污水处理工艺及设

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1、污水处理工艺基础唐宇民基本概念 污水 污水指在生产与生活活动中排放的水的总称。人 类在生产与生活活动中，要使用大量的水，这些 水往往受到不同程度污染，改变了原有的化学成 分和物理性质，我们把被污染的水成为污水。 污水分类 分为生活污水和工业污水及有污染地区的初期雨 水等。 生活污水 指居民日常生活中排出的废水。含有较多 蛋白质、动植物脂肪、碳水化合物和氨氮 等，还有肥皂和洗涤剂以及微生物寄生虫 卵等，这些污水需要处理后才能排入自然 水体灌溉农田或再利用。 工业污水 在工业生产过程被使用过，为工业物料所 污染并且已无回收价值，在质量上已经不 符合生产工艺要求，必须要从生产系统排 出的水。分为生产

2、污水和生产废水。 生产废水 指较清洁，只受轻度污染或只是水温升高 稍作处理就可以回用的工业废水。例如， 循环冷却水系统的排污水。 生产污水 指使用过程中受到较严重污染的水，其中 大多具有各种危害性，含有各种有毒有害 物质，有的感官性状指标如色、味、泡沫 十分恶劣。这类污水需要经过严格的处理 后才能排入自然水体、灌溉农田或再利用 工业污水分类 1、按行业的产品加工对象分。有炼油、化 工、化肥、冶金、造纸、纺织印染、焦化 、制革、农药废水等 2、按所含主要污染物性质分。有无机废水 和有机废水。 3、按所含主要污染物成分分。有酸性、碱 性、含酚、油、氰、氮、磷、汞、镉、以 及放射性废水等。 4、按处

3、理的难易程度和危害性分。有易处 理危害性小的废水、易生物降解无明显毒 性的废水、难降解又有毒性的废水。 工业污水分类的目的 实际上，由于生产类别、工艺过程和使用的原材 料不同，工业污水水质复杂多样。一种工业可能 排出几种不同性质的污水，而一种污水又可能含 有多种不同污染物。分类的目的是便于了解其性 质，认识其危害，研究其处理措施。单一的污水 处理方法、工艺简单，容易处理；综合污水由于 成分比较复杂，处理起来比较困难。因为没有哪 一种工艺是针对所有种类、性质的污水的。通常 是对某一种或几种污水进行单独处理，然后再进 行综合处理。 再生水 指工业废水、城市污水经过二级处理和深 度处理后供作回用的水

4、，因此又称回用水 。当二级处理出水满足特定回用要求，并 已回用时，二级处理出水也可称为再生水 。再生水用于建筑内杂用水时，由于水质 介于上水（饮用水）和下水（生活污水） 之间，又称中水。 污水再生利用途径 1、农林牧渔业用水：农田灌溉、造林育苗畜牧养 殖、水产养殖。 2、城市杂用水：绿化、冲厕、道路清扫、车辆清 洗、建筑施工、消防等。 3、工业用水:冷却用水、锅炉用水、工艺用水、 产品用水、洗涤用水。 4、环境用水：景观用水、湿地环境用水。 水质控制指标：执行各用途要求的相应的标准或 者要求。 基本工艺：在二级处理工艺基础上，增加混凝、 沉淀、过滤、消毒等工艺。当用户对再生水质有 更高的要求时

5、，可以采用吸附、离子交换、超滤 纳滤、反渗透等单元技术中的一种或几种组合。 污水处理 就是采用各种技术和手段，将污水中各种 污染物质分离去除、回收利用或将其转化 为无害物质，使水得到净化。 污水处理方法分类 1、按污染物从污水中出去的方式分，有分 离处理、转化处理、稀释处理。 2、按处理原理分，有物理、化学、生物处 理法。 3、按处理程度分，有一级处理、二级处理 、三级处理。 物理处理法 利用物理作用分离污水中呈悬浮状态的污染物质 的方法。主要方法有：格栅截流法、沉淀法、上 浮法、气浮法、过滤法、反渗透法等。 化学处理法 利用化学反应作用分离回收污水中各种污染物质 （包括悬浮物、胶体和溶解物等

