城市污水处理方式ppt课件 115页

项目二城市污水处理资源环境系朱明华《水污染控制技术》\n任务一去除悬浮物质\n1、筛滤格栅筛网去除：悬浮状态的细小纤维去除：较粗大的悬浮物由平行的金属棒和金属条构成由金属丝织物或金属穿孔板构成筛滤是指去除污水中较大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。3\n格栅按栅条形式分按栅条净间距分直棒式栅条格栅弧形格栅辐射式格栅转筒式格栅活动栅条格栅粗格栅栅距>40mm中格栅栅距10～40mm细格栅栅距4～10mm功能分类拦截污水中的大块污物，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。4\n粗格栅回转式粗格栅（回转式固液分离机）高链式粗格栅三索式粗格栅5\n细格栅回转式细格栅（转鼓式细格栅）弧形细格栅阶梯式细格栅6\n格栅工作过程7\n格栅设置方式一中，一道格栅一粗一中，两道格栅一中一细，两道格栅一粗一中一细，三道格栅8\n工艺参数栅前流速一般控制在0.4～0.8m/s，保证栅前无砂粒沉积过栅流速一般控制在0.6～1.0m/s过栅水头损失与过栅流速有关，一般在0.2～0.5m之间栅渣量9\n格栅的水力计算栅前流速：V1＝Q/(b×h)过栅流速：V2＝Q/[δ(n+1)×h]水头损失：△h＝ζ×V22/2g×sinα10\n栅渣栅渣：格栅的拦截物。包括数十种杂物，常见的有腐木、树杈、木塞、塑料袋、破布条、石块、瓶盖、尼龙绳等。栅渣量：容重：960kg/m3含水率：70~80%格栅间距：16～25mm格栅间距：30～50mm0.1～0.05m3/(10m3污水)0.03～0.01m3/(10m3污水)\n栅渣粗格栅栅渣细格栅栅渣12《水污染控制技术》课件\n格栅的运行管理过栅流速的控制栅渣的清除定期检查渠道的沉砂情况卫生与安全分析测量与记录13\n2、沉淀沉淀原理自由沉淀沉砂过程、初沉池的沉淀初期絮凝沉淀初沉池短暂自由沉淀后即转变为絮凝沉淀二沉池沉淀初期成层沉淀二沉池沉淀中期压缩沉淀二沉池沉淀后期污泥重力浓缩14\n沉淀的应用砂粒沉砂池浓缩池沉淀池化学沉淀混凝絮体生物污泥污泥浓缩15\n沉砂池功能：避免砂粒在后续处理单元或渠道内沉积，并造成设备过度磨损。分类：平流沉砂池竖流沉砂池曝气沉砂池漩流沉砂池（1）美国Smith&LovelessInc.Pista漩流除砂系统（2）英国Jones&AttwoodInc.Jeta漩流除砂系统（3）加拿大JohnMeunierInc.Mectan漩流除砂系统（4）新西兰DormargEquipmentLimitedDormarg除砂系统16\n平流沉砂池平流式沉砂池的水流部分，实际上是一个加深加宽的明渠17\n曝气沉砂池工作过程示意实际应用18\n污水厂的旋流沉砂池漩流沉砂池排砂口螺旋砂水分离机砂泵19\n沉砂池的日常测量与记录连续测量并记录每天的沉砂量定期测定沉砂池和洗砂设备排砂的有机分定期测量初沉池排泥中的含砂量，以干泥中砂的百分含量表示，这是衡量沉砂池除砂效果的一个重要因素对沉砂池排砂定期筛分分析，筛分至少应分0.1mm，0.15mm和0.2mm三级根据测量数据，经常对沉砂池的除砂效果和洗砂设备的洗砂效果作出评价，并及时反馈到运行调度中去20\n初沉池的功能可沉固体的去除率为90%以上约10%的SS中不可沉飘物质粘附到絮体上沉降生活污水中VS/SS≈70～80%初沉池的功能SS去除率：50～65%BOD5去除率：25～35%可沉固体（约60%）可漂浮固体（极少）不可沉飘胶态固体（接近40%）SS21\n沉淀池的类型平流式沉淀池斜板沉淀池·辐流式沉淀池竖流式沉淀池22\n平流沉淀池入流装置流出装置沉淀区缓冲区污泥区排泥装置23\n沉淀池进口整流多采用穿孔槽外加挡板（或穿孔墙）的方法，沉淀池进水口布置形式如图示：入流装置24\n出流装置沉淀后出水应尽量在出水区均匀流出。25\n排泥方式静水压力排泥初次沉淀池，H＝1.5m活性污泥法后二沉池，H＝0.9m生物膜法后二沉池，H＝1.2m为了使池底污泥能滑入污泥斗，池底应有i＝0.01～0.02的坡度，也可采用多斗式平流沉淀池26\n排泥方式机械排泥链带式刮泥机行车式刮泥机27\n竖流沉淀池竖流沉淀池水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截流速度与水流上升速度相等28\n辐流沉淀池呈圆形或正方形直径（或边长）6～60m，最大可达100m池周水深1.5～3.0m工作过程示意实际应用29\n辐流沉淀池周边进水中心出水周边进水周边出水30\n各种类型沉淀池比较池型优点缺点适用条件平流式沉淀效果好对冲击负荷和温度变化适应能力较强施工简易，造价较低池子配水不易均匀采用多斗排泥时，各泥斗单独各自排泥，操作量大；采用链带式刮泥机排泥时，链带的支承件和驱动件浸入水中，易锈蚀适用于地下水位高及地质较差的地区适用于大、中、小型污水处理厂竖流式排泥方便，管理简单占地面积小深度大，施工困难对冲击负荷和温度变化适应能力较差造价较高池径不宜过大适用于处理水量不大的小型污水处理厂辐流式多为机械排泥，运行较好，管理较简单排泥设备已趋定型机械排泥设备复杂，对施工质量要求高适用于地下水位较高地区适用于大、中型污水处理厂31\n三、案例介绍高碑店污水处理厂二期中水区日处理能力为10000m3/日，二沉出水指标为BOD<20mg/L，SS<30mg/L，经中水区处理后的出水水质指标为BOD<10mg/L，SS<10mg/L，中水处理工艺是将二沉出水用泵提升至加药间，在加药间通过加药泵将混凝剂加入进水管道中，水药混合后在反应池进行充分混合絮凝，到达沉淀池后可沉淀的较大絮体沉淀下来，达到泥水分离的目的，上清液通过出水堰流至滤池，沉淀污泥定期排走。