第十一章污水的深度处理

11.1概述第十一章污水的深度处理与资源化

1、深度处理——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。2、深度处理目的：水资源短缺、污水回用3、深度处理对象：脱色、除臭、COD、BOD、SS营养型无机盐、重金属、细菌、病菌4、深度处理水用途；排放、回用、回灌地下。

5、污水深度处理单元技术的确定原则（1）处理水的用途；（2）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；（4）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。表11—1二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臭氧氧化、消毒(氯气、次氯酸钠、紫外线)细菌、病毒微生物反渗透、电渗析、离子交换电导度Na、Ca、Cl离子溶解性无机物

无机盐类金属盐混凝沉淀石灰混凝沉淀晶析法生物除磷PO4—PT—P磷生物脱氮吹脱、折点氯化脱氨、生物脱氮T—NK—N

NH3—NNO2-—NNO3-—N氮混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化BOD5、COD

色度、TOC、溶解状态快滤机、微滤机、混凝沉淀SS、VSS悬浮状态采用的主要处理技术有关指标去除对象处理目的防止富营养化回用微量成分植物类营养盐排放水体再用有机物

（1）SS的组成生物絮体：数mm到10μm胶体颗粒（未被凝聚）（2）SS的有机化颗粒几乎全是有机物BOD:50-80%来源于这些颗粒

11.2.2SS的去除技术由SS的状态和粒径而定d>1μm，一般用砂滤；微滤机等。胶体状——混凝沉淀。1、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：①二级出水——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

11.2.1概述SS特点:②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

传统药剂：Al2(SO4)3，聚合氯化铝，及助凝剂（活化硅酸等）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①沉淀池——平流、辐流、竖流、斜管

②气浮池------压力溶气气浮

②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，需投药剂溶解性有机物——用活性炭吸附③反冲洗难度大，需水气同时冲洗气:20l/m².s;水:10l/m².s；（2）过滤作用

SS、BOD、重金属、细菌①去除各类污染物化学絮凝产生的Al、Fe盐及石灰等沉淀物去除化学除P时，水中不溶性P②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；③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①给水过滤技术不宜简单的直接应用于污水处理。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b、如果加大水头，污泥又很容易穿透滤层。（1）特点废水过滤——有机物絮体给水过滤——无机泥砂对二沉池出水过滤——隔滤被认为是去除悬浮固体的主要机理（3）过滤机理

区别:强度不一样,穿透滤料的性能不同①隔滤a、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。②沉淀在滤料内部，颗粒可以沉淀在滤料上；③碰撞：较重的颗粒不随水运动；④截获：随水流运动的颗粒与滤料表面接触时被去除；⑤粘附：当絮凝颗粒通过滤料时，它们就会附着在滤料表面⑥化学吸附：a、键吸附b、化学的相互作用；

（4）深度处理滤池设计①预处理——生物处理和滤池之间，通常增设混凝沉淀（澄清或气浮池）对比试验直接过滤：简单、但COD、TP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2-4h絮凝沉淀：过滤周期长，17h以上，全年水质合格a、静电作用⑦物理吸附：b、范德华力对其吸附⑧絮凝：大颗粒与小颗粒接触时，形成更大颗粒；⑨生物繁殖：生物滤池内繁殖可使滤料孔隙减少。②滤速（V）——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，污物穿透滤池，使出水不能达标;生物絮体牢固（4-11m/h不影响），化学絮体强度较弱。

双层滤料：5-10m/h取决于滤池型式单层滤料：4-6m/h压力滤池：24m/h③生物繁殖：滤池内生物繁殖可使滤料孔隙减少④水头损失——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。

11.3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。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1、目的（二级出水回用）

11.3.2臭氧氧化处理去除残余有机物、脱出污水的色度、杀菌消毒。2、去除有机物的特征（1）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；（3）氧化效果与PH值有关，PH高，效果好，(OH-)羟基自由基由臭氧分解产生；3、脱色效果砂滤前处理+臭氧脱色效果好4、消毒效果砂滤前处理+O3消毒效果好5、O3混合形式扩散板式（反应为主）、喷射式（扩散为主）、机械搅拌式。（1）富营养化——N、P引起，藻类问题（滇池，太湖）；（2）

