第十一章污水的深度处理

1、11.1 概述概述第十一章污水的深度处理与资源化第十一章污水的深度处理与资源化 1、深度处理、深度处理是有针对性的进一步去除常规二级处理所不能是有针对性的进一步去除常规二级处理所不能完全去除污水中杂质的净化过程。完全去除污水中杂质的净化过程。2 、深度处理目的：深度处理目的： 水资源短缺、污水回用水资源短缺、污水回用3 3、深度处理对象、深度处理对象 ： 脱色脱色 、除臭、除臭、cod 、bod、ss 营养型无机盐、重金属、细菌、病菌营养型无机盐、重金属、细菌、病菌4、 深度处理水用途；深度处理水用途；排放、回用、回灌地下排放、回用、回灌地下 。 5、污水深度处理单元技术的确定原则、污水深度处

2、理单元技术的确定原则（1）处理水的用途；）处理水的用途；（2）原水水质、各级处理后水质；）原水水质、各级处理后水质；（3）单元工艺可行性与整体流程的适应性；）单元工艺可行性与整体流程的适应性；（4）运行控制难易程度、设备国产化程度、废弃物处置方法；）运行控制难易程度、设备国产化程度、废弃物处置方法；（5）工程投资与运行成本。）工程投资与运行成本。表表111 二级处理水深度处理的目的、去除对象和所二级处理水深度处理的目的、去除对象和所采用的处理技术与工艺流程采用的处理技术与工艺流程 （1）ss的组成 生物絮体：数mm到10m 胶体颗粒（未被凝聚） （2）ss的有机化 颗粒几乎全是有机物 bod:

3、50-80%来源于这些颗粒 11.2.2 ss的去除技术的去除技术由ss的状态和粒径而定 d1m，一般用砂滤；微滤机等。胶体状混凝沉淀。1、混凝沉淀、混凝沉淀（1）常用技术：去除微小悬浮状态的有机物和无机污染物、胶体. 也可去除：mg（溶解态）、n、p、及细菌、病毒（2）特点：二级出水胶体和菌胶团微粒；而天然水主要是针对泥砂等.11.2 悬浮物的去除悬浮物的去除 11.2.1 概述概述 ss特点特点:不同于给水处理的混凝 主要原因是：污水中有生物微粒的存在，这种微粒与药剂的亲和力强，进而投药后混凝过程短时间内可以完成。（3）药剂）药剂 传统药剂：al2(so4)3，聚合氯化铝，及助凝剂（活化硅

4、酸等） 聚合氯化铁（pfc），降低了铁盐的酸性并清除了残余亚铁及色度. （4）工艺形式）工艺形式沉淀池沉淀池平流、辐流、竖流、斜管平流、辐流、竖流、斜管 气浮池气浮池 -压力溶气气浮 过滤时一般情况下不需要加药剂过滤时一般情况下不需要加药剂 胶体过滤难于去除，浊度上升，需投药剂胶体过滤难于去除，浊度上升，需投药剂 溶解性有机物溶解性有机物用活性炭吸附用活性炭吸附反冲洗难度大，需水气同时冲洗反冲洗难度大，需水气同时冲洗 气气:20l/m.s; 水水:10l/m.s；（2）过滤作用）过滤作用 ss、bod、重金属、细菌、重金属、细菌去除各类污染物去除各类污染物 化学絮凝产生的化学絮凝产生的al、f

5、e盐及石灰等沉淀物盐及石灰等沉淀物 去除化学除去除化学除p时，水中不溶性时，水中不溶性p活性炭或离子交换：预处理设施，可以节省后续的活性炭费用；活性炭或离子交换：预处理设施，可以节省后续的活性炭费用；克服生物和化学处理的不稳定性，提高回用的连续性和可靠性克服生物和化学处理的不稳定性，提高回用的连续性和可靠性 。2、过滤过滤给水过滤技术不宜简单的直接应用于污水处理。给水过滤技术不宜简单的直接应用于污水处理。原因：原因：a、滤池截留的污泥粘而易碎，污泥在滤池表面积聚形成滤膜、滤池截留的污泥粘而易碎，污泥在滤池表面积聚形成滤膜 b、如果加大水头，污泥又很容易穿透滤层、如果加大水头，污泥又很容易穿透滤