在滤池中通过砂滤将水中的SS进一步去除，滤后水进入清水池，通过泵送至各用水点。高碑店污水处理厂中水处理工艺自1999年11月份投入生产性运行，每天处理10000m3二级出水，经连续监测，处理后出水连续达标，即满足BOD<10mg/L,SS<10mg/L的设计要求，同时对N、P等污染物也有一定的去除效果，出水水质良好。经处理后的中水用于污水厂的绿化、冲洗、喷洒及景观用水。该中水处理工艺按处理能力10000m3/d计，一年可节约自来水365万m3，节约大量的水资源，该工艺使污水循环再利用变为现实。\n四、分组讨论在网上收集不同污水处理厂针对于生活污水中的悬浮物进行处理的方法和工艺流程，以ppt的形式在课上进行讲解。\n任务三去除有机污染物\n一、启发引导观察活性污泥，了解活性污泥性状、颜色、气味等性质，对活性污泥有一定的感性认识。\n传统活性污泥法处理系统基本流程活性污泥法的实质是以存在于污水中的有机物作为培养基（底物），在有氧的条件下，对各种微生物群体进行混合连续培养，通过凝聚、吸附、氧化分解、沉淀等过程主除有机物的一种方法。活性污泥法\n物理性能颜色：褐色、（土）黄色、铁红色絮状体气味：泥土味（城市污水）比重：略大于1，（1.002～1.006）粒径：0.02～0.2mm活性污泥的含水率：99.2～99.8%活性污泥的基本性质固体物质的组成：有机物75—85%生化性能\n活性污泥微生物组成原生动物：细菌的捕食者，同时可氧化分解有机物细菌：真菌：形如灰白色棉花丝，黏着在沟渠或水池的内壁后生动物：较少游离细菌：较强的氧化分解有机物的能力菌胶团：活性污泥絮状体的基本成分丝状菌：污泥骨架，大量能引起污泥膨胀\n净化过程与机理（1）初期去除与吸附作用由于污泥表面积很大，且表面具有多糖类粘质层，因此，污水中悬浮的和胶体的物质是被絮凝和吸附去除的，初期被去除的BOD象一种备用的食物源一样，贮存在微生物细胞的表面，经过几小时的曝气后，才会相继摄入代谢，在初期，被单位污泥去除的有机物数量是有一定限度的，它取决于污水的类型以及与污水接触时的污泥性能。（2）微生物的代谢作用活性污泥微生物从污水中去除有机物的代谢过程，主要是由微生物细胞物质的合成（活性污泥增长），有机物（包括一部分细胞物质）的氧化分解和氧的消耗所组成。当氧供应充足时，活性污泥的增长与有机物的去除是并行的；污泥增长的旺盛时期，也就是有机物去除的快速时期。\n（3）絮凝体的形成与凝聚沉淀菌体一般略大于胶体颗粒，仍能以稳定的悬浮状态分散于水中，难以沉淀分离。只有在其变成絮凝体以后，进行有效的分离才有可能。活性污泥中的菌胶团以及常见的产碱杆菌、无色杆菌、黄杆菌、假单胞菌等，都是易于形成絮凝体的。\n活性污泥性能指标污泥浓度（MLSS、MLVSS）混合液悬浮固体是指曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬浮固体或挥发性固体数量，单位为mg/L，它是计量曝气池活性污泥数量多少的指标。活性污泥法中，MLSS一般为2～4mg/L。污泥沉降比（SV％）污泥沉降比是指曝气池混合液在100mL量筒中，静置沉淀30min后，沉淀污泥与混合液之体积比（％）。由于正常的活性污泥在静沉30min后，一般可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时的污泥量，可用于控制剩余污泥的排放。它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况，便于及早查明原因，采取措施。\n污泥指教（SVI）污泥指数全称污泥容积指数，是指曝气池出口处混合液经30min静沉后，1g干活泥所占的容积以ml计。SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度（活性）和凝聚、沉淀性能，一般认为，生活污水的SVI＜100时，沉淀性能良好；SVI为100～200时，沉淀性能一般；SVI＞200时，沉淀性能不好。污泥龄（ts）污泥龄是曝气池中工作着的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比值，单位是日，在运行稳定时，剩余污泥量也就是新增长的污泥量，因此污泥龄也就是新增长的污泥在曝气池中平均停留时间，或污泥增长－倍平均所需要的时间。\n活性污泥增长规律A、对数增长期（F：M≥2.2），污泥能量高，絮凝性、沉淀性差B、减速增长期,絮凝体开始形成，沉淀性提高。