工艺技术_污水处理工艺管理培训教材

北控工艺管理培训 安徽北控水务环境产业有限公司武先扬二OO九年六月 目录 四大部分内容 污水处理基本理论知识 1 水质指标及其含义 污水处理基本理论 2 3 4 污水处理基本理论知识 城市污水的组成城市污水的污染指标水污染的危害水处理基本方法污水生物处理 污水处理基本理论知识 城市污水的组成 生活污水工业废水入渗地下水合流制排水系统的初期雨水 污水处理基本理论知识 城市污水的污染指标 物理指标浊度 色度 嗅味 SS 水温等化学指标无机物污染指标 pH 氮 磷 无机盐 重金属离子有机物污染指标 BOD COD TOC 毒物生物指标细菌总数 粪大肠菌群数 病毒 污水处理基本理论知识 水污染的危害 水体物理性污染和危害水温 色度 SS水体无机物污染和危害氮 磷污染水体富营养化重金属污染通过食物链的富集 对人类 动植物产生毒害作用水体有机物污染和危害有机物污染微生物耗氧导致水质恶化油类污染油膜覆盖导致水生态恶化毒性有机物污染对人类和水生物产生危害水体病原微生物污染和危害 污水处理基本理论知识 水处理基本方法 污水一级处理 包括强化一级处理 物理方法 污水二级处理 以生物处理为主体的处理工艺 污水深度处理 进一步去除二级处理不能完全去除的污染物 污水处理基本理论知识 污水一级处理 处理对象漂浮物 悬浮物 比重较大的无机颗粒 部分有机污染物处理方法格栅截留 重力分离 离心分离处理构筑物格栅 沉砂池 沉淀池 气浮池 污水处理基本理论知识 污水二级处理 处理对象胶体和溶解性有机物 BOD COD 氮 磷处理方法生物法 利用微生物降解有机污染物 脱氮除磷 化学法 通过加药去除相关污染物 如加药除磷 处理构筑物活性污泥法 传统活性污泥法 A2 O法 氧化沟 SBR等 生物膜法 生物滤池 生物转盘 接触氧化 生物流化床 污水处理基本理论知识 污水深度处理 处理对象进一步去除氮 磷 SS和有机物 BOD COD 处理方法生物法 物化法 物理法处理构筑物生物除磷脱氮系统 曝气生物滤池BAF MBR混凝 沉淀 过滤 CMF 活性炭吸附过滤电渗析 反渗透 污水处理基本理论知识 污泥处理 污水处理过程中产生的污泥量大 含水率高 成分复杂 易腐化发臭 造成二次污染 必须及时有效地进行处理和处置 污泥处理的目的 污泥减量化 无害化及资源化 污水处理基本理论知识 污泥处理 常用的污泥处理方法污泥浓缩 污泥消化 好氧消化和厌氧消化 污泥脱水等常用的污泥处理流程生污泥浓缩消化机械脱水最终处理生污泥浓缩消化自然干化最终处理生污泥浓缩消化机械脱水干燥焚烧最终处理污泥浓缩机械脱水最终处理污泥机械脱水最终处理污泥最终处理方式农田利用与土地处理 要求污泥进行无害化处理 污泥堆肥 污泥制造建筑材料 污泥填地 污泥焚烧等 污水处理基本理论知识 污泥处理 带式脱水机 污泥匀质池 污泥浓缩池 离心脱水机 污水处理基本理论知识 污泥处理 污泥性质指标污泥的含水率 污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数 P 污泥的比重 一般情况下以1计 污泥中的挥发性固体与灰分 污泥中的重金属离子含量 污泥中的肥分 污泥的可消化程度 污水处理基本理论知识 污泥处理 常见污泥的含水率 污水处理基本理论知识 消毒 常用的消毒方法紫外线消毒二氧化氯消毒臭氧消毒 污水处理基本理论知识 紫外线消毒 紫外线杀菌消毒原理是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA 脱氧核糖核酸 或RNA 核糖核酸 的分子结构 造成生长性细胞死亡和 或 再生性细胞死亡 达到杀菌消毒的效果 紫外线可以杀灭各种微生物 包括细菌繁殖体 芽胞 分支杆菌 