污水处理讲座

污水处理的污水处理的技术原理与应用技术原理与应用前前 言言碳氮磷污染的危害性水体的富营养化水体出现缺氧，水质恶化黑臭；水体中有毒有害物质增加，水中生物的大量死亡；给水体带来大量病原菌、寄生虫卵及病毒等；造成水体重金属富集，并可由水中生物转移至人体；引发藻类大量繁殖，加快湖泊水体的老化程度。海洋赤潮湖泊水华污染物来源点源污染城镇污水工业废水面源污染 农业排水我国水体污染现状局部有所改善整体仍在恶化主要内容第一章第一章 有机物生物去除的工艺原理与应用有机物生物去除的工艺原理与应用第二章第二章 脱氮除磷的工艺原理与研究进展脱氮除磷的工艺原理与研究进展第三章第三章 生物去碳脱氮除磷的技术应用生物去碳脱氮除磷的技术应用第四章第四章 污水深度处理方法的工艺原理与应用污水深度处理方法的工艺原理与应用第一章第一章 有机物生物去除的有机物生物去除的工艺原理与应用工艺原理与应用第一节第一节 物理化学法物理化学法格栅拦截法大型悬浮物、漂浮物（混凝）沉淀法非溶解性物质（混凝）气浮法非溶解性物质（混凝）过滤法非溶解性物质化学氧化法吸附法第二节第二节 生物化学法生物化学法分类一：好氧法如一段式曝气池厌氧法水解酸化阶段，产甲烷阶段；如UASB分类二：活性污泥法生物膜法 曝 气 池 二沉池 空气 回流污泥 剩余污泥 出水 进水 进水 出水 消化气 澄清区 污泥层 悬浮层 第三节第三节 主要工程应用主要工程应用视污水水质条件而定：混凝沉淀/气浮进水SS/胶体浓度高；混凝过滤/炭滤进水SS/胶体浓度低；A/O工艺进水难降解有机物浓度高，考虑水解酸化；AB工艺进水有机物浓度高，分段处理以提高效率；A2/O工艺协同考虑脱氮除磷工艺；化学氧化除色度及分解有机物；第二章第二章 脱氮除磷的工艺原理与脱氮除磷的工艺原理与研究进展研究进展第一节第一节 物理化学法脱氮物理化学法脱氮吹脱法折点加氯法离子交换法 第二节第二节 化学法除磷化学法除磷混凝沉淀除磷技术晶析法除磷技术特点：效率高，污泥产量大 第三节第三节 生物法脱氮生物法脱氮基本原理氨化作用：多种微生物硝化作用：亚硝酸菌，硝酸菌（好氧）反硝化作用：反硝化菌（缺氧/厌氧）典型应用A/O工艺：A段为缺氧段，存在氧、硝酸盐/亚硝酸盐，DO一般低于0.5mg/L；O段倾向于延时曝气；有混合液回流。出水 进水 CN DN a.S 第四节第四节 生物法除磷生物法除磷基本原理发酵性产酸菌 水中基质 O2 P 乙 酸 有机基质 积磷细菌 非积磷 异养细菌 好氧区 厌氧区 基质O2 能量细胞 物质 基质O2 能量细胞 物质 好氧区 厌氧区 基质 乙酸 乙酸聚 P PHB能量+P 发酵 产酸菌 积磷菌 放磷 吸磷 聚 P 积磷菌 PHB 积磷菌 PHB 积磷菌 聚 P 厌氧产酸后基质的利用和 PHB 的贮藏 生物除磷机理图解 典型应用A/O工艺：A段为厌氧段，DO一般要求低于0.2mg/L；O段倾向于短时普通曝气；无混合液回流。QRAS,0.51.0Q关于其它“A/O”工艺水解酸化+接触氧化（生物膜法）：A段为厌氧/缺氧段，以水解酸化为主；O段为好氧段，以好氧反应为主；一般无混合液回流及污泥回流。上述同样适合活性污泥法，但需设污泥回流。第五节第五节 生物法脱氮机理研究进展生物法脱氮机理研究进展微生物对氮的可能转化途径 1、同时硝化反硝化(SND)现象：在有氧条件下存在反硝化反应进程硝化和反硝化在同一反应器中、相同操作条件下同时发生 机理：宏观环境解释：反应器内存在缺氧/厌氧段水力因素微环境理论：微生物絮体内存在DO梯度 生物学的解释：存在着好氧反硝化菌影响因素DO适中，与污泥絮体大小有关碳源同传统相比，要求不严格活性污泥絮体大小颗粒大小、密实度适中 ORP同DO2、短程硝化反硝化机理：NH4+NO2 N2 将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，然后直接进行反硝化要点：细致地选择污泥龄，保留亚硝化细菌，排除硝化细菌3、厌氧氨氧化机理：厌氧条件下，以NO3 或NO2为电子受体，将氨转化为N2 要点：厌氧氨氧化反应和厌氧氨氧化菌的存在 4、氧限制自养硝化反硝化（OLAND）机理：控制溶解氧，使硝化过程仅进行到NH4+氧化为NO2阶段，由NO2氧化与未反应的NH4+形成N2。