污水处理工艺系统.ppt

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1、第十八章 污水处理工艺系统,城市污水的性质与污染指标,18.1.1 污水的物理性质及指标1.感官性状指标，温度一般1025，热污染的危害：水温增加，DO减少-鱼类死亡，水体腐败水温增加，使水的物理化学性质发生变化（溶解度、粘度）,第一节 城市污水处理,第十八章 污水处理工艺系统,水温增加，细菌、藻类繁殖加快色度 生活污水是黑灰色（工业废水颜色差异很大），色度加大，影响透光率-影响光合作用臭味，有机物厌氧腐败-氨、胺类，硫化氢等,第十八章 污水处理工艺系统,2.存在状态指标，固体含量分为有机、无机悬浮固体（SS），粒径0.1m，有机和无机悬浮物胶体，粒径0.001m0.1m溶解型固体，粒径0.0

2、01m，无机盐和溶解性有机物,悬浮物的危害：降低光的穿透能力 影响水生生物的生长 有机悬浮物大量消耗溶解氧 18.1.2、污水的化学性质及指标（一）无机物及指标 分为无直接毒害作用和有直接毒害作用二类 1、无直接毒害作用无机物质 酸碱 pH值来源于工厂、酸雨，引起水体pH值变化，水质恶化，腐蚀管道。酸碱污染-盐污染，无法饮用,第十八章 污水处理工艺系统,氮、磷 水中的营养物质氮、磷的评价指标，总氮（TN）：包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮 氨氮：NH3与NH4+，属于污水中的碱性物质为微生物提供氮源 凯氏氮（KN）：有机氮+氨氮-能为微生物所利用（好氧）亚硝酸盐氮和硝酸盐氮=总氮凯氏氮

3、有机氮=凯氏氮氨氮,第十八章 污水处理工艺系统,磷的化合物分为有机磷和无机磷，一般测总磷TP 含氮化合物在水体中的转化第一步：有机氮-NH3(有氧或无氧)-氨化阶段第二步：NH3-NO2-NO3-(有氧)-硝化阶段 第三步：NO3-N2-缺氧-反硝化阶段,第十八章 污水处理工艺系统,氮磷污染与水体的富营养化 营养化是水体演化的一种规律，贫营养胡-富营养湖-沼泽地-陆地氮、磷污染加重水体的富营养化，刺激藻类过度增值。硫化物与硫酸盐来源：工业废水-大量 生活污水-少量危害 在水中易形成H2S-对生物有害-不利于污水处理,第十八章 污水处理工艺系统,氯化物浓度过高-抑制生物生长，腐蚀设备2、有直接毒

4、害作用 重金属离子-汞、镉、铬、铅-对生物和人体有毒（蓄积），毒性慢、危害大。非重金属毒物-氰化物、砷化物，-毒性快 重金属的危害：不能降解，只能形态上转换-离子变沉淀 常以底泥形式存在于底泥之中，形成次生污染源 形态转换增强毒性，甲基汞无机汞 易通过食物链成千上万的富集（二）有机物及评价指标分为易生物降解和难生物降解二类,第十八章 污水处理工艺系统,1、易生物降解有机物自然界中存在的蛋白质、碳水化合物、脂肪等（好氧微生物）CO2+H2O+合成新细胞有机物（厌氧微生物）脂肪酸、醇、沼气常用COD,BOD,TOD,TOC表示有机物2.难生物降解有机物大多为人工合成有机物，例如：塑料、合成橡胶、合

5、成洗涤剂、有机农药等。,第十八章 污水处理工艺系统,主要特征 稳定，不易被微生物降解-例如白色污染 多有害健康-例如“三 致”物质 常用COD,TOD,TOC表示,第十八章 污水处理工艺系统,（三）有机物污染指标 评价有机物数量的多少（有机物种类多，无法单独一一评价）,常用评价指标 生化需氧量BOD 化学需氧量COD 有机物是还原性物质，能被氧化，用需总需氧量 TOD 氧的量来表示有机物的量。理论需氧量 ThOD 有机物中都含有碳元素，用碳的量来总有机碳TOC 表示有机物的量 1、生化需氧量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。-利用

