废水处理讲稿课件

第一讲第一讲 污水的来源及特性污水的来源及特性第一节第一节 污水的水质污染指标及其意义污水的水质污染指标及其意义1.1 污水的水质污染指标及意义污水的水质污染指标及意义1.1.1 固体物质固体物质在生活污水中，SS约有5258%，主要是一些微生物不能降解的惰性物质。其中挥发性悬浮固体占悬浮固体总数的7580%。城市污水中的SS大约在200300mg/L，平均约为250mg/L。每人每日平均排放SS约5090克。总固体悬浮固体溶解固体，即：总固体悬浮固体溶解固体，即：TSSSDSSS指标的意义：指标的意义：（1）表示污水的污染情况。SS含量多少直接影响水环境的外观情况，同时也对水的复氧过程产生重要影响。（2）可反映用简单沉淀方法去除污染物的效果，反映该污水是否易于处理。1.1.2 生物化学需氧量生物化学需氧量（BOD）BOD耗氧规律的特点：耗氧规律的特点：在好氧的条件下，有机物被生物氧化分解时所耗用的氧主要用于两个阶段：第第一一阶阶段段：（碳化阶段）主要分解碳、氢有机物质，分解过程比较快：有机物O2微生物CO2H2ONH3能量第第二二阶阶段段：（硝化阶段）主要分解含氮有机物，使NH3转化为亚硝酸盐和进一步转化成硝酸盐：2NH33O22HNO2H2O能量2HNO2O22HNO3能量BOD指标的意义：指标的意义：（1）显示可生物降解的有机物量。BOD含量高说明水污染严重，水中缺氧。若水体中BOD含量高时，溶解氧很低可导致鱼虾等绝迹。我国颁布 标 准 要 求 二 级 污 水 处 理 厂 的 出 水 中BOD530mg/L。（2）模拟污水进入水体后，水体的耗氧过程。（3）可用于判断污水处理厂生物法净化过程。制定水体和排放的水质标准。1.1.3 化学耗氧量化学耗氧量（COD）COD指标的意义：指标的意义：COD无机物耗氧量可生物降解的有机物量BOD5不可生物降解的有机物量CODN.P。从上式中可以看出，根据COD值的测定情况，可在卫生意义上直接说明问题。COD与与BOD的关系：的关系：（1）COD减去BOD所得差值，近似代表了微生物所不能降解的有机物量，该值越大，不能降解的有机物的绝对量就越多。不能降解的有机物通常需用化学法去除。（2）工业废水成份复杂，各有其特殊性，不是所有的有机工业废水都可以生化处理，一般用BOD5/COD来表征城市污水的生化处理的可能性。BOD5/COD的值越大说明越易生化处理；反之则不易。一般经验数值如下：BOD5/COD45%易生化BOD5/COD35%可生化BOD5/COD30%难生化BOD5/COD25%不可生化1.1.4 总有机碳总有机碳(TOC)TOC 污水中所有有机物的含碳量。一般用总碳与总无机碳之差来表示总有机碳(TOC)，即：TOCTCTIC。1.1.5 有毒物质有毒物质1.1.6 pH与碱度与碱度pH表示水质的酸碱性，是其所含氢离子浓度的负对数；pH7为中性，pH7为碱性，pH7为酸性。1.1.7 磷磷1.1.8 氮氮总氮有机性氮无机性氮蛋白性氮非蛋白性氮氨氮亚硝酸氮硝酸氮1.2 水样的采集与保管水样的采集与保管第二讲第二讲 污水的一级处理污水的一级处理第一节第一节 格格 栅栅从类型上讲，格栅可分为粗格栅、中格栅、细格栅三类。从型式上讲，格栅则分为高链式格栅除污机、一体三索式格栅除污机、回旋式格栅除污机、阶梯式格栅除污机等。下面简单介绍如下：1.1 以间距分类的格栅以间距分类的格栅1.2 常用机械格栅除污机常用机械格栅除污机1.2.1高链式格栅除污机一种链条式格栅，常用于较深的格栅井中，去除污水中的漂浮物。见后图41。1.2.2一体三索式格栅除污机一种钢丝绳牵引式格栅除污机，常用于城市污水处理去除粗大固体悬浮物。见后图42。1.2.3回旋式格栅除污机1.2.4阶梯式格栅除污机第二节第二节 沉砂池沉砂池常用的沉砂池有平流式、竖流式、曝气式、旋流式四种形式。2.1曝气沉砂池曝气沉砂池是长形的池体，在沿池壁一侧距池底6090cm高度处设曝气装置，在其下部设集砂斗。2.2涡流式沉砂池涡流沉砂池是利用水力涡流，使砂和有机物分开，以达到除砂的目的。污水从切线方向进入圆形沉砂池，进水渠道设一跌水榄，使可能沉积在渠道底部的砂子向下滑入沉砂池；还设有一个挡板，使水流和砂子进入沉砂池时向池底流行，并加强附壁效应。在沉砂池中间设有可调速的桨板，使池内的水流保持环流。桨板、挡板和进水水流组合在一起在沉砂池内产生螺旋状环流，在重力的作用下，使砂子沉下，并向池中间移动。由于愈靠中心水流断面愈小，水流速度逐渐加快，最后将沉砂落入砂斗；较轻的有机物则在沉砂池中间部分与砂子分离。池内的环流在池壁处向下，到池中间则向上，加上桨板的作用，有机物在池中心部位向上升起，并随着出水水流进入后续构筑物。涡流式沉砂池常见的两种类型：涡流式沉砂池常见的两种类型：1.平底型平底型池底板为两块活动的钢板，钢板和轴管间有一环形的集砂孔。这种形式是美国史密斯及拉夫利斯(Smith&loveless)公司专利，商品名为佩斯塔(Pista)沉砂池。构造图见后46。2.斜底型斜底型无底板，进入砂斗的空间较大。这种池子是美国姜慕纽尔(JohnMeunier)公司斯产品，商品名为幕克坦(Mectan)。构造图见后47。第三节第三节 沉淀池沉淀池沉淀池：沉淀池：将污水中可沉降的固体物质，在重力作用下下沉，从而与水分离的污水处理构筑物。