污水處理工藝

污水處理工藝流程概述及細(xì)節(jié)分析主講人：李繼光2023/11/27一、污水處理概述污水處理技術(shù)，就是采用各種方法將污水中所含有的污染物別離出來(lái)，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)物質(zhì)，從而使污水得到凈化?，F(xiàn)代的污水處理技術(shù)，按其作用原理可分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法三類(lèi)。污染物主要包括：①粗大顆粒懸〔漂〕浮物；②大顆粒沉淀物；③脫除油脂和漂浮物；④去除細(xì)微懸浮物；⑤溶解、半溶解和極細(xì)微的有機(jī)物以及特殊的無(wú)機(jī)物。污染物別離出來(lái)2023/11/27常用術(shù)語(yǔ)SS、MLSS：SS是特指進(jìn)水或出水中懸浮顆粒的濃度；MLSS一般是指生化池里混合液懸浮固體顆粒的濃度，簡(jiǎn)稱(chēng)污泥濃度。COD：用強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)所消耗的氧化劑的量，稱(chēng)為化學(xué)耗氧，可以反映水體受復(fù)原性物質(zhì)污染的程度。BOD：在有氧條件下，好氧微生物氧化分解單位體積水中有機(jī)物所消耗的游離氧的數(shù)量，稱(chēng)為生化需氧量，間接表示水體被有機(jī)物污染的程度的一個(gè)重要指標(biāo)。2023/11/27常用術(shù)語(yǔ)TOC：總有機(jī)碳是以碳的含量表示水體中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。TOD：總需氧量，是指水中能被氧化的物質(zhì)，主要是有機(jī)物質(zhì)在燃燒中變成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所需要的氧量。含氮化合物：氮是有機(jī)物中除碳以外的一種主要元素，也是微生物生長(zhǎng)的重要元素。污水中氮有四種，測(cè)定各種形態(tài)含氮化合物，有助于評(píng)價(jià)水體被污染和自?xún)魻顩r。2023/11/27常用術(shù)語(yǔ)TP：一切含磷化合物以P計(jì)量的總稱(chēng)。磷也是有機(jī)物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長(zhǎng)的重要元素，促進(jìn)藻類(lèi)等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧平衡，水質(zhì)迅速惡化，危害水產(chǎn)資源。2023/11/27二、污水處理法分類(lèi)物理處理法化學(xué)處理法生物處理法2023/11/27物理處理法沉淀法：利用污染物與水的密度差將污染物沉淀別離；篩濾法：利用篩濾介質(zhì)截流污水中的懸浮物的篩濾法；氣浮法：利用氣浮處理設(shè)備在污水中形成的微小氣泡上浮時(shí)將密度接近于水的微小顆粒狀的污染物質(zhì)粘附去除；反滲透法：利用反滲透膜將污染物截留。將漂浮物、懸浮顆粒物等污水中較大顆粒通過(guò)物理處理法〔沉淀，篩濾，氣浮，反滲透〕去除。2023/11/27混凝法：通過(guò)向水中投加帶有與膠體狀污染物質(zhì)相反電荷的電解質(zhì)(混凝劑)改變膠體顆粒穩(wěn)定性從而使其凝聚沉淀去除；中和法：通過(guò)向酸性廢水中投加堿性物質(zhì)或向堿性廢水中投加酸性物質(zhì)改變污水PH值；氧化復(fù)原法：向廢水中投加氧化劑或復(fù)原劑通過(guò)氧化復(fù)原作用使污染物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害的物質(zhì)，主要用于處理含酚、氰污水和含鉻、含汞污水；電解法：在污水中插入電極，在陽(yáng)極相陰極分別發(fā)生氧化復(fù)原反響，主要用于處理含鉻和含氰污水；吸附法：通過(guò)團(tuán)體吸附劑將污水中的溶解性有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物吸附；電滲析法：通過(guò)由陰、陽(yáng)離子交換膜組成的電滲析器使污水中的陰、陽(yáng)離子得到別離?；瘜W(xué)處理法用于處理污水中溶解狀態(tài)的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物，利用化學(xué)反響將其轉(zhuǎn)化為微毒或無(wú)毒物質(zhì)，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為容易與水別離的型態(tài)。2023/11/27生物處理法包括好氧和厭氧生物處理兩種方式。其中，好氧生物處理對(duì)COD的去除效果較好。好氧生物處理法主要分為活性污泥法和生物膜法。