6、有氧条件下，有机物降解时都消耗溶解氧,第十八章 污水处理工艺系统,碳氧化阶段-H2O、CO2、NH3-BOD 硝化阶段-NO2、NO3-NOD 一般20日有机物可完全碳氧化-BOD 5日生化需氧量-BOD5,第十八章 污水处理工艺系统,常用BOD5的原因：20日有机物可完全分解，但时间太长 BOD5占第一阶段BOD的70-80%，比较准确(不用三天的原因)需要建立统一标准，用来进行比较 能反映可被微生物分解的有机物的量2、化学需氧量CODBOD的缺点：时间长，需要5日出结果 难降解有机物含量高时，误差较大,第十八章 污水处理工艺系统,水中含有抑制物质或毒物时，影响测定结果对于同一水样：COD是

7、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。将强氧化剂折合为氧的当量来表示有机物的量。,用重铬酸钾作为氧化剂-CODCr-污水中常用-氧化能力强（8090%）用高锰酸钾作为氧化剂-CODMn（OC）-给水中常用-氧化能力差,第十八章 污水处理工艺系统,对于同一水样：CODCrBODBOD5CODMnCOD的特点 快速准确 氧化能力强，可氧化难降解物质 不能反映可被生物降解的有机物的量 水中还原性物质干扰测定(Cl-、S2-)常用BOD5/CODCr来表示污水的可生化性，BOD5表示可生化有机物量 CODCr表示有机物总量,第十八章 污水处理工艺系统,B

8、OD5/CODCr比值越高，可生化性越好，适合生物法处理（大于0.3）BOD5/CODCr比值越低，可生化性越差，不适合生物法处理（小于0.3）3、总需氧量TOD 有机物中的主要元素C、H、O、N、S被氧化后为CO2、H2O、N02、SO2所消耗的氧量。仪器测定，900高温下燃烧，测定消耗的氧量4、理论需氧量 ThOD,第十八章 污水处理工艺系统,根据化学分子式计算理论需氧量，是用于计算纯物质，不适合污水处理5、总有机碳TOC 酸化后，吹脱无机碳酸盐（去除CO2），在900下燃烧，测定CO2的量折算为碳量，表示有机物的量。对于同一污水，一般有ThODTOD CODBODBOD5TOC,第十八章

9、 污水处理工艺系统,第二节 城市污水的深度处理及应用,第十八章 污水处理工艺系统,污水的深度处理与回用,18.2.1 概述,1、深度处理是进一步去除常规二级处理所不能完全去除污水中杂质的净化过程 2、深度处理目的：水资源短缺、污水回用,脱色 除臭 COD BOD SS3、深度处理对象 营养型无机盐 重金属 细菌、病菌4、深度处理水用途；排放、回用、回灌地下。,5、污水深度处理单元技术的确定原则（1）处理水的用途；（2）原水水质、各级处理后水质；（3）单元工艺可行性与整体流程的适应性；（4）运行控制难以程度、设备国产化程度、废弃物处置方法；（5）工程投资与运行成本。,第十八章 污水处理工艺系统,

10、表181 二级处理水深度处理的目的、去除对象和所采用的处理技术与工艺流程,第十八章 污水处理工艺系统,颗粒分离技术一览表,第十八章 污水处理工艺系统,（1）SS的组成 生物絮体：数mm到10m 胶体颗粒（未被凝聚）（2）SS的有机化 颗粒几乎全是有机物 BOD:50-80%来源于这些颗粒,18.2.2.2.SS的去除技术,由SS的状态和粒径而定 d1m，一般用砂滤；微滤机等。胶体状混凝沉淀。,1、混凝沉淀,（1）常用技术：去除微小悬浮状态的有机物和无机污染物、胶体.也可去除：Mg，As（溶解态）、N、P、及细菌、病毒,18.2.2 悬浮物的去除,18.2.2.1.概述,SS特点:,第十八章 污

11、水处理工艺系统,二级出水胶体和菌胶团微粒；而天然水主要 是针对泥砂等不同于给水处理的混凝 主要原因是：污水中有生物微粒的存在，这种微粒与药剂的亲和力强，进而投药后混凝过程短时间内可以完成。,（2）特点：,第十八章 污水处理工艺系统,（3）药剂,传统药剂：Al2(SO4)3，聚合氯化铝，及助凝剂（活化硅酸等）“七.五”开发药剂聚合氯化铁（PFC），降低了铁盐的酸性并清除了残余亚铁及色度.,新型药剂：对浊度、色度、除磷效果明显 天津大学：（PDM）有机高分子絮凝剂，高效脱色、浊度低于5度后来发展PDMMC(唯一达到4万个分子量)；中科院：AL13 纳米絮凝剂。,（4）工艺形式,沉淀池平流、辐流、竖