初沉池：初沉池：一级处理系统中，污水经格栅和沉砂处理后，进行沉淀处理使污水中的可沉降悬浮固体在重力作用下与污水分离的构筑物。二沉池：二沉池：二级处理系统中，在生物反应池后面，沉淀活性污泥，并将其与水分离的构筑物。经二沉池处理后，污水携带的悬浮物的量降到最低，从而达到清澈的水质排放。沉淀池的池内结构包括进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。小型的沉淀池可采用钢结构，大型沉淀池一般采用钢筋混凝土结构。经初沉池沉淀下来的悬浮固体称为初沉污泥初沉污泥。二沉池沉淀下来的悬浮团体一部分回流到生物反应池中补充池内的微生物，称为回流污泥回流污泥；另一部分为剩余污泥剩余污泥，输送到污泥脱水间脱水。3.1 沉淀池的类型沉淀池的类型3.2 不同沉淀池的类型介绍不同沉淀池的类型介绍3.2.1 平流式沉淀池平流式沉淀池3.2.2 竖流式沉淀池竖流式沉淀池3.2.3 辐流式沉淀池辐流式沉淀池辐流式沉淀池水平断面为圆形，污水从中心进入，澄清水从池的周边溢出。污水从中心向池周呈水平流动过程中，流速由大变小。直径一般为2050m。如下图所示。3.3 影响沉淀池运行因素影响沉淀池运行因素3.4 沉淀池的运行及事故的排除沉淀池的运行及事故的排除第四节第四节 隔油池隔油池隔油池是常用的一种除油装置，它利用油的比重轻、自然上浮的原理将油分离。如下图所示：第三讲第三讲 污水的二级处理污水的二级处理第一节第一节 活性污泥法活性污泥法 活性污泥法活性污泥法是使微生物群体(又称活性污泥)在曝气池内呈悬浮状态、并与污水充分接触而使污水得到净化的方法。它是目前污水二级处理厂应用最为普遍的有效处理方法。1.1 概念概念包括标准式、多点进水式和延时曝气式三种方式，简介如下：1.2 常用工艺及其工艺流程常用工艺及其工艺流程1.2.1 普通活性污泥法普通活性污泥法1.2.1.1 标准活性污泥法标准活性污泥法污水与回流污泥从曝气池进入，经一段生物反应之后，污水与污泥混合液流入沉淀池，在沉淀池内进行泥水分离，水从沉淀池出水堰流走，污泥一部分回流到曝气池作微生物量的补充，另一部分剩余污泥到污泥处理系统中进行处理。工艺流程图如下：1.2.1.2 多点进水活性污泥法多点进水活性污泥法1.2.1.3 延时曝气活性污泥法延时曝气活性污泥法1.2.2 厌氧、好氧活性污泥法厌氧、好氧活性污泥法常用工艺介绍如下：常用工艺介绍如下：1.2.2.1 脱氧为主的缺氧、好氧活性污泥法脱氧为主的缺氧、好氧活性污泥法(A/O)生物脱氮由硝化和反硝化两个过程组成，以脱氮为主就必需要保证硝化能充分进行，使进水的氨氮大部分硝化成硝酸盐。硝化菌的世代时间长，好氧段的泥龄要长，要求泥龄1540天，同时还要加大生物反应池的容积或微生物浓度，以降低有机负荷，其污泥负荷与延时曝气接近。系统的BODSS负荷0.15kgBOD5/kgMLSS.d。脱氮的反硝化过程是通过回流污泥或回流硝化后的硝化液携带回来的NO3-N在缺氧的状态下，利用进水的碳源进行脱氧。因此，必需有一定的碳氮比，一般BOD:NO3-N在45:1之上，脱氮才能彻底；同时必需保证足够的混合液回流比。1.2.2.2 除磷为主的厌氧、好氧活性污泥法除磷为主的厌氧、好氧活性污泥法(A/O)根据生物除磷的原理，在厌氧段内磷的含量明显升高，而在曝气池内磷的含量显著降低。1.2.2.3 除磷脱氧的厌氧、缺氧、好氧除磷脱氧的厌氧、缺氧、好氧活性污泥法活性污泥法(A2/O)厌氧、缺氧、好氧活性污泥法又称A2/O工艺，它可以同时达到除磷和脱氮的目的，从流程图中可以看出，厌氧段内保证磷的释放，使好氧段内有更强的吸收磷的能力，达到除磷的目的；缺氧段内由回流混合液带入的NO3-N在缺氧的条件下，利用污水中的碳源进行反硝化达到脱氮的目的；好氧段内有机物降解和氨氮进行硝化，达到去除有机物和硝化的目的。因此，A2/O工艺可以获得比较好的处理效果。工艺流程图见后：1.2.3 氧化沟活性污泥法氧化沟活性污泥法氧化沟氧化沟又称循环曝气池，是于20世纪50年代由荷兰的巴斯维尔(Pasveer)所开发的一种污水生物处理技术，属于活性污泥法的一种变型。下面简单介绍几种目前较为常用的氧化沟系统：1.2.3.1 环状氧化沟环状氧化沟1.2.3.2 卡鲁塞尔卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟氧化沟1.2.3.3 奥贝尔奥贝尔(Orbal)氧化沟氧化沟1.2.3.4 三沟式氧化沟三沟式氧化沟1.2.3.5 厌氧段加氧化沟厌氧段加氧化沟同活性污泥法的延时曝气系统相比，氧化沟具有以下优势：1.对水温、水质、水量的变动有较强的适应性。2.污泥龄一般可达1530d，为传统活性污泥系统的36倍。可存活、繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物。如硝化菌，在氧化沟内可能产生硝化反应。3.污泥产率低，且多达到稳定的程度，无需再进行消化处理。1.2.4 AB法活性污泥系统法活性污泥系统AB法法（AdsorptionBioderation），即：吸附生物降解法吸附生物降解法。主要特点主要特点：A段和B段两个系统严格分开。A段段以 非 常 高 的 负 荷 运 行，污 泥 负 荷 为 26kgBOD5/kgMLSSd，是常规法的1020倍，泥龄控制很短。A段内微生物以细菌为主，污水在很短的水力停留时间内（约为30min），通过生物吸附作用去除BOD大约4060%。