這兩種方法中活性污泥法、氧化溝、SBR、A/O、A2/O、曝氣生物濾池、生物接觸氧化、生物流化床幾種工藝在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的較廣泛?；钚晕勰喾ǎ夯钚晕勰鄬?duì)有機(jī)物的降解主要在曝氣階段進(jìn)行，可分為兩個(gè)階段，吸附階段和穩(wěn)定階段。在吸附階段，主要是污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)移到活性污泥上去，這是由于活性污泥具有巨大的比外表積，而外表上含有多糖類(lèi)的粘性物質(zhì)所致。在穩(wěn)定階段，主要是轉(zhuǎn)移道活性污泥上的有機(jī)物為微生物所利用。當(dāng)污水中有機(jī)物處于懸浮狀態(tài)和膠態(tài)時(shí)，吸附階段很短，一般在15-45min左右，而穩(wěn)定階段較長(zhǎng)。生物處理法利用微生物的新陳代謝功能使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物被溶解并轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)。2023/11/27局部設(shè)備格柵曝氣沉砂池沉淀池2023/11/27局部設(shè)備輪輻式沉淀池氧化溝A2/O法設(shè)備示意2023/11/27三、污水處理工藝主要流程2023/11/27三、污水處理工藝主要流程調(diào)節(jié)池儲(chǔ)泥池消毒二沉池鼓風(fēng)機(jī)生化池粗隔柵進(jìn)水泵細(xì)格柵初沉池污水排放或更深層處理脫水處理后掩埋2023/11/27各級(jí)主要處理方法和作用處理級(jí)別去除的主要污染物主要方法去除效率一級(jí)處理懸浮或漂浮狀的固體柵格、沉砂、沉淀BOD一般可去除30%二級(jí)處理呈膠體或溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物，以及N、P等有機(jī)污染物活性污泥法、生物膜法去除率可達(dá)90%以上三級(jí)處理二級(jí)處理中微生物未能降解的有機(jī)物和可溶性無(wú)機(jī)物混凝沉淀、氣浮、砂濾、活性炭吸附、臭氧氧化、超濾常用于二級(jí)處理之后的補(bǔ)充處理，深度處理則以污水回收，再生利用為目的。N、P等可溶性無(wú)機(jī)物混凝沉淀、離子交換、電滲析病毒、細(xì)菌消毒2023/11/27①調(diào)節(jié)池因廢水的水質(zhì)、水量、酸堿度或溫度等水質(zhì)指標(biāo)隨排水時(shí)間大幅波動(dòng)，為使處理構(gòu)筑物和管渠不受廢水頂峰流量或濃度變化的沖擊，需設(shè)調(diào)節(jié)池。許多時(shí)候，將某些生化預(yù)處理安排在調(diào)節(jié)池中一并完成。2023/11/27②隔柵不管何種污水在進(jìn)入水泵及主題構(gòu)筑之前，均需設(shè)置格柵以攔截較大雜物；設(shè)置篩網(wǎng)以攔截較細(xì)懸浮物。2023/11/27③沉淀池沉淀池一般是在生化前或生化后泥水別離的構(gòu)筑物，多為別離顆粒較細(xì)的污泥。在生化之前的稱(chēng)為初沉池，沉淀的污泥無(wú)機(jī)成分較多，污泥含水率相對(duì)于二沉池污泥低些。位于生化之后的沉淀池一般稱(chēng)為二沉池，多為有機(jī)污泥，污泥含水率較高。2023/11/27④生化處理城市污水的主要污染物是有機(jī)物，因此目前國(guó)內(nèi)外大多采用生物法?；瘜W(xué)法的，因其去除率不高，出水達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，只適用于某些特定的對(duì)出水水質(zhì)要求不高的地方。在生物法中，有活性污泥法和生物濾池兩大類(lèi)，生物濾池的處理效率不高，衛(wèi)生條件較差，我國(guó)較少使用，而活性污泥法占絕大多數(shù)?；钚晕勰喾ㄖ惺褂米顝V泛的主要有三類(lèi)：①傳統(tǒng)活性污泥法和它的改進(jìn)型A/O、A2/O工藝，②氧化溝，③SBR工藝。2023/11/27傳統(tǒng)活性污泥法及改進(jìn)型A/O法傳統(tǒng)活性污泥法是應(yīng)用最早的工藝，它去除有機(jī)物的效率很高，在處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥采用厭氧消化方式進(jìn)行穩(wěn)定處理，對(duì)消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和運(yùn)行費(fèi)用都比較低，因而得到廣泛應(yīng)用。近20年來(lái)，水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害越來(lái)越嚴(yán)重，去除氮、磷列入了污水處理的目標(biāo)，于是出現(xiàn)了活性污泥法的改進(jìn)型A/O法和A2/O法。