12、流、斜管,压力溶气气浮DAF(Dissolves Air Hotation),涡凹气浮 CAF(Cavitation Air Hotation)引气气浮 IAF(Induced Air Flotation),空气在分散于水中叶片、轮盘等吸入,（5）混凝机理,气浮池,第十八章 污水处理工艺系统,过滤时一般情况下不需要加药剂 胶体过滤难于去除，浊度上升，需投药剂 溶解性有机物用活性炭吸附反冲洗难度大，需水气同时冲洗 气:20l/m.s;水:10l/m.s；滤料粒径适当放大。,2、过滤,给水过滤技术不宜简单的直接应用于污水处理。原因：a、滤池截留的污泥粘而易碎，污泥在滤池表面积聚 形成滤膜 b、如果

13、加大水头，污泥又很容易穿透滤层。,（1）特点,第十八章 污水处理工艺系统,第十八章 污水处理工艺系统,SS、BOD、重金属、细菌去除各类污染物 化学絮凝产生的Al、Fe盐及石灰等沉淀物 去除化学除P时，水中不溶性P活性炭或离子交换：预处理设施，可以节省后续的活性炭费用；克服生物、和化学处理的不稳定性，提高回用的连续性和可靠性。,（2）过滤作用,（3）过滤机理,废水过滤有机物絮体 给水过滤 无机泥砂 对二沉池出水过滤隔滤被认为是去除悬浮固体的主要机理,强度不一样,穿透滤料的性能不同,隔滤 a、机械隔滤：粒径大于滤料孔径的颗粒被滤料滤去；b、偶然隔滤：粒径小于滤料孔径的颗粒由于偶然接触而被截获。沉

14、淀在滤料内部，颗粒可以沉淀在滤料上；碰撞：较重的颗粒不随水运动；,截获：随水流运动的颗粒与滤料表面接触时被去除；粘附：当絮凝颗粒通过滤料时，它们就会附着在滤料表面化学吸附：a、键吸附 b、化学的相互作用；a、静电作用物理吸附：b、动电作用 c、范德华力对其吸附絮凝：大颗粒与小颗粒接触时，形成更大颗粒；生物繁殖：生物滤池内繁殖可使滤料孔隙减少。,第十八章 污水处理工艺系统,（4）进水特征,特征（）a、悬浮固体浓度（二级处理水中，SS：6-30mg/l）以浓度监测过程b、粒径大小：（双峰分布）（混合10d的活性污泥出水）,c、絮体强度:与处理方法及操作方式有关 生物处理 化学沉淀 该值下降 泥龄长

15、 但超 过15d下降,较小粒径：1-15m较大粒径：50-150m双峰分布影响过滤机理二级过滤,d、双峰图,第十八章 污水处理工艺系统,（5）深度处理滤池设计,预处理生物处理和滤池之间，通常增设混凝沉淀（澄清或气浮池）对比试验 直接过滤：简单、但COD、TP去除率不高，运行复杂 微生物絮凝过滤：去除率高，但周期短，冬季2-4h 絮凝沉淀：过滤周期长，17h以上，全年水 质合格,纪庄子 污水厂,第十八章 污水处理工艺系统,滤速（V）重要参数，决定滤池面积絮体强度：其值低时，滤速上升会使絮体颗粒遭受破 坏，污物穿透滤池，使出水不能达标;生物絮体牢固（4-11m/h不影响），化学絮体强度较弱。,双层

16、滤料：5-10m/h取决于滤池型式 单层滤料：4-6m/h 压力滤池：24m/h生物繁殖：滤池内生物繁殖可使滤料孔隙减少水头损失取决于滤速和滤料的截污能力，滤料的组成和尺寸对水头损失影响大。Ht=H0+(hi)t i=1-n Htt时间的总水头损失,m H0开始过滤时，清水总水头损失（管道，闸门，仪表，弯头，下部排水系统，滤料，构筑物）,m(H0)t滤层内第I滤料在时间t时的水头损失,第十八章 污水处理工艺系统,18.2.3 溶解性有机物的去除,丹宁二级出水中，溶解性有机物：木质素 等难降解有机物里腐酸从技术、经验、工程实践中，活性炭和臭氧氧化法适应,1、活性炭吸附由煤或木等材料经一次炭化制成

17、，高温下，用CO使其活化，使炭形成多孔结构。,18.2.3.1 活性炭吸附,2、活性炭技术指标,碘值、亚甲兰值、糖蜜值,第十八章 污水处理工艺系统,3、活性炭孔的分布,大孔（100-1000nm）、过渡孔（100-2nm）、微孔2nm,4、活性炭吸附处理二级处理水的特点,（1）对分子量1500（道尔顿）的环状化合物，不饱和化合物效果好；对分子量3000的直链化合物（糖类）效果好；（2）吸附时有微生物存在提高处理效果（对有机物）但可能有生物泄漏的问题（代谢产物有毒性）,第十八章 污水处理工艺系统,活性炭指标测定值,第十八章 污水处理工艺系统,五种活性炭的扫描电镜照片（3000）,第十八章 污水处