B 段段 则以低负荷运行，水力停留时间23h，泥龄1520天，污泥负荷0.150.30kgBOD5/kgMLSSd。微生物中有菌胶团，原生动物和后生动物，后者占主要比例。污水在B段内继续分解有机物和进行硝化反应，达到较高的去除效果。由于两级的微生物绝然不同，因此A段和B段的回流应严格分开。1.2.5 间歇式活性污泥法间歇式活性污泥法(SBR)间歇式活性污泥法又称为序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor），其本质上仍属于活性污泥法的一种。它是由同一反应器分别完成进水、反应、沉淀、排水和闲置等5个过程，从污水流入开始到待机时间结束算一个周期。污水连续按序列进入每一个反应器，它们运行时相对关系是有序的，也是间歇的。对于一个反应器经历五个阶段称为一个周期，单个SBR反应器是间歇进水、间歇排水，但多个SBR反应器并联运行时，只有安排得当也可以做到连续排水。主要特点：主要特点：1.工艺简单、造价较低。SBR工艺将活性污泥法的生物反应池和沉淀池集于一体，无需设置污泥回流系统，一般情况下可不设调节池和初沉池。由于流程简单，构筑物少，相应减少占地面积和基建投资。2.运行方式灵活、适应性强。可根据进水的水质和水量的变化，灵活调整反应的时间、投入SBR反应器的个数等。在水质水量变化较大的情况下，应用SBR工艺有更大的优越性。3.可在工艺过程中通过溶解氧的控制实现除磷脱氮的目的。例如在进水阶段不供氧，通过搅拌，使污泥在厌氧状态释放磷，在反应阶段处于好氧状态过量地吸收磷。又如，反应过程将氨氮进行硝化，在后期可处于缺氧状态实现反硝化作用脱氮。4.SBR好氧反应过程相当于反应器内有机物浓度降低，是按时间变化的理想推流过程，即生化反应推动力大，因而它能提高生化反应速率。此外，它利用时间上的推流代替空间上的推流，易于实现自动控制。5.SBR法能有效防止污泥膨胀。由于SBR具有理想推流式的特点，反应期间反应底物浓度大、缺氧与好氧状态交替变化以及泥龄较短，都是抑制丝状菌生长的因素。1.3 活性污泥的特性与评价指标活性污泥的特性与评价指标1.3.1 混合液悬浮固体混合液悬浮固体(MLSS)1.3.2 混合液挥发性悬浮固体混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)1.3.3 污泥沉降比污泥沉降比(SV30)1.3.4 污泥指数污泥指数(SVI)混合液30min静沉后污泥容积(ml/L)污泥指数全称污泥容积指数，是指曝气池混合液经30分钟静沉后，一克干重污泥所占的体积。计算公式：SVI1.3.5 污泥龄污泥龄(ts)污泥干重（g/L）混 合 液 30min静 沉 后 污 泥 容 积(ml/L)1.4 影响活性污泥法的因素影响活性污泥法的因素1.4.1 BOD负荷率负荷率1.4.2 溶解氧溶解氧1.4.3 水温水温1.4.4 pH值值1.4.5 营养物平衡营养物平衡1.4.6 有毒物质的影响有毒物质的影响1.5 曝气池的曝气方法与运行管理曝气池的曝气方法与运行管理1.5.1 曝气池的曝气方法曝气池的曝气方法1.5.1.1 鼓风曝气法鼓风曝气法(压缩空气曝气法压缩空气曝气法)1.5.1.2 机械曝气法机械曝气法1.5.2 曝气池的运行管理曝气池的运行管理1.6 活性污泥的回流与剩余污泥的排放活性污泥的回流与剩余污泥的排放1.6.1 活性污泥的回流活性污泥的回流回流污泥量与进水流量之比为回流比（用r表示）：r=Qr/Q回流比r与曝气池中的MLSS，二沉池底流RSSS之间有如下关系：r=MLSSRSSSMLSSRSSS：回流污泥中混合液悬浮固体浓度。MLSS：活性污泥混合液悬浮固体浓度。回流量的调节方法：回流量的调节方法：（1）根据二沉池泥层的高度进行调节（2）根据进水流量进行调节（3）根据污泥沉降比进行调节1.6.2 剩余污泥量的控制剩余污泥量的控制（1）根据活性污泥浓度(MLSS或MLVSS)作排泥控制。（2）根据污泥负荷(kgBOD5/kgMLSSd)作排泥控制。（3）根据污泥在1000ml量筒中30min沉降率(%)作排泥控制。（4）根据活性污泥在系统中的停留时间，即根据污泥的泥龄作排泥控制。总之，准确掌握剩余污泥的排放是保证二沉池正常运行的关键，适时排泥可避免二沉池事故的发生，这就要求运行工作要有高度责任心。1.7 曝气与沉淀系统的运行操作曝气与沉淀系统的运行操作关键是要掌握好五大操作环节，即：进水、配水、回流、排泥供氧、泥水分离。1.8 活性污泥法中常见的异常现象活性污泥法中常见的异常现象1.8.1 污泥膨胀污泥膨胀污泥结构松散，污泥指数上升，颜色异变，混合液在量筒中浑浊而不下沉，含水率上升，往往排泥也降低不了污泥体积等现象，说明污泥发生了膨胀。污泥膨胀的原因一般是因为丝状菌繁殖所引起的。生物氧化使有机物分解成CO2和H2O，若供氧不足，则分解产物是有机酸和有机醇，利于丝状菌繁殖，丝状菌体的含氮量比菌胶团低，表面积大，在含氮不足的情况下丝状菌也可以繁殖。解解决决办办法法：除因水质发生异变和活性污泥中毒外，可以从充氧量和含氮量着手。如充氧量不足，则可加大或使一部分污水从安全出水口排出，以减轻负荷。夏季需要氧量较大，可以适当降低污泥浓度，必要时还可停止进水，将沉淀的污泥抽回到曝气池闷曝一段时间。若pH较低，可投加石灰等调节。若污泥大量流失可投加510mg/l氯化铁，帮助凝聚。