C、内源呼吸期，污泥量将少，絮凝加速，处理水澄清\nBOD污泥负荷：即单位重量活性污泥在单位时间内降解到预定程度的有机物量Ns＝QSa/XV=F/MBOD容积负荷：指单位曝气池容积在单位时间内降解到预定程度的有机物量。Nv＝QSa/VBOD污泥负荷和BOD容积负荷的关系式：Nv＝NsX污泥产率：污水中有机污染物的降解带来微生物的增殖与活性污泥的增长，活性污泥微生物的增殖是生物合成与内源呼吸的差值即⊿X=aSa—bX。式中Sa：进入曝气池污水含有的有机污染物量，kgBOD/d。Se：经活性污泥处理后出水的有机污染物量，kgBOD/d。X：混合液活性污泥量，kg。a、污泥产率（降解单位有机污染物的污染量）。b、微生物内源代谢的自力氧化率。活性污泥法运行参数\n污泥龄（HRT)污泥龄是曝气池中工作着的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比值，单位是日回流比（R）污水流量与回流污泥流量之比内回流一般控制４０％左右外回流一般控制２００％左右\n活性污泥法运行方式普通活性污泥法工艺特征：a．经历了起端的吸附和不断的代谢过程b.微生物经历了由对数期至内源呼吸期c.有机物，迅速降低，但之后变化不大，总去除率90％左右d.需氧量由大逐步越少存在不足：曝气池首端有机负荷大，需氧量大，而实际供氧难于满足此要求（平均供氧）。使首端供氧不足，末端供氧出现富裕，需采用渐减试供氧。\n阶段曝气法工艺特点：a．污水均匀分散地进入，使负荷及需氧趋于均衡，利于生物降解，降低能耗b．混合液中污泥浓度逐步降低，减轻二次池负荷，利于固液分离c．污水均匀分散地进入，增强了系统对水质、水量冲击负荷的适应能力\n吸附再生法工艺特点：a.将吸附与代谢过程分二个池或二段b.由于再生池只对活性污泥曝气，减小了池容。c.回流污泥量大，且大量污泥集中在再生池，吸附池内污泥一旦遭到破坏，可迅速由再生池的污泥代替，具有一定承受冲击负荷的能力。d.“空曝”使丝状细菌的繁殖受到抑制，防止了污泥膨胀\n完全混合法工艺特点：a.污水进入曝气池后迅速被稀释混匀，水质水量变化对系统影响小。b.由于水质在各处相同，因而各处微生物群体与组成相同，降解状况相同。c.需氧速度均衡，动力消耗略省。主要缺点：连续进出水，可能产生短流，出水水质不及传统法理想，易发生污泥膨胀等。\n延时曝气活性污泥法适宜对出水水质要求高的场合。如氧化沟、A/O法和A2/O工艺等。工艺特点：负荷低，曝气时间长（24h以上），活性污泥处于内源呼吸期，剩余污泥少且稳定，污泥不需要消化处理，工艺也不需要设初沉池。不足：池容大、负荷小、曝气量大、投资与运行费用高。工艺特点：构筑物与普通活性污泥法以及吸附再生工艺相同，但其停留时间短，BOD负荷高、曝气时间短。不足：BOD去除率不高（70～75%），出水水质不达标高负荷活性污泥法（短时曝气活性污泥法）\nSBR工艺原废水初次沉淀池曝气池间歇曝气处理水间歇式活性污泥法工艺◇无需设置二沉池，其曝气池兼具二沉池的功能；无需设置污泥回流设备；在处理某些工业废水时，一般无需设置调节池，曝气池可以兼作调节池；◇活性污泥的SVI值较低，易于沉淀，一般不会产生污泥膨胀现象；◇易于维护管理，如运行管理得当，处理出水水质将优于连续式；◇通过对运行方式的适当调节，在单一的曝气池内可完成脱氮和除磷的效果；◇易于实现自动化控制。\n处理水Ⅳ排水工序Ⅰ污水流入工序污水Ⅴ排泥待机工序剩余污泥Ⅲ沉淀工序Ⅱ曝气反应工序SBR工艺的典型运行工序在SBR工艺中，主要的反应器只有一个曝气池，在该曝气池中循序完成进水、曝气、沉淀、排水等功能，因此在SBR工艺中反应池内的运行一般可以分为如下的五个工序：①进水；②曝气反应；③沉淀：静止沉淀，效果良好；④排水；⑤排泥\nMSBR工艺MSBR(ModifiedSequencingBatchReactor)工艺是80年代初期发展起来的改良式SBR工艺，目前主要在北美和南美应用，而在韩国汉城和我国深圳盐田污水处理厂也采用该工艺。具有同时高效去除有机物与氮、磷污染物的功能，出水水质稳定。\n氧化沟工艺①池体狭长，（可达数十米甚至上百米）；池深度较浅，一般在2米左右；②曝气装置多采用表面机械曝气器，竖轴、横轴曝气器都可以；③进、出水装置简单；构造上的特征④氧化沟呈完全混合推流式；沟内的混合液呈推流式快速流动（0.4～0.5m/s），由于流速高，原废水很快就与沟内混合液相混合，因此氧化沟又是完全混合的；⑤BOD负荷低，类似于活性污泥法的延时曝气法，处理出水水质良好；⑥对水温、水质和水量的变动有较强的适应性；⑦污泥产率低，剩余污泥产量少；污泥龄长，可达15～30d，为传统活性污泥法的3～6倍；世代时间很长的细菌如硝化细菌能在反应器内得以生存，从而使氧化沟具有脱氮的功能。\n市政管网排水沉淀曝气沉淀吸附沉沙格栅出水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥A段B段A-B工艺A段对有机物以絮凝吸附作用为主，而生物降解为辅，ηBOD5=40～70%；B段对有机物以生物降解为主\n曝气曝气方法鼓风曝气机械曝气鼓风机械曝气曝气转刷曝气池推流式曝气池循环混合式曝气池完全混合式曝气池奥贝尔氧化沟\n活性污泥法运行中的异常情况污泥膨胀正常的活性污泥沉降性能良好，含水率在99％左右。