四维生物脱氮处理陈娟PPT课件.ppt

四维生物脱氮处理医院废水 开题报告 1 医院废水的概括 医院污水是指医院 疗养院等排放的被病源体污染的水 不同性质的医院其污水性质有所不同 我国医院大致可分为综合医院 传染病医院 结核病医院及专业医院 如 精神病医院 肿瘤医院等 根据惯例 肝炎医院可纳入传染病医院 中医院 妇幼医院可纳入综合性医院系统 其他专科医院 如口腔医院 整形医院等的污水 应根据污水的污染程度 由卫生监督单位和有关部门具体确定 医院污水中通常含有大量的病菌 病毒 寄生虫卵和放射性元素 如果不经处理直接排放 将会对人类生存环境造成严重污染 直接危害人民群众的健康 根据卫生部2001年统计年报数据 2 全国15451家县及县以上医院 床位总数为2176154张 其污水排放总量约为160万m 3 d 根据国家环保总局2003年对全国28个省 区 市 50床以上的医院污水处理的调查 50床以上的医院共计8515家 床位总数为1333109张 有污水处理设施的医院4935家 占总数的58 被调查8515家医院的污水排放总量为82 34m 3 d 实际处理量为67 95m 3 d 处理率为82 按现行排放标准达标排放量58 15m 3 d 达标率为70 6 地区不同拥有率存在较大差异 北京 江苏等地的医院污水处理设施的拥有率较高 在90 以上 而内蒙 西和西藏等地的污水处理设施则较低 在10 一30 发达国家对医院污水的管理非常严格 有严格的卫生安全管理体系 欧洲 北美和日本等国家在医院污水的管理与处理方面都执行世界卫生组织的要求 有的还严于该要求 发达国家在医院有关科室内对接触到病菌 病毒以及有毒有害物质的污水和污物在发生源处即进行了严格的控制和分离 在任何情况下 不容许将医院污水和污物随意弃置或排人下水道 欧洲和美洲的一些国家在污水排放标准中都规定了生物学指标 同时 绝大多数发达国家的城市污水处理厂都设有污泥消化和无害化甚至 2 医院废水的来源 医院各部门的功能 设施和人员组成情况不同 产生污水的主要部门和设施有 诊疗室 化验室 病房 洗衣房 X光照像洗印 动物房 同位素治疗诊断 手术室等排水 医院行政管理和医务人员排放的生活污水 食堂 单身宿舍 家属宿舍排水 不同部门科室产生的污水成分和水量各不相同 如重金属废水 含油废水 洗印废水 放射性废水等 而且不同性质医院产生的污水也有很大不同 医院污水较一般生活污水排放情况复杂 3 医院废水的特点 医院污水的水质特点是含有大量的病原体 病菌 病毒和寄生虫卵 如结核病医院污水 每升可检出结核杆菌几十万至几百万个 医院污水还含有消毒剂 药剂 试剂等多种化学物质 利用放射性同位素医疗手段的医院的污水还含有放射性物质 医院污水的水量与医院的性质 规模及所在地区的气候等因素有关 按每张病床计一般为每天200 1000升 4 医院废水的危害 医院污水来源及成分复杂 含有病原性微生物 有毒 有害的物理化学污染物和放射性污染等 具有空间污染 急性传染和潜伏性传染等特征 不经有效处理会成为一条疫病扩散的重要途径和严重污染环境 1 医院污水受到粪便 传染性细菌和病毒等病原性微生物污染 具有传染性 可以诱发疾病或造成伤害 医院污水中含有酸 碱 悬浮固体 BOD COD和动植物油等有毒 有害物质 2 牙科治疗 洗印和化验等过程产生污水含有重金属 消毒剂 有机溶剂等 部分具有致癌 致畸或致突变性 危害人体健康并对环境有长远影响 3 同位素治疗和诊断产生放射性污水 放射性同位素在衰变过程中产生a 和 放射性 在人体内积累而危害人体健康 5 医院废水处理原则 1 全过程控制原则 对医院污水产生 处理 排放的全过程进行控制 2 减量化原则 严格医院内部卫生安全管理体系 在污水和污物发生源处进行严格控制和分离 医院内生活污水与病区污水分别收集 即源头控制 清污分流 严禁将医院的污水和污物随意弃置排入下水道 3 就地处理原则 为防止医院污水输送过程中的污染与危害 在医院必须就地处理 4 分类指导原则 根据医院性质 规模 污水排放去向和地区差异对医院污水处理进行分类指导 5 达标与风险控制相结合原则 全面考虑综合性医院和传染病医院污水达标排放的基本要求 同时加强风险控制意识 从工艺技术 工程建设和监督管理等方面提高应对突发性事件的能力 6 生态安全原则 有效去除污水中有毒有害物质 减少处理过程中消毒副产物产生和控制出水中过高余氯 保护生态环境安全 6 废水生物脱氮原理 虽然废水脱氮有多种方法 但一般来说 