城市污水处理技术

污水处理技术概述主要内容城市污水组成及性质污水处理基本方法脱氮除磷原理常用污水处理工艺MBR技术概述1城市污水的组成及性质城市污水的组成：生活污水工业污（废）水初期雨水城市污水的污染指标：物理指标：水温、色度、嗅味（臭味）、固体含量化学指标：pH、BOD、COD、TOD、TOC生物指标：细菌总数、总大肠菌群数、病毒1城市污水的组成及性质城市污水中的主要污染物：1、固体污染物：溶解态（颗粒直径＜1nm）、胶体态(直径介于1～200nm)、悬浮态（直径大于200nm）。2、有机污染物：具有可生物降解性；使水体发臭3、富营养污染物主要指氮、磷等元素4、酸、碱、盐类污染物——生物化学需氧量（BOD）：在水温20℃，由于微生物的生化活动，将有机物氧化为无机物所消耗的溶解氧的量来表示有机物的量。有机物（可生物降解）异氧菌呼吸（氧化）OaCO2、H2O、能量、NH3合成新细胞自养菌合成新细胞H2O、能量、NO2-残存物质CO2、H2O、能量、NH3能量、NO3-合成新细胞自养菌ObOcOd有机物（可生物降解）异氧菌呼吸（氧化）OaCO2、H2O、能量、NH3合成新细胞自养菌合成新细胞H2O、能量、NO2-残存物质CO2、H2O、能量、NH3能量、NO3-合成新细胞自养菌ObOcOd——化学需氧量（COD）：在酸性条件下，利用强氧化剂将有机物氧化为CO2和H2O所消耗的氧的量，称为化学需氧量。常用的氧化剂包括重铬酸钾和高锰酸钾。Organicmatter(CaHbOc)+Cr2O72-+H+→Cr3++CO2+H2O2污水处理基本方法城市污水的一级处理（物理处理）处理对象：悬浮物（SS）处理方法：筛滤截留，重力分离处理构筑物：格栅（粗格栅、细格栅、超细格栅）沉砂池（曝气沉砂池、旋流沉砂池等）沉淀池（平流式、辐流式等）粗格栅曝气沉砂池辐流式沉淀池城市污水的二级处理（生物处理）处理对象：胶体和溶解性有机物（BOD,COD）处理方法：好氧生物法、厌氧生物法处理构筑物：活性污泥法（传统法，氧化沟，SBR）生物膜法（曝气生物滤池，接触氧化法）2污水处理基本方法O2代谢产物H2O,CO2,NH3能量微生物O2内源呼吸产物H2O,CO2,NH3微生物内源呼吸残留物合成细胞物质C5H7NO2污水中有机物（CxHyOz）能量活性污泥生物代谢过程模式图回流污泥剩余污泥预处理后的污水曝气池空气二沉池处理水回流污泥泵传统活性污泥法回流污泥剩余污泥预处理后的污水污泥处理水污泥泵房二沉池氧化沟转刷氧化沟法空气处理水进水时段进水曝气时段沉淀时段排水时段闲置时段空气SBR法生物膜法与活性污泥法最大的区别在于生物载体（填料）的引入。生物载体（填料）：固体表面（砾石，焦炭，石英砂，陶粒，塑料板、管、环，化学纤维丝、束、团）在有氧的条件下，使污水与生物载体表面对流接触，经过一段时间后，生物载体表面被一层膜状活性污泥——生物膜所覆盖，这一过程工程上称为生物挂膜。生物膜法2污水处理基本方法城市污水的三级处理（深度处理）处理对象：氮、磷、SS和有机物（BOD,COD）处理方法：生物法，物化法处理构筑物：•生物除磷脱氮系统，曝气生物滤池，MBR•混凝＋沉淀＋过滤（CMF）•活性炭吸附过滤•电渗析，反渗透城市污水处理厂的污泥处理处理目的：减量，稳定，综合利用处理方法：物理法，化学法，生物法处理构筑物：•浓缩池•消化池•污泥脱水机械•沼气利用设备2污水处理基本方法城市污水处理厂典型处理工艺流程太湖的富营养化3脱氮除磷原理（一）氮的生物去除废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种形式存在。＊生物脱氮机理生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。