污水处理技术(含设计参数和调试).ppt 84页

' 废水处理技术简介陈小华2014年3月 目录污水类别及控制指标1.污水分类2.污水水质3.净化水控制标准污水处理方法概述1.物理处理方法2.化学处理方法3.生物处理方法废水系统调试及运行1.活性污泥废水调试2.厌氧污泥废水调试 1.污水类别及控制指标 （1）污水分类工业污水（包括轻工、机械、电子、冶金、纺织、印染、食品、矿山、化工、养殖……）生活污水（城市污水、村镇污水）农田排放水地表径流的初期雨水污水类别及控制指标 （2）污水水质①工业废水水质工业废水随行业不同性质有极大差别，污染物浓度差别也很大。食品、石油、化工、造纸、酿造、养殖等，以有机污染为主，水质控制指标主要是CODcr、BOD5、SS、N、P、色度、油类；电镀、冶金、矿山类主要含有重金属、酸碱等，主要水质控制指标为重金属浓度、pH值。②生活污水主要以有机物为主，水质控制指标为CODcr、BOD5、SS、TN、TP； 生活污水指标（BOD,COD）BOD生物化学需氧量通常简称为生化需氧量，是一个反映水中可生物降解的含碳有机物的含量及排到水体后所产生的耗氧影响的指标，它并不反映具体的(某一种的)有机物的含量，而只是间接地反映微生物分解的有机物的总量。BOD5微生物在20℃条件下，对有机物经过五天的分解，有机物分解前后水中溶解氧的差值称为五日生化需氧量。 COD化学需氧量。它是在高温、有催化剂以及强酸环境等条件下，强氧化剂氧化有机物所消耗的氧的量。所用的氧化剂为重铬酸钾，催化剂为硫酸银，用浓硫酸提供强酸性环境。这个氧化反应不受有机物是否能为微生物分解的影响，因而也能氧化为微生物无法分解氧化的有机物，所以CODCr值比BOD5值高。 ss悬浮固体，是水中未溶解的非胶态的固体物质，它们在条件合适时可以沉淀。TP、TN总磷、总氮 （3）净化水控制标准工业废水排放主要执行国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996），城市污水处理执行国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002），回用标准执行国家《生活杂用水标准》（CJ25.1-89） 2.污水处理方法概述 2、废水处理方法的原理及其应用废水处理方法分类物理方法化学方法沉淀（自然沉淀）气浮（加压、溢气气浮、超细微气浮）过滤（重力过滤、加压过滤）膜分离（超滤、微滤、纳滤、反渗透）电渗析（填充床电渗析）冷却（直冷、循环冷却）蒸发（闪蒸、自然蒸发、加热蒸发）吸附化学气浮离子交换（阳离子、阴离子）混凝（加入混凝剂、絮凝剂）化学沉淀（加入能生成某种沉淀物的化学药品）中和萃取 生物方法处理天然生物处理人工生物处理生物稳定塘土地处理系统好氧生物处理厌氧生物处理活性污泥法生物膜法传统厌氧消化现代高速厌氧反应器 好氧生物处理包括：活性污泥法、A/O法、A2/O法、SBR法、AB法、MBR、CASS、氧化沟等生物膜法包括：生物接触氧化法、生物滤池、生物流化床、人工湿地等厌氧生物处理包括：传统厌氧消化、高速厌氧反应器（UASB反应器）、EGSB反应器等 物理方法利用物理作用分离污水中主要呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中污染物质的化学性质不发生改变。主要有：1.利用污染物质与水的密度差异借重力沉降作用使其从水中分离的沉淀法，2.利用筛滤介质截流污水中的悬浮物的筛滤法；3.利用气浮处理设备；4.利用反渗透膜将污染物截留的反渗透法等。