刺激菌胶团生长，或投加漂白粉，抑制丝状菌生长、繁殖。总之，运行中要根据引起膨胀的原因，采取措施。1.8.2 污泥解体污泥解体混合液浑浊而污泥松散，絮凝体微细化，泥水界面不清，出水浑浊，处理效果坏等现象。污泥解体，其原因可能是过氧化，充氧量过大，负荷低，污泥氧化超过合成，一部分被氧化成灰分，使活性污泥生物营养的平衡遭到破坏，使微生物量减少而失去活性，吸附能力降低，絮凝体缩小质密、SVI降低。也可能是由于混入了有毒物质，微生物受到抑制或伤害，净化能力下降或完全停止，造成污泥话性差或丧失。解决办法解决办法：首先通过显微镜观察产生的原因，当认为是曝气过量时，应对污水量，回流污泥量、空气量和排泥状态加以调整，根据SV%、MLSS、DO等多项指标决定调节量。1.8.3 污泥上浮污泥上浮污泥上浮发生在二沉池，一般有三种现象：第一种第一种：污泥脱氮（反硝化）或者是污泥腐化，成块上浮；第二种第二种：污泥呈小颗粒分散上浮，然后在池面成片凝聚；第三种第三种：污泥大量上翻流失。污泥脱氮造成的污泥成块上浮，是由于曝气池内泥龄过长，污水在曝气池氧化进入硝化阶段。污泥在沉淀他中耗尽溶解氧以后，就向氧的化合物硝酸盐和亚硝酸盐夺氧，转化的气态氮使污泥减轻而上浮。产生原因：产生原因：溶解氧低于0.5mg/l，或静沉时间过长。解决办法解决办法：增加污泥回流量，或及时排除剩余污泥，或降低混合液污泥浓度，缩短污泥龄和降低溶解氧等，使之不进行到硝化阶段。第二节第二节 生物膜法生物膜法2.1 概念概念生生物物膜膜法法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。这种处理方法的实质是使细菌、真菌等微生物，以及原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥生物膜生物膜。从开始形成到成熟，生物膜要经历潜伏、生长两个阶段。一般的城市污水，在20左右的条件下大致需要30d左右的时间。2.2 生物膜法的特点生物膜法的特点1.生物膜法的微生物固着在填料或载体上，有一个相对稳守的生存环境，适合微生物大量繁殖，且泥龄较长，生物膜上能长世代时间较长的微生物，如硝化细菌等等。2.生物量稳定，数量大，对污水的水质水量变化有较强的适应性。3.从生物膜上剥落的生物污泥，所含的动物成分比较多，比重较大易于固液分离，即使含有大量丝状菌，也不会发生污泥膨胀。4.对低浓度的污水有较好的处理效果，能够处理进水浓度BOD5为20mg/L的低浓度污水，使出水BOD5降到510mg/L，可作为三级处理的工艺。5.一般生物膜法工艺比较节省能耗，如生物转盘、生物滤地等动力费用比较低，去除单位重量BOD的耗电量较少。6.有较好的硝化功能。2.3 生物接触氧化池的构造与运行管理生物接触氧化池的构造与运行管理2.3.1 接触氧化池接触氧化池生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物处理技术，也是工业污水处理中经常应用的处理工艺，其中心处理构筑物是接触氧化池。它是由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成，在形式上可分为分流式和直流式两种。常用的接触氧化池结构图见后：2.3.2 运行管理运行管理第三节第三节 水解及厌氧生物处理工艺水解及厌氧生物处理工艺 厌氧生物处理法是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧气的情况下把有机物转化为代谢产物及少量的细胞物质，这些代谢产物主要包括大量的生物气（沼气）和水。厌氧处理法的优点：厌氧处理法的优点：1.废水处理成本低，比好氧处理便宜很多。2.许多废水有机污染物好氧降解较为困难，而采用厌氧法都相对比较容易。3.厌氧废水处理的设备负荷高、占地少。4.厌氧方法所产生的剩余生物污泥量比好氧法少得多，且厌氧法所形成的剩余污泥无机程度高，脱水性能好，浓缩时可不用脱水剂，污泥处理较容易。5.厌氧方法对营养物需求量小，一般不需额外投入或可少投加营养物。6.厌氧法可处理高浓度有机废水，废水浓度高时，一般也不需要稀释水。7.厌氧法的菌种可以在中止供给废水及营养物情况下保留其生物活性及良好沉淀性能至少在一年以上，这就为间断或季节性运行提供有利条件。厌氧生物处理法的缺点：厌氧生物处理法的缺点：1.厌氧生物处理后出水的COD浓度高于好氧处理法。故原则上，仍需要后续处理，才能使废水达到排放标准。2.厌氧微生物对有毒物质较为敏感。因此，对于有毒废水性质了解不足或操作不当，在严重时可能导致反应器运行条件恶化。3.厌氧反应器初次启动过程缓慢，一般需要812周以上。3.1 厌氧处理的基本理论知识厌氧处理的基本理论知识3.1.1 厌氧降解过程厌氧降解过程就一些复杂有机物而言，厌氧过程分为四个阶段，即：水水解解阶阶段段：高分子有机物因相对分子质量大，不能透过细胞膜，因此不能为细菌直接利用。故它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子、这些小分子的水解产物能够溶解于水中并透过细胞膜为细菌所利用。这个过程包括一些悬浮有机物的水解液化和大分子有机物转化为小分子有机物的过程。发发酵酵（酸酸化化）阶阶段段：在这一阶段，上述小分子有机物在发酵细菌细胞内转化为更简单的化合物并分泌到细胞外。