当污泥变质时，污泥不易沉淀，SVI值增高，污泥的结构松散和体积膨胀，含水率上升，澄清液稀少（但较清澈），颜色也有异变，这就是污泥膨胀。污泥膨胀的原因主要是丝状菌大量繁殖所引起，也有由于污泥中结合水异常增多导致的污泥膨胀。丝状菌\n污泥解体处理水质浑浊，污泥絮凝体微细化，处理效果变坏等则是污泥解体现象。导致这种异常规象的原因有运行中的问题，也有由于污水中混入了有毒物质。运行不当，如曝气过量，会使活性污泥生物－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，一部分则成为不易沉淀的羽毛状污泥，处理水质浑浊，SVI值降低等。当污水中存在有毒物质时，微生物会受到抑制或伤害，净化能力下降或完全停止，从而使污泥失去活性。污泥腐化在二次沉淀池有可能由于污泥长期滞留而进行厌气发酵生成气体（H2S、CH4等），从而使大块污泥上浮的现象。它与污泥脱氮上浮不同，污泥腐化变黑，产生恶臭。污泥脱氮（反硝化〕污泥在二次沉淀池呈块状上浮的现象，并不是由于腐败所造成的，而是由于在曝气池内污泥泥龄过长，硝化进程较高（一般硝酸铵5mg/L以上），在沉淀池内产生反硝化，硝酸盐的氧被利用，氮即呈气体脱出附于污泥上，从而使污泥比重降低，整块上浮。为防止这一异常现象发生，应增加污泥回流量或及时排除剩余污泥，在脱氮之前即将污泥排除；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。\n泡沫曝气池中产生泡沫，主要原因是污水中存在大量合成洗涤剂或其他起泡物质。泡沫可给生产操作带来一定困难，如影响操作环境，带走大量污泥。当采用机械曝气时，还能影响叶轮的充氧能力。消除泡沫的措施有：分段注水以提高混合液浓度；进行喷水或投加除沫剂（如机油、煤油等，投量约为0.5～l.5mg／L）等。活性污泥法处理系统运行效果的检测①反映处理效果的项目：进出水总的和溶解性的BOD、COD，进出水总的和挥发性的SS，进出水的有毒物质（对应工业废水）；②反映污泥情况的项目：污泥沉降比（SV％）、MLSS。MLVSS、SVI、DO、微生物相等；③反映污泥营养和环境条件的项目：氮、磷、pH、水温等。一般SV％和DO最好2～4小时测定一次，至少每班一次，以便及时调节回流污泥量和空气量。微生物观察最好每班一次，以预示污泥异常现象。除氮、磷、MLSS、MLVSS、SVI可定期测定外，其他各项应每天测定一次。水样除测溶解氧外，均取混合水样。此外，每天要记录进水量、回流污泥量和剩余污泥量，还要记录剩余污泥的排放规律、曝气设备的工作情况以及空气量和电耗等。剩余污泥（或回流污泥）浓度也要定期测定。\n生物膜法生物转盘生物滤池\n与活性污泥工艺的流程不同的是，在生物滤池中常采用出水回流，而基本不会采用污泥回流，因此从二沉池排出的污泥全部作为剩余污泥进入污泥处理流程进行进一步的处理。生物滤池的工作原理：含有污染物的废水从上而下从长有丰富生物膜的滤料的空隙间流过，与生物膜中的微生物充分接触，其中的有机污染物被微生物吸附并进一步降解，使得废水得以净化；主要的净化功能是依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用.\n生物膜法与活性污泥法的比较项目生物膜法活性污泥法基建费低较低运行费低较高气候的影响较大较小技术控制较易控制要求较高灰蝇和臭味蝇多、味大无最后出水负荷低时,硝化程度较高,但悬浮物较高悬浮物较少,但硝化程度不高剩余污泥量少大泡沫问题很少较多\n生物滤池生物滤池一般主要由滤床(池体与滤料)、布水装置和排水系统等三部分组成。在20世纪30、40年代以前，生物滤池的池体多为方形或矩形；在出现了旋转布水器之后，则大多数的生物滤池均采用圆形池体，主要是便于运行；高负荷生物滤池通常是圆形；池壁可有孔洞或不带孔洞的两种：有孔洞的池壁有利于滤料的内部通风，但在冬季易受低气温的影响；一般要求池壁高于滤料0.5m；在寒冷地区，有时需要考虑防冻、采暖、或防蝇等措施。\n生物转盘废水处于半静止状态，而微生物则在转动的盘面上；转盘40%的面积浸没在废水中，盘面低速转动；盘面上生物膜的厚度与废水浓度、性质及转速有关，一般0.1～0.5mm。\n生物接触氧化法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膜法处理工艺；又称为淹没式生物滤池①生物接触氧化池内的生物固体浓度（10～20g/Ｌ）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达3.0～6.0kgBOD5/m3.d）；②不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理简单；③对水量水质的波动有较强的适应能力；④污泥产量略低于活性污泥法。生物接触氧化法的基本流程\n三、案例介绍荷兰鹿特丹DOKHAVEN污水处理厂荷兰鹿特丹DOKHAVEN市政污水处理厂始建于1979年，负责处理来自鹿特丹市中心、南部与西部部分地区城市污水。