18、理工艺系统,四种炭原子力显微镜扫描照片,B CD E,第十八章 污水处理工艺系统,1、目的（二级出水回用）,18.2.4 臭氧氧化处理,去除残余有机物、脱出污水的色度、杀菌消毒。,2、去除有机物的特征,（1）能够氧化有机物，（蛋白质、氨基酸、木质素、腐殖酸）；（2）氧化有机物并易形成中间产物（甲醛、酸等）可生化性好；（3）氧化效果与PH值有关，PH高，效果好，(OH-)羟基自由基由臭氧分解产生（4）臭氧化的副产物问题，溴酸盐上升，浊度上升，AOC升高。,第十八章 污水处理工艺系统,5、O3混合形式扩散板式（反应为主）、喷射式（扩散为主）、机械搅拌式。,4、消毒效果砂滤后+O3消毒效果好,3、脱

19、色效果砂滤前处理+臭氧脱色效果好,第十八章 污水处理工艺系统,第十八章 污水处理工艺系统,（1）富营养化N、P引起，藻类问题（滇池，太湖）；（2）提高制水成本应用水，污水消毒时，增加投氯量；（3）污水回用填塞管道NH3N可促进设备中微生物的繁殖；（4）农业灌溉TN不大于1mg/l，否则对农作物有影响。,2、氮的存在形式,（1）有机氮（2）氨态氮（NH3N、NH4+N）（3）NO2N、NO3N（4）N2,凯式氮,18.3.5脱氮技术,18.3.5.1 概述,1、氮污染的危害,第十八章 污水处理工艺系统,合成代谢对氮磷的去处率低，水中氮磷过剩 nCxHyOz+nNH3+n(x+y/4-z/2-5)

20、O2(C5H7NO2)n+n(x-5)CO2+n/2(y-4)H2O,3、二级处理技术的局限性,18.3.5.2 氮的吹脱去除,1、原理,（1）NH3+H2ONH4+OH-PH=7时，以NH4+存在 PH=11时，90%NH3存在 PH升高，去除NH3上升 T上升，去除NH3上升,第十八章 污水处理工艺系统,（2）脱氮塔,脱氮塔技术的特点除氮的效果稳定操作简便，容易控制NH3二次污染（可回收）使用CaO易结垢（改用NaOH）水温下降时，效果差,第十八章 污水处理工艺系统,水温水温升高，效率升高布水状态滴状下落最好，膜状下落，效果大减布水负荷率填料6m高以上时，其值不超过180m/m.d气液比填

21、料6m高以上时，2200-2300以下为好。,活性污泥法的传统功能去除水中溶解性有机物 N、P只满足生理要求即可，因此对二者去除率低，仅为20-40%；5-20%,18.2.5.3 生物脱氮原理,（3）脱氮塔工作影响因素与设计参数,PH值PH升高到10.5以上，去除率增加缓慢,第十八章 污水处理工艺系统,1、氨化反应 与硝化反应,（1）氨化反应,RCHNH2COOH+O2 RCOOH+CO2+NH3,氨化菌,第十八章 污水处理工艺系统,NH4+3/2O2 NO2-+H2O+2H+-（F=278.42kj）,NO2-+1/2O2 NO-F（F=72.27kj),硝化菌,亚硝化菌,（2）硝化反应,

22、（3）硝化菌的特点,硝化菌亚硝酸菌和硝酸菌的统称;硝化菌属于化能自养菌，革兰氏染色阴性，可生芽孢的短杆状细菌.,（4）硝化反应的控制指标 硝化菌对环境条件的变化极为敏感,溶解氧 氧是电子受体，DO不能低于1.0mg/l 硝化需氧量（NOD）4.57g(氧)/g（N）碱度7.1g碱度（以CaCO3计）/1g氨态氮（以N计）,一般碱度不低于50mg/lPH对PH变化敏感（硝化菌),最佳值8.0-8.4,效率最高,第十八章 污水处理工艺系统,温度适应20-30，15时硝化速度下降，低于5完全停止 有机物BOD应低于15-20mg/l 污泥龄（SRT）微生物在反应器内的停留时间（c）N(c)Nmin，