病毒 真菌 立克次体和支原体等 具有广谱性 污水处理基本理论知识 紫外线消毒 污水处理基本理论知识 二氧化氯消毒 二氧化氯是一种水溶性的强氧化剂 在水中以二氧化氯单体存在 不聚合生成ClO2气体 不与有机物结合 不生成三氯甲烷致癌物 如果以氯气的氧化能力为100 那么二氧化氯的理论氧化能力是氯气的2 6倍 次氯酸钠的2 0倍 双氧水的1 3倍 所以二氧化氯是氧化类消毒剂消毒效果最好的消毒剂 同时二氧化氯可以氧化水中多种有机物 无机物 具有脱色的效果 污水处理基本理论知识 二氧化氯消毒 污水处理基本理论知识 臭氧消毒 臭氧分子很不稳定 在常温常压下 容易分解为氧 O2 和氧原子 O 单个氧原子具有很强的活性 能够氧化分解细菌内部的生物活性酶 破坏细胞器和核糖核酸 还可以渗透到细胞膜组织 侵入细胞膜内使细胞发生通透性畸变 导致细胞溶解死亡 并将死亡细菌内的遗传基因 寄生菌种 寄生病毒粒子 噬菌体 支原体及热源等溶解变性死亡 臭氧灭菌消毒属于溶菌剂 即可以达到 彻底 永久地 消灭物体内部所有微生物 污水处理基本理论知识 臭氧消毒 污水处理基本理论知识 活性污泥法 活性污泥法实质上是经过强化的自然界水体自净的人工模拟 在活性污泥上栖息着具有强大生命力的微生物群体 包括细菌类 真菌类 原生动物 后生动物等 在微生物群体新陈代谢功能的作用下 有机污染物被转化为稳定的无机物质 正常的城市污水的活性污泥外观呈黄褐色絨絮状 具有较大的比表面积 含水率很高 一般在99 以上 污水处理基本理论知识 活性污泥法 基本流程 污水处理基本理论知识 活性污泥法 净化污水过程 污水处理基本理论知识 活性污泥法 生物代谢过程模式 污水处理基本理论知识 活性污泥法 活性污泥增长曲线 污水处理基本理论知识 活性污泥法 活性污泥法主要参数BOD负荷F M Ns Nv 污泥龄 ts 生物固体停留时间污泥容积指数 SVI 污泥浓度 污泥回流比 剩余污泥量 污水处理基本理论知识 活性污泥法 BOD负荷F M Ns kgBOD5 kgMLSS d 污泥龄 d 生物固体停留时间 SRT 污水处理基本理论知识 活性污泥法 污泥容积指数 mL g SVI是判断活性污泥沉降性能和生物活性的指标 正常活性污泥的SVI应在80 150之间 一般为120左右 一般SVI150 说明活性污泥沉降性能变差 有膨胀趋势 污水处理基本理论知识 活性污泥法 活性污泥法常用运行方式传统活性污泥法处理系统 普通曝气 阶段曝气活性污泥法处理系统吸附再生活性污泥法处理系统延时曝气活性污泥法处理系统完全混合活性污泥法处理系统深井曝气活性污泥法处理系统纯氧曝气活性污泥法处理系统 污水处理基本理论知识 活性污泥法 污水处理基本理论知识 活性污泥法 活性污泥法典型工艺氧化沟工艺 环状沟渠 介于完全混合型和推流型之间 溶解氧梯度明显 SBR工艺 通过时间上的推流排序 在同一反应器内完成活性污泥处理过程 无需二沉池 设置生物选择区 污泥不易膨胀 A2 O工艺 功能分区明显 分厌氧区 缺氧区及好氧区 根据不同水质可设计不同的流程组合 下一章节内容将详细介绍这几种工艺 污水处理基本理论知识 生物脱氮除磷 污水经常规二级生物处理后 还含有相当数量的污染物质 如 BOD COD SS 氮 磷等 这些污染物会导致 水体富营养化 水质恶化 不能达标排放 不能满足回用要求 必进行脱氮除磷处理 污水处理基本理论知识 生物脱氮 含氮化合物 硝化反应过程 NO 3 N2 反硝化反应过程 污水处理基本理论知识 生物脱氮 污水处理基本理论知识 生物除磷 聚磷菌在厌氧条件下释放磷 好氧条件下过量吸磷 然后通过排泥的方式将磷从系统中去除 厌氧放磷过程 H3PO4 能量 好氧积磷过程 H3PO4 聚磷菌 能量 好氧条件 