其主体污水处理工艺构筑物完全置于地面附近存在大量居民住宅的地下，使之成为荷兰，乃至世界污水处理厂建设史上为数不多的经典工程之作。同时，因其污水与污泥处理工艺升级时不断采用世界上最先进的工艺流程，如SHARON（中温亚硝化）与ANAMMOX（厌氧氨氧化）等现代技术已生产化应用于其污泥消化液的脱氮处理之中，从而使它成为世界上技术装备最为先进的污水处理厂。它的总占地面积仅相当于普通处理厂的1/4，这意味着它不仅在能源与材料消耗方面有着很大程度上的可持续意义，而且在节省占地方面亦呈现出十分紧凑的可持续特点。此外，该处理厂在通风尾气的利用与处理、防振消音等方面的工程措施也有独到之处。\nDOKHAVEN污水处理工艺流程见图1。进水靠场外5个终端污水泵站以及污泥消化液回流泵通过压力管线被泵入进水池（1）。每条压力管线在处理厂内均可控制开启；发生故障时进水也可通过跨越管线而直接排入新马斯河。进水首先进入细格栅（2）。有4组用于去除漂浮物与纤维物质的细格栅，每组细格栅包括2个孔径为5mm的转鼓，水流垂直进入，截留杂物靠水力挤压后收集。1进水2细格栅3沉砂池4A段曝气池5中间沉淀池6回流污泥7剩余污泥回流8浮滓去除9污泥调节池10B段曝气池11最终沉淀池12出水排放新马斯河13剩余污泥至另一处理厂14格栅截留物排除15沉砂排除    图1DOKHAVEN污水处理工艺流程\n四、分组实践分组进行活性污泥系统运行控制参数测定实训（SV30、MLSS、SVI）、氧化沟（或SBR）工艺处理生活污水实训。\n任务三、去除无机营养元素\n一、启发引导由于城市工业废水和生活污水大量排入海中，使营养物质在水体中富集，造成海域富营养化。此时，水域中氮、磷等营养盐类有机化合物的含量大大增加，促进赤潮生物的大量繁殖。问题：1、水体富营养化主要原因？2、生物脱氮原理和生物除磷原理？3、A/O工艺和A/A/O工艺如何操作？\n二、要点讲解二级活性污泥生物脱氮工艺处理水回流污泥反硝化反应器BOD去除硝化氨化沉淀池碱N3(好氧)III回流污泥CH2OH剩余污泥剩余污泥回流污泥两级生物脱氮系统\n回流污泥回流污泥处理水内循环（硝化液回流）回流污泥反硝化反应器BOD去除、硝化反应反应器(缺氧)沉淀池碱N2(好氧)分建式缺氧-好氧活性污泥脱氮系统分建式缺氧—好氧活性污泥生物脱氮\n合建式A1/O工艺脱氮\n优点：a.同时去除有机物和氮，流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，节省基建费用。b.反硝化缺氧池不需外加有机碳源，降低了运行费用。c.因为好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高了出水水质（残留有机物进一步去除）。d.缺氧池中污水的有机物被反硝化菌所利用，减轻了其它好氧池的有机物负荷，同时缺氧池中反硝化产生的碱度可弥补好氧池中硝化需要碱度的一半。（减轻了好氧池的有机物负荷，碱度可弥补需要的一半）。缺点：a.脱氮效率不高，一般ηN=（70～80）%b.好氧池出水含有一定浓度的硝酸盐，如二沉池运行不当，则会发生反硝化反应，造成污泥上浮，使处理水水质恶化\n厌氧－缺氧—好氧（A2/O）生物脱氮除磷工艺厌氧缺氧好氧A2/O工艺流程进水沉淀混合液回流出水剩余污泥污泥回流1、将回流污泥分两点加入，减少加入到厌氧段的回流污泥量，从而减少进入厌氧段的硝酸盐和溶解氧。2、提升回流污泥的设备应用潜污泵代替螺旋泵，以减少回流污泥复氧，使厌氧段、缺氧段的DO最小。3、原污水和回流污泥进入厌氧段，缺氧段应为淹没入流，减少复氧。\nA2/O同步脱氮除磷的改进工艺UCT工艺图8-1UCT工艺流程图好氧污泥外回流混合液回流Ⅰ厌氧进水缺氧剩余污泥二沉池出水（））（混合液回流Ⅱ）（A2/O工艺回流污泥中的NO3--N回流至厌氧段，干扰聚磷菌细胞体内磷的厌氧释放，降低磷的去除率。UCT工艺将回流污泥首先回流至缺氧段，回流污泥带回的NO3--N在缺氧段被反硝化脱氮，然后将缺氧段出流混合液一部分再回流至厌氧段，这样就避免了NO3--N对厌氧段聚磷菌释磷的干扰，提高了磷的去除率，也对脱氮没有影响，该工艺对氮和磷的去除率都大于70%。如果入流污水的BOD5/TKN或BOD5/TP较低时，为了防止NO3--N回流至厌氧段产生反硝化脱氮，发生反硝化细菌与聚磷菌争夺溶解性BOD5而降低除磷效果，此时就应采用UCT工艺。\n活性污泥法MUCT工艺为了克服UCT工艺图二套混合液内回流交叉，导致缺氧段的水力停留时间不易控制的缺点，同时避免好氧段出流的一部分混合液中的DO经缺氧段进入厌氧段而干扰磷的释放，MUCT工艺将UCT工艺的缺氧段一分为二，使之形成二套独立的混合液内回流系统，从而有效的克服了UCT工艺的缺点\nOWASA工艺南方许多城市的城市污水BOD5浓度往往较低，造成城市污水中的BOD5/TP和BOD5/KN太低，使A2/O工艺脱氮除磷效果显著下降。为了改进A2/O工艺这一缺点，OWASA工艺将A2/O工艺中初沉池的污泥排至污泥发酵池，初沉污泥经发酵后的上清液含大量挥发性脂肪酸，将此上清液投加至缺氧段和厌氧段，使入流污水中的可溶解性BOD5增加，提高了BOD5/TP和BOD5/TKN的比值，促进磷的释放与NO3--N反硝化，从而使脱氮除磷效果得到提高。