污水处理厂工艺手册 19页

一、总论1、污水的性质与特征1.1污水污水是指生活污水、工业废水、被污染的雨水和排入城市排水系统的其他污染水的统称。1.2水体污染的危害1.2.1物理污染（包括感官性污染、热污染、悬浮物污染、油类污染等）1.2.2无机物污染（包括酸碱无机盐类污染、重金属等有毒物质污染）1.2.3有机物污染1.2.4植物性营养物—氮磷的污染1.2.5病原微生物污染1.3污水排放标准及主要水质指标1.3.1污水排放标准污水和污泥经过有效处理后，其排放、利用和处置的去向往往因地而异，我厂目前执行的标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB8918—2002和《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》DB32/T1072-2007。1.3.2主要水质指标悬浮固体（SS）、生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（CODcr）、pH值、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、总氮（TN）。\n二、污水处理方法2.1污水处理方法分类物理法：包括筛滤截留法、重力分离法、离心分离法等。化学法：包括中和法、化学氧化-还原法、化学沉淀法、电解法等。物化法：包括离心交换法、萃取法、膜分离法、吸附处理等。生化法：包括好养生物处理法、厌氧生物处理法、自然生物处理法等。2.2污水处理分级一级处理：即机械处理，主要是用物理法或化学法去除污水中漂浮物和大部分悬浮状态的污染物质。二级处理：经过一级处理后，再利用生物化学法以去除大量的溶解态和胶体态的有机污染物。三级处理：又称高级处理或深度处理，经过二级处理后，去除前两级未去除的溶解态，胶体态的各种有机，无机污染物，病原微生物等。三、活性污泥法活性污泥法是以活性污泥为主体处理城镇污水的生物处理方法。3.1活性污泥的组成3.1.1具有活性的微生物群体（Ma）3.1.2微生物自身氧化的残留物（Me）\n3.1.3原污水狭入的不能为微生物降解的惰性有机物质（Mi）3.1.4原污水狭入的无机物质（Mii）3.2活性污泥的几个指标3.2.1混合液悬浮固体（MLSS）浓度表示的是混合液中活性污泥的浓度，即在单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物质的总量，即：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii（mg/l）3.2.2混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）浓度表示混合液活性污泥中有机性固体物质的浓度，以重量表示。即：MLVSS=Ma+Me+Mi（mg/l）3.2.3污泥沉降比（SV%）又称30min沉淀率。混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。3.2.4污泥体积指数（污泥指数）（SVI）(mL/g)曝气池出口处混合液经30min静沉后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积。SVI值能够反映出活性污泥的凝聚、沉淀性能，一般介于70—100之间为宜，SVI值过低，说明泥粒细小，无机物含量高，缺乏活性；过高，说明污泥沉降性能不好，并且有产生膨胀现象的可能。3.3活性污泥的影响因素3.3.1BOD负荷率\nBOD负荷率（F/M值）是影响活性污泥增长、有机底物降解的重要因素。提高BOD负荷率，将加快活性污泥增长速率和有机底物的降解速率，使曝气池容积缩小，在经济上是适宜的，但未必达到受纳水体对水质的要求。BOD负荷率过低，则降低有机底物的降解速率，使处理能力降低，加大曝气池的容积，提高建设费用，也是不适宜的。BOD负荷率还与活性污泥膨胀现象有直接关系，对城市污水活性系统而言，在0.5kgBOD/kgMLSS.d以下的低负荷率区和1.5kgBOD/kgMLSS.d以上的高负荷率区，SVI值都150以下，都不会出现污泥膨胀现象，而BOD负荷率处于0.5-1.5kgBOD/kgMLSS.d之间时，SVI值很高，属污泥膨胀区。