23、硝化菌最小的世代时间(c)Nmin重金属机有害物质 重金属 对硝化反应抑制 高浓度NH4+N，高浓度NOx-N 有机物、络合物阳离子,第十八章 污水处理工艺系统,反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌；以NO3N为电子受体，以有机碳为电子供体，不能释放更多的ATP，合成的细胞物质较少。,（2）反应过程,（3）反硝化反应的控制指标,污水中的碳源，BOD5/TN3-5时，勿需外加 外加碳源，CH3OH（反硝化速率高生成CO2+H2O），当BOD5/TN8，或PH6，反硝化速率下降,碳源,PH值,（1）反硝化菌的特点,2、反硝化反应 反硝化反应指NO3N和NO2N在反硝化菌的作用下，还原成气态N2的过程。,第

24、十八章 污水处理工艺系统,第十八章 污水处理工艺系统,表18-4生物脱氮反应过程各项生化反应特征,第十八章 污水处理工艺系统,0.5mg/l以下，厌氧、好氧交替的环境，如存在氧，会抑制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或氧成为电子受体阻碍硝酸氮的还原，但另一方面，某些酶系统还需有氧才能合成；温度 最适宜的温度是20-40，低于15时代谢速率下降；冬季低温季节 提高SRT，降低负荷率，从而提高污水的HRT。,氨化由三个反应过程建立 硝化 反硝化,18.2.6 生物脱氮技术,溶解氧,1、活性污泥传统脱氮工艺Barth工艺，,第十八章 污水处理工艺系统,第十八章 污水处理工艺系统,“一级”曝气池：去除

25、 COD、BOD，BOD15-20mg/l 有机氮转化为 NH3 NH4+；“二级”硝化曝气池，NH3、NH4+生成NO3N，碱度下降；“三级”反硝化池 厌氧、好氧交替运行。投甲醇时，CM=2.47N0（初始NO3N浓度）+1.53N(初始NO2N浓 度)+0.87D（初始DO浓度）,（2）优缺点,去除效果好各类菌类环境条件好设备多，造价高，能耗大,（1）流程说明,第十八章 污水处理工艺系统,（3）改进的二级生物脱氮系统 BOD去除和硝化两个反应合并,第十八章 污水处理工艺系统,2、缺氧好氧活性污泥法 A/O工艺,（1）工艺特征,80年代开创,前置反硝化不加碳源,外加碱度,降低负荷设内循环产生

26、碱度,3.75mg碱度/mgNO3N勿需建后曝气池回流水含有NO3N（沉淀池污泥反硝化生成）要提高脱氮率，要增加回流比,（2）影响因素与主要工艺参数,水力停留时间：3：1；循环比：200%；MLSS值：大于3000mg/l;污泥龄：30d;N/MLSS负荷率：0.03gN/gMLSS.d进水总氮浓度：小于30mg/l。,第十八章 污水处理工艺系统,第十八章 污水处理工艺系统,第十八章 污水处理工艺系统,（2）P0.5mg/l，能控制藻类的过度生长；（3）P低于0.05mg/l时，藻类几乎停止生长。,2、磷的存在形式,（1）有机磷酸盐存在有机物和原生质细胞 如：葡萄糖6磷酸，2磷酸甘油，大量胶体

27、和颗粒状，可溶性占30%。（2）磷酸盐H2PO4-、HPO4-、PO43-，其中PO43-正磷酸盐,18.2.7 除磷技术,18.2.7.1 概述,1、富营养化的限制因素,（1）P0.5mg/l，促进富营养化；,第十八章 污水处理工艺系统,磷-不同于氮，不能形成氧化体和还原体，但有固态和溶解态转化的特点。,4、去除方法,化学除磷法-混凝沉淀和晶析法除磷生物除磷法设想是由Greenburyg于1955年提出的，60年代人们对上述方法广泛应用。,3、其他 生活污水中的含磷量：10-15mg/l，70%为可溶性；经过二级处理进水中，90%左右的磷以磷酸盐存在。,（3）聚磷酸盐 焦磷酸盐P2O74-三

28、聚磷酸盐P3O105-偏磷酸盐PO3-,第十八章 污水处理工艺系统,聚氯化铝（PAC），反应相同与Al2(SO4)3，但pH值不下降；铝酸钠（NaAlO2）,18.2.8 混凝沉淀除磷技术,1、金属盐混凝沉淀,（1）铝盐除磷Al3+PO43-（正磷酸离子）AlPO4（难溶）PH值上升，溶解度上升Al2(SO4)3+2PO43-2AlPO4+3SO42-,Al2(SO4)3+6HCO3-2Al(OH)3+6CO2+3SO42-,第十八章 污水处理工艺系统,化学法除磷：使用Al盐注意事项注意PH值，介于5-7之间无影响，无需调整PH降低，应注意排放水对PH的要求沉淀污泥回流，污泥中有Al(OH)3