厌氧条件 污水处理基本理论知识 生物脱氮除磷工艺流程 氨化 放磷 脱氮 除BOD 硝化 吸收磷 硝化液回流 1 一般物化指标 1 pH值概念pH值是溶液中酸和碱的相对含量 是衡量水中酸碱度的重要指标 表示方法pH值是水中氢离子浓度的负对数值 意义及影响过高或者过低的pH值对污水处理中的微生物都有很大影响 pH值对微生物活性的影响 1 一般物化指标 pH值对微生物的影响主要通过几个方面实现 一是使蛋白质 核酸等生物大分子所带电荷发生变化 从而影响其生物活性 二是引起细胞膜电荷变化 导致微生物细胞吸收营养物质能力改变 其三是改变环境中营养物质的可给性及有害物质的毒性 控制范围pH值范围在0 14之间 pH值为7 0则水为中性 pH值小于7 0 则水为酸性的 pH值大于7 0 则水为碱性的 一般好氧生物处理pH值控制在6 5 8 5之间 厌氧生物处理pH值控制在6 8 7 2之间 1 一般物化指标 2 化学需氧量 COD 概念及表示方法化学需氧量是在一定的条件下 采用一定的强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂量 单位为mg l 意义及影响a化学需氧量是表示水中还原性物质多少的一个指标 b水中的还原性物质主要是有机物 因此化学需氧量又作为衡量水中有机物质含量多少的指标 c化学需氧量越大 说明水体受有机物的污染越严重 1 一般物化指标 3 生化需氧量 BOD 概念及表示方法在有氧条件下好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量 规定在20 下 培养5天测得的生化需氧量就称为五日生化需氧量 用BOD5表示 单位为O2mg L 意义及影响有机物在微生物的降解过程分为两个阶段 1 一是碳氧化 有机物转化为CO2 NH3 和H2O的过程 2 一是硝化 NH3转化为亚硝酸盐和硝酸盐 NH3已是无机物 生化需氧量一般指碳氧化阶段生化反应所需要的氧量 即是一种用微生物代谢作用所消耗的溶解氧量来间接表示有机物的含量的重要指标 BOD5约为BOD20的70 左右 1 一般物化指标 4 总氮和氨氮概念及表示方法废水中氮有以下几种形式存在 有机氮 N有机 如蛋白质 氨基酸 尿素 尿酸等物质所含的氮 氨氮 NH3 N及NH4 N 亚硝酸氮 NO2 N 硝态氮 NO3 N 总氮是污水中各类有机氮和无机氮的总和 生活污水中 有机氮可占总氮量的60 其余为氨态氮 硝酸氮可以存在于新鲜废水中 但含量极低 处理后浓度可提高 亚硝酸氮不稳定 它可还原成NH3或氧化成NO3 N 凯氏氮 TKN 包括了氨氮和在此条件下能转化为铵盐的有机氮化合物 1 一般物化指标 5 磷概念及表示方法磷是生物体中的重要元素之一 在生化处理中 磷同氮一样是微生物的营养 故在废水中对碳氮比有一定的要求 磷在生物处理中化合价不产生变化 在自然界中 磷可在无机磷和有机磷之间 可溶性磷和不溶性磷之间相互转化 在水中磷含量过多可引起水体富营养化 因此它也是废水污染度与净化度的指标之一 我国城市污水磷的含量较低 可能同洗涤剂的消耗量不大有关 但近年来随着洗衣机的普及 洗涤剂耗量的成倍上升 生活污水中磷含量也在稳步上升 1 一般物化指标 6 固体物质概念及表示方法1 总固体 TS TS指单位体积的水样 在103 105 蒸发烘干后 残留物质的重量 废水经过滤器过滤后即将TS分成两部分 被过滤器截留的固体称为悬浮固体SS 通过过滤器进入滤液中的固体称为溶解性固体DS 2 悬浮物质 SS 与溶解性固体 DS 悬浮固体SS 也称悬浮物 是污水的一项重要指标 悬浮物包括漂于水面的漂浮物 多为油脂 木屑 果核等 悬于水中的悬浮物如奶 浮化油等 