提高制水成本——应用水，污水消毒时，增加投氯量；（3）污水回用填塞管道——NH3－N可促进设备中微生物的繁殖；（4）

农业灌溉——TN不大于1mg/l，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2、氮的存在形式（1）有机氮（2）氨态氮（NH3—N、NH4+—N）（3）NO2—N、NO3—N（4）N23、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

11.4脱氮技术11.4.1概述1、氮污染的危害1、原理11.4.2氮的吹脱去除（1）NH3+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②水温——水温升高，效率升高③布水状态——滴状下落最好，膜状下落，效果大减④布水负荷率——填料6m高以上时，其值不超过180m³/m².d⑤气液比——填料6m高以上时，2200-2300以下为好。活性污泥法的传统功能——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20-40%；5-20%1、氨化反应与硝化反应11.4.3生物脱氮原理（1）氨化反应

RCHNH2COOH+O2RCOOH+CO2+NH3（3）脱氮塔工作影响因素与设计参数①PH值——PH升高到10.5以上，去除率增加缓慢氨化菌（3）硝化菌的特点①硝化菌——亚硝酸菌和硝酸菌的统称;②硝化菌属于——化能自养菌，革兰氏染色阴性，可生芽孢的短杆状细菌.

NH4++2O2NO3-+H2O+2H+

（4）硝化反应的控制指标※硝化菌对环境条件的变化极为敏感NH4++3/2O2NO2-+H2O+2H+NO2-+1/2O2NO-硝化菌亚硝化菌（2）硝化反应④温度——适应20宾-3伙0℃，15案℃时硝盲化速秩度下阴降，潮低于5℃完全握停止⑤有机皂物——君BO欠D应低棕于15谁-2呼0m练g/具l⑥污泥锄龄（SR弟T）——微生伏物在沟反应锁器内愈的停挠留时查间（θc）N>企(θc架)N奖mi划n，硝蒸化菌垃最小厉的世侮代时疮间(θ口c)技Nm拥in⑦重金师属机骂有害谈物质①溶愚解氧——氧是宽电子甘受体跑，DO不能抓低于2.低0m沿g/厚l硝化段需氧林量（NO砖D）——样4句.5胖7g骡(氧)/凉g（N）②PH段——对PH变化物敏感触（硝柿化菌),最佳渐值8.精0-场8.鱼4,效率姻最高③碱度——千7.四1g碱度府（以Ca黑CO3计）/1绪g氨态牛氮（做以N计）,一般炕碱度避不低赌于50瓜mg书/l①反硝场化菌耽属于去异养滚型兼债性厌戚氧菌风；②以NO3—N为电通子受扇体，训以有工机碳捧为电助子供筑体，尽不能狂释放宗更多孔的AT着P，合盼成的激细胞桂物质牲较少。（2）反泳应过壳程（3）反够硝化吵反应洗的控伴制指肢标污水皆中的少碳源朴，BO催D5/T也—N苍>3衡-5时，扑勿需克外加外加慌碳源政，CH3OH（反复硝化涝速率帆高生族成CO2+H2O），当BO贿D5/T旺—N薄<3土-5时适当按的PH值（6.蓄5-沸7.忆5）——主要呀的影佳响因框素PH娃>8，或PH迟<6，反冲硝化即速率柳下降①碳源②PH值（1）反狮硝化开菌的票特点2、反俊硝化杀反应反硝奏化反悦应——指NO3—N和NO2—N在反桌硝化冻菌的拢作用挎下，肃还原脉成气通态N2的过丹程。生化反应类型去除有机物（好氧分解）硝化反硝化亚硝化硝化微生物好氧菌和兼性菌（异养型细菌）Nitrosomonas自养型细菌Nitrobacter自养型细菌兼性菌异养型细菌能源有机物无机物无机物有机物氧源(H受体)O2O2O2NO3-NO2-溶解氧1—2mg/l以上2mg/l以上2mg/l以上0—0.5mg/l碱度没有变化氧化1mgNH4+-N需要7.14mg的碱度没有变化还原1mgNO3--N,N02--N生成3.57g碱度氧的消耗分解1mg有机物(BOD5)需氧2mg氧化1mgNH4+-N需氧3.43mg氧化1mgNO2--N需氧1.14mg分解1mg有机物(COD)需要NO3-N0.35mg,N02-N0.58mg，以提供化合态的氧最适pH值6—87—8.56—7.56—8最适温度15—25℃θ=1.0—1.0430℃θ=1.130℃θ=1.134—37℃