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳，氢气、氨、硫化氢等。与此同时，发酵（酸化）菌也利用部分物质合成新的细胞物质。产产乙乙酸酸阶阶段段：在这阶段里，上阶段的产物进一步被转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。产甲烷阶段：产甲烷阶段：这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸、甲醇等在甲烷细菌的作用下转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。3.1.2 影响厌氧处理的环境因素影响厌氧处理的环境因素3.1.2.1 温度及其波动温度及其波动3.1.2.2 pH值及其波动值及其波动3.1.2.3 营养物与微量元素营养物与微量元素3.1.2.4 废水中常见有毒物质的影响废水中常见有毒物质的影响 为了维持微生物的生长，废水中应保持主要营养物的平衡。对于未酸化的废水，BOD:N:P约为350:5:1，或C:N:P=130:5:1，已完全酸化的废水取BOD:N:P=1000:5:1，或C:N:P=330:5:1，对于部分酸化废水可在上述范围内作选择。3.1 厌氧处理的基本理论知识厌氧处理的基本理论知识3.2.1 工艺工艺从废水处理的应用上来说，厌氧处理法可分为两大类型：1.完全处理，即：厌氧过程达到产甲烷阶段；2.不完全处理，即：在厌氧过程中仅完成水解和酸化阶段。3.2.2 厌氧处理的工艺设备厌氧处理的工艺设备厌氧处理的工艺设备有多种形式，即：厌氧接触工艺、厌氧滤器（AF）、上流式厌氧污泥（UASB）等形式，前两者可用于水解一酸化工艺和完全厌氧处理，用于完全厌氧处理时需加设顶盖收集沼气。后者用于完全厌氧处理。3.2.2.1 厌氧接触工艺厌氧接触工艺厌氧接触工艺由一个完全混合的连续搅拌反应器加上出水沉淀池组成，它类似于好氧活性污泥法。废水进入反应器后与反应器内的厌氧污泥相融合。反应后废水进入沉淀池，作泥水分离，沉淀后的污泥返回反应器。如后图。3.2.2.2 厌氧滤器厌氧滤器 厌氧滤器（AF）采用填充材料作为微生物载体，厌氧菌附着生长在填充材料表面形成生物膜，类似好氧生物滤他。厌氧滤器可采用上流式和降流式。如下图：3.2.2.3 上流式厌氧反应器（上流式厌氧反应器（UASB反应器）反应器）1.UASB反应器原理与构造反应器原理与构造UASB反应器是一种高效高负荷的厌氧反应器，它是一个圆形的容器或矩形水池，高度一般为3.56.5m，最高可达10m，水力负荷越高，反应器高度相应越大。在反应器内生长有颗状厌氧污泥，污水从底部进入并向上冲击污泥层，在上部排出处理水及沼气，形成上流式反应器。如后图：UASB反应器的基本构造主要包括以下几个部分：污泥床；污泥悬浮层；沉淀区；三相分离器。各组成部分的功能、特点及工艺要求分述如下：2.UASB反应器的运行控制反应器的运行控制 颗粒污泥的培养颗粒污泥的培养UASB反应器中颗粒污泥的形成过程一般有三个阶段：即启动与污泥活性提高阶段、颗粒污泥形成阶段、污泥床形成阶段 UASB反应器运行控制要点反应器运行控制要点UASB反应器在运行中主要受接种污泥的性质及数量、进水水质、反应器工艺条件等的影响。因此，在运行时应注意控制以下两个因素：进水基质的类型及营养比的控制进水中悬浮固体浓度的控制 有毒有害物质的控制有毒有害物质的控制氨氮（NH3-N）尝试的控制硫酸盐（SO42-）浓度的控制其它有毒物质 碱度和挥发酸浓度的控制碱度和挥发酸浓度的控制碱度（HCO3）挥发酸（VFA）沼气产量及其组分沼气产量及其组分第四节第四节 氧化塘和人工湿地氧化塘和人工湿地 4.1 氧化塘氧化塘 氧化塘又称稳定塘，它是利用水塘中的微生物和藻类对污水中的有机废水进行生物处理的方法。4.2 人工湿地人工湿地人工湿地对污染物的去除可分为：对有机物的去除和对氮、磷的去除等方面。有有机机物物 的去除主要是靠成熟人工湿地系统中的填料和植物根系中生长了大量的微生物形成的生物膜，污水流经湿地床时，大量悬浮固体、不溶解的有机物被填料及根系阻挡截留，可溶解的有机质通过生物膜的吸附和微生物的代谢过程得到降解，也有一部分的有机物被植物吸收而得以去除。污水中的 氮氮 在人工湿地处理系统中，一方面通过吸附、过滤、沉淀、植物及微生物作为营养成分直接吸收而去除。另一方面，由于人工湿地的植物根系具有较强的输氧作用，可使根系周围的微环境保持较高浓度的溶解氧，并依次形成好氧、缺氧及厌氧环境，使污水中的氮在人工湿地系统中通过硝化、反硝化作用从水中去除。磷磷 是生物生长的必需营养元素，污水中的磷在流经人工湿地时被植物及微生物作为营养成分直接吸收，将无机磷变成微生物和植物的组成部分，最后通过湿地基质的定期更换或栽培植物的收割而最终使污染物质从系统中去除。第四讲第四讲 其其 他他 处处 理理 技技 术术第一节第一节 混混 凝凝根据污染物分散相粒度的大小，可分为三种存在形式：真溶液真溶液粒度103m；胶体溶液胶体溶液粒度在1103m之间；悬浮液悬浮液 粒度1m。粒度大于100m的悬浮液可用沉淀或过滤的方法处理，粒度不足100m的胶体溶液及悬浮液可用混凝的方法处理。