而沉于底部的沉淀物如砂 泥 石 纸 布 食物质等 悬浮物是将污水过滤 把滞留在过滤材料上的物质 通过烘干 称重测得 3 挥发性固体 VS 和非挥发性固体 FS 将水样中的固体置于茂福炉中 于650 灼烧1h 固体中的有机物即被气体挥发 此即为挥发性固体VS 残剩的固体即为非挥发性固体FS 2 城市污水厂污染物排放制指标 根据城镇污水处理厂排入地表水域环境功能和保护目标 以及污水处理厂的处理工艺 将基本控制项目的常规污染物标准值分为一级标准 二级标准 三级标准 一级标准分为A标准和B标准 一类重金属污染物和选择控制项目不分级 一级标准的A标准是城镇污水处理厂出水作为回用水的基本要求 当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时 执行一级标准的A标准 城镇污水处理厂出水排入GB3838地表水 类功能水域 划定的饮用水水源保护区和游泳区除外 GB3097海水二类功能水域和湖 库等封闭或半封闭水域时 执行一级标准的B标准 城镇污水处理厂出水排入GB3838地表水 类功能水域或GB3097海水三 四类功能海域 执行二级标准 城镇污水处理厂主要工艺 通常按处理程度分类 1 一级处理 预处理 以沉淀为主体的处理工艺 主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质 一级处理属于二级处理的预处理 包括 粗细格栅 沉砂池 初沉池 水解池 混凝沉淀池 一级强化 等 城镇污水处理厂主要工艺 通常按处理程度分类 2 二级处理 生物处理 以生物降解为主体的处理工艺 主要去除水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质 是城镇污水厂的核心部分 二级处理主要分为两大类 活性污泥法和生物膜法 城镇污水处理厂主要工艺 活性污泥法 氧化沟 A2 O SBR 活性污泥法三大工艺 目前城镇污水处理厂应用最为广泛的三种污水处理工艺 城镇污水处理厂主要工艺 生物膜法两大工艺 目前城镇污水处理厂应用较多的两种生物膜法工艺 城镇污水处理厂主要工艺 通常按处理程度分类 3 三级处理 深度处理 在一级 二级处理基础上的进一步处理 城镇污水处理厂的三级处理也即深度处理 通常以污水回用为目的 包括 混凝沉淀 砂滤 机械过滤 膜过滤等 城镇污水处理厂主要工艺 一级处理工艺介绍 格栅一般分为粗格栅 10 20mm 和细格栅 3 10mm 常用的有回转式 三索式 阶梯式 转鼓式等 回转式 三索式 城镇污水处理厂主要工艺 一级处理工艺介绍 格栅一般分为粗格栅 10 20mm 和细格栅 3 10mm 常用的有回转式 三索式 阶梯式 转鼓式等 阶梯式 转鼓式 城镇污水处理厂主要工艺 一级处理工艺介绍 沉砂池 平流式沉砂池浅池 平流 流速 时间控制工艺尺寸 重力沉砂 多斗贮砂 重力 水力排砂 曝气沉砂池方形断面 曝气旋流 摩擦碰撞 强化分离 水流正交 挡板隔渣 坡底 边槽集砂 移动式机械刮吸排砂 旋流沉砂池 比式沉砂池 多尔沉砂池 钟形断面 切向进水 机械旋流 强化分离 中心砂斗 气提排砂 沉砂池的主要功能是去除比重较大的无机颗粒 杂质等物质 城镇污水处理厂主要工艺 一级处理工艺介绍 沉砂池 曝气沉砂池 平流式沉砂池 城镇污水处理厂主要工艺 一级处理工艺介绍 沉砂池 旋流沉砂池 城镇污水处理厂主要工艺 一级处理工艺介绍 初沉池 平流式 辐流式 初沉池的主要功能是去除部分悬浮物 颗粒性有机污染物 城镇污水处理厂主要工艺 一级处理工艺介绍 水解池 泥法水解池 膜法水解池 水解池的主要功能同初沉池类似 并可提高污水可生化性 城镇污水处理厂主要工艺 一级处理工艺介绍 混凝沉淀池 