6、）的方法。主要 方法有：中和、混凝、电解、氧化还原、气提、 萃取、吸附、离子交换和电渗析等。 生物处理法 利用微生物的代谢作用是污水中呈溶解、胶体状 态有机污染物转化为稳定的无害物质的方法。主 要有好氧法和厌氧法。 一级处理 是二级处理的预处理，主要除去污水中漂 浮物和呈悬浮状态的固体污染物质及影响 二级生物处理正常运行的物质。经过以及 处理的污水，BOD去除率一般只在15% 30%左右，水质达不到标准。 二级处理 主要去除污水中呈悬浮和溶解状态的有机 污染物质，采用的主要方法是生物处理， BOD去除率可达90%以上，使出水的有机 物含量达到排放标准的要求。 三级处理 常用于二级处理之后，以进

7、一步改善水质 或防止受纳水体发生富营养化和确保污染 物达到国家有关排放标准为目的。有时也 称作是深度处理，两者又不无完全相同。 深度处理则是以污水的回收或者再利用为 目的，在一级、二级甚至三级处理后增加 的处理工艺。深度处理包括混凝沉淀（气 浮）、过滤、消毒、吸附、离子交换、超 滤、纳滤、反渗透、膜生物反应器、曝气 生物滤池、自然净化系统等。污水的性质与水质指标 物理性质的主要指标有：水温、色度、臭味、固 体含量。 水温 是无水水质的总要物理性质指标之一，对污 水的物理、化学、生物性质有直接影响。5或 40都会影响污水的生物处理效果。 色度 由悬浮固体、胶体或溶解物质形成。悬浮固 体形成的色度

8、称表色。胶体或溶解物质形成的色 度成为真色。水的颜色用色度作为指标。生产污 水的色度视工业企业的性质而异，含有各自特殊 的颜色，往往给人不悦的感觉。臭味 生活污水的臭味主要由有机物腐烂产生的 气体造成。工业污水的臭味主要由挥发性化合物 造成。臭味给人以不悦的感觉，甚至会危及人体 生理，造成呼吸困难、倒胃胸闷、呕吐等。故臭 味也是物理性质的主要指标。 固体含量 用总固体量（）作为指标把一定 量水样在105110的烘箱中烘干至恒重，所得 的重量为固体含量。可分为悬浮物、胶体、溶解 的物质三种。溶解性固体的浓度与成分对污水处 理方法的选择和处理程度会产生直接影响。 化学性质及指标 污水中的污染物质，

9、按化学性质可分为无机物与 有机物；按存在形态可分为悬浮状态与溶解状态 。 无机化学性质及指标有：酸碱度（PH）、氮磷、 硫酸盐与硫化物、氯化物、非金属无机有毒物质 、重金属离子。 有机化学性质及指标有：碳水化合物、蛋白质与 尿素、脂肪和油类、酚、有机酸、碱、表面活性 剂、有机农药、取代苯类化合物。 有机物含量综合指标：生化需氧量（BOD）、化 学需氧量（COD）、总有机碳（TOC） BOD5和COD的关系 由于好氧微生物氧化分解有机物特别是分 解难生物降解的有机物的时间很长，所以 一般采用20时5天的生化需氧量作为衡量 污水有机物含量指标，主要反映可生物降 解有机物的数值。它是生物处理过程中一

10、 个极为重要的控制参数。但是由于测定时 间较长，不能及时反映和指导污水处理装 置的运行，只能用于工艺效果评价和长周 期的工艺调控。对于特定的污水处理厂可 以建立BOD5 和COD的相关关系，用COD 粗略估计BOD值来指导工艺调整。 COD值一般高于BOD值，差值粗略地反映 污水中不能被生物降解的有机物的含量。 但是COD不能区分可生物降解的有机物和 不可生物降解的有机物。人们习惯利用测 定污水的BOD/COD来判断其可生化性。一 般认为BOD/COD0.3就可以利用生物降 解进行处理。活性污泥法 活性污泥 是一种絮凝体，主要由大量繁殖的微生物群体构 成，它具有巨大的表面积和很强的吸附性能，具

11、 有良好的凝聚和沉淀性能。良好的活性污泥对生 物处理至关重要。 活性污泥法 活性污泥在有氧的条件下，通过微生物的新陈代 谢将污水中有机物氧化分解为CO2和H2O，从而 使污水得到净化，同时微生物大量繁殖的过程。 活性污泥法分类 1、传统活性污泥法 2、活性污泥法发展：阶段曝气法、完全混合法、氧化沟 、间歇活性污泥法（SBR）、活性生物滤池、两级活性污 泥法（AB） 生物膜法分类 1、生物接触氧化法 2、生物滤池：普通生物滤池、曝气生物滤池、塔式生物 滤池 3、生物转盘 厌氧生物处理法 1、水解酸化法 2、上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 3、厌氧流化床 组合工艺：缺氧-好氧生物脱氮工艺、厌氧