6、层 。（1）特点）特点 废水过滤废水过滤有机物絮体有机物絮体 给水过滤给水过滤 无机泥砂无机泥砂 对二沉池出水过滤对二沉池出水过滤隔滤隔滤被认为是去除悬浮固体的主要机理被认为是去除悬浮固体的主要机理（3）过滤机理）过滤机理 区别:强度不一样,穿透滤料的性能不同隔滤隔滤 a、机械隔滤：粒径大于滤料孔径的颗粒被滤料滤去；、机械隔滤：粒径大于滤料孔径的颗粒被滤料滤去； b、偶然隔滤：粒径小于滤料孔径的颗粒由于偶然接触而被截获。、偶然隔滤：粒径小于滤料孔径的颗粒由于偶然接触而被截获。沉淀在滤料内部，颗粒可以沉淀在滤料上；沉淀在滤料内部，颗粒可以沉淀在滤料上；碰撞：较重的颗粒不随水运动碰撞：较重的颗粒不

7、随水运动；截获：随水流运动的颗粒与滤料表面接触时被去除；截获：随水流运动的颗粒与滤料表面接触时被去除；粘附：当絮凝颗粒通过滤料时，它们就会附着在滤料表面粘附：当絮凝颗粒通过滤料时，它们就会附着在滤料表面化学吸附：化学吸附： a、键吸附、键吸附 b、化学的相互作用；、化学的相互作用； （4）深度处理滤池设计）深度处理滤池设计预处理预处理生物处理和滤池之间，通常增设混凝沉淀（澄清或生物处理和滤池之间，通常增设混凝沉淀（澄清或气浮池）气浮池）对比试验对比试验 直接过滤：简单、但直接过滤：简单、但cod、tp去除率不高，运行复杂去除率不高，运行复杂 微生物絮凝过滤：去除率高，但周期短，冬季微生物絮凝过

8、滤：去除率高，但周期短，冬季2-4h 絮凝沉淀：过滤周期长，絮凝沉淀：过滤周期长，17h以上，全年水质合格以上，全年水质合格 a、静电作用、静电作用物理吸附：物理吸附： b、范德华力对其吸附、范德华力对其吸附絮凝：大颗粒与小颗粒接触时，形成更大颗粒；絮凝：大颗粒与小颗粒接触时，形成更大颗粒；生物繁殖：生物滤池内繁殖可使滤料孔隙减少。生物繁殖：生物滤池内繁殖可使滤料孔隙减少。滤速（滤速（v）重要参数，决定滤池面积重要参数，决定滤池面积絮体强度：其值低时，滤速上升会使絮体颗粒遭受破坏，污物穿絮体强度：其值低时，滤速上升会使絮体颗粒遭受破坏，污物穿透滤池，使出水不能达标透滤池，使出水不能达标;生物絮

9、体牢固（生物絮体牢固（4- 11m/h不影响），化不影响），化学絮体强度较弱。学絮体强度较弱。 双层滤料：双层滤料：5-10m/h取决于滤池型式取决于滤池型式 单层滤料：单层滤料：4-6m/h 压力滤池：压力滤池：24m/h生物繁殖：滤池内生物繁殖可使滤料孔隙减少生物繁殖：滤池内生物繁殖可使滤料孔隙减少水头损失水头损失取决于滤速和滤料的截污能力，滤料的组成和尺取决于滤速和滤料的截污能力，滤料的组成和尺寸对水头损失影响大。寸对水头损失影响大。 11.3 溶解性有机物的去除溶解性有机物的去除 二级出水中，溶解性有机物和色素等难降解有机物。二级出水中，溶解性有机物和色素等难降解有机物。 从技术、经验