主要处理设施包括格栅、沉砂池、沉淀池、气浮池等。 直棒式栅条格栅格栅工艺流程图物理处理法常用的处理设施图（1）格栅 （2）沉砂池新建的污水处理厂多以曝气沉砂池为主曝气式沉砂池曝气式沉砂池工艺流程图 平流沉淀池（2）沉淀池主要包括平流式、竖流式、曝气式和涡流式沉砂池，过去的沉砂池大多采用平流式，新建的处理厂则以曝气式为主。今年来涡流式沉砂池也有增多的趋势，而竖流沉砂池一般很少采用。池型呈长方形，废水从池的一端进入，水平方向流过池子，从池的另一端流出。在池的进口处底部设贮泥斗，其他部位池底有坡度，倾向贮泥斗。 竖流沉淀池池型多为圆形，亦有长方形或多角形，废水从设在池中央的中心管进入，从中心管下端经过反射板后均匀缓慢地分布在池的横断面上，由于出水口设置在池面或池墙四周，故水的流向基本由下向上。污泥淤积在底部的污泥斗。 辐流式沉淀池剖面中心进水周边进水水利表面负荷取0.72-1.8m3/m2.h,浓缩时间1-2h,高度2-4米 辐流沉淀池 气浮池在污水中形成的微小气泡上浮时将密度接近于水的微小颗粒状的污染物质粘附去除。 气浮池 膜分离技术原理： 膜分离分类 1.颗粒过滤：多介质过滤器，活性炭过滤器2.微过滤：保安过滤器3.超过滤：超滤过滤机4.纳滤及反渗透：纯水系统 反渗透膜技术：纯水系统 工艺流程图 工业用的纯水系统 家用的净水器 纯水系统运行管理1.多介质过滤器和活性炭过滤器的定时清洗，软化器的再生（用盐量），RO膜的定时反洗及清洗，EDI进水的PH控制(8.0-8.5)，EDI运行的电压控制(400-600V)，混床的再生（分离及再生）2.双级反渗透：75%90%EDI运行出水90%3.进水压力工作：13-15MP4.RO膜安装（方向和排列）5.高低压阀的控制 冷却水系统原理：冷却水系统分为直流冷却水系统和循环冷却水系统。如果冷水降温生产设备后即排放，此时冷水只用一次，称直流冷却水系统；使升温冷水流过冷却设备使水温回降，用泵送回生产设备再次使用，称循环冷却水系统。循环冷却水系统的冷水的用量大大降低，可节约95%以上。冷却水占工业用水量的70%左右，因此，循环冷却水系统起了节约大量工业用水的作用。 冷却水系统分类：1.直流冷却水系统2.循环冷却水开放式:冷却塔、软化器、电导仪、过滤器排空阀、水箱、换热器、消毒加药机、冷凝机（保温）、比例阀、温度传感器、压力传感器、冷却源、阻垢剂加药机、电子除垢器全封闭式;软化器、电导仪、排空阀、水箱、换热器、水箱、冷凝机（保温）、比例阀、温度传感器、压力传感器、冷却源、阻垢剂加药机、电子除垢器 冷却水系统运行管理1.夏季湿球温度、循环水的电导控制（3000-4000us/cm）、软化器树脂再生、过滤器反洗及滤料更换 化学处理法利用化学反应作用来分离、回收污水中的污染物。主要有：混凝法:通过向水中投加带有与胶体状污染物质相反电荷的电解质(混凝剂)改变胶体颗粒稳定性从而使其凝聚沉淀去除、中和法:通过向酸性废水中投加碱性物质或向碱性废水中投加酸性物质改变污水PH值、氧化还原法:向废水中投加氧化剂或还原剂通过氧化还原作用使污染物质转变为无害的物质，主要用于处理含酚、氰污木和含铬、含汞污水、电解法:在污水中插入电极，在阳极相阴极分别发生氧化还原反应，主要用于处理含铬和含氰污水、吸附法:通过团体吸附剂将污水中的溶解性有机或无机污染物吸附)、电渗析法(通过由阴、阳离子交换膜组成的电渗析器使污水中的阴、阳离子得到分离、汽提法、吹脱法、牟取法等 生物处理法利用微生物的新陈代谢功能使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被溶解并转化为无害的物质。