污水处理工程总结PPT课件.ppt

污水处理工程 水环境现状污水性质及指标污水处理基本方法污水深度处理与回用水处理运行管理 主要内容 2 地表水污染依然严重 长江 黄河 珠江 松花江 淮河 海河和辽河等七大水系总体水质与上年持平 200条河流409个断面中 类 类和劣 类水质的断面比例分别为55 0 24 2 和20 8 珠江 长江总体水质良好 松花江为轻度污染 黄河 淮河 辽河为中度污染 海河为重度污染 在监测营养状态的26个湖泊 水库 中 呈富营养状态的湖 库 占46 2 全国近岸海域水质总体为轻度污染 一 二类海水比例为70 4 比上年上升7 6个百分点 三类海水占11 3 与上年持平 四类和劣四类海水占18 3 下降7 1个百分点 四大海区近岸海域中 黄海 南海近岸海域水质良 渤海水质一般 东海水质差 与上年比较 渤海湾 长江口 珠江口和北部湾一 二类海水比例上升10 以上 2008年中国环境状况 一 水环境现状 3 水资源短缺水污染严重用水极大浪费 我国水环境面临的主要问题 一 水环境现状 4 二 污水性质和指标 基本概念污水的分类污染源污染的类型污水的性质水质指标 污水性质和水质指标 5 二 污水性质和指标 基本概念 污水 是被污染物污染了的水 强调其脏的一面 实际上有相当数量的废水是不脏的 如冷却水 水在社会循环中 由于种种原因而丧失了使用价值而外排 这种废弃外排的水称为废水 废水 是指废弃外排的水 强调废弃的一面 生活污水 工业废水 污 字说明它的可用性 而 废 说明的是不可用的 6 生活污水 domestic 工业废水 industrial 据污染物的化学类别 有机废水 organic 无机废水 inorganic 据污水的来源 二 污水性质和指标 污水的分类 7 按废水产生的工艺 生活污水 domestic 焦化废水 coking 冶金废水 metallurgical 制药废水 pharmaceutical 食品废水 food 印染废水 printinganddyeing 二 污水性质和指标 污水的分类 8 点源 PointSourcepollution 生活污水工业废水非点源 Non pointsourcepollution 雨水 地面径流 二 污水性质和指标 污染源 9 耗氧型污染富营养型污染毒物型污染感官型污染 二 污水性质和指标 污染的类型 10 原因 水体接纳了过量的有机物 能量 途径 废水排放引起的点源污染后果 直接和间接措施 生物处理 二 污水性质和指标 污染的类型 耗氧型污染 11 原因 氮 磷途径 点源 面源后果 间接措施 生物处理 二 污水性质和指标 污染的类型 富营养型污染 12 原因 有机 无机 重金属途径 点源污染 废水排放后果 短期和长期措施 化学与物理化学处理 二 污水性质和指标 污染的类型 毒物型污染 13 原因 色 味 悬浮物途径 点源污染 废水排放后果 直接和间接措施 物理 化学 生物化学 二 污水性质和指标 污染的类型 感官型污染 14 物理性质化学性质生物性质 二 污水性质和指标 污水的性质 15 水温色度臭味固体含量泡沫 二 污水性质和指标 污水的性质 物理性质 16 由于废水的温度过高引起的危害称为热污染 热污染可以破坏废水的生物处理过程 影响水中生物的生存 加速水体富营养化的进程等 热污染 temperature 17 化学性质 无机物 酸碱度氮磷无机盐重金属离子 有机物 碳水化合物蛋白质脂肪和油类酚有机酸 碱表面活性剂有机农药取代苯类化合物 18 19 营养污染物主要是指植物和微生物生长过程中所需的营养物质 并非有毒 主要是氮和磷 这种由营养物质过多产生的污染称做富营养化污染 eutrophication 产生污染的原因 当大量营养物质进入水体时 会使藻类大量繁殖 水面上积聚大量的动物和植物 这种现象在海洋中出现叫赤潮 redcurrent 在湖泊中出现叫水华 waterbloom 当水中的生物大量死亡时会使水中的BOD值猛增 导致水中的溶解氧降低 影响水体功能 影响鱼类生存 营养污染物 nutrients 20 油类污染物一般是指比水轻能浮在水面上的液体物质 多指油类 废水中油类污染物的多少也用质量浓度表示 单位为mg L 它不溶于水 进入水体后会在水面上形成薄膜 影响氧气的溶入 降低水中的溶解氧 油类污染物 oilandgrease 21 有毒污染物 toxicmaterials 废水中能对生物引起毒性反应的化学物质称为有毒污染物特点 急性中毒 初期效应十分明显 严重时会导致死亡 慢性中毒 初期效应不明显 但长期积累可引起突变 致畸 致死 甚至引起遗传畸变 这种效应不易察觉 但后果更严重 一旦发现 很难在近期内处理 甚至不可逆转 影响危害程度的因素 浓度和作用时间 浓度越大 作用时间越长 后果越严重 环境条件 如温度 pH值 溶解氧浓度等 生物的种类及生物自身的适应能力 分类 无机化学 有机化学和放射性毒物三类 表示方法 质量浓度表示 单位为mg L 22 无机化学毒物主要是指重金属离子 氰化物 氟化物和亚硝酸盐等 化学上一般把密度大于4的金属称为重金属 heavymetals 水污染中所指的重金属主要是Hg Cr Cd Pb As Ni Cu Zn Mo Ti等 最主要的是前五种 重金属污染特点 毒性以离子状态最大 且不同价态的毒性不同 如Cr6 Cr3 但As3 As5 很难被生物降解 有时还可以被生物富集或转化成毒性更大的物质 据研究 海水中的汞通过食物链可富集2万倍 危害时间长 难消除 有些重金属是人体必须的元素 无机化学毒物 inorganictoxics 23 有机化学毒物大多是人工合成的有机物 主要有 农药 DDT 有机氯 有机磷等 酚类化合物 聚氯联苯 