θ=1.06—1.15增殖速度(d-1)1.2—3.50.21—1.080.28—1.44好氧分解的1/2—1/2.5分解速度70—870mgBOD/(gMLSS·h)7mgNH4+-N/(gMLSSh)0.022—8mgNO3-—N/(gMLSS·h)产率16%CH3OH/gC5H702N0.04—0.13mgSS/mgNH4+-N能量转换率为5%—35%0.02—0.07mgVSS/mgN02--N能量转换率10%—30%16%CH3OH/gC5H7O2N8表11丝式-2生物聚脱氮竭反应馒过程孙各项待生化恰反应偿特征0.哭5m斜g/勇l以下拳，厌兔氧、待好氧释交替坚的环男境，钉如存屿在氧执，会邀抑制纤反硝催化菌石体内拾硝酸蜻盐还号原酶朗的合芝成，湿或氧斯成为骂电子授受体骑阻碍纠硝酸摩氮的干还原冷，但驳另一肠方面缘瑞，某闹些酶团系统艘还需贷有氧房诚才能辣合成阶；④温度最适姑宜的志温度枣是20待-4细0℃，低敞于15描℃时代给谢速粘率下迫降；⑤冬季新低温菌季节提高SR圣T，降串低负雀荷率仪，从升而提裹高污崇水的HR姻T。1、活识性污剩泥传膝统脱厘氮工忍艺Ba夫rt者h工艺茄，氨化由三题个反逃应过偏程建莲立烈硝暂化反硝板化11妹.4女.4生物乏脱氮这技术③溶解仅氧“一晒级”妻曝气具池：渗去除CO响D、BO盈D，BO搂D<刮15拿-2逐0m龟g/沸l有机吊氮转香化为NH3NH4+；“二级尾”硝雹化曝弹气池凳，NH3、NH4+生成NO3—N，碱绢度下颂降；“三皆级”坟反硝范化池——厌氧悄、好庭氧交母替运耳行。投甲闯醇时辆，CM=2辆.4纪7N0（初株始NO3—N浓度汉）+1抽.5汁3N摄(初始NO2—N浓度)+睁0.校87川D（初渴始DO浓度揪）（2）优头缺点去除悬效果什好各类课菌类济环境钱条件近好设备唤多，底造价洞高，霜能耗纪大（1）流菜程说厉明（3）改讲进的句二级据生物需脱氮萝系统BO应D去除剃和硝更化两导个反畅应合案并内循召环（焰硝化量液循司环）原污秧水反硝盲化反饮应器（缺炸氧）BO乓D去除,硝化茅反应退反应撒器怨（所好氧）碱沉淀根池处理脊水剩余阔污泥回流皱污泥N2图11－17分建膝式缺跟氧-好氧奸活性休污泥既脱氮斤系统2、缺鸟氧—好氧乏活性香污泥找法A/浑O工艺（1）工弱艺特杠征80年代怠开创,前置改反硝霞化——不加祸碳源,外加阵碱度,降低周负荷设内密循环,回流秘水含姐有NO3—N隙,要提燃高脱配氮率检，要坟增加球回流赔比产生番碱度,3逼.7司5m葱g碱度/m俗gN茧O3—N，补疲偿好展氧池饱中对峰碱度钩的需捷求。勿需鼻建后虽曝气凯池无需也外加队碳源伐，降索低的吨运行粪费用直。流霞程简狐单，议构筑美物少须，基碑建费番用可迹以大茧大节也省。适于愉对现谊有推曾流式纠曝气剂池的旬改造收。（2）影剃响因乘素与顷主要平工艺散参数水力津停留贿时间雀：3：1；（位硝化役时间专长，冲不低纹于6h，反请硝化辨不低错于2h。）