12、-好氧生物脱磷 工艺、厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺（A2/O） 传统活性污泥法的主要构筑物和基本工艺 流程 主要构筑物是曝气池和二沉池。基本工艺 流程如图所示。曝气池二沉池压缩空气进水出水剩余污泥回流污泥 活性污泥的组成 由具有活性的微生物、微生物自身氧化残留物、 吸附的不能被生物降解的有机物和无机物。有机 物约占75%-85%，无机物约占15%-25%。其中 微生物是活性污泥的主要组成部分，由细菌、真 菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体相结 合组成的一个生态体系。细菌以异养型原核细菌 为主，107-108个/mL；真菌以丝状菌为主，易导 致污泥膨胀；原生动物主要有肉足虫、鞭毛虫、 纤

13、毛虫等，取决于水质；后生动物如轮虫，常作 为水质良好的指示生物。 活性污泥具有的物理特性 通常为黄褐色絮状颗粒，具有絮凝性。比 表面积大，粒径小，直径在0.20.4mm含 水率高，一般为99.299.8%，密度因含水 率不同而异，在1.0021.006g/cm3之间。 活性污泥法净化过程与机理 （1）初期的去除与吸附作用。 （2）微生物的代谢作用。 （3)絮体的形成与凝聚沉降。 活性污泥法主要设计和运行参数 污泥负荷 有机物与活性污泥的重量比值。 分为重量负荷和容积负荷。与废水处理效 率、活性污泥特性、污泥生成量、氧的消 耗量、温度有关，是设计活性污泥法时的 主要参数。一般高负荷时应选择1.5

14、-2.0， 中负荷选择0.2-0.4，低负荷选择0.03-0.05 。 污泥龄（SRT） 新增长的污泥在曝气池中 平均停留时间，或污泥增长一倍平均所需 要的时间。也称生物固体平均停留时间。 是影响处理效果的重要参数。 水力停留时间 是指污水在处理系统中的停留时间。 混合液污泥浓度（MLSS） 是指单位体积混合液中干固体的含量。它是计量 曝气池活性污泥数量多少的指标。一般在3-6g/L 。 污泥沉降比 曝气池混合液在100mL量筒中，静止沉降30min 后，沉降污泥所占的体积与混合液总体积之比的 百分数。沉降比可以反映曝气池正常运行时的活 性污泥量，可用于控制剩余污泥的排放。它还能 及时反映污泥

15、膨胀等异常情况，便于及早查明原 因，采取措施。是评定活性污泥重要指标之一。 污泥容积指数（SVI） 曝气池出口处混合液经30min静止沉降后沉 降污泥中1g干污泥所占的容积的毫升数它 与沉降比的关系：SVI=SV10/MLSS SVI能较好地反映出活性污泥的活性和凝聚 沉降性能。过低说明污泥颗粒细小紧密， 无机物多，缺乏活性和吸附力。过高说明 污泥沉降性能不好，导致污泥流失，使回 流污泥浓度降低，也有可能会出现污泥膨 胀。一般控制SVI在50150之间较好。 污泥回流比（R） 回流污泥的流量与曝气池进水流量的比值 污泥回流量的大小直接影响曝气池的污泥 浓度和二沉池的沉降状况。所以应选择适 当，

16、一般在20%-100%之间。 溶解氧（DO) 表示向混合液供氧多少的指标，是通过曝 气系统及设备获得。对于好氧生物，溶解 氧浓度大小将影响正常的代谢过程，一般 控制曝气池出口混合液DO浓度在2mg/L。 PH值 对于好氧生物处理，PH值一般以6.58.5为 宜。若低于6.5，真菌开始与细菌竞争，降 低到4.5时，真菌将占优势，严重影响沉降 分离。超过9.0时代谢速度受到阻碍。 活性污泥法的运行与管理 运行与管理主要任务 1、使处理的污水达标排放。 2、各种构筑物和设备达到最佳的运行状态 3、节能降耗，降低成本。 4、确保安全生产。 一、活性污泥的培养和驯化 活性污泥法处理污水的关键在于有足够数量、性能良好的 活性污泥，这些污泥是通过一定的方法培养和驯化出来的 。因此活性污泥培养和驯化是生产运行的第一步。培养是 使微生物的数量增加，达到一定浓度。驯化是对混合微生 物进行淘汰和诱导，使其适合某种污水的处理。 二、活性污泥的