化学或物理化学法所需要的运行费用较高 而生物脱氮技术在近20年来得到了飞速发展 并已应用在生产实践中 废水中的含氮化合物在微生物的作用下 相继产生下列各项反应 有机氮在氨化菌的作用下 分解转化为氨氮 氨氮通过硝化菌的作用转化为硝酸氮 硝酸氮再通过反硝化菌的作用还原为气态氮 从水中逸出 脱氨基作用废水中的有机氮化合物在微生物的作用下 分解产生氨的过程称为脱氨基作用 如 RCH NH2 COOH HOH RCH OH COOH NH3 硝化反应在好氧条件下 将NH4 转化为NO2 和NO3 的过程称为硝化反应 此作用是由亚硝酸菌和硝酸菌两种化能自养型微生物共同完成的 其反应总方程式为 NH 4 2O2消化细菌 NO3 N 2H H2O 反硝化反应在无氧或缺氧条件下 反硝化菌将NO2 和NO3 还原为N2的过程 称为反硝化反应 如 6NO3 5CH3OH反硝化细菌 5CO2 3N2 7H2O 6OH 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 当BOD5 TKN 3 5时 可认为碳源充足 7 医院废水处理工艺 根据医院的规模 性质和处理污水排放去向 进行工艺选择 医院分为传染病医院和综合医院 医院污水处理后排放去向分为排入自然水体和通过市政下水道排入城市污水处理厂两类 医院污水处理所用工艺必须确保处理出水达标 主要采用的三种工艺有 加强处理效果的一级处理 二级处理和简易生化处理 8 一级强化处理工艺 对于综合医院 不带传染病房 污水处理可采用 预处理 一级强化处理 消毒 的工艺 通过混凝沉淀 过滤 去除携带病毒 病菌的颗粒物 提高消毒效果并降低消毒剂的用量 从而避免消毒剂用量过大对环境产生的不良影响 医院污水经化粪池进入调节池 调节池前部设置自动格栅 调节池内设提升水泵 污水经提升后进入混凝沉淀池进行混凝沉淀 沉淀池出水进入接触池进行消毒 接触池出水达标排放 9 10 工艺特点 加强处理效果的一级强化处理可以提高处理效果 可将携带病毒 病菌的颗粒物去除 提高后续深化消毒的效果并降低消毒剂的用量 其中对现有一级处理工艺进行改造可充分利用现有设施 减少投资费用 11 二级处理工艺 二级处理工艺流程为 调节池 生物氧化 接触消毒 医院污水通过化粪池进入调节池 调节池前部设置自动格栅 调节池内设提升水泵 污水经提升后进入好氧池进行生物处理 好氧池出水进入接触池消毒 出水达标排放 传染病医院的污水和粪便宜分别收集 生活污水直接进入预消毒池进行消毒处理后进入调节池 病人的粪便应先独立消毒后 通过下水道进入化粪池或单独处理 如虚线所示 各构筑物须在密闭的环境中运行 通过统一的通风系统进行换气 废气通过消毒后排放 消毒可采用紫外线消毒系统 医院污水采用生物处理 一方面是降低水中的污染物浓度 达到排放标准 另一方面可保障消毒效果 生物处理工艺主要有活性污泥法 生物接触氧化法 膜生物反应器 曝气生物滤池和CASS工艺等 12 活性污泥法 活性污泥法是以悬浮生长的微生物在好氧条件下对污水中的有机物 氨氮等污染物进行降解的废水生物处理工艺 13 工艺特点和适用范围 活性污泥工艺的优点是对不同性质的污水适应性强 建设费用较低 活性污泥工艺的缺点是运行稳定性差 容易发生污泥膨胀和污泥流失 分离效果不够理想 传统活性污泥法适用于800床以上水量较大的医院污水处理工程 对于800床以下 水量较小的医院常采用活性污泥法的变形工艺 序批式活性污泥法 SBR 14 生物接触氧化工艺 生物接触氧化工艺采用固定式生物填料作为微生物的载体 生长有微生物的载体淹没在水中 曝气系统为反应器中的微生物供氧 由于生物接触氧化法的微生物固定生长于生物填料上 克服了悬浮活性污泥易于流失的缺点 在反应器中能保持很高的生物量 生物接触氧化是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术 15 工艺特点 1 生物接触氧化法对冲击负荷和水质变化的耐受性强 运行稳定 2 生物接触氧化法容积负荷高 占地面积小 建设费用较低 3 生物接触氧化法污泥产量较低 无需污泥回流 运行管理简单 4 生物接触氧化法有时脱落一些细碎生物膜 沉淀性能较差的造成出水中的悬浮固体浓度稍高 一般可达到30mg L左右 16 膜生物反应器 膜 生物反应器 MembraneBioReactor MBR 是将膜分离技术与生物反应器结合在一起的新型污水处理工艺 根据膜分离组件的设置位置 