\n三、案例介绍案例一、北京高碑店污水处理厂北京高碑店污水处理厂设计规模为近期100万m3/d，远期250万m3/d，近期100万m3/d分为两期建设，一期工程50万m3/d，已于一九九三年十月竣工投产，二期工程50万m3/d，于一九九九年八月竣工。北京市每天产生污水250多万吨，近一半的污水在这里进行处理。高碑店污水处理厂污水系统流域面积96km2，服务人口240万人，占地68公顷，汇集北京市南部地区的大部分生活污水、东郊工业区、使馆区和化工路的全部污水。该处理厂采用前置缺氧段活性污泥法工艺，即在推流式曝气池前设置缺氧段(占生物处理池总容积的1/12)，其目的是改善污泥性质，防止污泥膨胀。一期工程投产以来，已连续稳定运行多年，取得了预期的良好效果。\n高碑店污水处理厂一期工程曝气池设计参数设计流量Q50万m3/d曝气池Nv0.43kgBOD5/m3d总变化系数Kz1.1曝气池HRT8.38hr最大设计流量Qmax55万m3/d曝气池MLSS2000～3000mg/L缺氧段HRT41.9min污泥回流比R50～100%曝气池Ns0.14kgBOD5/kgVSSd水温13.9～14.5℃(冬)25.2～25.6℃(夏)处理效果表项目BOD5(mg/L)CODCr(mg/L)SS(mg/L)原污水180～220400～500300～400处理出水7.67～10.824.6～35.211～20.2去除率(%)95.3～95.093.9～93.096.3～95\n高碑店污水处理厂流程图\n案例二、上海松江污水处理厂上海松江污水处理厂上海市松江区，服务人口15万人，服务区域主要是上海松江区的居民生活排放污水及工业废水，服务面积30万平方公里。上海松江污水处理厂主要包括一期和二期工程，其中一期工程于1985年投产，日处理能力为27000吨，处理工艺为常规活性污泥法；二期为世界银行上海环境项目的子项目，工程总投资为2.65亿元人民币，其中世界银行贷款为1000万元，工程内容包括扩建5万吨/日污水处理设备，改造一期工程以及城区增建管网和泵站，改造后的一期工程及二期工程的处理工艺均为A/O脱氮工艺，改造扩建后的松江污水处理厂的日处理能力为6.8万吨。松江污水处理厂采用的A/O法污水处理工艺，该厂的COD进水水质近1000mg/L，但其COD出水水质为60mg/L。\n上海松江污水处理厂工艺流程图\n四、分组讨论通过各种渠道了解全国各大污水处理厂城市污水处理工艺流程，特别是天津市各大污水处理厂脱氮除磷工艺，分组讨论各大污水处理厂在处理工艺上的差别和解决实际问题的方法。\n任务四污泥的处理与处置\n在废水处理的过程中，产生大量的污泥，约为处理水量的0.3%～0.5%（含水量为97％计）。污泥处理的费用约占全厂总费用的20～50％，是废水处理工程的重要方面。污泥处置的目的在于：使废水处理厂能够正常运行有毒物质得到及时处置，有用物质得到利用，以便达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。\n\n一、污泥的来源、性质和数量1、污泥的来源、性质及主要指标按其所含主要成分的不同，分为污泥和沉渣。以有机物为主要成分的称为污泥，特性是有机物含量高，容易腐化发臭，颗粒较细，相对密度较小，含水率高且不易脱水，是呈胶状结构的亲水性物质，便于管道输送。如初次沉淀池与二次沉淀池排出的污泥。以无机物为主要成分的称为沉渣，特性是颗粒较粗，相对密度较大，含水率低且易于脱水，但流动性较差，不易用管道输送。如沉砂池和沉淀池所排出的污泥。按产生的来源，污泥可分为三种1）初次沉淀污泥：来自初次沉淀池，其性质随污水的成分。2）腐殖污泥与剩余活性污泥：来自生物膜法和活性污泥法后的二次沉淀池。3）熟污泥：初次沉淀污泥、腐殖污泥和剩余活性污泥经消化处理后，即为熟污泥，或称消化污泥。特性：有机物含量低，易脱水。\n表征污泥性质的主要参数或项目有：含水率与含固率、相对密度、挥发性固体、污泥的肥分、污泥的细菌组成等。1）含水率与含固率含水率是污泥中水含量的百分数，含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数。污泥含水率较高，相对密度接近于1。含水率在85％以上呈流态,65％~85％时呈塑态，低于60％呈固态。污泥的体积、质量、所含固体物浓度及含水率的关系可表示为：V1/V2=W1/W2=100-p2/100-p1=c1/c22）污泥的相对密度污泥的相对密度等于污泥质量与同体积水质量的比值，而污泥质量等于所含水分质量与干固体质量之和。污泥的相对密度为：γ‘s＝100γs/pγs+(100-p)干固体包括有机物（挥发性固体）和无机物（灰分），其中有机物所占百分比和相对密度为pv,γv(一般为1),无机物相对密度为γa（一般为2.5～2.65）,则干固体相对密度为：100/γs=pv/γv+100-pv/γa简化为γ‘s＝25000/250p+(100-p)（100＋1.5pv）3）挥发性固体挥发性固体（用VSS表示），是指污泥中在600C的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体。