稠环芳烃和芳香族氨基化合物等 特点 这类物质的种类最多 性质最复杂 毒性大 化学稳定性好 大多数难被生物降解且可以通过食物链富集 危害人体健康 有机化学毒物 organictoxics 放射性物质主要是指废水中所含的能产生有害射线的物质 放射性物质 radioactivematters 24 污水中微生物以细菌和病毒为主 制革厂废水中常含有炭疽菌医院污水中含有病原菌和病毒等生活污水中含有可能引起肠道系统疾病的细菌和寄生虫卵等 二 污水性质和指标 污水的性质 生物性质 25 物理指标化学指标生物指标 二 污水性质和指标 水质指标 26 物理指标 色度臭和味固体含量 二 污水性质和指标 水质指标 物理指标 27 色度有两种表示方法 一是采用铂钴标准比色法 规定在1L水中含有氯铂酸钾 K2PtCl6 2 491mg及氯化钴 CoCl2 6H2O 2 00mg时 也就是在1L水中含铂1mg及钴0 5mg时所产生的颜色深浅为1度 二是采用稀释倍数法 即将废水稀释 用把废水稀释到接近无色时所需的稀释倍数表示色度 色度是指废水所呈现的颜色深浅程度 物理指标 色度 28 臭和味是判断水质优劣的感官指标之一 洁净的水是没有气味的 受到污染后会产生各种臭味 常见的水臭味有霉烂臭味 粪便臭味 汽油臭味 臭蛋味 氯气味等 臭味的表示方法现行是用文字描述臭的种类 用强 弱等字样表示臭的强度 比较准确的定量方法是臭阈法 即用无臭水将待测水样稀释到接近无臭程度的稀释倍数表示臭的强度 物理指标 臭和味 odor 29 物理指标 固体含量 总固体 totalsolidTS 溶解性固体 dissolvedsolid DS 悬浮性固体 suspensionsolid SS 实际区分二者是用特制的微孔滤膜 孔径0 45 m 来过滤 能透过的为溶解性固体 被膜截留的为悬浮性固体 单位一般为mg L 固体含量 指废水中在100 时不能蒸发的所有物质 称为总固体 30 水和污水中固体成分的内部相关性 31 浊度 废水中悬浮物含量的多少也可用 turbidity 表示 在水质分析中规定 1L水中含有1mgSiO2所构成的浊度为一个标准浊度单位 简称1度 悬浮物的危害主要是造成沟渠 管道和抽水设备的阻塞 淤积和磨损 造成水生生物的呼吸困难 造成给水水源浑浊 干扰废水处理设施和回收设备的工作 有些悬浮物还有一定的毒性 几乎所有的废水中都含有数量不等的悬浮物 因此除去悬浮物是废水处理的一项基本任务 32 有机指标 生化需氧量BOD化学需氧量COD总有机碳TOC总需氧量TOD无机指标 酸碱度氨氮 凯式氮 总氮磷 化学指标 二 污水性质和指标 水质指标 化学指标 33 废水水质有机污染指标 1 以氧 O2 表示的指标 生化需氧量 Bio ChemicalOxygenDemand 缩写为BOD 化学需氧量 ChemicalOxygenDemand 缩写为COD 总需氧量 TotalOxygenDemand 缩写为TOD 理论需氧量 TheroyOrganicCarbon 缩写为ThOD 2 以碳 C 表示的指标 理论有机碳 TheroyOrganicCarbon 缩写为ThOC 总有机碳 TotalOrganicCarbon 缩写为TOC 34 表示在一定条件下 20 C 单位体积废水中所含的有机物被微生物完全分解所消耗的分子氧的数量 单位为mg O2 L 废水 有BOD5和BOD20之分 BOD5最常用 特点 准确反映污染的程度 但测定所需时间长 不利于指导实际生产和自动控制 生物化学需氧量 biochemicaloxygendemand BOD 35 可生物降解有机物降解过程示意图 36 化学耗氧量 Chemicaloxygendemand COD 用化学氧化剂氧化分解废水中的有机物 用所消耗的氧化剂中的氧来表示有机物的多少 单位仍为mg L 常用的氧化剂有K2Cr2O7和KMnO4 分别用CODCr和CODMn表示 特点 测定速度快 但与实际污染的程度有差距 37 总需氧量 totaloxygendemand TOD 总有机碳 totalorganiccarbon TOC 在900 下 以铂为催化剂 使水样汽化燃烧 然后测定气体载体中氧的减少量 作为有机物完全氧化所需的氧量 称为总需氧量 在同样条件下测定气体中二氧化碳的增量 从而确定出水样中碳元素的含量 称为总有机碳特点 测定速度快 但设备复杂且与BOD COD之间无固定关系 BOD5 BOD20 TOD TOC有各自的特点和用途 在实际应用中应根据各自的特点和不同的情况选用 38 复合物 总COD 可生化降解的COD 易生物降解 溶解性 难生物降解 非溶解性 不可生化降解的COD 不可生物降解 溶解性 不可生物降解 非溶解性 挥发性脂肪酸 胶体 微粒 39 酸碱度和pH值 一般要求处理后污水的pH值在6 9之间当天然水体遭受酸碱污染时 pH值发生变化 消灭或抑制水体中生物的生长 妨碍水体自净 还可腐蚀船舶碱度指水中能与强酸发生中和作用的全部物质 按离子状态可分为三类 氢氧化物碱度 碳酸盐碱度 重碳酸盐碱度 40 关于氮的指标 有机氮 主要指蛋白质和尿素总氮 一切含氮化合物以N计量的总称总凯式氮 总氮中的有机氮和氨氮 不包括亚硝酸盐和硝酸盐氨氮 有机氮化合物的分解或者直接来自含氮工业废水NOx N 亚硝酸盐和硝酸盐 41 凯式氮 氨氮 有机氮 可生物降解 不可生物降解 溶解性 悬浮性 溶解性 悬浮性 42 关于磷的指标 含磷化合物 有机磷 无机磷 有机磷包括磷酸甘油酯 磷肌酸等 磷酸盐 正磷酸盐 磷酸氢盐 磷酸二氢盐 偏磷酸盐聚合磷酸盐 焦磷酸盐 三磷酸盐 三磷酸氢盐 43 大肠菌群数细菌总数病毒 生物指标 二 污水性质和指标 水质指标 生物指标 44 