包括好氧和厌氧生物处理两种方式。好氧生物处理：活性污泥法、氧化沟、SBR、A2/O、曝气生物滤池、生物接触氧化、生物流化床、MBR厌氧生物处理：UASB工艺、EGSB工艺、USR工艺、CSTR工艺、IC工艺 好氧生物处理原理有机物微生物新细胞物质CO2、H2O生物残渣内源呼吸分解合成 好氧生物处理法：活性污泥法活性污泥对有机物的降解主要在曝气阶段进行，可分为两个阶段，吸附阶段和稳定阶段。在吸附阶段，主要是污水中的有机物转移到活性污泥上去，这是由于活性污泥具有巨大的比表面积，而表面上含有多糖类的粘性物质所致。在稳定阶段，主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。当污水中有机物处于悬浮状态和胶态时，吸附阶段很短，一般在15-45min左右，而稳定阶段较长。 活性污泥法的基本流程图 SBR法(CASS，CAST等)对水质变化适应性强，能够提高废水的可生化性，产泥量低，通常不会发生普通活性污泥法中丝状菌引起的污泥膨胀现象。主要设备有：滗水器 SBR工艺流程图 撇水器 生物膜工艺生物膜原理：生物膜工艺：生物接触池、MBR、普通生物滤池、塔式生物滤池、活性生物滤池（ABF/AS）、生物转盘生物流化床。 生物接触池： MBR工艺好氧生物膜MBR工艺特点：具有高浓度的生物量，微生物固着生长，不引起污泥膨胀，抗冲击的能力强。具有稳定的生态系统，存在高级的营养微生物，剩余污泥量少。容易堵塞，负荷较低，出水较浑，有机物的去除率低，基建费用大。 MBR工艺流程图 MBR组件图 氧化塘（稳定塘）利用自然水体对污染物的降解功能，去除水体中的有机物，基建费用小，管理简单，运行费用很低，但占地面积大。 氧化塘 生物处理法常用的处理设施曝气设备：鼓风机(罗茨、离心)；曝气头一次沉淀池刮泥机；二次沉淀池刮吸泥机；浓缩池浓缩刮泥机；撇水器污泥脱水机(带式、离心) 曝气设备曝气设备的类型1、鼓风曝气（1）小气泡扩散器（2）中气泡扩散器（3）大气泡扩散器（4）微气泡扩散器衡量曝气设备曝气效率的两个指标氧吸收率（或利用率）：向混合液供给1千克氧时，水中所能获得的氧千克数，多用于鼓风曝气装置评价；动力效率：单位动力在单位时间内所转移的氧量，多用于机械曝气设备评价2、机械曝气（1）竖式曝气机（2）卧式曝气刷 1、鼓风曝气小气泡扩散器特点是氧利用率高，但阻力大，易阻塞。中气泡扩散器其特点是氧利用率低，但空气压力损失较小；大气泡扩散器特点是气泡大，分布不匀，氧利用率低，不易堵塞； 罗茨鼓风机及微孔曝气头 沉淀池刮泥机撇水器 污泥脱水机带式压滤机板框压滤机离心脱水机 工艺路程图 厌氧生物处理法“厌氧”：是指微生物在无氧的条件下，能进行正常的生理生化反应；使有机物分解并产生CH4和CO2的过程。理论上讲1kgCOD可产生纯甲烷0.35m3，厌氧工艺为C:N:P=(350-500):5:1——主要有厌氧细菌、酵母菌等 厌氧反应阶段 厌氧反应主要工艺UASB工艺EGSB工艺USR工艺CSTR工艺IC工艺 UASB工艺原理：废水由反应器的底部进入后，由于废水以一定的流速自下而上流动以及厌氧过程产生的大量沼气的搅拌作用，废水与污泥充分混合，有机质被吸附分解，所产沼气经由反应器上部三相分离器的集气室排出，含有悬浮污泥的废水进入三相分离器的沉降区，由于沼气已从废水中分离,沉降区不再受沼气搅拌作用的影响。废水在平稳上升过程中，其中沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分，从而保证了反应器内高的污泥浓度。