循环辟比：20恋0%；ML惭SS值：尝大于30蔑00违mg携/l售;污泥罪龄：30烤d;N转/M绢LS刷S负荷售率：仅低于0.晴03林gN价/g执ML精SS塌.d，否衰则脱侦氮效杰果将百急剧荷下降秆。进水滨总氮革浓度抽：小些于30德mg峰/l。（2）P<艺0.欠5m嘉g/流l，能饮控制晌藻类捞的过草度生图长；（3）P低于0.怜05合mg绿/l时，染藻类搁几乎裂停止蝴生长席。2、磷拦的存德在形忙式（1）有劳机磷甚酸盐——存在棍有机业物和受原生远质细现胞（2）磷冈酸盐——防H2PO4-、HP驳O4-、PO43-，其损中[P尽O43-]正磷使酸盐（3）聚俯磷酸书盐——焦磷厦酸盐—P2O74-三聚耳磷酸发盐—P3O105-偏磷善酸盐—P兰O3-11震.5除磷图技术11宗.5书.1概述1、富邻营养凡化的织限制幕因素（1）P>网0.孕5m康g/驾l，促进码富营出养化俱；磷--交-不同锣于氮倦，不各能形跨成氧奥化体史和还稿原体久，但袄有固赵态和苹溶解摘态转化的拣特点倚。4、去桑除方诉法化学最除磷蕉法--供--退-混凝迁沉淀神法除豆磷生物张除磷彩法——设想枪是由Gr窑ee蛮nb感ur恋yg于19恢55年提封出的寨，60年代巧人们周对上券述方吴法广粘泛应殖用。3、其每他生活南污水怒中的叨含磷右量：10川-1把5m炊g/旅l，70糖%为可输溶性颈；经过狐二级按处理胶进水仙中，90舌%左右踪蝶的磷间以磷谦酸盐乓存在晚。聚氯砌化铝着（PA胖C），必反应晕相同映与Al2(S看O4)3，但pH值不枯下降谋；铝酸船钠（Na庆Al涛O2）化学在法除陈磷：特使用Al盐注竟意事床项混合骆液PH值对次除磷医产生科影响金，介喜于5-味7之间耻无影鄙响，后无需租调整投色加铝灿盐，PH降低辈，不状会影堡响反悟应进倡程，赤应注优意排投放水彻体对PH的要浇求沉淀驾污泥葛回流生，污锈泥中戚有Al泳(O烧H)3，能袋提高卡对磷凯的去絮除率（2）铁盐锹除磷11香.5袜.2混凝盈沉淀倚除磷笼技术1、金刃属盐状混凝慢沉淀（1）铝盐阶除磷Al3++P么O43-（正磷歇酸离差子）Al订PO4（难溶）PH值上虎升，饰溶解链度上幻玉升Al2(S培O4)3+2将PO43-2A论lP奶O4+3浮SO42-Al2(S乡丰O4)3+6继HC跌O3-2A末l(松OH苗)3+6唉CO2+3章SO42-pH值，盗如P<填1m遮g/师l，二欺级出登水PH堵>9鹿.5；原水污水PH合>1柴1（2）除型磷效尤果影常响因因素原水党中Ca2+的浓遣度对状磷的折去除跳效果辰有影蔬响，疤当PH为10呆.5时，著流入敬水中罗的钙株含量逐在40划mg慕/l以上拼时，依处理榴水中挺磷的矮含量嚷将在0.尊25伏mg涂/l以下赖。2、石钩灰混搞凝除激磷5C裕a2++4满OH-+3属HP乱O42-Ca5(O羽H)贱(P棵O4)3+3碑H2OPH升高嫂，P的含侮量下伴降。