10、、工程实践中，活性炭和臭氧氧化法适应从技术、经验、工程实践中，活性炭和臭氧氧化法适应 11.3.1 活性炭吸附活性炭吸附1、目的（二级出水回用）、目的（二级出水回用） 11.3.2 臭氧氧化处理臭氧氧化处理 去除残余有机物、脱出污水的色度、杀菌消毒。去除残余有机物、脱出污水的色度、杀菌消毒。2、去除有机物的特征、去除有机物的特征（1）能够氧化有机物，（蛋白质、氨基酸、木质素、腐殖酸）；）能够氧化有机物，（蛋白质、氨基酸、木质素、腐殖酸）；（2）氧化有机物并易形成中间产物（甲醛、酸等）可生化性好；）氧化有机物并易形成中间产物（甲醛、酸等）可生化性好；（3）氧化效果与）氧化效果与ph值有关，值有关

11、，ph高，效果好，高，效果好，(oh-)羟基自由基由羟基自由基由臭氧分解产生；臭氧分解产生；3、脱色效果、脱色效果砂滤前处理砂滤前处理+臭氧脱色效果好臭氧脱色效果好 4、消毒效果、消毒效果砂滤前处理砂滤前处理+o3消毒效果好消毒效果好5、o3混合形式混合形式扩散板式（反应为主）、喷射式（扩散为主）、机械搅拌式。扩散板式（反应为主）、喷射式（扩散为主）、机械搅拌式。 （1）富营养化）富营养化n、p引起，藻类问题（滇池，太湖）；引起，藻类问题（滇池，太湖）；（2） 提高制水成本提高制水成本应用水，污水消毒时，增加投氯量；应用水，污水消毒时，增加投氯量；（3）污水回用填塞管道）污水回用填塞管道nh3

12、n可促进设备中微生物的繁殖；可促进设备中微生物的繁殖；（4） 农业灌溉农业灌溉tn不大于不大于1mg/l，否则对农作物有影响。，否则对农作物有影响。（5）含氮化合物对人和其它生物有毒害作用）含氮化合物对人和其它生物有毒害作用2、氮的存在形式氮的存在形式（1）有机氮）有机氮（2）氨态氮（）氨态氮（nh3n、nh4+n）（3） no2n、no3n（4） n23、二级处理技术的局限性、二级处理技术的局限性合成代谢对氮磷的去处率低，水中氮磷过剩合成代谢对氮磷的去处率低，水中氮磷过剩 11. 4脱氮技术脱氮技术11.4.1 概述概述1、氮污染的危害、氮污染的危害1、原理11.4.2 氮的吹脱去除（1）n

13、h3+h2onh4+oh-ph=7时，以nh4+存在ph=11时，90%nh3存在ph升高，去除nh3上升 t上升，去除nh3上升（2）脱氮塔脱氮塔技术的特点除氮的效果稳定操作简便，容易控制 nh3二次污染（可回收）使用cao易结垢（改用naoh）水温下降时，效果差水温水温水温升高，效率升高水温升高，效率升高布水状态布水状态滴状下落最好，膜状下落，效果大减滴状下落最好，膜状下落，效果大减布水负荷率布水负荷率填料填料6m高以上时，其值不超过高以上时，其值不超过180m/m.d气液比气液比填料填料6m高以上时，高以上时，2200-2300以下为好。以下为好。活性污泥法的传统功能活性污泥法的传统功能

14、去除水中溶解性有机物去除水中溶解性有机物 n、p只满足生理要求即可，因此对二者去除率低，仅为只满足生理要求即可，因此对二者去除率低，仅为20-40%；5-20%1、氨化反应与硝化反应、氨化反应与硝化反应11.4.3 生物脱氮原理生物脱氮原理（1）氨化反应）氨化反应 rchnh2cooh+o2 rcooh+co2+nh3（3）脱氮塔工作影响因素与设计参数）脱氮塔工作影响因素与设计参数ph值值ph升高到升高到10.5以上，去除率增加缓慢以上，去除率增加缓慢氨化菌氨化菌 （3）硝化菌的特点）硝化菌的特点硝化菌硝化菌亚硝酸菌和硝酸菌的统称亚硝酸菌和硝酸菌的统称;硝化菌属于硝化菌属于化能自养菌，革兰氏染