大肠菌群数 coliforms 大肠菌群数是指1L水中所含大肠菌个数 由于大肠菌在外部环境中的生存条件与肠道传染病的细菌 寄生虫卵相似 而且大肠菌的数量多 比较容易检验 所以把大肠菌数作为生物污染指标 细菌总数 totalbacteria 细菌总数是指1mL水中所含有各种细菌的总数 45 废水水质控制就是采取一定的技术措施 使废水中污染物的浓度降低到规定的水平 满足废水再用 循环再用或接续再用 对水质的要求 满足有价物质回收工艺对水质的要求 满足废水排放对水质的要求 废水水质控制 三 污水处理方法 46 污水常见的处理方法 三 污水处理方法 物理法调节 离心分离 沉淀 除油 过滤 化学法中和 化学沉淀 氧化还原 物理化学法混凝 气浮 吸附 离子交换 膜分离 生物法好氧生物法和厌氧生物法 47 按废水中污染物的去除方式 分离处理 separation 通过各种方法使污染物从废水中分离出来 一般不改变污染物的化学本性 转化处理 transformation 通过化学或生物化学的方法 使废水中的污染物转化为无害的物质 或是转化为易于分离的物质然后再分离 稀释处理 dilution 既不分离也不能改变化学性质 通过稀释混合 降低污染物浓度 达到无害目的 污水处理方法分类 三 污水处理方法 48 按处理的程度 一级处理 primary 也叫初级处理 该过程只能除去废水中的大颗粒的悬浮物及漂浮物 很难达到排放标准 二级处理 secondary 一般可以除去细小的或呈胶体态的悬浮物及有机物 一般能达到排放标准 三级处理 tertiary 也称高级 advanced 处理 进一步除去废水中的胶体及溶解态的污染物 一般可达到回用的目的 污水处理方法分类 三 污水处理方法 49 废水的一级处理方法 重力分离法 gravityseparation 阻力截留法 retaining 稀释法 dilution 中和法 neutralization 沉降法 sedimentation 上浮法 floating 格栅截留 barscreen 筛网截留 screen 粒状介质过滤 granularmediafiltration 50 废水的二级处理方法 气浮法 airflotation 混凝法 coagulation 萃取法 solventextraction 氧化还原法 oxidize reduction 电解法 electrolysis 生物法 biotreatment 吹脱法 airstripping 汽提法 steamstripping 好氧法 aerobic 厌氧法 anaerobic 51 废水的三级处理方法 吸附法 adsorption 膜分离法 membrane 磁过滤法 magneticfiltration 离子交换法 ionexchange 化学药剂消毒 chemicaldisinfection 超过滤 ultrafiltration 反渗透 reverseosmosis 电渗析 electrodialysis 52 废水处理的方法很多 一种废水可以采用一种或几种方法处理 也可用几种方法组成的处理系统 才能将废水达到处理的要求 因此 应该根据废水的水质选择合适的处理方法 使既达到处理的要求 又能降低废水处理成本和基建投资 53 达标是前提 在达标的前提下 充分考虑成本 应综合分析处理成本 要应用成熟的工艺 要充分考虑工艺的可操作性 多采用自己已做过的工艺 处理方法选择原则 三 污水处理方法 54 有机废水处理方法的确定物理方法将废水用滤纸过滤后达标 可作为悬浮物废水处理 物化方法直接过滤不达标 如加絮凝剂后过滤达标可采用絮凝沉淀 工业废水处理方法确定 三 污水处理方法 55 生物法的选择确定废水的毒性如有毒性物质应针对毒物进行预处理 确定废水的可生化性好氧生物法一般当BOD COD 0 2 0 3 BOD 1000mg L时 可用好氧生物法 但BOD的允许浓度是因污染物而异 厌氧法一般当BOD COD 1 5 或BOD 1000mg L时 可先采用厌氧法后再加好氧生物法 根据设备投资和运行费用确定只好氧生的运行费用高 但投资和占地小 厌氧 好氧的运行费用低 但投资和占地大 工业废水处理方法确定 三 污水处理方法 56 无机废水悬浮物在规定的时间内静置后 达标 可采用自然沉降 不达标 可作混凝试验 混凝静置后达标 可采用混凝沉淀 溶解污染物一般方法 调pH值 化学沉淀 氧化还原 深度处理法 吸附 离子交换 膜分离法 含油废水静置后下清液达标的可采用隔油处理 不达标的可采用破乳后静置 达标可采用破乳隔油 不达标的可采用隔油后生化 工业废水处理方法确定 三 污水处理方法 57 污水 水泵 格栅 沉砂 均化 初沉 二沉 消化 消毒 脱水 初雨径流 栅渣处理 沉砂处理 生物处理 物化处理 排放 回用 二级处理95 上清液 二沉污泥 外运 城市污水处理一般流程 三 污水处理方法 58 格栅沉淀的基础理论沉砂池沉淀池 城市污水处理方法 物理方法 三 污水处理方法 59 格栅 格栅的作用 截留污水中粗大的悬浮物和杂物 以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法 格栅的定义 格栅由一组 或多组 相平行的金属栅条与框架组成 倾斜安装在进水的渠道 或进水泵站集水井的进口处 以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质 选用栅条间距的原则 不堵塞水泵和水处理厂 站的处理设备 格栅的定义 格栅由一组 或多组 相平行的金属栅条与框架组成 倾斜安装在进水的渠道 或进水泵站集水井的进口处 以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质 