含有少量较轻污泥的废水从反应器上方排出。UASB反应器中可以形成沉淀性能非常好的颗粒污泥，能够允许较大的上流速度和很高的容积负荷。 UASB工艺图 UASB工艺设计点1.水流上升流速2.布水器均匀3.三相分离器EGSB工艺说明:结构和UASB一样，加大了高径比，增加了反应区。 USR工艺USR工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行预处理，除去大颗粒和粗纤维物质（进料TS浓度3～5%）后，进入USR反应器，USR反应器采用上流式污泥床原理，不使用机械搅拌，产气率视温度不同在0.4～1.2之间。沼渣沼液COD浓度含量很高，一般用于农田施肥进行生态化处理，是典型的能源生态型沼气工程工艺。 USR工艺图 CSTR工艺CSTR工艺流程是先对各类畜禽粪便及其它有机物进行粉碎处理，调整进料TS浓度8～13%范围内，进入CSTR一体化后，CSTR一体化采用下进料上出料方式，并带有机械搅拌，产气率视原料和温度不同在0.8～5.0之间。沼渣沼液COD浓度和TS浓度含量高，一般不经固液分离即可直接用于农田施肥，是典型的能源生态型沼气工程工艺 CSTR工艺图 CSTR工艺图 常用厌氧发酵技术的比较 常用厌氧发酵技术的比较反应器名称优点缺点适用范围厌氧接触反应器投资较省、运行管理简单，容积负荷率较高，耐冲击负荷能力强停留时间相对较长，出水水质相对较差适用于高浓度、高悬浮物的有机废水厌氧滤器（AF）处理效率高，耐负荷能力强，出水水质相对较好投资较大，反应器容易短路和堵塞适用于SS含量较低的有机废水上流式厌氧污泥床反应器（UASB）处理效率高，耐负荷能力强，出水水质相对较好投资相对较大，对废水SS含量要求严格适用于SS含量适低的有机废水膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）处理效率较高，负荷能力强，出水水质相对较好投资相对较大，对废水SS含量要求严格适用于SS含量较少和浓度相对较低的有机废水升流式厌氧固体反应器（USR）处理效率较高，投资较省、运行管理简单，容积负荷率较高。对进料均布性要求高，当含固率达到一定程度时，必须采取强化措施适用于含固量高的有机废水完全混合厌氧反应器（CSTR）投资小、运行管理简单容积负荷率低，效率较低，出水水质较差适用于SS含量很高的污泥处理 3.废水系统调试及运行 废水系统调试及运行1.废水系统调试前期：水池的进水实验、电控原件设备运行情况、电机正反转、风机运行、阀门中期：污泥的驯化及强化后期：污泥维持及设备保养 污泥的驯化原理：为使已培养成熟的污泥逐步具有处理特定工业废水的能力的转化过程。驯化的方法可在进水中逐渐增加特定工业废水的比例，或提高工业废水的浓度，使微生物逐渐适应新的生活条件，逐步达到对特定废水所要求的满负荷及很高的处理效率为止。驯化过程中，能分解废水的微生物得到发展，不能适应的微生物被逐渐淘汰。驯化过程中应根据微生物需要加入养料。为了缩短培养驯化时间，可将培养、驯化两阶段合并起来进行。 活性污泥的驯化1.活性污泥的驯化主要控制因素控制F/M（污泥负荷）曝气池的溶解氧2mg/l污泥浓度的控制2-3g/l（MLSS）污泥沉降比30%(SV)污泥回流比50-75%废水的温度（20-25度）、PH值（6.5-8.0）和毒性物质的控制营养物质比例关系：BOD：N：P=100：5：1 污泥沉降比 1.2活性污泥的驯化生物相的变化活性污泥中复杂的微生物与废水中的有机营养物形成了复杂的食物链。