15、色阴性，可生芽孢的短化能自养菌，革兰氏染色阴性，可生芽孢的短 杆状细菌杆状细菌 . nh4+2o2 no3-+h2o+2h+ （4）硝化反应的控制指标）硝化反应的控制指标硝化菌对环境条件的变化极为敏感硝化菌对环境条件的变化极为敏感nh4+3/2o2 no2-+h2o+2h+no2-+1/2o2 no-硝化菌亚硝化菌（2）硝化反应）硝化反应温度温度适应适应20-30，15时硝化速度下降，低于时硝化速度下降，低于5完全停完全停止止有机物有机物bod应低于应低于15-20mg/l污泥龄（污泥龄（srt）微生物在反应器内的停留时间（微生物在反应器内的停留时间（c） n(c)nmin，硝化菌最小的世代时

16、间，硝化菌最小的世代时间(c)nmin重金属机有害物质重金属机有害物质溶解氧溶解氧 氧是电子受体，氧是电子受体，do不能低于不能低于2.0mg/l 硝化需氧量（硝化需氧量（nod） 4.57g(氧氧)/g（n）ph对对ph变化敏感（硝化菌变化敏感（硝化菌),最佳值最佳值8.0-8.4,效率最高效率最高碱度碱度7.1g碱度（以碱度（以caco3计）计）/1g氨态氮（以氨态氮（以n计）计）,一一般碱度不低于般碱度不低于50mg/l反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌；反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌；以以no3n为电子受体，以有机碳为电子供体，不能释放更为电子受体，以有机碳为电子供体，不能释放更多的多的atp

17、，合成的细胞物质较少，合成的细胞物质较少 。（2）反应过程）反应过程 （3）反硝化反应的控制指标）反硝化反应的控制指标 污水中的碳源，污水中的碳源，bod5/tn3-5时，勿需外加时，勿需外加 外加碳源，外加碳源，ch3oh（反硝化速率高生成（反硝化速率高生成co2+h2o），）， 当当bod5/tn8，或，或ph6，反硝化速率下降，反硝化速率下降碳源碳源ph值值 （1）反硝化菌的特点）反硝化菌的特点2、反硝化反应、反硝化反应 反硝化反应反硝化反应指指no3n和和no2n在反硝化菌的作用下，在反硝化菌的作用下，还原成气态还原成气态n2的过程。的过程。表表11-2生物脱氮反应过程各项生化反应特征

18、生物脱氮反应过程各项生化反应特征 0.5mg/l以下，厌氧、好氧交替的环境，如存在氧，会抑以下，厌氧、好氧交替的环境，如存在氧，会抑制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或氧成为电子受体阻碍制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或氧成为电子受体阻碍硝酸氮的还原，但另一方面，某些酶系统还需有氧才能合成；硝酸氮的还原，但另一方面，某些酶系统还需有氧才能合成；温度温度 最适宜的温度是最适宜的温度是20-40，低于，低于15时代谢速率下降；时代谢速率下降；冬季低温季节冬季低温季节 提高提高srt，降低负荷率，从而提高污水的，降低负荷率，从而提高污水的hrt 。1、活性污泥传统脱氮工艺、活性污泥传统脱氮工艺ba

19、rth工艺，工艺， 氨化氨化由三个反应过程建立由三个反应过程建立 硝化硝化 反硝化反硝化11.4.4 生物脱氮技术生物脱氮技术溶解氧溶解氧 “一级一级”曝气池：去除曝气池：去除 cod、bod，bod15-20mg/l 有机氮转化为有机氮转化为 nh3 nh4+ ； “二级二级”硝化曝气池，硝化曝气池，nh3 、nh4+生成生成no3n，碱度下降；，碱度下降； “三级三级”反硝化池反硝化池 厌氧、好氧交替运行。厌氧、好氧交替运行。投甲醇时，投甲醇时， cm=2.47n0（初始（初始no3n浓度）浓度）+1.53n(初始初始no2n浓浓 度度)+0.87d（初始（初始do浓度）浓度）（2）优缺点