A/O法有兩種，一種是用于除磷的厭氧—好氧工藝，一種是用于脫氮的缺氧—好氧工藝；A2/O法那么是既脫氮又除磷的工藝。2023/11/27A2/O法厭氧池：指非充氧池〔區(qū)〕，溶解氧濃度一般小于0.2mg/L，主要功能是進(jìn)行磷的釋放。缺氧池：指非充氧池〔區(qū)〕，溶解氧濃度一般為0.2～0.5mg/L，主要功能是進(jìn)行反硝化脫氮。好氧池：指充氧池〔區(qū)〕，溶解氧濃度一般不小于2mg/L，主要功能是降解有機(jī)物、硝化氨氮和過(guò)量攝磷。硝化：指污水生物處理工藝中，硝化菌在好氧狀態(tài)下將氨氮氧化成硝態(tài)氮的過(guò)程。返硝化：指污水生物處理工藝中，反硝化菌在缺氧狀態(tài)下將硝態(tài)氮復(fù)原成氮?dú)獾倪^(guò)程。2023/11/27活性污泥法根本流程圖2023/11/27氧化溝氧化溝是活性污泥法的一種變型，在水力流態(tài)上不同于傳統(tǒng)活性污泥法，是一種首尾相接的循環(huán)流，通常采用延時(shí)曝氣，在污水凈化的同時(shí)污泥得到穩(wěn)定。它不設(shè)初沉池和污泥消化池，處理設(shè)施大大簡(jiǎn)化。氧化溝具有傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，去除有機(jī)物的效率很高，也具有脫氮的功能。如果在溝前增設(shè)厭氧池，還可同時(shí)除磷。氧化溝這種高效、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，使它在中小型城市污水處理廠中得到廣泛應(yīng)用。2023/11/27氧化溝2023/11/27SBRSBR是序批式活性污泥法，根本特征是在一個(gè)反響池中完成污水的生化反響、沉淀、排水、排泥，不僅省去了初沉池和污泥消化池，還省去了二沉池和回流污泥泵房，處理設(shè)施比氧化溝還要簡(jiǎn)單，而且處理效果好，有的SBR工藝還具有很強(qiáng)的脫氮除磷功能。SBR工藝對(duì)自控要求高，過(guò)去自控設(shè)備不過(guò)關(guān)，這種工藝無(wú)法推廣，近年來(lái)自控技術(shù)和儀表應(yīng)用于污水處理已經(jīng)過(guò)關(guān)，因而SBR工藝得到大力推廣，成為業(yè)內(nèi)人士十分關(guān)注的一種工藝。2023/11/27MBRMBR是膜生物反響器的簡(jiǎn)稱(chēng)，為膜別離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合之新型態(tài)廢水處理系統(tǒng)。以膜組件取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端二沉池，在生物反響器中保持高活性污泥濃度，提高生物處理有機(jī)負(fù)荷，從而減少污水處理設(shè)施占地面積，并通過(guò)保持低污泥負(fù)荷減少剩余污泥量。MBR是一種由膜別離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，以膜組件取代二沉池在生物反響器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地，并通過(guò)保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點(diǎn)：處理效率高、出水水質(zhì)好；設(shè)備緊湊、占地面積小；易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。2023/11/27BAF曝氣生物濾池簡(jiǎn)稱(chēng)BAF，是80年代末在歐美開(kāi)展起來(lái)的一種新型生物膜法污水處理工藝，于90年代初得到較大開(kāi)展，最大規(guī)模達(dá)幾十萬(wàn)噸每天，并開(kāi)展為可以脫氮除磷。該工藝具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、去除AOX〔有害物質(zhì)〕的作用。曝氣生物濾池是集生物氧化和截留懸浮固體一體的新工藝。曝氣生物濾池與普通活性污泥法相比，具有有機(jī)負(fù)荷高、占地面積小〔是普通活性污泥法的1/3〕、投資少〔節(jié)約30%〕、不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，但它對(duì)進(jìn)水SS要求較嚴(yán)〔一般要求SS≤100mg/L，最好SS≤60mg/L〕，因此對(duì)進(jìn)水需要進(jìn)行預(yù)處理。同時(shí)，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。2023/11/27工藝比較及選