污水的深度处理与回用课件.ppt

《污水的深度处理与回用课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《污水的深度处理与回用课件.ppt（47页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、.1 概述,第七章污水的深度处理与回用,1、深度处理是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 脱色 除臭 COD BOD SS3、深度处理对象 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）运行控制难以程度、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71 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,颗粒分离技术一览表,（1）SS的组成 生

2、物絮体：数mm到10m 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,7.2.2 SS的去除技术,由SS的状态和粒径而定 d1m，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，As（溶解态）、N、P、及细菌、病毒（2）特点：,二级出水胶体和菌胶团微粒；而天然水主要是针对泥砂等,7.2 悬浮物的去除,7.2.1 概述,SS特点:,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

3、统药剂：Al2(SO4)3，聚合氯化铝，及助凝剂（活化硅酸等）“七.五”开发药剂聚合氯化铁（PFC），降低了铁盐的酸性并清除了残余亚铁及色度.新型药剂：对浊度、色度、除磷效果明显天津大学：（PDM）有机高分子絮凝剂，高效脱色、浊度低于5度后来发展PDMMC(唯一达到4万个分子量)；中科院：AL13 纳米絮凝剂。,（4）工艺形式,沉淀池平流、辐流、竖流、斜管,澄清池上升流速较给水低，0.4-0.6mm/s,压力溶气气浮DAF(Dissolves Air Hotation),涡凹气浮 气浮池 CAF(Cavitation Air Hotation)引气气浮 IAF(Induced Air Flot

4、ation),空气在分散于水中叶片、轮盘等吸入,（5）混凝机理,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反冲洗难度大，需水气同时冲洗 气:20l/m.s;水:10l/m.s；滤料粒径适当放大。,（2）过滤作用,SS、BOD、重金属、细菌去除各类污染物 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P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；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,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

5、滤膜 b、如果加大水头，污泥又很容易穿透滤层。,（1）特点,拍卖预展http:/龙威,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,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。沉淀在滤料内部，颗粒可以沉淀在滤料上；碰撞：较重的颗粒不随水运动；,截获：随水流运动的颗粒与滤料表面接触时被去除；粘附：当絮凝颗粒通过滤料时，它们就会附着在滤料表面化学吸附：a、键吸附 b、化学的相互作用；a、静电作用物理吸附：b、动电作用 c、范德华力对

6、其吸附絮凝：大颗粒与小颗粒接触时，形成更大颗粒；生物繁殖：生物滤池内繁殖可使滤料孔隙减少。,（4）进水特征,特征（）a、悬浮固体浓度（二级处理水中，SS：6-30mg/l）以浓度监测过程b、粒径大小：（双峰分布）（混合10d的活性污泥出水）,c、絮体强度:与处理方法及操作方式有关 生物处理 化学沉淀 该值下降 泥龄长 但超过15d下降,较小粒径：1-15m较大粒径：50-150m双峰分布影响过滤机理二级过滤,d、双峰图,（5）深度处理滤池设计,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

7、短，冬季2-4h 絮凝沉淀：过滤周期长，17h以上，全年水质合格,纪庄子 污水厂,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/h生物繁殖：滤池内生物繁殖可使滤料孔隙减少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。Ht=H0+(hi)t i=1-n Htt时间的总水头损失,m H0开始过滤时，清水总水头损失（管道，闸门，仪表，弯头，下部排水系统，滤料，构筑物）,m

8、(H0)t滤层内第I滤料在时间t时的水头损失,7.3 溶解性有机物的去除,丹宁二级出水中，溶解性有机物：木质素 等难降解有机物 里腐酸从技术、经验、工程实践中，活性炭和臭氧氧化法适应,1、活性炭吸附由煤或木等材料经一次炭化制成，高温下，用CO使其活化，使炭形成多孔结构。,7.3.1 活性炭吸附,2、活性炭技术指标,碘值、亚甲兰值、糖蜜值,3、活性炭孔的分布,大孔（100-1000nm）、过渡孔（100-2nm）、微孔2nm,4、活性炭吸附处理二级处理水的特点,（1）对分子量1500（道尔顿）的环状化合物，不饱和化合物效果 好；对分子量3000的直链化合物（糖类）效果好；（2）吸附时有微生物存在