近似代表污泥中有机物含量。初沉池中VSS含量约为65％，活性污泥和生物膜VSS约为75％ 。4）污泥的肥分污泥含有氮、磷、钾和植物生长所需的其它微量元素。5）污泥的细菌组成污泥中，含有大量细菌及各种寄生虫卵，必须进行检查与处理。\n2、污泥量计算城市污水厂的污泥量时，一般以表所列的经验数据为依据：污泥种类污泥量/L·m-3含水率/%密度/kg·L-1沉砂池的沉砂0.03601.5初次沉淀池污泥14-2595-97.51.015-1.02二次沉淀池污泥生物膜法7-1996-981.02活性污泥法10-2199.2-99.61.005-1.008\n1）初沉污泥量V=100C0ήQ/103(100-P)ρ式中：V——初沉污泥量m3/d；qv——污水流量m3/d；ή——沉淀池中悬浮物的去除率，%C——污水中悬浮物浓度，mg/lP——污泥含水率，%ρ——污泥密度，以1000kg/m3\n2）剩余活性污泥量（活性污泥法）（1）剩余活性污泥量以VSS（挥发性固体）计：PX=aQCs0ή-bVCx式中：PX——剩余活性污泥，kgVSS/d;a——产率系数，kgVSS/kgBOD5,一般采用0.5-0.6；Cs0——曝气池入流的BOD5，kg/m3;Q——曝气池设计流量，m3/d;b——内源代谢系数，一般采用0.06-0.1d-1;Cx——曝气池的平均VSS浓度，kg/m3;V——曝气池容积，m3\n（2）剩余活性污泥量以SS（悬浮固体）计：PSS=PX/f式中：PSS——剩余活性污泥量，m3/df——VSS/SS之值，一般采用0.6-0.75\n4、污泥中的水分及其对污泥处理的影响污泥中水的存在形式大致有四种：空隙水存在于污泥颗粒间隙中的水，称为空隙水或游离水，约占污泥水分的70%左右。这部分水一般借助外力可与泥粒分离。毛细水存在于污泥颗粒间毛细管中，称为毛细水，约占污泥水分的20%左右。也有可能用物理方法分离出来。吸附水和内部水粘附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部（包括生物细胞内的水）的内部水，约占污泥中水分的10%左右。只有干化才能分离，但也不完全。\n\n二、污泥的浓缩污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。污泥浓缩主要减缩污泥的空隙水。污泥浓缩的方法有重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法。在选择浓缩方法时，要综合处理厂的规模、占地大小、周边环境的要求、污泥性质等多方面因素。\n1、重力浓缩重力浓缩主要用于浓缩初沉污泥及初沉污泥与剩余活性污泥或与腐殖污泥的混合污泥。（1）间歇式污泥浓缩池间歇浓缩池可建成矩形或圆形，用于小型污水处理厂。\n（2）连续式污泥浓缩池连续运行的浓缩池可采用沉淀池的形式，一般为竖流式（或辐流式），用于大型污水处理厂。缺点：使有机污泥产生不良的气味。解决办法：在浓缩前加石灰。\n2、气浮浓缩法气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。气浮法对于相对密度接近于水的、疏水的污泥尤其适用。气浮法用于浓缩剩余活性污泥或腐殖污泥。其浓缩效果好于重力浓缩法：时间短，耐冲击负荷和温度的变化，污泥处于好氧环境，基本没有气味。缺点：运行费用高。\n气浮池污泥负荷:污泥种类负荷/（kg.m-2.d-1)空气曝气的活性污泥25～75空气曝气的活性污泥经沉淀后50～100纯氧曝气的活性污泥经沉淀后60～15050%的初沉污泥+50%的活性污泥经沉淀后100～200初次沉淀池污泥至260\n3、离心浓缩法原理利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的离心机种类有转盘式离心机、篮式离心机和转鼓离心机。衡量浓缩效果的主要指标有出泥含固率和固体回收率等。离心浓缩法的优点是效率高、需时短、占地少。缺点：在浓缩剩余活性污泥时，为了取得好的浓缩效果，得到较高的出泥含固率和固体回收率，一般需添加聚合硫酸铁、PAM等助凝剂，使运行费用提高；电耗高。另外常用的离心设备是离心筛网浓缩器见书p269，可浓缩活性污泥的混合液。缺点：回收率低，出水浑浊，不能作为单独的浓缩设备。\n三、污泥的消化污泥消化的常用方法是厌氧消化法。另外还有好氧消化法、氯化氧化法、石灰稳定法和热处理等方法使污泥性质得到稳定。污泥的好氧消化是通过长时间的曝气使污泥固体稳定，常用来处理来自无初次沉淀池污水处理系统的剩余活性污泥。通过曝气使活性污泥进行自身氧化从而使污泥得到稳定，挥发性固体可去除40％～50％。污泥好氧消化的微生物是好氧菌和兼性菌，利用曝气鼓入的空气，分解生物可降解有机物及细胞原生质，从中获得能量，微生物处于内源呼吸期，产生挥发性物质（CO2、NH3），使污泥量大大减少。污泥好氧消化池的构造与曝气池基本相同，有曝气设备，没有加温设备，池子不必加盖。\n与厌氧消化处理比较，好氧消化的主要优点：消化温度相同时，所需消化时间较短；出水的BOD5浓度较低；无臭气；污泥的脱水性能良好；运行较方便；设备费用少。