29、，能提高对磷的去除率,（2）铁盐除磷,第十八章 污水处理工艺系统,2、石灰混凝除磷,（1）石灰与磷的反应,5Ca+4OH+3HPO4 Ca5(OH)(PO4)3+3H2O PH升高，P的含量下降，（对数降低的趋势),2+,-,2-,pH值，如P9.5；原污水 PH11,磷的形式,（3）石灰混凝沉淀除磷处理流程（自学）由以下三部分组成：快速搅拌池缓慢搅拌池沉淀池,（2）除磷效果影响因素,正磷酸盐（PO4）聚磷酸盐（焦磷酸盐(P2O7)三磷酸盐(P3O10)偏磷酸盐(PO3-)）（去除难易程度）原水中Ca 的浓度,第十八章 污水处理工艺系统,4-,5-,2+,生物除磷就是利用聚磷菌一类的的微生物，

30、能够过量的，在数量上超过其生理需要，从外部摄取磷，并将磷以聚合形式贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从废水中除磷的效果。,1、生物除磷机理,（）好氧吸收（聚磷菌对磷的过量吸收）ADP+H3PO4+能量 ATP+H2O（2）厌氧释放厌氧条件下（DO=0，NO3-=0），ATP+H2O ADP+H3PO4+能量 上述两反应为可逆反应,霍米尔（Holmers）提出活性污泥的化学式 C118H170O51N17P 或C：N：P=46：8：1,18.2.9 生物除磷原理,第十八章 污水处理工艺系统,第十八章 污水处理工艺系统,聚磷菌-甲单胞、气单胞菌属：起主要作用，15%-20%；不动杆菌属：

31、储存聚磷的能力最强；某些反硝化菌：也能超量吸收磷；发酵产酸菌：将大分子物质降解为低分子脂 肪酸类基质；,2、生物除磷的影响因素（1）溶解氧厌氧段控制在0.2mg/l以下，好氧段控制在2mg/l左右；（2）厌氧区硝态氮（3）温度其影响不如生物脱氮过程明显，530 的范围内效果均可；,第十八章 污水处理工艺系统,（4）pH值 6-8范围内比较稳定；（5）BOD负荷和有机物性质 BOD/TP要大于15，才能保证聚磷菌有足够的基质需求；（6）污泥龄 一般控制在3.57天，厌氧段的停留时间不宜过长。,1、弗斯特利普工艺,（1）工艺过程,18.2.10 生物除磷工艺,第十八章 污水处理工艺系统,1)含磷废

32、水进入曝气池同步进入的还有聚磷菌污泥，聚磷菌过量地摄取磷，去除有机物，还能出现硝化作用；2)从曝气池流出的混合也，进入沉淀池，在这里进行泥水分离，含磷污泥沉淀，上清液排放；3)含磷污泥进入除磷池4)含磷上清液进入混合池，投加石灰，化学除磷；,（2）弗斯特利普除P工艺的特点,1）出水含磷量低于1mg/l；2）SVI值小于100，丝状菌难于增值，污泥不膨胀；3）可根据BOD/P调节回流污泥与混凝污泥的比例。,第十八章 污水处理工艺系统,第十八章 污水处理工艺系统,（1）N=Q(r+R)/(1+R+r)Q100%N除氮的%；r硝化混合也回流比（为混合液流量与处理污水量的比值）R沉淀池污泥回流比 Q进

33、水流量 对A/O而言，要保证：回流比85%，总回流比600%（2）氮的氧化还原态厌氧氨氧化NH(-)-羟胺NH2OH0+硝酸基NOH+亚硝酸基+NO,、A/0系统的除氮与回流关系,第十八章 污水处理工艺系统,3-,2、厌氧好氧除磷工艺（AnO法）工艺特征：,（1）流程简单，既不用投药，也无需内循环,有利于好氧（厌氧状态的保持（2）HRT段，3-6h,第十八章 污水处理工艺系统,（3）曝气池SS浓度2700-3000mg/l之间，BOD与一般活性污泥法相同，磷的去除率较好，P1.0mg/l（4）沉淀污泥含磷率4%，肥效好（5）SVI低于100，易沉淀，不膨胀问题：（1）除磷率难以进一步提高，P/

