水处理构筑物概述

水处理构筑物•1物理处理构筑物•1.1格栅•1.2沉砂池•1.3调节池•1.4沉淀池•1.5隔油池•1.6气浮池•2.生物处理构筑物•2.1活性污泥法•2.1.1曝气池•2.1.2生物脱氮除磷工艺•2.2生物膜法•2.2.1生物滤池•2.2.2生物转盘法•2.2.3生物接触氧化法•2.2.4曝气生物滤池•2.3厌氧生物处理技术•2.3.1化粪池•2.3.2厌氧生物滤池•2.3.3厌氧接触法•2.3.4上流式厌氧污泥床反应器1.物理处理构筑物•1.1格栅•位置：安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端。•作用：用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，防止其堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门等，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。•原理：筛滤截留法。1.2.沉砂池•作用：去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。•位置：初沉池前、泵站前、倒虹管前。（城市污水处理中，设在格栅之后，初沉池之前；给水中水处理中设在沉淀池之前；工业废水处理中设在调节池之前。）•原理：重力分离或离心力分离为基础，控制污水流速，使其将相对密度较大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒随水流带走。常用的沉砂池形式有：平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池、竖流式沉砂池。池型优缺点平流式沉砂池构造简单，处理效果好，工作稳定。但沉砂中夹杂有机物，易于腐化散发臭味曝气沉砂池沉砂中含有机物量低于5%，长期搁置不易腐化。还有预曝气、脱臭、除泡作用。实际工程中多采用曝气沉砂池。旋流沉砂池利用机械力控制水流流态与流速、加速砂粒的沉降并使有机物随水流带走的沉砂装置。竖流式沉砂池通常去除较粗（粒径在0.6mm以上）的砂粒，结构也比较复杂，目前生产中采用较少。1.3调节池•作用：调节水量，均衡水质。•原理：一般在池内设置混合和曝气装置来实现调节水量，均衡水质。•设置位置：一般设计在一级处理之后，二级处理之前，这样污泥和浮渣的问题会少点。若设计在一级处理之前，则需要有足够的混合设备以防止悬浮物沉淀和废水浓度过高。1.4沉淀池•按照工艺布置的不同，可以分为初沉池和二沉池。•初沉池•作用：去除污水中无机颗粒和部分有机物质，降低后续生物处理构筑物的有机负荷。•原理：重力分离或离心分离。•位置：设置于生物处理前面，作为生物处理的预处理。•二沉池•作用：泥水分离，使生物处理构筑物出水澄清。•原理：重力分离或离心分离。•位置：设置在生物处理后面。沉淀池按照池内水流方向的不同分为平流式、竖流式、辐流式。另外还有斜板（管）沉淀池。各类沉淀池及使用条件池型优点缺点使用条件平流式1.对冲击负荷和温度变化适应能力强；2.施工简单，造价低1.采用多斗排泥，每个泥斗单独操作，工作量大；2.采用机械排泥时，设备都位于水下，易腐蚀。1.适用于地下水位较高和水质较差的地区。2.适用于大中小型污水处理竖流式1.排泥方便，管理简单；2.占地面积小；1.池深大，施工困难；2.对冲击负荷和水温变化适应能力差适用于小型废水处理辐流式1.机械排泥设备已定型系列化；2对大型污水处理厂较为经济1.水流速度不稳定；2.机械排泥设备复杂；3.易于出现异重流现象1.适用于地下水位较高地区；2.适用于大中型废水处理斜管式处理效率高，停留时间短，占地面积小。1.构造复杂；2.斜管、斜板造价高；3.固体负荷不宜过大适用于大、中、小型废水处理1.5隔油池•废水中油的存在形态油分类可浮油细分散油乳化油溶解油粒径/μm＞10010~100＜10，主要为0.1~2小于乳化油去除方法利用密度差分离长期静置可形成可浮油，可用斜板隔油池去除破乳后利用密度差分离在水中的溶解度非常低作用：提供足够的容量，使废水经过隔油池时，能够发生油水分离，油的去除效率一般为70%~80%左右。原理：依靠油滴与水的密度差来进行油水分离。