20、）优缺点 去除效果好去除效果好 各类菌类环境条件好各类菌类环境条件好 设备多，造价高，能耗大设备多，造价高，能耗大（1）流程说明）流程说明（3）改进的二级生物脱氮系统）改进的二级生物脱氮系统 bod去除和硝化两个反应合并去除和硝化两个反应合并内循环（硝化液循环）内循环（硝化液循环）原污水原污水反硝化反应器（缺氧） bod去除去除,硝硝化反应反应器化反应反应器（好氧（好氧）碱碱沉淀池沉淀池处理水处理水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥n2图图1117分建式缺氧分建式缺氧-好氧活性污泥脱氮系统好氧活性污泥脱氮系统2、缺氧、缺氧好氧活性污泥法好氧活性污泥法 a/o工艺工艺 （1）工艺特征）工艺特征 8

21、0年代开创年代开创,前置反硝化前置反硝化不加碳源不加碳源,外加碱度外加碱度,降低负荷降低负荷 设内循环设内循环,回流水含有回流水含有no3n,要提高脱氮率，要增加回流比要提高脱氮率，要增加回流比 产生碱度产生碱度,3.75mg碱度碱度/mgno3n，补偿好氧池中对碱度的需求。，补偿好氧池中对碱度的需求。 勿需建后曝气池勿需建后曝气池 无需外加碳源，降低的运行费用。无需外加碳源，降低的运行费用。 流程简单，构筑物少，基建费用可以大大节省。流程简单，构筑物少，基建费用可以大大节省。适于对现有推流式曝气池的改造。适于对现有推流式曝气池的改造。（2）影响因素与主要工艺参数）影响因素与主要工艺参数 水力

22、停留时间：水力停留时间：3 ：1；（硝化时间长，不低于；（硝化时间长，不低于6h，反硝化不低于，反硝化不低于2h。）。） 循环比：循环比：200%； mlss值：大于值：大于3000mg/l; 污泥龄：污泥龄：30d; n/mlss负荷率：低于负荷率：低于0.03gn/gmlss.d，否则脱氮效果将急剧下降。，否则脱氮效果将急剧下降。 进水总氮浓度：小于进水总氮浓度：小于30mg/l。（2）p0.5mg/l，促进富营养化；促进富营养化；磷磷-不同于氮，不能形成氧化体和还原体，但有固态和溶解态转不同于氮，不能形成氧化体和还原体，但有固态和溶解态转 化的特点。化的特点。4、去除方法、去除方法 化学

23、除磷法化学除磷法-混凝沉淀法除磷混凝沉淀法除磷 生物除磷法生物除磷法设想是由设想是由greenburyg于于1955年提出的，年提出的，60年年代人们对上述方法广泛应用。代人们对上述方法广泛应用。 3、其他、其他 生活污水中的含磷量：生活污水中的含磷量：10-15mg/l，70%为可溶性；为可溶性； 经过二级处理进水中，经过二级处理进水中，90%左右的磷以磷酸盐存在。左右的磷以磷酸盐存在。聚氯化铝（聚氯化铝（pac），反应相同与），反应相同与al2(so4)3，但，但ph值不下降；值不下降；铝酸钠（铝酸钠（naalo2） 化学法除磷：使用化学法除磷：使用al盐注意事项盐注意事项 混合液混合液p

24、h值对除磷产生影响，介于值对除磷产生影响，介于5-7之间无影响，无需调整之间无影响，无需调整 投加铝盐，投加铝盐，ph降低，不会影响反应进程，应注意排放水体对降低，不会影响反应进程，应注意排放水体对ph的要求的要求 沉淀污泥回流，污泥中有沉淀污泥回流，污泥中有al(oh)3，能提高对磷的去除率，能提高对磷的去除率（2）铁盐除磷）铁盐除磷11.5.2 混凝沉淀除磷技术混凝沉淀除磷技术1、金属盐混凝沉淀、金属盐混凝沉淀（1）铝盐除磷）铝盐除磷al3+po43-（正磷酸离子正磷酸离子） alpo4（难溶难溶） ph值上升，溶解度上升值上升，溶解度上升al2(so4)3+2po43- 2alpo4+3