（1）石灰童与磷的的反丹应※生物点除磷——就是河利用床聚磷具菌一瞒类的厕的微都生物多，能态够过咐量的绳，在茫数量阴上超盘过其篮生理阿需要样，从器外部陪摄取锐磷，没并将端磷以辩聚合狱形式胡贮藏营在菌响体内裳，形规成高欲磷污槐泥，患排出残系统狗外，房诚达到蜜从废丹水中基除磷牌的效召果。1、生勇物除岗磷机启理（１突）好氧报吸磷（2）厌氧昂放磷11邀.5仿.3生物习除磷校原理聚磷熔菌--探-甲单译胞菌桃属、丛气单箩胞菌混属：富起主崭要作茧用，15性%-晓-2傻0%；不动钥杆菌谅属：榆储存应聚磷帝的能冤力最厌强；某些寸反硝南化菌绘：也眯能超规量吸震收磷抹；发酵的产酸稿菌：她将大贩分子蜡物质窄降解短为低权分子栗脂肪诱酸类娘基质很；2、生掠物除芦磷的彼影响搬因素（1）溶涝解氧厌氧误段控垮制在0.崇2m颜g/运l以下宁，好资氧段书控制顿在2m够g/改l左右勿；（2）厌扯氧区蹲硝态驱氮（3）温撤度其影质响不绑如生陪物脱办氮过抄程明肌显，5—我30的范庙围内岛效果遥均可夹；（4）pH值6-经--扔8范围武内比烦较稳毛定；（5）BO拆D负荷万和有溉机物省性质BO谷D/饶TP要大彻于15，才去能保驴证聚殃磷菌借有足扰够的完基质姑需求驼；（6）污戏泥龄一般叔控制球在3.框5—莲7天，学厌氧饶段的载停留泳时间努不宜课过长调。℃1、弗滴斯特侧利普幻玉工艺（1）工艺惩过程1)含磷弊废水怨进入吼曝气秋池同童步进盆入的绑还有模聚磷寇菌污下泥，教聚磷已菌过密量地酿摄取喷磷，股去除花有机次物，穿还能缠出现叨硝化掘作用共；2)从曝让气池库流出农的混计合也乳，进呜入沉娱淀池顿，在系这里罢进行磨泥水流分离巨，含严磷污歪泥沉触淀，杠上清狮液排汽放；3)含磷即污泥诸进入漆除磷亩池4)含磷州上清球液进洗入混属合池盗，投壳加石欣灰，盯化学技除磷叠；11介.5沙.4生物走除磷辅工艺（2）弗宗斯特散利普舟除P工艺恒的特器点1）出礼水含脉磷量寄低于1m小g/赶l；2）SV买I值小体于10价0，丝碑状菌柳难于浇增值恢，污国泥不奴膨胀耀；3）可桐根据BO之D/梳P调节形回流狂污泥划与混杂凝污膝泥的内比例幻玉。2、厌程氧—好氧污除磷首工艺站（An证—O法）工艺类特征赔：（1）流程跑简单自，既哀不用踪蝶投药最，也摩无需厚内循拨环,有利食于好励氧（鬼厌氧滚）状态萌的保诉持（2）HR说T段，3-很6h（3）曝佣气池SS浓度27翼00烛-3渗00塔0m绢g/虎l之间呆，BO抬D与一任般活刷性污箱泥法胖相同践，磷地的去衬除率档较好稳，P<杠1.答0m旋g/笛l（4）沉窃淀污缘瑞泥含债磷率4%，肥歇效好（5）SV寄I低于10皂0，易坝沉淀答，不挠膨胀问题刚：（1）除玩磷率挺难以非进一辆步提传高，P/致BO这D高时恩尤其广是这亩样（2）沉点淀池弱产生奔磷的令释放预现象（释酒放磷炭）曝气怎池（BO你D去除吸收备磷）原污座水处理冠水（厌沫氧）沉淀锦池（好贫氧）回流仆污泥盲（含可磷污