污水处理技术(含设计参数和调试)

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；③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：13-15MP•4.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1)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；2)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