60 格栅的分类 按照形状 格栅分类 61 人工清除 设计面积应采用较大的安全系数 一般不小于进水渠道面积的2倍 以免清渣过于频繁 与水平面倾角 45 60 机械清除 过水面积一般应不小于进水管渠的有效面积的1 2倍 与水平面倾角 60 70 清渣方式 格栅的清渣方式 62 沉淀的基础理论 沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能 在重力作用下产生下沉作用 以达到固液分离的一种过程 63 自由沉淀 絮凝沉淀 区域沉淀 压缩沉淀 沉淀的分类 64 自由沉淀 絮凝沉淀 区域沉淀 压缩沉淀 沉淀的分类 65 自由沉淀 絮凝沉淀 区域沉淀 压缩沉淀 沉淀的分类 66 自由沉淀 絮凝沉淀 区域沉淀 压缩沉淀 沉淀的分类 67 沉砂池的作用 沉砂池的工作原理 沉砂池的几种形式 沉砂池 以重力或离心力分离为基础 即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使相对密度大的无机颗粒下沉 而有机悬浮颗粒则随水流带走 从污水中去除砂子 煤渣等密度较大的无机颗粒 以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行 平流式 竖流式 曝气沉砂池 旋流式沉砂池 Doer沉砂池等 68 平流式沉砂池是一种最传统的沉砂池 它构造简单 工作稳定 平流式沉砂池 构造 入流渠 出流渠 闸板 砂斗等 69 由于池中设有曝气设备 它还具有预曝气 脱臭 防止污水厌氧分解 除泡以及加速污水中油类的分离等作用 沉砂中含有机物的量低于5 曝气沉砂池的特点 70 钟式沉砂池 构造 流入口 流出口 沉砂区 砂斗 电机 排砂管等 利用机械力控制水流流态和流速 加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置 71 沉淀池 沉淀池 分离悬浮固体的一种常用处理构筑物 沉淀池的构造 沉淀池由五部分组成 进水区 出水区的功能是使水流的进入与流出保持平稳 以提高沉淀效率 沉淀区是沉淀进行的主要场所 贮泥区贮存 浓缩与排放污泥 缓冲区避免水流带走沉在池底的污泥 72 沉淀池的分类 按照使用功能 沉淀池的分类 73 按照水流方向分 池型 长方形一端进水 另一端出水 贮泥斗在池进口 池型 多为圆形 有方形或多角形池中央进水 池四周出水贮泥斗在池中央 池内水流由下向上 池内水流向四周辐流 沉淀池的分类 74 沉淀池的一般设计原则及参数 1 设计流量沉淀池的设计流量与沉砂池的设计流量相同 在合流制的污水处理系统中 当废水是自流进入沉淀池时 应按最大流量作为设计流量 当用水泵提升时 应按水泵的最大组合流量作为设计流量 在合流制系统中 应按降雨时的设计流量校核 但沉淀时间应不小于30min 2 沉淀池的只数对于城市污水厂 沉淀池的个数不应少于2只 3 沉淀池的经验设计参数对于城市污水处理厂 如无污水沉淀性能的实测资料时 可下表的经验参数选用 75 沉淀池的经验设计参数 76 4 沉淀池的几何尺寸池超高不少于0 3m 有效水深采用2 4m 缓冲层高度 非机械排泥时采用采用0 5m 机械排泥时 需根据刮泥板高度确定 缓冲层上缘高出刮泥板0 3m 贮泥斗斜壁的倾角 方斗不宜小于60 圆斗不宜小于55 坡向泥斗的底板坡度 平流式沉淀池大于0 01 幅流式沉淀池大于0 05 排泥管直径不小于200mm 5 沉淀池出水部分一般采用堰流 在堰口保持水平 出水堰的负荷 对初沉池 应不大于2 9L s m 对二次沉淀池 一般取1 5 2 9L s m 亦可采用多槽出水布置 以提高出水水质 沉淀池的一般设计原则及参数 77 6 贮泥斗的容积初沉池一般按不大于2d的污泥量计算 对二次沉淀池 若为活性污泥法处理后 按贮泥时间不超过2h计 并应有连续排泥措施 若为生物膜法处理后 按4h的污泥量计算 7 排泥部分沉淀池一般采用静水压力排泥 静水压力数值如下 初次沉淀池不应小于14 71kPa 1 5mH2O 活性污泥法的二沉池应不小于8 83kPa 0 9mH2O 生物膜法的二沉池应不小于11 77kPa 1 2mH2O 沉淀池的一般设计原则及参数 78 提高沉淀池沉淀效果的有效途径 沉淀池均存在去除率不高的问题 且占地面积较大 体积庞大 79 沉淀池特点与适用条件 80 污水生物处理 利用自然界中广泛分布的个体微小 代谢营养类型多样 适应能力强的微生物的新陈代谢作用 对污水进行净化的处理方法 好氧生物处理是在水中存在溶解氧的条件下 即水中存在分子氧 进行的生物处理过程 参与代谢活动的微生物对溶解氧的需求 缺氧生物处理是在水中无分子氧 但存在如硝酸盐等化合态氮的条件下进行的生物处理过程 厌氧生物处理是在水中既无分子氧又无化合态的条件下进行的生物处理过程 城市污水处理方法 生物方法 三 污水处理方法 81 悬浮生长法 附着生长法 活性污泥法 生物膜法 城市污水处理方法 生物方法 三 污水处理方法 82 污水中不同类型的污染物需要采用不同的处理方法和工艺进行处理 悬浮状态 胶体状态 溶解状态污水生物处理的对象主要是 两大类污染物 有机物 营养元素 氮和磷两大类废水 生活污水或城市污水 有机工业废水污水生物处理的主体是微生物 城市污水处理方法 生物方法 三 污水处理方法 83 生物处理法的分类 84 废水 初次沉淀池 出水 活性污泥法的工艺流程 工艺流程 两池两系统 曝气池和二沉池 污水处理流程系统和曝气系统 三个基本要素 有机污水 微生物 氧气 85 活性污泥的性质 1 物理性质 微生物群体 菌胶团 生物絮凝体 颜色 黄褐色比重 略大于1 1 002 1 006 粒径 0 