3.3.2水温微生物酶系统酶促反应的最佳温度范围是20—30℃，在这个温度范围内，微生物的生理活动旺盛，高于或低于这个温度范围，就会使活性污泥反应进程受到某些影响。3.3.3溶解氧（DO）活性污泥微生物都是好氧菌，因此，在混合液中保持一定浓度的溶解氧至关重要。多年的运行经验证实，为了保证活性污泥系统运行正常，在混合液中必须保持浓度在2mg/l以上的溶解氧，而且以曝气池的出口处为准。\n溶解氧过高，大量耗能，在经济上是不适宜的；过低，有利于丝状菌在系统中占优势，能够诱发产生污泥膨胀现象。3.3.4pH值对活性污泥微生物最适宜的pH值范围是6.5-8.5。pH值低于6.5时，有利于真菌的生长繁殖，降低到4.5时，真菌将完全占优势，活性污泥絮凝体遭到破坏，产生污泥膨胀现象，原生动物完全消失，处理水质恶化。pH值超过9时，菌胶团可能解体，活性污泥絮凝体将遭到破坏。3.3.5营养平衡为了使活性污泥反应进行正常，就必须使污水中微生物的基本元素—碳、氮、磷达到一定的浓度值，并保持一定的平衡关系。元素碳在量上是以污水中的BOD值表示的，对活性污泥微生物来说，污水中营养物质的平衡一般以BOD:N:P的关系表示，一般为100：5:1。3.3.6有毒物质大多数的化学物质都可能对微生物生理功能有这样或那样的毒害作用，但其程度则取决于其在污水中的浓度。此外，某些元素是微生物生理上所需要的，但在其浓度达到某种高度时，就会对微生物产生毒害作用。3.4．活性污泥的几种异常情况及应对措施3.4.1污泥膨胀\n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），颜色有异变，这就是“污泥膨胀”。污泥膨胀分为丝状菌性膨胀和非丝状菌性膨胀。丝状菌性膨胀是因丝状菌异常增殖所导致的膨胀，其特点是。如果丝状菌异常增殖，活性污泥絮凝体中含大量存在着结合在一起的丝状菌，它们长长的丝状体缠绕在一起，在污泥絮凝体的各处伸出，使污泥颗粒变得很松散。丝状菌阻碍了活性的沉降、压缩和浓缩，泥水不能分离。非丝状菌性膨胀是因粘性物质产生和积累所导致的膨胀，其特点是，这种膨胀易于在水温低的季节产生，产生这种膨胀时，废水净化的效果很好，上澄液清澈，但污泥在沉淀池内很难分离，大量污泥随处理水溢流，最终也将使废水处理无法进行下去。污泥膨胀主要是丝状菌大量繁殖所引起，也有由污泥中结合水异常增多导致的污泥膨胀。一般污水中碳水化合物较多，缺乏氮、磷、铁等养料，溶解氧不足，水温高或PH值低等都易引起丝状菌大量繁殖，导致污泥膨胀。此外，超负荷、污泥龄过长或有机物浓度梯度小等，也会引起污泥膨胀。排泥不通畅则易引起结合水性污泥膨胀。当污泥发生膨胀后，解决的办法可针对引起膨胀的原因采取措施。如缺氧、水温高等可加大曝气量，或降低进水量以减轻负荷，或适当降低MLSS值，使需氧量减少等；\n如污泥负荷率过高，可适当提高MLSS值，以调整负荷，必要时还要停止进水，“闷曝”一段时间；如缺氮、磷、铁养料，可投加消化污泥液或氮、磷等成分；如PH值过低，可投加石灰等调节PH；若污泥大量流失，可投加5-10mg/l氯化铁，帮助凝聚，刺激菌胶团生长，也可投加漂白粉或液氯（按干污泥的0.3%-0.6%投加），抑制丝状菌繁殖，特别能控制结合水性污泥膨胀，也可投加石棉粉末、硅藻土、粘土等惰性物质，降低污泥指数。3.4.2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。导致这种现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，一部分则分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，净化功能下降或完全停止，从而使污泥失去活性。当鉴别出事运行方面的问题时，应对污水量、回流污泥量、空气量和排泥状态以及SV%、MLSS、DO、NS等多项指标进行检查，加以调整。当确定是污水中混入有毒物质时，应考虑这是新的工业废水混入的结果，需查明来源，责成其按国家排放标准进行局部处理。