亚硝酸盐在反硝化菌的作用下 被还原为氮气后从水中溢出的过程 大多数反硝化菌是异养的兼性菌 所以反硝化过程要在缺氧状态下进行 溶解氧的浓度控制在 0 2mg l 否则反硝化过程的速率就要减缓 控制曝气池溶解氧浓度达到反硝化菌生长适合的环境 它能利用各种各样的有机基质作为反硝化过程中的电子共体 反硝化反应包括同化反硝化和异化反硝化 反应过程为 合并 6NO3 5CH3OH 5CO2 3N2 7H2O 6OH 曝气池 曝气设施 4工艺原理 4 7中沉池中沉池采用中心进水周边出水的辐流式沉淀池 来自A O池的泥水混合液由中沉池底部进入中心管 经过中心管周围的整流板整流后均匀地向四周辐射流动 由于污泥和水的密度差形成异重流 密度小的上清液经设在中沉池周边的出水堰溢流而出 活性污泥沉淀到池底 被缓缓转动的吸刮泥机吸到池底中心集泥斗中 重力流入污泥回流池经泵提升回流A O池 水面的浮渣被刮板刮到排渣斗中 自流至浮渣池 中沉池 4工艺原理 4 8二级好氧生化利用活性污泥在有氧环境中各类微生物 主要是细菌 的新陈代谢作用 通过呼吸 繁殖的过程 将污水中的各类有机物氧化分解 还可将污水中的胶体颗粒通过絮凝作用而除去 4 9MBR本系统采用的膜生物处理反应器 简称MBR 是高效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型污水处理技术 它可以取代活性污泥法中的二沉池和砂滤等过滤设施 进行固液分离 因其出水水质好 稳定 含油污水可回用于循环水补充水等 4工艺原理 4 10臭氧接触氧化塔臭氧的氧化能力极强 其氧化还原电位为2 07mv仅次于氟22 87mv 比氧 氯 二氧化氯及高锰酸钾等氧化剂都高 说明臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的 臭氧反应后的生成物是氧气 因此 臭氧是高效的无二次污染的氧化剂 臭氧极不稳定 在空气和水中都会慢慢分解成氧气 其反应式为 2O3 3O2 285kJ 4工艺原理 4 11活性炭过滤器活性炭过滤器利用活性炭自身具有的吸附和脱色能力 去除污水中的有机物 使废水得到净化 活性炭的吸附能力与水温的高低 污水的性质等有关系 水温越低 活性炭的吸附能力相对较强 废水的PH通常对吸附效果也有一定影响 一般PH在7 5 9 5的范围内 吸附去除率较高 活性炭吸附和脱色能力主要体现在以下几方面 能吸附水中的有机物 细菌 胶体微粒 微生物 可吸附氯 氨 溴 碘等非金属物质 可吸附金属离子 可有效去除色度和气味 4工艺原理 4 12污泥处理污水处理过程产生的污泥有生化处理过程产生的剩余污泥和混凝沉降过程产生的絮凝污泥以及油泥 沉淀池排出的剩余污泥一般占曝气池处理水量的1 左右 含水率为99 99 5 混凝沉淀排泥一般为处理水量的1 2 含水率为99 5 左右 这两种污泥一般要先经过污泥浓缩池进行浓缩脱水 脱水后的污泥含水率在96 5 97 这种污泥再采用离心脱水的方式进一步脱水 变为含水率为70 80 的泥饼 4 1污泥浓缩污泥浓缩的主要目的是减少污泥体积 便于处理 污泥浓缩是在污泥浓缩池中利用重力沉降的方法 将污泥中的水分 主要是间隙水 分离出来 污泥浓缩时间约为12h 4 2污泥脱水污泥脱水的目的是将浓缩的污泥变为具有固体特性 成块状 便于最终处理 脱水后的污泥运至填埋场 污泥浓缩池 4工艺原理 4 13生物除臭废气处理采用生物法 利用经过驯化后的微生物将恶臭物质氧化分解成为无臭的水和二氧化碳 或者其它简单物质 从而达到脱臭的目的 微生物在氧化分解污染物的过程中 还同时将恶臭物质转化为自身的营养物 微生物得以新陈代谢 生物处理废气用的微生物可分为自养型与异养型两类 自养菌可在无有机碳和氮的条件下 由硫化氢 硫和铁离子的氧化获得能量 适合于无机恶臭物的转化 如降解氨的消化菌和硫化氢的嗜硫菌等 异养菌通过对有机物的氧化获得营养物和能量 适合于有机恶臭污染物的转化 如油分解菌 生物除臭 4工艺原理 4 14隔油池隔油池与沉淀池处理废水的基本原理相同 都是利用废水中悬浮物和水的比重不同而达到分离的目的 隔油池的构造采用平流式 含油废水通过配水槽进入平面为矩形的隔油池 沿水平方向缓慢流动 在流动中油品上浮水面 由在池面的刮油机推送到集油管中流入污油池 在隔油池中沉淀下来的重油及其他杂质 积聚到池底污泥斗中 通过排泥管进入油泥池 经过隔油处理的废水则溢流入出水槽 由提升泵至后续