最先担当净化任务的是异氧菌和腐生性真菌，细菌特别是球状细菌起着最关键的作用，优良运转的活性污泥，是以丝状菌为骨架由球状菌组成的菌胶团。沉降性好，随着活性污泥的正常运行，细菌大量繁殖，开始生长原生动物，是细菌一次捕食者。活性污泥常见的原生动物有鞭毛虫、肉毛虫、纤毛虫和吸管虫。活性污泥成熟时固着型的纤毛虫、种虫占优势；后生动物是细菌的二次捕食者，如轮虫、线虫等只能在溶解氧充足时才出现，所以当出现后生动物时说明处理水质好转标志。 1.3成熟的活性污泥的生相着生的缘毛目多时，处理效果良好，出水BOD5和浊度低。(如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)这些缘毛目的种类都固定在絮状物上，并随窗之而翻动，其中还夹杂一些爬行的栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，这说明优质而成熟的活性污泥。 1.4污泥膨胀污泥膨胀（sludgebulking）指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。1.4.1非丝状菌膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷太高污泥膨胀的时候，此时细菌吸附了大量有机物，来不及代谢，在胞外积贮大量高粘性的多糖物质，使得表面附着物大量增加，很难沉淀压缩。1.4.2丝状菌膨胀在与活性胶团系统共生的关系中是不可缺少的一类重要微生物。它的存在对净化污水起着很好的作用。它对保持污泥的絮体结构，保持生化处理的净化效率，及在沉淀中起着对悬浮物的过滤作用等都有很重要的意义。事实也证明在丝状菌与菌胶团细菌平衡时是不会产生污泥膨胀，只有当丝状菌生长超过菌胶团细菌时，才会出现污泥膨胀现象。 丝状菌膨胀的影响因素及改善措施丝状菌膨胀的影响因素：高污泥负荷、低溶解氧浓度、污水种类（易酸化）、营养成分的不均衡、pH值与温度改善措施：投加药物增强污泥沉降性能(PACPAM)或是直接杀死丝状菌(氯水双氧水) 2.厌氧反应调试1、起始阶段——反应池负荷从0.5-1.0kgCOD/m3d或污泥负荷0.05-0.1kgCOD/kgVSS·d开始。进入厌氧池消化降解废水的混合液浓度不大于COD5000mg/L，并按要求控制进水，最低的COD负荷为1000mg/L。进液浓度不符合应进行稀释。进液时不要刻意严格控制所有工艺参数，但应特别注意乙酸浓度，应保持在1000mg/L以下。进液采用间断冲击形式，即每3～4小时一次，每次5-10min，之后逐步减断间隔时间至1小时，每次进液时间逐步增长20～30min。起始阶段，进水间隔时间过长时，则应每隔1小时开动泵对污泥搅拌一次，每次3～5min。2、启动第二阶段——当反应器容积负荷上升到2-5kgCOD/m3d时，这一阶段洗出污泥量增大，颗粒污泥开始产生。一般讲，从第一段到第二段要40d时间，此时容积负荷大约为设计负荷的50%。3、启动的第三阶段——从容积负荷50%上升到100%，采用逐步增加进料数量和缩短进料间断时间来实现。衡量能否获进料量和缩短进料时间的化验指标定控制发挥性脂肪酸VFA不大于500mg/L，当VFA超过500-1000mg/L，厌氧反应器呈现酸化状态，超过1000mg/L则表明已经酸化，需立即采取措施停止进料，进行菌种驯化。一般来讲第二段到第三段也需30-40d时间。 启动的要点1、启动一定要逐步进行，留有充裕的时间，并不能期望很短时间进入加料运行达到厌氧降解的目标。因为启动实际上是使细菌从休眠状态恢复，即活化的过程。