3.4.3污泥腐化\n在二次沉淀池有可能由于污泥长期滞留而产生厌气发酵生成气体（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，污泥腐败变黑，产生恶臭。此时也不是全部污泥上浮，大部分污泥都是正常地排出或回流。只有沉积在死角长期滞留的污泥才腐化上浮。防止的措施有：（1）安设不使污泥外溢的浮渣清除设备；（2）清除沉淀池的死角地区；（3）加大池底坡度或改进池底刮泥设备，不使污泥滞留于池底。此外，如曝气池内曝气过度，使污泥搅拌过于激烈，生成大量小气泡附聚于絮凝体上，也可能引起污泥上浮。另外，当流入大量脂肪和油时，也容易产生这种现象。防止措施是将供气控制在搅拌所需要的限度内，而脂肪和油则应在曝气池之前加以去除。3.4.4污泥上浮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，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。3.4.5泡沫问题\n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。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,投加量约为0.5-1.5mg/l）此外，用风机机械消泡，也是有效措施。四、我厂工艺简介4.1CAST工艺SBR法是序批式活性污泥法（SequencingBatchReactor）的简称，又名间歇曝气，其主体构筑物是SBR反应池。SBR的运行工况以间歇式操作为主要特征，所谓序列间歇有两种含义：一是运行操作在空间上是按序排列、间歇操作，由于污水是连续按序进入每个反应器，它们运行的相对关系是序列、间歇的；二是每个SBR的运行操作在时间上也是按序排列、间歇进行的。典型的SBR系统按运行机理及次序分为五个阶段：进水、反应、沉淀、排水与闲置，这五个阶段组成一个周期。随着SBR工艺技术的不断发展和在工程应用的增多，SBR工艺也逐步得到了实践的检验，并在此基础上得到了很大的发展，CAST工艺是SBR工艺的一种变形工艺。它综合了推流式和完全混合式活性污泥法，能有效地防止污泥膨胀，去除有机物、氮、磷的效果良好，耐冲击负荷能力强，目前已被认为是常规活性污泥法的革新替代技术，并在美国、澳大利亚、加拿大等国得到广泛应用。CAST工艺特点如下：\n（1）CAST工艺在反应池前端设置了平均水力停留时间为1-1.5h的高负荷生物选择器，将主反应区大约20%的活性污泥回流到选择器，选择器采用厌氧运行方式，在厌氧条件下，进入选择器的污水中的发酵产物（进水中溶解性BOD所转化的VFA）能在起始反应阶段迅速被聚磷菌所吸附吸收并转化成PHB（聚β羟基丁酸），在VFA的诱导下细胞内聚磷水解成正磷酸盐释放到水溶液中。这个环境条件使聚磷菌在微生物生存竞争中占优势并得以大量繁殖，从而实现了菌种的选择性要求。聚磷菌在好氧条件下（主反应区）发生PHB的降解和磷的贪婪吸收，形成聚磷污泥，通过剩余污泥排放实行污水中磷的去除。上述反应不断重复进行，从而提高了生物除磷效果，是一种高效的生物除磷工艺。（2）选择器还有另外一个作用，就是为微生物提供了另一个高污泥负荷的环境。在这种环境中，丝状菌受到抑制，菌胶团成为优势菌种，因而能有效克服污泥膨胀，使反应池的运行更加稳定可靠，同时也可提高反应池的混合液浓度，减小池容，降低造价。（3）CAST工艺反应池的主反应区存在同时硝化、反硝化作用，在不设定单独缺氧的条件下，可以实现硝化和脱氮，不需要象ICEAS工艺那样设置缺氧期。\n（4）CAST系统在沉降和滗水阶段不进水，沉淀和排水完全在静态环境下进行，可确保良好的固液分离效果，提高出水水质。（5）CAST工艺对水量水质的变化具有很强的适应性，由于间歇进水，时间长短、水量多少均可调节，不影响处理效果，不需另设调节池。（6）在污水处理厂刚建成运行时，流量一般比设计值要低，CAST工艺可以根据水量的大小使用一个或者几个池子，这样可以最大限度地避免不必要的能源损失。（7）处理流程简洁，控制灵活，可根据进水水质和出水水质控制指标改变运行周期及工艺参数，适应性很强。