缺点：需要供氧，动力费用较高；无沼气产生；去除寄生虫卵和病原微生物的效果差；冬季低温时运行效果极差。适用于中小型污水处理厂。\n四、污泥的调理1、概述机械脱水前的预处理（污泥调质）的目的是改善污泥的脱水性能。提高脱水设备的生产能力。预处理的方法有化学混凝法、淘洗法、热处理法及冷冻法等，其中加药絮凝法功能可靠、设备简单、操作方便，被长期广泛采用。\n2、化学混凝法通过向污泥中投加混凝剂、助凝剂等使污泥絮凝和凝聚，提高污泥的脱水性能。1）混凝剂种类:(1)无机混凝剂包括铝盐和铁盐。最有效,最便宜的无机混凝剂是铁盐（氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁等）。铁盐常和石灰联用，可取得很好的絮凝效果。.(2)高分子聚合电解质包括有机高分子聚合电解质（如PAM）、无机高分子混凝剂（聚合氯化铝）。有机合成高分子调理剂种类很多,按聚合度分有低聚合度和高聚合度两种;按离子型分有阳离子型,阴离子型,非离子型,阴阳离子型等.我国用于污泥调理的有机调理剂主要是高聚合度的聚丙烯酰胺系列的絮凝剂产品，该药剂效果好，但价格昂贵。\n2）混凝剂投加量的确定一般情况下,对于城市污水处理厂污泥,三氯化铁投加量为5%-10%,消石灰投加量为20%-40%,聚合氯化铝和聚合硫酸铁约为1%-3%,阳离子聚丙烯酰胺为0.1%-0.3%.3）影响污泥调理效果的因素影响污泥调理效果的因素很多,主要有污泥性质,调理剂品种和投加量以及调理时的环境条件等.(1)污泥性质(2)调理剂品种和投加量(3)污泥调理条件\n五、污泥脱水1、概述污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水,从而缩小其体积,减轻其重量.基本原理：污泥机械脱水是以过滤介质两面的压力差为推动力，使污泥中的水被强制的通过过滤介质，称为过滤液，而固体被截留在介质上，称为滤饼，从而使污泥达到脱水的目的。机械脱水的基本过程示意P270.\n2、机械脱水设备1）过滤法脱水设备（1）真空过滤机:是目前使用较为广泛的一种方法，使用的机械是真空转鼓过滤机，也称转鼓式真空过滤机，国内使用较多的是GP型转鼓真空过滤机。主要应用在初次沉淀污泥和消化污泥的脱水。特点是能够连续操作，运行平稳，可以自动控制。缺点是过滤介质紧包在转鼓上，再生与清洗不充分，容易堵塞，影响生产效率，附属设备多，工序复杂，运行费用高。真空过滤的重要影响因素有工艺和机械两方面。（2）板框压滤机：压滤脱水使用的机械称为板框压滤机。可分为人工和自动板框式压滤机。可以处理各种性质的污泥，其预处理的絮凝剂以简单的无机絮凝剂为主，脱水效果比真空过滤和离心机好。缺点是不能连续运行，操作麻烦，产率低。其过滤能力与污泥性质、泥饼厚度、过滤压力、过滤时间和滤布的种类有关。（3）带式压滤机：滚压脱水使用的机械是带式压滤机，其特点是不需要真空或加压设备。滚压的方式有两种：滚压轴上下相对；滚压轴上下错开。其预处理的絮凝剂是高分子有机絮凝剂。滤带行走速度和压榨压力影响带式压滤机的生产能力和泥饼的含水率。不能处理含油污泥，因为使滤布有防水作用，容易使滤饼从设备侧面被挤出。2）污泥的离心脱水设备：主要是离心机。适用于污泥脱水的一般为卧式螺旋离心脱水机。特点是可以连续生产，操作方便，可自动控制，卫生条件好，占地面积少，但污泥预处理要求较高，需使用高分子聚合电解质作絮凝剂。\n滤板、滤框和滤布\n\n\n六、污泥的干化污泥干化是将脱水污泥通过处理,去除污泥中绝大部分毛细管水,吸附水和颗粒内部水的方法.分为自然干化法和烘干法。1、自然干化自然干化采用污泥干化场，是利用天然的蒸发、渗滤、重力分离等作用，使泥水分离达到脱水的目的。是污泥脱水中最经济的方法。通过自然干化，污泥的含水率可降低至75％，干化后的污泥压成饼状，可以直接运输。1）污泥干化场的构造2）干化场脱水的影响因素有气候条件、污泥性质等3）污泥干化场面积的确定随污泥性质，地区的平均降雨量及空气湿度等不同而异。特点：污水干化场，占地面积大，卫生条件差，大型污水处理厂不宜采用。但污水自然干化比机械脱水经济，适用于中小型污水处理厂，尤其是气候比较干燥、有废弃土地资源利用及环境卫生允许的地区可以采用。\n\n七、污泥的最终处置1、污泥的处置污泥经过消化、干化和脱水后，还存在最终处置问题，其方法决定于污泥的性质及当地条件。目前，较适合我国国情、常用的污泥处置方法有：农业利用、填理、焚烧和投放海洋或废矿等。\n1.农业利用污泥中的氮、磷、钾是农作物生长所必需的养分，其肥效持续时间长，可改善土壤结构。因此，我国污泥的重要利用途径是在农业上的利用。但在施用前应采取堆肥、厌氧消化等技术措施消除其中的病原体、寄生虫卵和有毒物质，使其达到有关卫生标准和农业用或饲料用的有关规定。2、弃置法填地或投海。填地前首先脱水，使含水率小于85％。投放海洋时，需注意防止对近海水域的污染，此法要慎重。3、焚烧当污泥含有大量的有害污染物质，往往采用焚烧法处理。常用的焚烧炉有回转焚烧炉、立式焚烧炉、流化床焚烧炉。常用的是立式焚烧炉。焚烧可使污泥体积大幅度减小，且可灭菌。焚烧设备的投资和运行费用都比较大，在单纯用作处置手段时需要慎重研究。