启动中细菌选择、驯化、增殖过程都在进行，原厌氧污泥中浓度较低的甲烷菌的增长速度相对于产酸菌要慢的多。因此，这时负荷一般不能高，时间不能短，每次进料要少，间隔时间要长。2、混合进液浓度一定要控制在较低水平，一般COD浓度为1000-5000mg/L，当超过5000mg/L，应进行出水循环和加水稀释至要求。3、若混合液中亚硫酸盐浓度大于200mg/L时，则亦应稀释至100mg/L以下才能进液。4、负荷增加操作方式：启动初期容积负荷可从0.2-0.5kgCOD/m3·d开始，当生物降解能力达到80%以上时，再逐步加大。若最低负荷进料，厌氧过程仍不正常COD不能消化，则进料间断时间应延长24h或2-3d，检查消化降解的主要指标测量VFA浓度，启动阶段VFA应保持在3mmoL/L以下。5、当容积负荷走到2.0kgCOD/m3d后，每次进料负荷可增大，但最大不超过20%，只有当进料增大，而VFA浓度且维持不变，或仍维持在﹤3mmoL/L水平时，进料量才能不断增大进液间隔才能不断减少。 厌氧反应控制条件：1.温度：按三种不同嗜温厌氧菌（嗜温5-20℃嗜温20-42℃嗜温42-75℃）工程上分为低温厌氧(15-20℃)、中温厌氧（30-35℃）、高温厌氧（50-55℃）三种。温度对厌氧反应尤为重要，当温度低于最优下限温度时，每下降1℃，效率下降11%。在上述范围，温度在1-3℃的微小波动，对厌氧反应影响不明显，但温度变化过大（急速变化），则会使污泥活力下降，度产生酸积累等问题。2.PH：厌氧水解酸化工艺，对PH要求范围较松，即产酸菌的PH应控制4-7℃范围内；完全厌氧反应则应严格控制PH，即产甲烷反应控制范围6.5-8.0,最佳范围为6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。3.氧化还原电位：水解阶段氧化还原电位为-100～+100mv，产甲烷阶段的最优氧化还原电位为-150～-400mv。因此应控制进水带入的氧的含量，不能因以对厌氧反应器造成不利影响。4.营养物：厌氧反应池营养物比例为C:N:P=(350-500):5:1。5.有毒有害物：抑制和影响厌氧反应的有害物有三种：5.1无机物:有氨、无机硫化物、盐类、重金属等，特别硫酸盐和硫化物抑制作用最为严重；5.2有机化合物:非极性有机化合物，含挥发性脂肪酸(VFA)、非极性酚化合物、单宁类化合物、芬香族氨基酸、焦糖化合物等五类。5.3生物异型化合物,含氯化烃、甲醛、氰化物、洗涤剂、抗菌素等。6.工艺技术参数：水力停留时间:HRT、有机负荷、污泥负荷 厌氧生物处理中存在的问题及解决方法存在问题原因解决方法1、污泥生长过慢1营养物不足，微量元素不足；2进液酸化度过高；3种泥不足。1增加营养物和微量元素；2减少酸化度；3增加种泥。2、反应器过负荷1反应器污泥量不够；2污泥产甲烷活性不足；3每次进泥量过大间断时间短。1增加种污或提高污泥产量；2减少污泥负荷；3减少每次进泥量加大进泥间隔。3、污泥活性不够1温度不够；2产酸菌生长过快；3营养或微量元素不足；4无机物Ca2+引起沉淀。1提高温度；2控制产酸菌生长条件；3增加营养物和微量元素；4减少进泥中Ca2+含量。4、污泥流失1气体集于污泥中，污泥上浮；2产酸菌使污泥分层；3污泥脂肪和蛋白过大1增加污泥负荷，增加内部水循环；2稳定工艺条件增加废水酸化程度；3采取预处理去除脂肪蛋白。5、污泥扩散颗粒污泥破裂1负荷过大；2过度机械搅拌；3有毒物质存在。4预酸化突然增加1稳定负荷；2改水力搅拌；3废水清除毒素。4应用更稳定酸化条件'