4.2P-SBR工艺P-SBR工艺即改良型SBR工艺，增设了连续曝气区，此工艺实质上是MBR工艺的一种简化变型，属于SBR的第三代技术。其实质是由A/O系统与SBR系统串联而成，它完全具有SBR工艺、CASS工艺与A/O工艺的优点，克服了原改良型SBR工艺间歇进水、池容利用率低，撇水水头损失大等缺点，与普通SBR有着很大的区别。4.2.1P-SBR工艺优点4.2.1.1生化反应和沉降在同一反应池进行，没有二沉池，简化工艺系统，节约占地面积，节省基建投资。4.2.1.2SBR区与厌氧区、主曝气分开，SBR区最小化，既有SBR工艺的优点，具有生物除磷脱氮功能；又克服了SBR工艺的缺点，连续进水，池容利用率高。\n4.2.1.3系统在运行过程中历经厌氧、缺氧、好氧阶段，微生物能通过多种途径代谢，有机物降解的更完全，COD去除效果好；同时得到硝化、反硝化和进行生物除磷，出水水质（NH3-N和磷）较低。4.2.1.4在运行过程中存在着COD浓度梯度，对抑制活性污泥中的丝状菌的生长，保持良好的污泥性状（沉降性能金和脱水性能）具有积极作用。4.2.1.5在运行过程中存在着DO浓度梯度，浓泥产量相对较少，且污泥处在静止条件下沉降的，沉淀效果较好。4.2.1.6P-SBR池在运行过程的各个阶段，可根据水量、水质进行灵活调节，出水水质易保证。4.2.2P-SBR工艺特点将池子分成生物选择区、主反应区、SBR反应区三个功能区。4.2.2.1生物选择区在生物选择区中，污水中溶性有机物能通过酶反应机理而迅速去除，回流污泥中的硝酸盐也可以在选择区得到反硝化，其基本功能是防止产生污泥膨胀。4.2.2.2主反应区由于P-SBR工艺不设单独的二沉池，系统内的污泥在厌氧区、主曝区和SBR区内循环，沉淀区的污泥床的过滤阻截作用，可使主曝气区MLSS维持在较高浓度（＞5000mg/l）,另外主曝气区采用完全混合的曝气方式曝气，池内各点DO\n相同。高MLSS浓度和完全混合的条件使得主曝区有较高的降解速率，与A20、UCT等处理工艺相比，当污泥负荷相同时，可大大提高曝气池的容积负荷。4.2.2.3SBR区SBR区在充当沉淀池使用时，相当一个平流式沉淀池，底部污泥层起到生物接触过滤作用。主反应区的混合液从序批区一端进入污泥床，将上一序批区的上清液从另一端的上部推出反应池，这相当于一个置换过程。由于污泥床的MLSS浓度很高（可达10g/l）主反应区混合液在流经污泥床时，绝大部分固体颗粒被截留在入口处，污泥床起到了很好的过滤效果，保证了水质。4.3A2O工艺A2O工艺是一种典型的脱氮除磷工艺，其生物反应池由ANAEROBIC(厌氧)，ANOXIC(缺氧)和OXIC（好氧）三段组成，工艺流程如图;混合液回流（100—300%）污泥回流（50—100%）4.3.1A2O工艺特点4.3.1\n.1可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他工艺。4.3.1.2采用多点进水，多点回流的方式，减少回流污泥中的硝酸盐对厌氧聚磷菌释放磷的不利影响。4.3.1.3在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，不易发生污泥丝状菌膨胀。4.3.1.4厌氧、缺氧、好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，脱氮除磷效果显著。4.3.1.5好氧区有机物浓度较低，有利于自养型硝化细菌的生长繁殖。4.4污泥处理工艺4.4.1污泥处理的要求●减少污泥中的有机物，使污泥实现稳定化●减少污泥体积，减少运输量●减少污泥中的寄生卵及病菌●利用以实现污泥资源化4.4.2污泥处理形式4.4.2.1先消化再浓缩脱水污泥消化分好氧消化和厌氧消化两种。好氧消化由于能耗高而较少采用；厌氧消化可使污泥中的有机物质转化为稳定的腐殖质，同时可以使污泥减量化（可减少污泥量20%-30%），减少污泥运输和处置费用,并改善污泥的性质，使之易于脱水，破坏和抑制致病微生物，并可获得副产物—沼气。