1.1 混凝原理混凝原理1.1.1胶体的基本性质1.1.2胶体的结构1.1.3混凝原理混凝过程是在废水中投加能产生高价异离子的电解质，通过增加异离子浓度压缩双电层，并中和胶体电性，即可减少胶体的排斥力。在运动中粒子相互碰撞和吸引而使胶粒得到凝聚，这就是所谓的胶体脱稳和，或称胶体凝聚。1.1.4混凝剂与助凝剂完成凝聚的药剂称为凝聚剂，完成絮凝的药剂称为絮凝剂，能同时达到凝聚和絮凝目的的药剂称为混凝剂。常见的混凝剂及常用的铁盐和铝盐混凝剂及性能见下表：助凝剂本身可以起混凝的作用，也可不起混凝作用，按其功能助凝剂可分为三种：pH值调整剂絮体结构改良剂氧化剂1.1.5影响混凝的因素：影响混凝的因素：水质的影响浊度pH值混凝剂投加量混凝剂投加顺序水力条件的影响1.2 混凝设备混凝设备整个混凝工艺过程包括药剂投配、混合、反应、澄清四个步骤：1.2.1 药剂投配设备药剂投配设备溶解池中的药剂溶解完全后，浓药液被送入溶液池，用清水稀释到一定浓度备用，溶解池应采用2个交替使用，其体积可按下式计算：V1 24100aQ aQ (m3)10001000cn 417cna混凝剂的最大用量，mg/LQ处理水量，m3/h；c溶液浓度（%），按药剂固体重量百分数和计算，一般无机混凝剂溶液浓度为10%-20，有机高分子混凝剂溶液浓度为0.5%-1.0%；n每昼夜配制溶液次数，一般为26次，手工一般不多于3次。溶解池体积溶解池体积V2可由下式估算：可由下式估算：V2（0.20.3）V1（m 3）1.2.2 混合设备混合设备 混合动力来源有水力、机械搅拌两种。因此，混合设备也可分为两类，采用机械搅拌的机械搅拌混合槽、水泵混合槽等；利用水力混合的隔板式、穿孔式、涡流式等。1.2.3 反应设备反应设备混凝反应设备：机械搅拌、水力搅拌两类。其中，水力搅拌反应池在我国应用较为广泛，类型也较多，主要有隔板反应池、旋流反应池、涡流反应池等。此三种反应设备的比较见下表，其中在废水处理中用得较多是隔板反应池。第二节第二节 气气 浮浮 气气浮浮法法：在水中通入或产生大量微细气泡，使其附着在悬浮颗粒上，造成密度小于水的状态，利用重力原理使它浮在水面，然后通过刮渣机将浮渣刮走，达到固液分离的方法。为产生微细气泡，常用的方法是先将空气加压使其溶于水形成空气过饱和溶液，或用高压水泵及射流器吸入空气后在溶气罐内溶解空气形成过饱和溶液，空气过饱和溶液迅速减至常压，溶解的空气将从水中析出，形成微细的气泡，这种方法称为加压溶气气浮法。若在水中进行常压曝气后在真空条件下也可使溶气析出，这种方法称为真空气浮。第三节第三节 过过 滤滤过滤的主体是过滤池或过滤罐，按过滤速度划分有慢滤、快滤和高速过滤几种；按水流的方向分有上向流、下向流、双向流等形式；按滤料可分为砂、砂无烟煤、多层混合滤料、陶瓷滤料等。常用的有下向流式砂过滤池、下向流式砂无烟煤过滤池及相应的压力式过滤器。一般单层砂滤层的重力式滤池工作参数为：过滤速度710m/h反洗流量1012L/m2s反洗时间46min第四节第四节 化学沉淀法化学沉淀法4.1 氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法由于在碱性条件下，许多重金属离子能形成氢氧化物沉淀，所以这种方法是广泛采用的去除重金属离子的方法。它可以去除废水中的汞、铅、铜、锌、铬（Cr3）等有毒金属离子，如：Cu22OHCu(OH)2Cr33OHCr(OH)3在利用氢氧化物沉淀法去除重金属离子时，并不是pH越高越好。一方面，控制pH过高，水处理后尚需加酸回调pH，回调pH用酸量大；另一方面，像锌、铅、铬等金属是两性的，在高pH情况下，所形成的氢氧化物将重新溶解，如：Zn(OH)2Zn22OHOHZn(OH)2Zn(OH)32OH十Zn(OH)2Zn(OH)42 对于单一重金属污染物的废水，适宜氢氧化物沉淀的pH控制范围为：4.2 硫化物沉淀法硫化物沉淀法许多金属离子与硫离子的结合能力很强，如含有重金属离子的废水加入硫化钠或硫氢化钠，可形成金属硫化钠沉淀，如：Cu2S2CuS用这种方法可以去除水中的Pb2、Cu2、Zn2等。4.3 碳酸盐沉淀法碳酸盐沉淀法一些金属碳酸盐溶解性差甚至不溶于水，如铅、锌等可用这种方法分离：PbSO4Na2CO3PbCO3Na2SO4ZnSO4Na2CO3 ZnCO3 Na2SO44.4 钙沉淀法钙沉淀法利用钙盐或石灰乳中的钙可以处理水中的氟化物、砷、磷酸盐等，形成氟化钙、砷酸钙、磷酸钙等沉淀物等。Ca22FCaF23Ca22AsO33Ca3(AsO3)2第五节第五节 化学氧化与还原化学氧化与还原5.1 原原 理理氧化还原法的实质：在氧化还原反应中，参加化学反应的原子或离子有电子的得失，因而引起化合价的升高或降低。失去电子的过程叫氧化，得到电子的过程叫还原。在氧化还原反应中，若有得到电子的物质就必然有失去电子的物质，因而氧化还原总是同时发生的。得到电子的物质称氧化剂，因为它使另一物质失去电子受到氧化。失去电子的物质称还原剂，因为它使另一物质得到电子受到还原。氧化还原反应是一种可逆反应，其过程可写成下列通式：氧化剂还原剂还原剂氧化剂(氧化态1)(还原态2)(还原态1)(氧化态2)5.2 氧化剂和还原剂氧化剂和还原剂在氧化还原反应中，得到电子的元素组成的物质称为氧化剂，失去电子的元素所组成的物质称为还原剂。5.3 氧化法处理工业废水氧化法处理工业废水向废水中投加氧化剂，氧化废水中的有害物质，使其转变为无毒无害或毒性小的新物质的方法称为氧化法。