02 0 2mm比表面积 20 100cm2 mL含水率 99 以上 86 2 生化性质 活性污泥中固体物质仅占1 其中固体物质的组成 1 活细胞 微生物群体 Ma 2 微生物内源代谢的残留物 Me 3 吸附的原废水中难于生物降解的惰性有机物 Mi 4 无机物质 Mii 有机物75 85 87 3 活性污泥中的微生物 1 细菌 是活性污泥净化功能最活跃的成分主要菌种有 动胶杆菌属 假单胞菌属 微球菌属 黄杆菌属 芽胞杆菌属 产碱杆菌属 无色杆菌属等特征 1 绝大多数是好氧和兼性异养型的原核细菌 2 在好氧条件下 具有很强的分解有机物的功能 3 具有很高的增殖速率 其世代时间仅为20 30min 4 动胶杆菌具有将大量细菌结成为 菌胶团 的功能 88 2 真菌 丝状菌具有分解碳水化合物 脂肪 蛋白质和其他含氮化合物的功能丝状菌大量增殖会引起污泥膨胀 89 活性污泥的净化原理 1 初期吸附5 10min 有机物大量去除 BOD的去除率达70 物理吸附和生物吸附活性污泥具有较大的比表面积 2000 10000m2 m3混合液 活性污泥处于内源呼吸状态 饥饿 状态 原理 有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄取 代谢和利用的过程 90 2 微生物的新陈代谢小分子污染物直接进入微生物体内高分子污染物水解后进入微生物体内 91 活性污泥净化反应的影响因素 营养物质 碳源 氮源 磷源 无机盐以及微量元素BOD N P 100 5 1溶解氧曝气池内DO大于2mg LpH6 5 8 5水温嗜温菌10 45OC有毒物质 重金属离子 酚 氰等 92 活性污泥法的基本工艺参数 在条件一定时 对于处理城市污水的活性污泥系统 一般为0 75 0 85较稳定 1 活性污泥微生物量指标 1 混合液悬浮固体浓度 MLSS MixedLiquorSuspendedSolids MLSS Ma Me Mi Mii单位 mg L或g m3 2 混合液挥发性悬浮固体浓度 MLVSS MixedLiquorVolatileSuspendedSolids MLVSS Ma Me Mi单位 mg L或g m3 93 2 活性污泥沉降性能指标 1 污泥沉降比 SV SludgeVolume 定义 将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟 其沉淀污泥与原混合液的体积比 一般以 表示 功能 能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚 沉降性能 可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀 正常范围 20 30 94 SV的测定 0min 15min 30min SV 40 95 好氧生物方法 生物膜法 三 污水处理方法 生物滤池生物转盘生物接触氧化生物流化床 96 生物膜法基本原理 是根据土壤自净的原理 土壤自净是土壤依靠自身的组分 功能和特性 对介入其中的外界物质有很大的缓冲能力和自身更新作用 即通过物理 化学和生物化学的一系列变化 使污染物分解转化 从而保持一定程度的稳定状态 97 生物膜的形成及特点 微生物 有机物 氧气 介质 生物膜好氧微生物和兼性微生物组成的好氧层 1 2mm 厌氧微生物和兼性微生物组成的厌氧层 0 1mm 生物膜的更新脱落 水力冲刷 由于膜增厚造成重量的增大 原生动物的松动 厌氧层和介质的粘结力较弱等生物膜的更新脱落 水力冲刷 由于膜增厚造成重量的增大 原生动物的松动 厌氧层和介质的粘结力较弱等生物膜的微生物组成 由细菌 真菌 藻类 原生动物 后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫 昆虫的幼虫组成 98 生物膜和活性污泥法的区别 活性污泥法系人工强化生物处理系统 生物量大 处理能力强 而膜法更趋于自然净化原理 活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物 生物膜法主要依靠固着在载体表面的生物膜来净化有机物 活性污泥法为人工强化三相传质 膜法趋向浓度差扩散传质 传质效果较活性污泥差 处理效率较活性污泥差 99 厌氧生物处理的基本原理 早期 被称为厌氧消化 厌氧发酵 实际上 是指在厌氧条件下由多种 厌氧或兼性厌氧 微生物的共同作用下 使有机物分解并产生CH4和CO2的过程 生物方法 厌氧生物处理法 三 污水处理方法 100 厌氧反应过程中的阶段性 两阶段理论 三阶段理论 四阶段理论 厌氧消化过程 阶段性理论 101 厌氧消化的两阶段理论 水解细菌 产酸菌 有机物 产甲烷菌 发酵阶段 又称产酸阶段或酸性发酵阶段 主要功能 水解和酸化 主要产物 脂肪酸 醇类 CO2和H2等 主要的微生物 统称为发酵细菌或产酸细菌 主要特点有 1 生长快 2 适应性 温度 pH等 强 102 厌氧消化的两阶段理论 产甲烷阶段 又称碱性发酵阶段 产甲烷菌利用前一阶段的产物 并将其转化为CH4和CO2 主要参与微生物统称为产甲烷细菌 其特点有 1 生长慢 2 对环境条件 温度 pH 抑制物等 非常敏感 103 厌氧消化的三阶段理论 水解 发酵阶段 产氢产乙酸阶段 产氢产乙酸菌 将丙酸 丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸 H2 CO2 产甲烷阶段 产甲烷菌利用乙酸和H2 CO2产生CH4 一般认为 在厌氧生物处理过程中约有70 的CH4产自乙酸的分解 其余的则产自H2和CO2 104 厌氧消化的四类群理论 同型产乙酸菌 将H2 