\n4.4.2.2直接浓缩脱水我厂由于规模不大，剩余污泥量较少，并且由于进水SS较高，造成无机污泥量较大，维持污泥消化系统运行的有机物的分解率也较低，因此不宜上污泥消化系统，加之上污泥消化系统建设费用高，运行费用高，且工艺设备复杂，管线也较多，增加了管理难度，因此我厂污泥处理采用直接浓缩脱水的处理方式。4.4.3污泥脱水工艺浓缩后的污泥由于含水量仍很高，体积庞大，且易腐败发臭，不利于运输和处置，故需进行脱水处理，这样可以降低污泥的含水率，减少污泥的体积，降低运输成本和最终处置成本。4.4.3.1污泥脱水的方式常用的污泥脱水方式有自然干化和机械脱水两种，而污水处理厂一般由于占地紧张，环境卫生条件及气候等因素而普遍采用机械脱水。常用的脱水机械有真实过滤机、板框压滤机、带式压滤机和离心脱水机。近年来，离心脱水机和带式压滤机作为污泥脱水的主要机种在世界各国得到广泛应用。现将离心机与带式脱水机进行技术经济比较，具体见下表：\n比较项目离心脱水机带式压滤机原理利用离心沉降原理，使固液分离利用滤带过滤，使固液分离运用污泥类型各种类污泥的浓缩和脱水同左絮凝剂数量3kg/吨干污泥4kg/吨干污泥泥饼含水率80%80%运行时噪声76-80dB70-75dB耗电量10KW/㎥污泥3.6KW/㎥污泥工作时间24小时（连续运行）16小时（可间隙运行）污泥切割机需要不需要滤带冲洗水不需要，但停机前需对腔体进行冲洗27㎥/m.h(滤带)运行状况脱水过程中当进料浓度变化时，转鼓和螺旋的转差及扭矩会自动跟踪调调查，自动化操作。脱水过程中当进料浓度变化时，带速、带的紧张度、加药量、冲洗水压力需调查，操作要装工作环境占用空间较小，安装调试简单，配套设备有加药和进、出料输送机，整机全密封操作，车间环境较高。占用面积较大，配套设备除加药和进出料输送机外，还包括清洗泵、空压机等，需高压水不停冲洗，车间环境较差。维修难易维修需生产厂家专业人员，维修周期较长。维修简单。经过上述比较，两者各有优缺点，我厂考虑到脱水机房预留面积较小，故选用离心脱水方式。4.4.4污泥处置。\n国外污泥常用的处置方式主要有填埋、投海、焚烧、农用等，下表列举了美国、英国、日本、西欧的污泥处置情况。美国、英国、日本、西欧的污泥处置情况（%）处理方法美国英国日本西欧填埋258—45投海1930—18焚烧21762.77农用304231.930其它5135.4—由上表可以看出：美国、英国以污泥农用为主（分别30—42%），日本以焚烧为主（占62.7%）,西欧以污泥填埋为主（占45%），投海已为国际公约所禁止（1998年底实施），这就意味着投海的污泥转向陆地处置。我国的污泥处置大部分为农用、卫生填埋处理，国内外城市污水处理厂采用的污泥处理方法很多，下表主要对常用的有代表性的污泥处置优缺点进行比较。污泥处置方法优缺点比较\n处理方法优点缺点卫生填埋操作相对简单，投资费用较少，处理费用较低、适应性强侵占土地严重，防渗不好会造成潜在的土壤和地下水污染焚烧有机物全部碳化，病原体全部除死，可最大限度地减少污泥体积处理设施投资大，处理费用高，有机物燃烧会产生二恶英等剧毒物质湿式氧化有机物氧化分解较完全，处理污泥时间段，臭味少，污泥脱水性较佳，灭菌率高设备防腐蚀要求高，基建投资大，处理成本高厌氧氧化消化后的污泥卫生条件得到改善，污泥固体量明显减少，有机物明显减少，消化后的污泥易于脱水处理，提高肥效，有效利用沼气，存储能量消化后的污泥含水率较高，仍需污泥脱水处理自然干化耗能低，运输成本低灭菌效果差，易散发恶臭占地面积大，大规模污水处理厂很难实施干化焚烧污泥最彻底的处理方法，能最大程度地减少体积，杀死一切病原体和细菌管理较复杂，项目投资大，运行成本较高农用（堆肥）投资少，能耗低，运行费用低，污泥有机部分转化土壤改良剂占地面积小，污泥中可能含有重金属等有害物质，需经权威部门进行污泥成分分析，确认对植物无害从上表可以看出，污泥卫生填埋对填埋场地的防渗要求较高，填埋场由于容量所限也无法长期处置大量的污泥；直接焚烧投资大、成本高，会产生二恶英等剧毒物质，且由于污泥含水率较高，热值低，增加了焚烧的难度；湿式氧化，厌氧氧化\n投资较高，还需进行污泥脱水后再寻找污泥最终处置方式；自然干化占地面积大、卫生调价差，目前难以考虑；污泥农用牵涉到卫生方面的问题目前也难以考虑。因此，我厂结合无锡市污泥处置总体规划的要求，确定采用污泥干化焚烧作为污泥的最终处置方式。