城镇污水处理厂一级处理设置混凝沉淀池主要是通过投加化学药剂如石灰 金属盐类 去除污水中较多的悬浮物 属于一级强化处理措施 由于投药量较大 一般的城镇污水处理厂较少使用 通常应用在工业废水比例较高的城镇污水处理厂中 城镇污水处理厂主要工艺 活性污泥法 氧化沟 A2 O SBR 活性污泥法三大工艺 二级处理工艺介绍 城镇污水处理厂主要工艺 二级处理工艺介绍 A O工艺 A O工艺于20世纪80年代初开发 是目前广泛采用的城市污水生物脱氮工艺之一 它的最大优点是可以充分利用原水中的有机碳源进行反硝化 能有效的去除BOD和含氮化合物 城镇污水处理厂主要工艺 二级处理工艺介绍 A2 O工艺 A2 O工艺即厌氧 缺氧 好氧工艺 是在A O工艺基础上增设厌氧区而具有脱氮和除磷能力的新型污水处理工艺 它能够在去除有机物的同时进行生物除磷脱氮去除氮磷 除磷 脱氮 好氧 硝化 A A O 硝化液回流 城镇污水处理厂主要工艺 二级处理工艺介绍 A2 O工艺 A2 O工艺的主要特点 总水力停留时间小于其它同类工艺 运行稳定 出水水质可保证 厌氧 缺氧 好氧交替运行 丝状菌不易繁殖 所以基本不存在污泥膨胀问题 硝化过程消耗的碱度由缺氧过程补充 系统可保持碱度平衡 A2 O工艺采用连续流 水质水量相对稳定 脱氮效果好 适合大型污水处理厂 电耗相对较低 鼓风曝气 可以核对气水比 城镇污水处理厂主要工艺 二级处理工艺介绍 A2 O工艺 A2 O工艺运行现场 缺氧池 厌氧池 好氧池 厌氧池 城镇污水处理厂主要工艺 二级处理工艺介绍 A2 O工艺 A2 O工艺的不同形式 普通A2 O工艺 厌氧 缺氧 好氧倒置A2 O工艺 缺氧 厌氧 好氧UCT工艺 厌氧 缺氧 好氧 污泥回流到缺氧 缺氧混合液再回流到厌氧 污泥回流 原污水 脱氮 除磷 好氧 硝化 A A O 硝化液回流 城镇污水处理厂主要工艺 二级处理工艺介绍 倒置A2 O工艺 倒置A2 O工艺流程 优先利用进水碳源进行脱氮 减少回流污泥中硝氮对除磷的影响 紫蓬山污水厂工艺流程图 粗格栅 废水 进水泵房 初沉池 缺氧池 好氧池 二沉池 消毒池 景观池 湿地 垃圾处理 污泥储池 脱水间 污泥房 内回流 外回流 格栅除污机 作用 设置在工艺前段出去较大的悬浮物 漂浮物大块垃圾等 以保护提升泵和减少后续单元的负荷压力等 拦截物为栅渣 主要为生活垃圾 工作原理 设备与水平面呈35 安装在水渠中 污水从鼓的端头流入鼓中 水通过栅网的栅缝流出 固体垃圾被过滤在栅网筐内 带有耙齿的清洁臂在圆周运动时清理格栅缝隙 耙齿伸入栅网中 将固体取出 当清洁臂处于最高点时 通过水的冲洗及挡渣板的作用 将垃圾从耙齿上清除下来 并掉入垃圾收集装置螺旋输送斗中 在输送过程中通过变螺距的作用被脱水 在最上端压缩区被挤干 而挤压水被回流至水渠 垃圾最后送入集装箱或后继设备 再进行处理 初沉池 简介 初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物 废水经初沉后 约可去除可沉物 油脂和漂浮物的50 BOD的20 按去除单位质量BOD或固体物计算 初沉池是经济上最为节省的净化步骤 对于生活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理功能作用 1 去除可沉物和漂浮物 减轻后续处理设施的负荷 2 使细小的固体絮凝成较大的颗粒 强化了固液分离效果 3 对胶体物质具有一定的吸附去除作用 4 一定程度上 初沉池可起到调节池的作用 对水质起到一定程度的均质效果 减缓水质变化对后续生化系统的冲击 初沉池外景 缺氧池 简介 是相对厌氧和好氧来讲 一般是指溶解氧控制在0 2 0 5mg l之间的生化系统 利于缺养微生物生长 功能作用 是活性污泥