氧化法又可分为氯氧化法、空气氧化法、臭氧氧化法、光氧化法、过氧化氢氧化法等。5.3.1 氯氧化法氯氧化法在废水处理中氯氧化法主要用于氰化物、硫化物、酚、醇、醛、油类的氧化去除，及脱色、脱臭、杀菌、防腐等。氯氧化法处理常用的药剂有液氯、漂白粉、次氨酸钠、二氧化氯等。5.3.1.1 含氰废水的处理含氰废水的处理氯氧化氰化物是分阶段进行的、在一定的反应条件下，第一阶段将CN氧化成氰酸盐。用漂白粉除氰的反应过程如下：OCl2Ca2H2O2HOClCa(OH)2CaCl2ClHOClHOClCN十OCl十H2OCNCl2OHCNCl2OHCNO十Cl十H2O5.3.2 空气氧化空气氧化定定义义：采用空气中的氧作为氧化剂来氧化分解废水中的有毒有害物质的一种方法。5.3.2.1 空气氧化法除铁空气氧化法除铁5.3.2.2 空气氧化法除硫空气氧化法除硫 石油炼厂的含硫废水中，硫化物一般以钠盐或铵盐的形式存在，当含硫量不大(小于1000mg/L)，无回收价值时，可采用空气氧化法脱硫，同时向废水中通入空气和蒸汽，硫化物即被氧化成无毒的硫代硫酸盐或硫酸盐。2HS十2O2S2O32H2O2S2十2O2H2OS2O322OHS2O32十2O22OH2SO42十H2O理论上氧化1kg硫化物生成硫代硫酸盐约需要氧1kg，相当于3.7m3空气，但由于少部分硫代硫酸盐会进一步氧化成硫酸盐，所以空气用量要增加，注入蒸汽的目的是提高反应速度，一般将水温升高到90。5.3.2.3 臭氧氧化法臭氧氧化法臭氧是一种强氧化剂。它的氧化能力在天然元素中仅次于氟。臭氧在水处理中可用于除臭、脱色、杀菌、除铁、除氰化物、除有机物等。很多有机物都易于与臭氧发生反应，例如蛋白质、氨基酸、有机胺、链式不饱和化合物、芳香族和杂环化合物、木质素、腐殖质等。例如：酚与臭氧反应，首先被氧化成邻苯二酚。臭氧不仅能氧化有机物，也可用来氧化废水中的无机物。例如氰与臭氧反应：2KCN十2O32KCNO2CO22KCNOH2O十3O32KCNO3十N2十3O2按上述反应，处理到第一阶段，每去除1mg的CN需臭氧1.84mg，此阶段生成的CNO的毒性约为CN的千分之一。氧化到第二阶段的无害状态时，每去除1mg的CN，需臭氧4.61mg。5.3 还原法处理工业废水还原法处理工业废水向废水中投加还原剂，还原废水中的有毒物质，使其转变为无毒的或毒性小的新物质，这种方法称为还原性。还原法目前主要用于含铬、汞等废水的处理和染色废水的脱色。还原法可分为金属还原法、硼氢化钠法、硫酸亚铁石灰法和亚硫酸氢钠法等。5.3.1 金属还原法金属还原法金属还原法就是使废水与金属还原剂相接触，废水中的汞、铬、铜等离子被还原为金属汞、铬、铜而析出，金属本身被氧化为离子而进入水中。它适用于处理含汞、铬、铜等重金属的工业废水。例如采用铁屑过滤法处理含汞废水，发生的化学反应如下；FeHg2Fe2+十Hg2Fe3Hg22Fe33Hg铁屑还原的效果主要是与废水的pH值有关。当pH值低时，由于铁的电极电位比氢的低，所以废水中的氢离子也被还原为氢气而逸出。其反应如下：Fe2HFe2+十H25.3.2 硫酸亚铁石灰法硫酸亚铁石灰法金属还原法就是使废水与金属还原剂相接触，废水中的汞、铬、铜等离子被还原为金属汞、铬、铜而析出，金属本身被氧化为离子而进入水中。它适用于处理含汞、铬、铜等重金属的工业废水。用此法处理含铬废水时，介质要求酸性（pH值不大于4），此时废水中的六价铬均以重铬酸根离子状态存在。重铬酸根离子具会很强的氧化能力，向酸性废水中投加硫酸亚铁便发生氧化还还原反应，结果六价铬被还原为三价铬的同时，亚铁离子被氧化为三价铁离子。反应如下：H2Cr2O7十6H2SO46FeSO43Fe2(SO4)3十Cr2(SO4)3十7H2O随后向废水中投加石灰，调整pH值，使pH值控制在7.59.0之间，结果生成难溶于水的氢氧化铬沉淀。其反应如下：Cr2(SO4)33Fe2(SO4)312Ca(OH)2=2Cr(OH)2 2Fe(OH)312CaSO45.3.3 亚硫酸氢钠法亚硫酸氢钠法在酸性条件下，向废水中投加亚硫酸氢钠，将废水中的六价铬还原为三价铬后，投加石灰或氢氧化钠，生成氢氧化铬沉淀物。将此沉淀物从废水中分离出来，即可达到除铬的目的。其化学反应如下：2H2Cr2O7十6NaHSO33H2SO42Cr(SO4)3十3a2SO4十8H2OCr2(SO4)3十3Ca(OH)2=2Cr(OH)33CaSO4Cr2(SO4)36NaOH=2Cr(OH)33Na2SO4重铬酸的还原反应，在pH值小于3时反应速度很快，但是为了生成氢氧化铬沉淀，最终pH值应控制在7.59.0之间。第六节第六节 吸吸 附附具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂，利用这种吸附剂可以将污水中的一种或几种污染物质吸附在表面上，使污水获得净化。常见的吸附剂有活性炭、活化煤、硅藻土、焦炭、煤渣、腐植酸等。普遍用个污水处理的是活性炭。6.1 活性炭吸附活性炭吸附目前普遍采用的是接触吸附方式和固定床方式。两种方式的优缺点如表66所示。6.2 固定床固定床固定床是水处理工艺中最常用的一种方式。固定床根据水流方向又分为升流式和降流式两种形式。废水处理用吸附固定床过滤速度为210m/h时，单位吸附剂容积的处理量为2m3/m3h以下，水与活性炭的接触时间为0.52h。活性炭层高为310m。