要点：低溶解氧浓度下实现维持NO2的积累 5、好氧反氨化现象：某些高浓度含氮废水处理过程中，氨转化为氮气的过程不需要按化学计量式消耗电子供体。机理：涉及到的微生物目前尚不太清楚。第六节第六节 生物法除磷机理研究进展生物法除磷机理研究进展反硝化除磷 在磷的生物摄/放过程中，反硝化除磷细菌（DPB）以硝态氮取代氧作为电子受体 反硝化脱氮和生物除磷合二为一 第三章第三章 生物脱氮除磷的技术应用生物脱氮除磷的技术应用第一节第一节 序批式反应器的应用序批式反应器的应用SBR工艺 进水期、反应曝气期、静沉期、滗水期、闲置期 与A/O相同，可实现生物脱氮/除磷 废水 出水 闲置期 排水期 沉降期 反应期 进水期 CASS与CAST与A2/O工艺类似，兼有脱氮除磷功能 生物选择区 缺氧区 主 反 应 区 污泥回流 曝气 Q 表面滗水器 MSBRUNITANK 第二节第二节 ABAB法的应用法的应用原理 A级：短时曝气，利于除磷；底物浓度高，反应速度快；B级：延时曝气，利于硝化；底物浓度低，出水水质好。工艺的延伸生物膜法：可不设中沉池；B级可采用A/O等工艺A+A/O；A+SBR第三节第三节 氧化沟的应用氧化沟的应用原理A/O工艺的多级串联A段：距曝气机下游较远的区域；O段：距曝气机下游较近的区域；特点：循环水流混合条件好，传质效果佳。进水 至二沉池 回流污泥 氧化沟工艺的重要变革工艺变革：增设厌氧池相当于A2/O工艺；设备变革：微孔曝气氧化沟；结合SBR类交替式氧化沟；一体化方向一体式氧化沟第四节第四节 A A2 2/O/O工艺的应用工艺的应用原理生物脱氮除磷A1段：厌氧释磷；A2段：缺氧反硝化；O段：好氧硝化。工艺的改良A+A2/O工艺解决A1段DO问题；工艺改良示例：CCFP工艺机理：水处理工艺与氧化沟工艺相结合；水流动力学独特的弯道水力条件（主流，二次流，边壁湍流扩散），混合传质作用更佳；反应动力学同时硝化反硝化特点：兼具两种工艺的特点；节约能耗。OA1搅拌器推流器推流器混合液回流过水孔出水至二沉池进水及污泥回流A2过水孔 第四章第四章 污水深度处理方法的污水深度处理方法的工艺原理与应用工艺原理与应用污水深度处理概述污水深度处理概述深度处理目的：一般指污水回用深度处理对象：有机物，悬浮物，离子深度处理工艺：一般为污水处理工艺与给水处理工艺的结合水中杂质颗粒分布污水回用的主要途径第一节第一节 物理化学法物理化学法（混凝）沉淀法非溶解性物质（混凝）气浮法非溶解性物质（混凝）过滤法非溶解性物质化学氧化法吸附法，离子交换法微滤，超滤，钠滤，反渗透第二节第二节 生物化学法生物化学法生物膜法接触氧化法曝气生物滤池（BAF）生物活性炭（BAC）投炭式活性污泥法（PACT）膜生物反应器（MBR）接触氧化法生物膜法的一种；泥龄长，效果稳定。单位空间内生物量少；占地面积较大。案例：深圳自来水预处理曝气生物滤池生物膜法的一种，与V型滤池的结合；单位空间内生物量多；占地面积小。案例：中石化含油废水深度生化处理主导工艺生物活性炭生物膜法的一种，给水处理方法的延伸；单位空间内生物量多；占地面积小；与臭氧相结合，效果更理想。案例：中石油含油废水深度生化处理主导工艺投炭式活性污泥法生物膜法与活性污泥法相结合的一种。机理：活性炭的吸附作用提高反应速率；增加反应时间；微生物的分解作用投加浓度低，处理成本低。特点：提高对难降解有机物的去除率；增强抗冲击负荷的能力；保证安全性（增强系统抵抗油、有毒物等的能力）；减轻后续处理系统的负荷，总处理成本低；生化池内活性炭累积量多，抗冲击负荷能力强；有助于提高反应速率，提高难降解有机物去除率。膜生物反应器（MBR）特点：利用膜取代传统二沉池的一种新工艺；对污泥性状的要求低，生化池运行灵活。分类：性质微滤膜、超滤膜；帘式膜、平板膜位置内置式、外置式局限性：周边设备较多；价格因素；管理水平要求高。第二节第二节 除离子工艺概述除离子工艺概述离子交换法阴阳离子交换（复床、混床）电渗析膜法反渗透第三节第三节 化学氧化方法概述化学氧化方法概述氯液氯次氯酸盐二氧化氯复合二氧化氯高纯二氧化氯臭氧FENTON