1.6气浮池•作用：提供一定的容积和池表面积，使微小气泡与水中的悬浮固体混合、接触、粘附，使带气絮体与水分离。•原理：使在水中形成微小气泡形式，使微小气泡与水中的悬浮的颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，形成表观密度小于水的漂浮絮体，絮体上浮至水面，形成浮渣层被刮除，从而实现固液分离。•应用领域：（1）石油、化工及机械制造业中的含油废水的油水分离。（2）废水中有用物质的回收，如造纸废水中的纸浆纤维及填料的回收，电泳漆废水中极性物质的分离。（3）含悬浮固体相对密度接近于1的工业废水的预处理。（4）取代二沉池进行泥水分离，特别适用于活性污泥絮体不易沉淀或易于产生膨胀的情况。2.生物处理构筑物•根据参与代谢活动的微生物对溶解氧的需求不同，污水的生物处理技术可以分为好氧生物处理、缺氧生物处理、厌氧生物处理。•好氧生物处理：污水中有分子氧存在的情况下，利用好氧微生物（包含兼性微生物）降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。好氧生物处理方案有活性污泥法和生物膜法两大类。•缺氧生物处理：水中无分子氧存在，但是有如硝酸盐等化合态氧的条件下进行的生物处理方法。•厌氧生物处理：是在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。2.1活性污泥法活性污泥法的基本流程如下表：进水曝气池沉淀池剩余污泥回流污泥空气出水2.1.1曝气池•作用：微生物进行好氧生物处理，将废水中可生物降解的有机物进行降解。•原理：污水中有分子氧存在的情况下，利用好氧微生物（包含兼性微生物）降解有机物，使其稳定、无害化。•主要分为推流式曝气池、完全混合式曝气池、封闭环流式曝气池（CLR）、序批式反应池（SBR）四大类，其他反应池基本上都是这四种类型的组合或变形。2.1.1.1推流式曝气池原理：污水与活性污泥从池体的一端进入曝气池，池内装有曝气扩散装置，池水流呈推流型，理论上曝气池横断面上各点浓度均匀一致，纵向不参与掺混。底物浓度在进口端最高，在池底出口端最低。这种属于传统的推流式曝气池。优点：处理效果好，运行稳定，BOD去除达到90%以上。缺点：前端有机物高，耗氧量高；适应水量水质变化能力差；前半段供养不足，后半段供养过足，造成能耗浪费。应用领域：适用于对处理效果和稳定程度要求高的污水，多用于城市污水处理。2.1.1.2完全混合式曝气原理：因为污水进入曝气池后，在曝气搅拌的作用下，与全池完全混合，使底物浓度，微生物浓度还有溶解氧的浓度在各处保证一致，所以在入流出现冲击负荷时，能够瞬时完全混合。故耐冲击负荷能力强。优点：耐冲击负荷能力强；容易调控，更好的使发挥活性污泥的净化功能；缺点：有机负荷较低，活性污泥容易产生污泥膨胀。应用领域：应用于处理工业废水，特别是浓度较高的工业废水。2.1.1.3封闭环流式曝气池（CLR）封闭环流式曝气池在短时间内呈现的是推流式，在长时间内则呈现出完全混合式，两种流态的混合，可以减小短流，使进水被数十倍甚至数百倍的稀释，从而提高了反应器的缓冲能力。特点：结合了推流式曝气池和完全混合式曝气池的优点。具有较高的容积负荷，不存在污泥膨胀问题。污泥产量较少。2.1.1.4序批式反应池（SBR）原理：流态上属于完全混合，但有机物随着反应时间的推移降解。废水由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，完成一个周期。所有处理过程都是在同一个设有曝气或搅拌装置的反应器内一次进行。相比连续活性污泥工艺的优点：①工艺简单（曝气池兼二沉池功能，无污泥回流设备）；②耐冲击负荷，一般无需设置调节池；③易得到更优水质；④污泥沉降性能好，能有效防止丝状菌膨胀；⑤可自动控制，易于管理，通过适当调节可以达到脱氮除磷的效果。应用领域：可广泛应用于屠宰、含酚、啤酒、化工等工业废水和生活污水的处理。污泥膨胀•污泥膨胀：活性污泥沉降性能变差的现象。有丝状菌性膨胀和非丝状菌性膨胀两种，前者系系丝状菌异常增长而引起，后者因黏性物质大量积累而引起。•特征：污泥结构松散，质量变轻，沉淀压缩性能差；SV值增大，有时达到百分之九十，SVI达到300以上；大量污泥流失，出水浑浊；二次沉淀难以固液分离，回流污泥浓度低，有时还伴随大量的泡沫的产生，无法维持生化处理的正常工作。