可分为分置式MBR和一体式MBR两大类 17 工艺特点 1 抗冲击负荷能力强 出水水质优质稳定 可以完全去除SS 对细菌和病毒也有很好的截留效果 2 实现反应器水力停留时间 HRT 和污泥龄 SRT 的完全分离 使运行控制更加灵活稳定 生物反应器内微生物量浓度高 可高达10g L以上 处理装置容积负荷高 占地面积小 减小了硝化所需体积 3 有利于增殖缓慢的微生物的截留和生长 系统硝化效率提高 可延长一些难降解有机物在系统中的水力停留时间 有利于难降解有机物降解效率的提高 4 MBR剩余污泥产量低 甚至无剩余污泥排放 降低了污泥处理费用 18 曝气生物滤池 曝气生物滤池 BAF 是生物膜处理工艺的一种 采用一种新型粗糙多孔的粒状滤料具有很大的比表面积 滤料表面生长有生物膜 池底提供曝气 污水流过滤床时 污染物首先被过滤和吸附 进而被滤料表面的微生物氧化分解 目前BAF已从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺 有去除悬浮物 COD BOD 硝化 脱氮等作用 19 工艺特点 1 出水水质好 BAF可去除污水中的悬浮物 COD 细菌和大部分氨氮 出水SS小于10mg L 2 微生物生长在粗糙多孔的滤料表面 不易流失 对有毒有害物质有一定适应性 运行可靠性高 抗冲击负荷能力强 无污泥膨胀问题 3 BAF容积负荷高于常规处理工艺 并可省去二沉池和污泥回流泵房 占地面积通常为常规工艺的1 3 1 5 4 需进行反冲洗 反冲水量较大 且运行方式复杂 但易于实现自控 20 气提升交替循环流复合滤料滤池 ALCBF 气提升交替流复合滤池 ALCBF 是在气提升循环流化床 ALR 和曝气生物滤池 BAF 研究基础上发明的一种新型生化反应器 充分发挥了曝气生物滤池和气提升循环流化床工艺的优点 运用了复合滤料和交替循环 该反应器的主要特点有 1 具有曝气生物滤池的生物处理和过滤功能 但不需反冲洗和沉淀池 2 采用由颗粒滤料和悬挂式纤维滤料组成的复合滤料 过滤的颗粒滤料不会堵塞 悬挂式滤料采用加密布置 在水处理中形成优势互补 提高了容积负荷 3 通过交替供气 循环流的方向交替变化 处理工况下自动更新 水力条件得到优化 4 滤池内形成完全混合型的升流区和推流型的降流区 提供了不同的局部氧浓度 符合碳化 硝化 反硝化生物反应对环境的要求 同时进行碳和氮的去除 5 开工和管理简便 工作状态稳定 而且低能耗 高效率 21 ALBCF运行的主要技术参数 1 对于生活污水 原水水质COD300 500mg L BOD5为150 300mg L 氨氮15 40mg L 能够同步去除有机物和氮 出水水质满足 GBl8918 2002 一级标准 2 交替循环流曝气方式 30分钟切换一次 颗粒滤料层按反应器水深而异 高度为400 700mm 进水段颗粒直径为6 9mm 其他段颗粒直径为3 5mm 3 曝气区域为全平面面积的1 3 1 2 气水比1 5 4 5 氧利用率 30 曝气动力消耗 25w m3 4 水力停留时间为2 4小时 容积负荷率以COD计3 5kg d m3 以氨氮计0 2 0 4kg d m3 总氮去除60 80 图 22 四维生物反应器 四维生物脱氮反应器 4DBNR 是将一系列气提升交替循环流复合滤池 AALCF 反应单元 沿纵向按折返流方式串联 形成的一体化装置 所谓 四维 是指通过时间域上的曝气变化控制三维水流 从而形成滤池内交替循环流动和局部区域的充分混合 并在水处理沿程产生好氧和缺氧环境 满足硝化和反硝化的需要 以体积60m3的4DBNR处理某度假区20m3 h生活污水的六个月连续流实验表明 有机和营养污染物同时得到去除 其COD和NH3 N负荷分别为2 11和0 24kgd 1 m 3 进水浓度为252mgL 1和29 73mgL 1 出水浓度达到29 7和6 6mgL 1 COD和NH3 N的平均去除率分别为88 和80 6 提供曝气的气水比仅为0 95 作为生物脱氮工艺 4DBNR不需要额外设置沉淀池和系统回流 也不以好氧和缺氧操作单元组合流程 因此其完整的一体化结构形式和低处理费用的优点十分明显 23 四维生物反应器的工作原理 图中风机 1 开动后 通过两个切换阀 2 和 3 交替向位于区域 I 和 II 内的曝气器 4 和 5 供气 区域 I 和 II 内的曝气器供气不同时发生 由于进行曝气区域内的气提升作用 池内形成循环流动 发生曝气的区域是升流区 不曝