CO2合成为乙酸 实际上这一部分乙酸的量较少 只占全部乙酸的5 三阶段 四阶段理论是目前认为的对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述 105 厌氧消化过程中的微生物 发酵细菌 产酸细菌 产氢产乙酸菌同型产乙酸菌产甲烷菌等 106 厌氧消化过程的影响因素 产甲烷反应是厌氧消化过程的控制阶段 因此 一般来说 在讨论厌氧生物处理的影响因素时主要讨论影响产甲烷菌的各项因素 主要因素有 温度pH值氧化还原电位营养物质F M比有毒物质 107 温度 温度对厌氧微生物的影响十分显著 厌氧细菌可分为嗜热菌 或高温菌 嗜温菌 中温菌 相应地 厌氧消化分为 高温消化 55 C左右 和中温消化 35 C左右 高温消化的反应速率约为中温消化的1 5 1 9倍 产气率也较高 但气体中甲烷含量较低 当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时 高温消化可取得较好的卫生效果 消化后污泥的脱水性能也较好 随着新型厌氧反应器的开发研究和应用 温度对厌氧消化的影响不再非常重要 新型反应器内的生物量很大 因此可以在常温条件下 20 25 C 进行 以节省能量和运行费用 108 pH值和碱度 pH值是厌氧消化过程中的最重要的影响因素 产甲烷菌对pH值的变化非常敏感 最适pH值范围为6 8 7 2 在8 2时 产甲烷菌会受到严重抑制 并可能导致整个厌氧消化过程的恶化 厌氧体系中的pH值受多种因素的影响 进水pH值 进水水质 有机物浓度 种类等 生化反应 酸碱平衡 气固液相间的溶解平衡等 厌氧体系是一个pH值的缓冲体系 主要由碳酸盐体系所控制 系统中脂肪酸含量的增加 将消耗HCO3 使pH下降 但产甲烷菌的作用可消耗脂肪酸 且还会产生HCO3 使系统的pH值回升 碱度的作用主要是保证厌氧体系具有一定的缓冲能力 维持pH值 厌氧体系一旦发生酸化 则需要很长的时间才能恢复 109 UASB反应器的缓冲体系及pH值控制 不同厌氧细菌的适宜pH值范围各不相同 产酸细菌所能适应的pH值范围较宽 6 5 7 0 其生化反应的能力最强 pH值略低于6 5或略高于7 5时 产酸菌仍有较强的生化反应能力 产甲烷细菌所能适应的pH值范围较窄 6 8 7 2或6 5 7 5 不同的产甲烷菌所要求的最适pH值也各不相同 110 废水可生化性和可生化程度的判别 定义 某种废水或有机物能否用生物处理法进行处理 如果可以处理 其难易程度如何 生物降解性能是指在微生物作用下 使某一物质改变原来的化学和物理性质 在结构上引起的变化程度 两个概念 某种废水的可生化性 某种有机物的可生化性 111 有机物可生化性的分级 初级生物降解 指有机物原来的化学结构发生了部分变化 改变了分子的完整性 环境可接受的生物降解 指有机物失去了对环境有害的特性 完全降解 在好氧条件下 有机物被完全无机化 在厌氧条件下 有机物被完全转化为CH4 CO2等 112 废水可生化性的实验方法 根据氧化所耗氧量水质指标法 BOD5 COD值或BOD28 ThOD BOD5 COD值 0 5易生化处理 0 3 BOD5 COD值 0 5可生化处理 BOD5 COD值 0 3难生化处理 113 废水处理程度分级 四 污水深度处理 一级处理 预处理或前处理 二级处理 生物处理 三级处理 深度处理 114 废水处理程度分级 四 污水深度处理 一级处理 去除效果 EBOD 30 ESS 50 功能 去除大颗粒状有机物 以减轻后续生物处理的负担 调节水量 水质 水温等 有利于后续的生物处理 主要方法 物化法 沉砂 沉淀 气浮 除油 中和 调节 加热或冷却等 115 废水处理程度分级 四 污水深度处理 二级处理 去除效果 EBOD 85 90 ESS 90 功能 大量去除胶体状和溶解状有机物 保证出水达标排放 主要方法 各种形式的生物处理工艺 116 废水处理程度分级 四 污水深度处理 三级处理 目的 去除二级处理出水中残存的SS 有机物 或脱色 杀菌 或脱氮 除磷 防止水体富营养化方法 物化法 超滤 混凝 活性炭吸附 臭氧氧化 加氯消毒等 生物法 生物脱氮除磷 生物陶粒 生物活性炭 曝气生物滤池等 117 一 活性碳吸附 主要去除传统活性污泥法出流中的难降解化合物 残留的无机化合物 如氮 硫化物和重金属 二 投加粉末活性炭的活性污泥工艺 是将活性炭直接加入曝气池中 使生物氧化与物理吸附同时进行 投加粉末活性炭的活性污泥工艺流程图 深度处理方法 化学方法 四 污水深度处理 118 三 化学氧化法 在废水的深度处理中 应用化学氧化法可去除氨氮 降低残留有机物的浓度及减少水中细菌和病毒的数量 深度处理方法 四 污水深度处理 119 四 污水深度处理 城市污水经传统的二级处理以后 虽然绝大部分悬浮固体和有机物被去除了 但还残留微量的悬浮固体和溶解的有害物 如氮和磷等的化合物 氮 磷为植物营养物质 能助长藻类和水生生物 引起水体的富营养化 影响饮用水水源 120 一般城市污水水质与排放要求 常规活性污泥法的微生物同化和吸附 如何去除以达到排放标准 生物强化除磷 投加化学药剂除磷 121 生物脱氮除磷 四 污水深度处理 1 生物脱氮机理 122 氨化反应 新鲜污水中 含氮化合物主要是以有机氮 如蛋白质 尿素 胺类化合物 硝基化合物以及氨基酸等形式存在的 此外也含有少数的氨态氮如NH3及NH4 等 微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用 很多细菌 真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物 