9、提高处理效果（对有机物）但可能有生 物泄漏的问题（代谢产物有毒性）,活性炭指标测定值,五种活性炭的扫描电镜照片（3000）,四种炭原子力显微镜扫描照片,B CD E,1、目的（二级出水回用）,7.3.2 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（4）臭氧化的副产物问题，溴酸盐上升，浊度上升，AOC升高。,3、脱色效果砂滤前处理+臭氧脱色效果好,4、消毒效果砂滤后+

10、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NH3N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。,2、氮的存在形式,（1）有机氮（2）氨态氮（NH3N、NH4+N）（3）NO2N、NO3N（4）N2,凯式氮,3、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 nCxHyOz+nNH3+n(x+y/4-z/2-5)O2(C5H7NO2)n+n(x-5)CO2+n/2(y-4)H2

11、O,7.5脱氮技术,7.5.1 概述,1、氮污染的危害,1、原理,7.5.2 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,水温水温升高，效率升高布水状态滴状下落最好，膜状下落，效果大减布水负荷率填料6m高以上时，其值不超过180m/m.d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

12、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,7.5.3 生物脱氮原理,（1）氨化反应,RCHNH2COOH+O2 RCOOH+CO2+NH3,（3）脱氮塔工作影响因素与设计参数,PH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,硝化菌亚硝酸菌和硝酸菌的统称;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.,（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+3/2O2 NO2-+H2O+2H+-（F=278.42kj）,NO2-+1/2O2 NO-F（F=72.27kj),硝化菌,亚硝化菌,（2）硝化反

13、应,温度适应20-30，15时硝化速度下降，低于5完全停止有机物BOD应低于15-20mg/l污泥龄（SRT）微生物在反应器内的停留时间（c）N(c)Nmin，硝化菌最小的世代时间(c)Nmin重金属机有害物质 重金属 对硝化反应抑制 高浓度NH4+N，高浓度NOx-N 有机物、络合物阳离子,溶解氧 氧是电子受体，DO不能低于1.0mg/l 硝化需氧量（NOD）4.57g(氧)/g（N）碱度7.1g碱度（以CaCO3计）/1g氨态氮（以N计）,一般碱度不低于50mg/lPH对PH变化敏感（硝化菌),最佳值8.0-8.4,效率最高,反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌；以NO3N为电子受体，以有机碳为电

14、子供体，不能释放更多的ATP，合成的细胞物质较少。,（2）反应过程,（3）反硝化反应的控制指标,污水中的碳源，BOD5/TN3-5时，勿需外加 外加碳源，CH3OH（反硝化速率高生成CO2+H2O），当BOD5/TN8，或PH6，反硝化速率下降,碳源,PH值,（1）反硝化菌的特点,2、反硝化反应 反硝化反应指NO3N和NO2N在反硝化菌的作用下，还原成气态N2的过程。,2HNO3,2HNO2,2HNO,2NH2OH,2NH3,NO,N2,NO3-,NO2-,NH2OH,NO2-,N2O,有机体(同化反硝化),N2(异化反硝化),反硝化过程式 上式的简化式,同化反硝化,+4H,+2H,-2H2O

15、,+2H,-2H2O,-H2O,异化反硝化,图714反硝化反应过程（同化反硝化、异化反硝化）,+4H,+4H,-2H2O,-2H2O,表7-4生物脱氮反应过程各项生化反应特征,0.5mg/l以下，厌氧、好氧交替的环境，如存在氧，会抑制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或氧成为电子受体阻碍硝酸氮的还原，但另一方面，某些酶系统还需有氧才能合成；温度 最适宜的温度是20-40，低于15时代谢速率下降；冬季低温季节 提高SRT，降低负荷率，从而提高污水的HRT。,1、活性污泥传统脱氮工艺Barth工艺，氨化由三个反应过程建立 硝化 反硝化,7.5.4 生物脱氮技术,溶解氧,“一级”曝气池：去除 COD、

16、BOD，BOD15-20mg/l 有机氮转化为 NH3 NH4+；“二级”硝化曝气池，NH3、NH4+生成NO3N，碱度下降；“三级”反硝化池 厌氧、好氧交替运行。投甲醇时，CM=2.47N0（初始NO3N浓度）+1.53N(初始NO2N浓 度)+0.87D（初始DO浓度）,（2）优缺点,去除效果好各类菌类环境条件好设备多，造价高，能耗大,（1）流程说明,（3）改进的二级生物脱氮系统 BOD去除和硝化两个反应合并,2、缺氧好氧活性污泥法 A/O工艺,（1）工艺特征,80年代开创,前置反硝化不加碳源,外加碱度,降低负荷设内循环产生碱度,3.75mg碱度/mgNO3N勿需建后曝气池回流水含有NO3