有机氮（蛋白质、尿素）细菌分解和水解氨氮同化有机氮有机氮（NH3-N）（细菌细胞）（净增长）O2硝化自溶和自身氧化亚硝态氮缺氧反硝化（NO2-）O2有机碳硝化硝态氮缺氧反硝化氮气（NO3-）（N2）有机碳生物脱氮过程a氨化反应：3NHRCOHCOOHO2HCOOH2RCHNH3222NHCORCOCOOHOCOOHRCHNH水解细菌分解b硝化反应：OHH2NOO2NH2324硝化细菌c反硝化反应：-222336OHOH7CO5N3OHCH56NO反硝化菌污水中磷的去除途径：（二）污水中磷的去除投加化学药剂除磷。常规活性污泥法的微生物同化和吸附；生物强化除磷；普通活性污泥法剩余污泥中磷含量约占微生物干重的1.5%~2.0%，通过同化作用可去除磷12%~20%。如果还不能满足排放标准，就必须借助化学法除磷。生物强化除磷工艺可以使得系统排除的剩余污泥中磷含量占到干重5%~6%。厌氧环境好氧环境有机基质产酸菌P乙酸P聚P聚PPHBPHB聚P聚P聚磷菌聚磷菌聚磷菌聚磷菌生物除磷原理厌氧环境好氧环境有机基质产酸菌P乙酸P聚P聚PPHBPHB聚P聚P聚磷菌聚磷菌聚磷菌聚磷菌厌氧环境好氧环境有机基质产酸菌P乙酸P聚P聚PPHBPHB聚P聚P聚磷菌聚磷菌聚磷菌聚磷菌厌氧环境中：污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧状态下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB(聚β-羟基丁酸)的形态储藏于体内。聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌氧释磷。好氧环境中：进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。4常用污水处理工艺进水沉淀池厌氧池缺氧池好氧池剩余污泥出水内回流污泥回流进气管A2O工艺流程进水沉淀池厌氧池缺氧池好氧池剩余污泥出水内回流污泥回流进气管膜生物反应器（MembraneBio-Reactor）是由传统活性污泥工艺与膜分离技术结合的一种新型高效工艺。5MBR技术概述特点：用高效膜分离技术取代传统生物处理中的二沉池分置式一体式（一）MBR特点及分类MBR系统中膜对溶解性有机物的去除来自3个方面的作用：①膜孔本身的截留过滤作用；②膜孔和膜表面的吸附作用；③膜表面形成的沉积层（滤饼层）的过滤/吸附作用。膜组件有机物降解：基于反应器中悬浮生长的活性污泥的生物降解作用和膜的物理截留作用。膜生物反应器中膜的高效截留作用使微生物全部截留于生物反应池中，维持了较高的活性污泥浓度和微生物量，与传统生物法相比，MBR对有机物去除效率高（一般大于90%），而且可以在较短的水力停留时间内达到更好的去除效果。（三）MBR对污染物的去除机理脱氮：硝化角度：实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，有利于增殖缓慢的亚硝酸菌和硝酸菌的截留、生长和繁殖，反应器中硝化菌总量较多，同时，MBR反应器中微生物菌胶团的平均粒径较常规活性污泥法更加细小，硝化速率更高，而且供氧量也比常规工艺大，因此，MBR反应器的硝化过程更彻底。反硝化角度：反硝化菌数量多、电子受体硝酸根、亚硝酸根和电子供体有机碳源的基质浓度丰富等几个因素的协同作用，最终导致了MBR系统反硝化速率的加快。除磷：由于膜对SS近100％的截留，膜系统的出水几乎不含SS，这就把颗粒中的磷很好地截留在系统内。通常MBR系统的剩余污泥含磷量比传统除磷工艺高1.2～1.5倍。如果需要进一步降低出水中磷的含量（0.5mg/L），可以结合化学除磷法实现稳定达标。