其中分解能力强并释放出氨的微生物称为氨化微生物 在氨化微生物的作用下 有机氮化合物分解 转化为氨态氮 以氨基酸为例 生物脱氮机理 四 污水深度处理 氨化反应 新鲜污水中 含氮化合物主要是以有机氮 如蛋白质 尿素 胺类化合物 硝基化合物以及氨基酸等形式存在的 此外也含有少数的氨态氮如NH3及NH4 等 微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用 很多细菌 真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物 其中分解能力强并释放出氨的微生物称为氨化微生物 在氨化微生物的作用下 有机氮化合物分解 转化为氨态氮 以氨基酸为例 氨化反应 新鲜污水中 含氮化合物主要是以有机氮 如蛋白质 尿素 胺类化合物 硝基化合物以及氨基酸等形式存在的 此外也含有少数的氨态氮如NH3及NH4 等 微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用 很多细菌 真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物 其中分解能力强并释放出氨的微生物称为氨化微生物 在氨化微生物的作用下 有机氮化合物分解 转化为氨态氮 以氨基酸为例 123 硝化反应是在好氧条件下 将NH4 转化为NO2 和NO3 的过程 硝化细菌是化能自养菌 生长率低 对环境条件变化较为敏感 温度 溶解氧 污泥龄 pH 有机负荷等都会对它产生影响 硝化反应 总反应式为 生物脱氮机理 四 污水深度处理 硝化反应是在好氧条件下 将NH4 转化为NO2 和NO3 的过程 硝化反应 硝化反应是在好氧条件下 将NH4 转化为NO2 和NO3 的过程 硝化反应 硝化反应是在好氧条件下 将NH4 转化为NO2 和NO3 的过程 硝化反应 硝化反应是在好氧条件下 将NH4 转化为NO2 和NO3 的过程 硝化反应 硝化细菌是化能自养菌 生长率低 对环境条件变化较为敏感 温度 溶解氧 污泥龄 pH 有机负荷等都会对它产生影响 硝化反应是在好氧条件下 将NH4 转化为NO2 和NO3 的过程 硝化反应 124 反硝化反应是指在无氧的条件下 反硝化菌将硝酸盐氮 NO3 和亚硝酸盐氮 NO2 还原为氮气的过程 反硝化菌属异养兼性厌氧菌 在有氧存在时 它会以O2为电子进行呼吸 在无氧而有NO3 或NO2 存在时 则以NO3 或NO2 为电子受体 以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应 反硝化反应 总反应式为 生物脱氮机理 四 污水深度处理 反硝化反应是指在无氧的条件下 反硝化菌将硝酸盐氮 NO3 和亚硝酸盐氮 NO2 还原为氮气的过程 反硝化反应 反硝化反应是指在无氧的条件下 反硝化菌将硝酸盐氮 NO3 和亚硝酸盐氮 NO2 还原为氮气的过程 反硝化反应 反硝化反应是指在无氧的条件下 反硝化菌将硝酸盐氮 NO3 和亚硝酸盐氮 NO2 还原为氮气的过程 反硝化反应 反硝化菌属异养兼性厌氧菌 在有氧存在时 它会以O2为电子进行呼吸 在无氧而有NO3 或NO2 存在时 则以NO3 或NO2 为电子受体 以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应 反硝化反应是指在无氧的条件下 反硝化菌将硝酸盐氮 NO3 和亚硝酸盐氮 NO2 还原为氮气的过程 反硝化反应 125 硝化过程的影响因素 a 好氧环境条件 并保持一定的碱度 建议溶解氧应保持在1 2 2 0mg L 对硝化菌的适宜的pH为8 0 8 4 b 混合液中有机物含量不应过高 硝化菌是自养菌 若BOD值过高 将使硝化菌不能成为优势种属 BOD5负荷应维持在0 3kg BOD5 kg SS d以下 c 硝化反应的适宜温度是20 30 15 以下时 硝化反应速度下降 5 时完全停止 d 硝化菌在反应器内的停留时间 必须大于其最小的世代时间 一般认为硝化菌最小世代时间在适宜的温度条件下为3d 其最大比生长速率为0 3 0 5d 1 温度20 pH8 0 8 4 e 除有毒有害物质及重金属外 对硝化反应产生抑制作用的物质还有高浓度的NH4 N 高浓度的NOx N 高浓度的有机基质 部分有机物以及络合阳离子等 硝化过程的影响因素 a 好氧环境条件 并保持一定的碱度 建议溶解氧应保持在1 2 2 0mg L 对硝化菌的适宜的pH为8 0 8 4 b 混合液中有机物含量不应过高 硝化菌是自养菌 若BOD值过高 将使硝化菌不能成为优势种属 BOD5负荷应维持在0 3kg BOD5 kg SS d以下 c 硝化反应的适宜温度是20 30 15 以下时 硝化反应速度下降 5 时完全停止 硝化过程的影响因素 a 好氧环境条件 并保持一定的碱度 建议溶解氧应保持在1 2 2 0mg L 对硝化菌的适宜的pH为8 0 8 4 d 硝化菌在反应器内的停留时间 必须大于其最小的世代时间 一般认为硝化菌最小世代时间在适宜的温度条件下为3d 其最大比生长速率为0 3 0 5d 1 温度20 pH8 0 8 4 e 除有毒有害物质及重金属外 对硝化反应产生抑制作用的物质还有高浓度的NH4 N 高浓度的NOx N 高浓度的有机基质 部分有机物以及络合阳离子等 b 混合液中有机物含量不应过高 硝化菌是自养菌 若BOD值过高 将使硝化菌不能成为优势种属 BOD5负荷应维持在0 3kg BOD5 kg SS d以下 c 硝化反应的适宜温度是20 30 15 以下时 硝化反应速度下降 5 时完全停止 硝化过程的影响因素 a 好氧环境条件 并保持一定的碱度 建议溶解氧应保持在1 2 