17、N（沉淀池污泥反硝化生成）要提高脱氮率，要增加回流比,（2）影响因素与主要工艺参数,水力停留时间：3：1；循环比：200%；MLSS值：大于3000mg/l;污泥龄：30d;N/MLSS负荷率：0.03gN/gMLSS.d进水总氮浓度：小于30mg/l。,内循环（硝化液循环）,原污水,反硝化反应器（缺氧）,BOD去除,硝化反应反应器（好氧）,碱,沉淀池,处理水,剩余污泥,回流污泥,N2,图717分建式缺氧-好氧活性污泥脱氮系统,（2）P0.5mg/l，能控制藻类的过度生长；（3）P低于0.05mg/l时，藻类几乎停止生长。,2、磷的存在形式,（1）有机磷酸盐存在有机物和原生质细胞 如：葡萄糖6

18、磷酸，2磷酸甘油，大量胶体和颗粒状，可溶性占30%。（2）磷酸盐H2PO4-、HPO4-、PO43-，其中PO43-正磷酸盐（3）聚磷酸盐 焦磷酸盐P2O74-三聚磷酸盐P3O105-偏磷酸盐PO3-,7.6 除磷技术,7.6.1 概述,1、富营养化的限制因素,（1）P0.5mg/l，促进富营养化；,磷-不同于氮，不能形成氧化体和还原体，但有固态和溶解态转 化的特点。,4、去除方法,化学除磷法-混凝沉淀和晶析法除磷生物除磷法设想是由Greenburyg于1955年提出的，60年代人们对上述方法广泛应用。,3、其他 生活污水中的含磷量：10-15mg/l，70%为可溶性；经过二级处理进水中，90

19、%左右的磷以磷酸盐存在。,聚氯化铝（PAC），反应相同与Al2(SO4)3，但pH值不下降；铝酸钠（NaAlO2）,化学法除磷：使用Al盐注意事项注意PH值，介于5-7之间无影响，无需调整PH降低，应注意排放水对PH的要求沉淀污泥回流，污泥中有Al(OH)3，能提高对磷的去除率,（2）铁盐除磷,7.6.2 混凝沉淀除磷技术,1、金属盐混凝沉淀,（1）铝盐除磷Al3+PO43-（正磷酸离子）AlPO4（难溶）PH值上升，溶解度上升Al2(SO4)3+2PO43-2AlPO4+3SO42-,Al2(SO4)3+6HCO3-2Al(OH)3+6CO2+3SO42-,pH值，如P9.5；原污水 PH1

20、1,磷的形式,（3）石灰混凝沉淀除磷处理流程（自学）由以下三部分组成：快速搅拌池缓慢搅拌池沉淀池,（2）除磷效果影响因素,正磷酸盐（PO4）聚磷酸盐（焦磷酸盐(P2O74-)三磷酸盐(P3O105-)偏磷酸盐(PO3-)）（去除难易程度）原水中Ca2+的浓度,2、石灰混凝除磷,5Ca2+4OH-+3HPO42-Ca5(OH)(PO4)3+3H2O PH升高，P的含量下降，（对数降低的趋势),（1）石灰与磷的反应,生物除磷就是利用聚磷菌一类的的微生物，能够过量的，在数量上超过其生理需要，从外部摄取磷，并将磷以聚合形式贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从废水中除磷的效果。,1、生物除磷机

21、理,（）好氧吸收（聚磷菌对磷的过量吸收）ADP+H3PO4+能量 ATP+H2O（2）厌氧释放厌氧条件下（DO=0，NO3-=0），ATP+H2O ADP+H3PO4+能量上述两反应为可逆反应,7.6.3 生物除磷原理霍米尔（Holmers）提出活性污泥的化学式 C118H170O51N17P 或C：N：P=46：8：1,ADP,ATP,ATP,ADP,ADP,ADP,ATP,ATP,释放,有机磷,无机磷,聚磷,无机磷,有机磷,聚磷菌+Poly,聚磷菌,合成,降解,PHB,PHB,无机物,溶解质,进水,污泥回流,剩余污泥（高磷）,厌氧段,好氧段,释放的少,摄取的多,聚磷酸ploy,PHB：聚羟