6.3 再再 生生固定床是水处理工艺中最常用的一种方式。固定床根据水流方向又分为升流式和降流式两种形式。废水处理用吸附固定床过滤速度为210m/h时，单位吸附剂容积的处理量为2m3/m3h以下，水与活性炭的接触时间为0.52h。活性炭层高为310m。吸附饱和的活性炭可以通过再生，恢复其吸附能力。再生的方法有：6.3.1 加热再生加热再生加热再生是利用高温将被吸附的有机物一部分可能以挥发形式去除，一部分可能被炭化。加热再生时先将活性炭从吸附床排出，并使之与水分离，加热至300700，再用氧或水蒸气或二氧化碳进行活化，活化后形成CO排出，其反应为：2CO22COCH2OCOH2CCO22CO6.3.2 化学再生化学再生 化学再生可采用电解法，把活性炭作阳极，电解后的活性炭表面产生氧，对被吸附物作氧化；也可采用臭氧氧化和湿式氧化。目前这种方法应用不多。6.3.3 溶剂再生溶剂再生 采用酸、碱及某些有机溶剂从活性炭表面溶出被吸附物，例如用活性炭吸附重金属时，可用酸作溶剂使之形成金属盐解吸出来。溶剂再生可在原吸附床内进行。6.3.4 生物再生生物再生利用微生物对吸附有机物的降解作用，使活性炭再生。利用容器盛装活性炭，接入微生物的同时鼓入空气，使微生物在活性炭表面生长繁殖，对被吸附物进行氧化，这种方法成为了目前应用较为广泛的生物炭法处理有机污水的工艺。6.4 影响因素影响因素1.活性炭特性2.吸附质性质3.废水的pH值4.水温5.接触时间第七节第七节 离子交换离子交换离子交换是依靠离子交换剂自身带有的能自由移动的离子在水中与水中的离子通过离子间浓度差扩散和离子交换剂上母体功能基因对离子的亲合能力，使水中的离子与离子交换剂离子作交换，假定离子交换剂母体为R，它所带的可交换离子为A，水中存在同号离子B，则可以进行离子交换：RA十BRBA由此可见，水中离子B即被去除，而增加了离子A。当离子交换剂交换饱和后，可利用具有高浓度离子A的溶液对离子交换剂进行再生。再生是交换的逆过程。交换再生7.1 离子交换剂离子交换剂水中的离子之所以能被离子交换树脂可交换离子所交换就是因为离子交换树脂母体功能基团对不同离子有不同的亲合能力。就以强酸性阳离子交换树脂为例，它对阳离子亲合力大小规律为：价数越大的阳离子其亲合力越大，如：Fe3Ca2Na相同价数的离子，其亲合力也不同：KNaH对主要离子的亲合力顺序为：Fe3Al3Ca2Mg2KNaLiH若离子交换树脂为氢氢型型（即有可交换离子H），水中有Ca2，即可容易出现如下交换过程：2RH十Ca2R2Ca22H由于Ca2的亲合力大于H，在交换剂再生时必须加大再生液中H的浓度，例如用酸溶液（如24%浓度）方可获得较好的再生效果，其再生反应过程为：R2Ca22H2RH十Ca2若使用钠型钠型阳离子交换树脂，交换过程为：2RNa十Ca2R2Ca22Na使水中阳离子变为Na，硬水变成软水，即完成水的软化。水软化的离子交换再生方法是利用食盐水（浓度为58）再生交换，该过程为：R2Ca22Na2RNa十Ca2 再生后交换树脂恢复能力，排出含Ca2的废液。强碱性强碱性离子交换树脂的离子亲合能力顺序为：PO43SO42NO3CLOHFHCO3弱酸性弱酸性离子交换树脂的离子亲合能力顺序为：HFe3Al3Ca2Mg2KNaLi弱碱性弱碱性离子交换树脂离子亲合能力顺序：OHSO42NO3CLHCO3几种树脂的工艺性能参数见表67：第五讲第五讲 污污 水水 消消 毒毒污水中的病原体主要有三类：病原性细菌、肠道病毒、蠕虫卵，分类如下：污水消毒处理主要采用氯、臭氧、紫外线消毒等方法。这些方法的比较见表71，其中具杀灭能力的顺序为O3ClO2Cl2.。在使用瓶装氯消毒时，应注意以下几点：在使用瓶装氯消毒时，应注意以下几点：1.加氯机是在负压情况下从氯瓶中吸取氯气，如果停水首先应关氯瓶，防止氯在正压下放出形成氯气泄漏。2.如加氯间需要供暖，火炉口应设在室外，散热片或火炉应远离氯瓶与加氯机。第一节第一节 氯消毒氯消毒3.为保证稳定的出氯量，一般应保证有自来水喷淋在氯瓶上，供给液氮气化时吸收的热量，否则将会在液氯瓶外结霜。但严禁用明火烘烤氯瓶，以防爆炸。4.投氯时，可把氯瓶放置在磅秤上校对钢瓶内的剩余量，防止用空，应保证加氯机中的水不落入氯瓶。5.为防止氯瓶进水后氯气受潮腐蚀氯瓶，瓶内需要保持0.050.1Mpa的余压。6.加氯间设有防毒面具、抢救材料和工具箱，并应按时检查防止失效及残缺，值班人员人员应学会使用防毒面具及工具，学会在逸氯时的处理方法。7.为防止爆炸，加氯间内不得设电器开关，照明、通风设备开关应设在室外。第二节第二节 臭氧消毒臭氧消毒第三节第三节 紫外线消毒紫外线消毒波长为2.01072.95107的紫外线具有极大的杀菌作用，尤其是波长在2.6107m时杀菌效果最好。水在紫外线的照射下，即使时间很短，亦可完全杀菌。用紫外线消毒的水必须是清水，否则水中的悬浮物和胶体会散射光线，阻止光线深入水中，从而影响杀菌能力。紫外线的光源为特种灯管，我国已有产品，如低压的氩水银灯，其外壳用特种玻璃做成，其光谱线为2.537107rn。水的紫外线消毒装置，主要有两种形式：光源浸水式和水面式。前者辐射力的利用率很高，但构造复杂，宜用于小水量消毒中；后者构造比较简单，宜用于较大水量消毒中。但由于反射罩等处吸收光线以及光线分散等原因，而使杀菌能力下降，水面式紫外线杀毒设备，水经穿孔隔板流入设备中，沿水槽均匀分配，在出口设有溢水堰。