25、so42-ual2(so4)3+6hco3- 2al(oh)3+6co2+3so42-ph值，如值，如p9.5；原污水；原污水 ph11（2）除磷效果影响因素）除磷效果影响因素原水中原水中ca2+的浓度对磷的去除效果有影响，当的浓度对磷的去除效果有影响，当ph为为10.5时，流入水中的钙含量在时，流入水中的钙含量在40mg/l以上时，处理水以上时，处理水中磷的含量将在中磷的含量将在0.25mg/l以下。以下。2、石灰混凝除磷、石灰混凝除磷5ca2+4oh-+3hpo42- ca5(oh)(po4)3 +3h2o ph升高，升高，p的含量下降。的含量下降。（1）石灰与磷的反应）石灰与磷的反应 生

26、物除磷生物除磷就是利用聚磷菌一类的的微生物，能够过量就是利用聚磷菌一类的的微生物，能够过量的，在数量上超过其生理需要，从外部摄取磷，并将磷以聚合的，在数量上超过其生理需要，从外部摄取磷，并将磷以聚合形式贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从废水形式贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从废水中除磷的效果。中除磷的效果。1、生物除磷机理、生物除磷机理（）好氧吸磷（）好氧吸磷（ 2 ）厌氧放磷）厌氧放磷11.5.3 生物除磷原理生物除磷原理聚磷菌聚磷菌-甲单胞菌属、气单胞菌属：起主要作用，甲单胞菌属、气单胞菌属：起主要作用，15%-20%； 不动杆菌属：储存聚磷的能力最强；不动杆菌属

27、：储存聚磷的能力最强； 某些反硝化菌：也能超量吸收磷；某些反硝化菌：也能超量吸收磷； 发酵产酸菌：将大分子物质降解为低分子脂肪酸类基质；发酵产酸菌：将大分子物质降解为低分子脂肪酸类基质；2、生物除磷的影响因素、生物除磷的影响因素（1）溶解氧）溶解氧厌氧段控制在厌氧段控制在0.2mg/l以下，好氧段控制在以下，好氧段控制在2mg/l左右；左右；（2）厌氧区硝态氮）厌氧区硝态氮（3）温度）温度其影响不如生物脱氮过程明显，其影响不如生物脱氮过程明显，530 的范围内效果均可；的范围内效果均可；（4）ph值值6-8范围内比较稳定；范围内比较稳定；（5）bod负荷和有机物性质负荷和有机物性质bod/tp

28、要大于要大于15，才能保证聚磷菌有足够的基质需求；，才能保证聚磷菌有足够的基质需求；（6）污泥龄）污泥龄一般控制在一般控制在3.57天，厌氧段的停留时间不宜过长。天，厌氧段的停留时间不宜过长。1、弗斯特利普工艺、弗斯特利普工艺（1）工艺过程）工艺过程1)含磷废水进入曝气池同步进入的还有聚磷菌污泥，聚磷菌过含磷废水进入曝气池同步进入的还有聚磷菌污泥，聚磷菌过量地摄取磷，去除有机物，还能出现硝化作用；量地摄取磷，去除有机物，还能出现硝化作用；2)从曝气池流出的混合也，进入沉淀池，在这里进行泥水分离，从曝气池流出的混合也，进入沉淀池，在这里进行泥水分离，含磷污泥沉淀，上清液排放；含磷污泥沉淀，上清液排放；3) 含磷污泥进入除磷池含磷污泥进入除磷池4)含磷上清液进入混合池，投加石灰，化学除磷；含磷上清液进入混合池，投加石灰，化学除磷；11.5.4 生物除磷工艺生物除磷工艺（2）弗斯特利普除）弗斯特利普除p工艺的特点工艺的特点1）出水含磷量低于）出水含磷量低于1mg/l；2）svi值小于值小于100，丝状菌难于增值，污泥不膨胀；，丝状菌难于增值，污泥