污水处理讲座

污水处理的技术原理与应用 前 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 有 机 物 生 物 去 除 的 工 艺 原 理 与 应 用第 二 章 脱 氮 除 磷 的 工 艺 原 理 与 研 究 进 展第 三 章 生 物 去 碳 脱 氮 除 磷 的 技 术 应 用第 四 章 污 水 深 度 处 理 方 法 的 工 艺 原 理 与 应 用 第一章 有机物生物去除的工艺原理与应用 第 一 节 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 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 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 脱氮除磷的工艺原理与研究进展 第 一 节 物 理 化 学 法 脱 氮 吹 脱 法 折 点 加 氯 法 离 子 交 换 法 第 二 节 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 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 C N DN a. S 第 四 节 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 。 Q 图 4 39 A/O工 艺 RAS, 0.51.0 Q 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 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 DO 2、 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 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 生物脱氮除磷的技术应用 第 一 节 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 MSBR UNITANK 第 二 节 AB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 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 A2/O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+A 2/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 。 O A1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 污水深度处理方法的工艺原理与应用 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 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 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 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 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