•常见的类型有丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。•第一类：丝状菌膨胀主要是由于丝状菌的繁殖引起，显微镜观察膨胀的活性污泥，有丝状生物增殖，这些丝状生物互相缠在一起，妨碍污泥浓缩，SVI值通常上升到300以上。丝状菌在下列情况下最容易繁殖生长，导致污泥膨胀：1）偏酸环境；2）供氧不足；3）水温偏高；4）碳氮比失衡。•第二类：非丝状菌膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷太高的时候，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。而当氮严重缺乏时，也有可产生膨胀现象。因为若缺氮，微生物便于工作不能充分利用碳源合成细胞物质，过量的碳源将被转弯为多糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲水型化合物，易形成结合水，从而影响污泥的沉降性能，产生高粘性的污泥膨胀。非丝状菌污泥膨胀发生时其生化处理效能仍较高，出水也还比较清澈，污泥镜检也看不到丝状菌。非丝状菌膨胀发生情况较少，且危害并不十分严重。2.1.2生物脱氮除磷•（1）厌氧区原理及作用：聚磷微生物厌氧释磷。•（2）缺氧区原理及作用：NO2-和NO3-在反硝化菌的作用下被还原为氮气，从而去除氮。•（3）好氧区原理及作用：氨态氮进行硝化，转化成硝酸盐和亚硝酸盐。聚磷菌在好氧条件下超量吸磷，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除从而达到生物除磷的目的。•生物脱氮•生物除磷•聚磷菌厌氧条件下释放磷，好氧条件下吸收磷，并以剩余污泥的形式实现高效生物除磷。2.2生物膜法构筑物•特点：微生物附着生长在滤料或是填料的表面，形成生物膜。污水与生物膜接触后，污染物被微生物吸附转化，污水得以净化。•生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、曝气生物滤池、生物流化床等工艺形式。生物滤池的种类很多，有普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池和曝气生物滤池。（1）普通生物滤池（第一代生物滤池）结构及原理：由滤床、布水设备、排水系统组成。其中滤床提供微生物生长附着的环境，布水设备使污水均匀分布于池体，排水系统收集滤床流出的污水和生物膜，保证通风，支撑滤料。特点：运行简单。对入流水质水量变化承受能力较强。脱落的生物膜密实，较容易在二沉池中被分离。应用领域：适用于小城镇和边远城区。2.2.1生物滤池（2）高负荷生物滤池（第二代生物滤池）•低负荷生物滤池又称普通生物滤池，在处理城市污水方面，普通生物滤池由长期运行的经验。普通生物滤池的优点是：处理效果好，BOD5去除可以达到85%~95%，出水水质稳定。缺点是占地面积大、易于堵塞，灰蝇很多，影响环境卫生。•高负荷生物滤池，其采用新型滤料，革新流程，有机负荷大，可以达到普通生物滤池的6~8倍，因此池体占地面积小。但是其BOD去除率较低，一般为75%~90%。•回流是高负荷生物滤池的主要特点，回流有利于污水中的BOD被稀释，有利于污水的净化处理。当污水浓度不是很高的时候，可以采用a流程，回流比可调。b、c流程适用于高浓度污水或者出水水质要求较高的场合。（3）塔式生物滤池（第三代生物滤池）•塔式生物滤池滤料层高达8~12m，污水自上而下滴流，通风条件好（一般为自然通风），氧气供给足，可承受较大的有机负荷和有毒物质的冲击，但是由于污水在塔内只停留几分钟，因此对有机物的处理往往不够充分，对BOD的去除率仅60%~85%。鉴于此，该法常用来作为高浓度有机工业废水的第一级处理工艺。•与普通生物滤池相比，塔式生物滤池具有①负荷高（是普通生物滤池的2~10倍）；②生物相分层；③滤床堵塞可能性减小；④占地面积小。•如图为单级进水塔式生物滤池。2.2.2生物转盘2.2.2生物转盘•原理：当转盘浸没在水中，有机物被生物膜吸附，当转盘转出水面，转盘表层吸收空气中的氧气，从而实现微生物好氧分解有机物。如此循环下去。•转盘不断转动，污染物不断被氧化分解，生物膜也逐渐变厚，衰老的生物膜在水流剪切力作用下脱落，并随污水排出，转盘转动也使槽中污水不断的搅动充氧