2 0mg L 对硝化菌的适宜的pH为8 0 8 4 126 反硝化过程的影响因素 a 碳源 能为反硝化菌所利用的碳源较多 对于城市污水 当原污水BOD5 TKN 3 5时 即可认为碳源充足 b pH 对反硝化反应 最适宜的pH是6 5 7 5 pH高于8或低于6 反硝化速率将大为下降 c 溶解氧浓度 反硝化菌属异养兼性厌氧菌 溶解氧应控制在0 5mg L以下 d 温度 反硝化反应的最适宜温度是20 40 低于15 反硝化反应速率最低 反硝化过程的影响因素 a 碳源 能为反硝化菌所利用的碳源较多 对于城市污水 当原污水BOD5 TKN 3 5时 即可认为碳源充足 b pH 对反硝化反应 最适宜的pH是6 5 7 5 pH高于8或低于6 反硝化速率将大为下降 c 溶解氧浓度 反硝化菌属异养兼性厌氧菌 溶解氧应控制在0 5mg L以下 d 温度 反硝化反应的最适宜温度是20 40 低于15 反硝化反应速率最低 反硝化过程的影响因素 a 碳源 能为反硝化菌所利用的碳源较多 对于城市污水 当原污水BOD5 TKN 3 5时 即可认为碳源充足 b pH 对反硝化反应 最适宜的pH是6 5 7 5 pH高于8或低于6 反硝化速率将大为下降 127 在反硝化反应中 最大的问题就是污水中可用于反硝化的有机碳的多少及其可生化程度 在反硝化反应中 最大的问题就是污水中可用于反硝化的有机碳的多少及其可生化程度 128 生物强化除磷原理 利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过量吸收作用 然后沉淀分离而除磷 污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷 而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下 将体内积聚的聚磷分解 分解产生的能量一部分供聚磷菌生存 另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB 聚 羟基丁酸 的形态储藏于体内 聚磷分解形成的无机磷释放回污水中 这就是厌氧释磷 厌氧环境中 生物除磷机理 四 污水深度处理 生物强化除磷原理 利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过量吸收作用 然后沉淀分离而除磷 厌氧环境中 生物强化除磷原理 利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过量吸收作用 然后沉淀分离而除磷 污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷 而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下 将体内积聚的聚磷分解 分解产生的能量一部分供聚磷菌生存 另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB 聚 羟基丁酸 的形态储藏于体内 厌氧环境中 生物强化除磷原理 利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过量吸收作用 然后沉淀分离而除磷 聚磷分解形成的无机磷释放回污水中 这就是厌氧释磷 污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷 而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下 将体内积聚的聚磷分解 分解产生的能量一部分供聚磷菌生存 另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB 聚 羟基丁酸 的形态储藏于体内 厌氧环境中 生物强化除磷原理 利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过量吸收作用 然后沉淀分离而除磷 129 进入好氧状态后 聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动 部分供其主动吸收污水中的磷酸盐 以聚磷的形式积聚于体内 这就是好氧吸磷 剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌 也就是从污水中去除的含磷物质 普通活性污泥法通过同化作用除磷率可以达到12 20 而具生物除磷功能的处理系统排放的剩余污泥中含磷量可以占到干重5 6 去除率基本可满足排放要求 好氧环境中 130 生物除磷机理 131 厌氧 好氧除磷工艺流程 1 A O工艺 生物脱氮与生物除磷工艺 四 污水深度处理 132 脱氮除磷活性污泥法的影响因素 环境因素 如温度 pH 溶解氧 工艺因素 如泥龄 各反应区的水力停留时间 污水成分 如BOD5与N P的比值 A pH对于硝化菌和聚磷菌影响大 pH低于6 5时影响严重 处理效率下降 B 硝化菌和聚磷菌要求有氧区有丰富的DO 而在缺氧区和无氧区没有溶解氧 但回流混合液和回流污泥携带DO 所以有氧区DO不宜过高 通常维持2mg L左右 133 活性污泥法的运行管理活性污泥的启动与试运行活性污泥法的运行与管理活性污泥法的常见问题与对策生物膜法的运行管理 水处理运行管理 五 运行管理 134 一 活性污泥法启动与试运行 活性污泥的培养与驯化接种污泥 同类污水厂的剩余污泥 粪便污水等 培养方法 间歇培养法 连续培养法 驯化方法 异步驯化法 同步驯化法 135 活性污泥系统的试运行试运行的目的是确定最佳的运行条件