22、基酸盐生物除磷几乎全为活性污泥法，生物膜法很少,聚磷菌-甲单胞菌属、气单胞菌属：起主要作用，15%-20%；不动杆菌属：储存聚磷的能力最强；某些反硝化菌：也能超量吸收磷；发酵产酸菌：将大分子物质降解为低分子脂肪酸类基质；,2、生物除磷的影响因素（1）溶解氧厌氧段控制在0.2mg/l以下，好氧段控制在2mg/l左右；（2）厌氧区硝态氮（3）温度其影响不如生物脱氮过程明显，530 的范围内效果均可；（4）pH值6-8范围内比较稳定；（5）BOD负荷和有机物性质BOD/TP要大于15，才能保证聚磷菌有足够的基质需求；（6）污泥龄一般控制在3.57天，厌氧段的停留时间不宜过长。,1、弗斯特利普工艺,（

23、1）工艺过程,1)含磷废水进入曝气池同步进入的还有聚磷菌污泥，聚磷菌过量地摄取磷，去除有机物，还能出现硝化作用；2)从曝气池流出的混合也，进入沉淀池，在这里进行泥水分离，含磷污泥沉淀，上清液排放；3)含磷污泥进入除磷池4)含磷上清液进入混合池，投加石灰，化学除磷；,7.6.4 生物除磷工艺,（2）弗斯特利普除P工艺的特点,1）出水含磷量低于1mg/l；2）SVI值小于100，丝状菌难于增值，污泥不膨胀；3）可根据BOD/P调节回流污泥与混凝污泥的比例。,（1）N=Q(r+R)/(1+R+r)Q100%N除氮的%；r硝化混合也回流比（为混合液流量与处理污水 量的比值）R沉淀池污泥回流比 Q进水流

24、量 对A/O而言，要保证：回流比85%，总回流比600%（2）氮的氧化还原态厌氧氨氧化NH(-)-羟胺NH2OH0+硝酸基NOH+亚硝酸基+NO3-,、A/0系统的除氮与回流关系,2、厌氧好氧除磷工艺（AnO法）工艺特征：,（1）流程简单，既不用投药，也无需内循环,有利于好氧（厌氧）状态的保持（2）HRT段，3-6h,（3）曝气池SS浓度2700-3000mg/l之间，BOD与一般活性污泥法相同，磷的去除率较好，P1.0mg/l（4）沉淀污泥含磷率4%，肥效好（5）SVI低于100，易沉淀，不膨胀问题：（1）除磷率难以进一步提高，P/BOD高时尤其是这样（2）沉淀池产生磷的释放现象,（释放磷）

25、,曝气池（BOD去除吸收磷）,原污水,处理水,（厌氧）,沉淀池,（好氧）,回流污泥（含磷污泥）,剩余污泥,含磷污泥用作肥料,图721厌氧-好氧除磷工艺流程（n法）,7.7.1巴颠普脱氮除磷工艺,第一厌氧反应器 首要功能是脱氮 第二功能是污泥释放磷第二厌氧反应器 脱氮 释放磷,7.7 同步脱氮除磷技术,去除BOF第一好氧反应器 硝化 吸收磷 吸收磷第二好氧反应器 硝化 去除BOD如沉淀池，主要功能是泥水分离综上，各反应单元都有其首要功能,脱氮90%,除磷率90%,（3）工艺特点,最简单的同步脱氮除磷技术总的HRT很短丝状菌不能大量繁殖（好氧，厌氧交替运行），无污泥膨胀之虞，SVI100污泥中含磷

26、浓度高，肥效高勿需投药，两个A段只用轻搅拌，运行费用低（4）缺点除磷效果很难提高脱氮效果难于进一步提高，内循环量2Q，不宜太高进入沉淀池的处理水要保持一定的溶解氧,7.7.2 AAO法同步脱氮除磷工艺,（1）AAO法工艺流程（厌氧缺氧好氧法）70年代，美国人在AnO法开发的（2）反应器单元功能：厌氧反应池：释放磷+氨化（有机氮）缺氧反应器：脱氮 好氧反应器：去除BOD，硝化，吸收磷,厌氧反应池,缺氧反应池,原污水,（释放磷氨化）,沉淀池,（脱氮）,回流污泥（含磷污泥）,好氧反应池,（硝化吸收磷 去除BOD）,处理水,内循环,2Q,N2,图723AAO法同步脱氮除磷工艺流程,UCT工艺,使缺氧区的NO3-0厌氧段保持严格厌氧,