34、BOD高时尤其是这样（2）沉淀池产生磷的释放现象,第十八章 污水处理工艺系统,第十八章 污水处理工艺系统,18.2.11巴颠普脱氮除磷工艺,第一厌氧反应器 首要功能是脱氮 第二功能是污泥释放磷第二厌氧反应器 脱氮 释放磷,18.2.11 同步脱氮除磷技术,去除BOF第一好氧反应器 硝化 吸收磷 吸收磷第二好氧反应器 硝化 去除BOD,第十八章 污水处理工艺系统,如沉淀池，主要功能是泥水分离 综上，各反应单元都有其首要功能,脱氮90%,除磷率90%,第十八章 污水处理工艺系统,（3）工艺特点,最简单的同步脱氮除磷技术总的HRT很短丝状菌不能大量繁殖（好氧，厌氧交替运行），无污泥膨胀之虞，SVI1

35、00污泥中含磷浓度高，肥效高勿需投药，两个A段只用轻搅拌，运行费用低,18.2.12 AAO法同步脱氮除磷工艺,（1）AAO法工艺流程（厌氧缺氧好氧法）70年代，美国人在AnO法开发的（2）反应器单元功能：厌氧反应池：释放磷+氨化（有机氮）缺氧反应器：脱氮 好氧反应器：去除BOD，硝化，吸收磷,第十八章 污水处理工艺系统,（4）缺点除磷效果很难提高脱氮效果难于进一步提高，内循环量2Q，不宜太高进入沉淀池的处理水要保持一定的溶解氧,第十八章 污水处理工艺系统,UCT工艺,使缺氧区的NO 0厌氧段保持严格厌氧,第十八章 污水处理工艺系统,3-,油的污染程度,1.形成一层分子膜，污染水质 2.水中溶

36、解氧 O2 含量下降 3.生成CO2、形成H2CO3、PH、浊度 4.不能灌溉，农业灌溉要求含油量 50ppm 5.不能生物处理，生物处理要求含油量3050ppm。,石油化工废水的特点,1.废水量大 2.废水组分复杂 3.有机物特别是烃类及其衍生物含量高 4.含有多种重金属,第三节 工业废水的处理,第十八章 污水处理工艺系统,传统含油废水的处理方法及计算,1除油池：只能去除可浮油 平流式除油池 污水从池一端流入，从另一端流出，比重小于1的浮油上浮，水面设集油管，可去除油珠不低于100150。斜板式除油池 根据浅池理论，池内设斜板，间距2050mm，水流向下流动，油珠向上浮动，异向分离，泥渣滑向

37、池底，可去除 60油珠，停留时间短。,2.气浮法：能去除可浮油和部分乳化油 将空气通入水中，并以微小气泡折出，使水中油珠杂质粘附气泡一同上浮至水面分离。,第十八章 污水处理工艺系统,其中：u：静止水中，直径d油珠的上浮速度，：分别为水、油珠的密度，d：上浮最小油珠，：粘滞系数 g：重力加速度。,3除油池的计算,理论基础：最小油珠上浮速度用斯笃克士公式：,其中：A是表面积、Q是流量、u是上浮速度、是修正系数,除油池面积,第十八章 污水处理工艺系统,其中：U水平流速 H池水深,L3.6 U t,过流断面及池长,除油池容积,t停留时间,池格数,b格宽、h水深,长度,第十八章 污水处理工艺系统,污水中

38、乳化油粗粒化附聚法,1乳化油的产生 油水强烈搅拌产生机械剪切力，油珠变小，粘附一些亲水物质，形成双电层 稳定态。2乳化油性质微小性，乳化油粒径微小，具有布朗运动，静电斥力，微粒表面水化作用。亲水性，乳化油属于疏水物质，但表面粘附亲水物质而呈现亲水性，稳定存在于污水中。带电性，乳化油直径 110微米，电位 40100毫伏，带负电，可以长期保持稳定，在静电斥力作用下不会聚合，稳定存在污水中。,第十八章 污水处理工艺系统,3.电位可以用电泳方法测定，计算公式：,u油珠上浮速度 D介电常数E电位梯度 粘度,第十八章 污水处理工艺系统,4粗粒化法附聚法 定义：使污水流经滤床，乳化油被粘附在滤料表面，并逐

39、渐形成大油珠上浮 粗粒化法材料：以石英砂为例 石英砂在锐角处，分子间力较强，先吸附小油珠，小油珠持续吸附，逐渐形成一层油膜，布满石英砂表面，形成大油珠上浮。,根据动力学公式，油珠附 聚力F大小计算如下：分析:设油珠为1，污水为2、石英砂为3(1)油珠直径越大r2，油水表面张力越大，附聚力越大F，越容易附聚。(2)提高水中含盐量，压缩电位，使表面力增大，有利附聚，(3)由于油珠普遍带负电，油珠进一步稳定，不利附聚。(4)表面活性物增多，油珠由疏水转变亲水，不利附聚,第十八章 污水处理工艺系统,含油及石油化工废水处理工艺系统,第十八章 污水处理工艺系统,18.3.2 制浆造纸工业废水,制浆造纸废水

40、来源与水量,1、备料过程中的废水 2、蒸煮工段废液3、机械浆及化学机械浆废水 4、洗浆、筛选废水5、废纸回用过程的废水 6、漂白废水7、造纸废水,制浆造纸废水的主要污染指标,1.COD和BOD：半纤维素、糖类等易降解物质;木素及大分子碳水化合物等难降解物质。,第十八章 污水处理工艺系统,2.合成有机物 清洗剂，杀虫剂，油脂及工业化学物质等，共同点是有潜在毒性。3.有机卤化物 木素氯化分子量多高于1000，透过细胞进行生物积累的可能性小。,中段废水,是指经黑液提取后的蒸煮浆料在筛选、洗涤、漂白中排出的废水，颜色呈深黄色，占总量的8%9%，吨浆COD负荷310 kg左右；中段水浓度高于生活污水，B

41、OD和COD的比值在0.20到0.35之间，可生化性较差，有机物难以生物降解且处理难度大；,第十八章 污水处理工艺系统,白水,造纸废水白水：即抄纸工段废水，它来源于造纸车间纸张抄造过程。白水主要含有：细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添 加的胶料、湿强剂、防腐剂等，以不溶性COD为主，可生化性较低，其加入的防腐剂有一定的毒性。白水水量与负荷：水量较大，所含的有机污染负荷远远低于蒸煮黑液和中段废水 白水回用：提高白水回用率，减少多余白水排放，剩余白水经过过滤、气浮或沉淀等方法，回收纤维，出水再用于抄纸过程。,中段水中的污染物主要是悬浮纤维及纤维原料中的溶解性有机物，有机物主要是木质素、

42、纤维素、有机酸等，以可溶性COD为主。其中，对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水。,第十八章 污水处理工艺系统,制浆造纸废水的处理,第十八章 污水处理工艺系统,18.3.3 乳品工业废水处理,乳品废水的来源及水质水量特征,洗涤废水：含有较多污染物冷却水：一般不会被污染产品加工废水：含有较多污染物，间歇式排放。,乳品废水处理技术及系统,排放,第十八章 污水处理工艺系统,18.3.4 啤酒工业废水处理,啤酒工业废水的水质水量,第十八章 污水处理工艺系统,啤酒废水处理技术及系统,第十八章 污水处理工艺系统,18.3.5 纺织印染废水处理,第十八章 污水处理工艺系统,18.3.6 有毒有害工业

43、废水处理,含氰废水处理 1.含氰废水的来源：氰化电镀 2.碱性氯化法：碱性氯化法分一级处理和二级处理，其原理为：利用OCI-的氧化作用。一级处理：包括两个主要反应，CN-+OCI-+H2O=CNCI+2OH-CNCI+2OH-=CNO-+CI-+H2O二级处理 NaCNO+3HOCI+H2O=2CO2+N2+3NaCI+HCI+H2O CNCI+2HOCI+H2O=2CO2+N2+5HCI,第十八章 污水处理工艺系统,碱性氯化法间歇处理含氰废水工艺流程,碱性氯化法连续处理含氰废水工艺流程,第十八章 污水处理工艺系统,电解氧化法处理含氰废水时，CN可在阳极直接被氧化，其电极反应分两步进行，第一步

44、将CN氧化为CNO，第二步将CNO氧化为N2和CO2(HCO3-)。CN的阳极氧化需在碱性条件下进行，这是因为碱性条件下形成的HCN在阳极上放电十分困难，而碱性条件下形成的CN易于在阳极放电；同时阳极反应也需要有OH离子参加。但pH太高，将发生OH放电析出O2的副反应，与氰的氧化破坏无关，却使电流效率，降低。,3.电解氧化法：,第十八章 污水处理工艺系统,含铬废水处理 1.含铬废水的来源：镀铬、钝化、铝阳极氧化等镀件的清洗水。2.用离子交换法处理含铬废水，不论是单独使用还是在闭路循环系统中与其它单元操作组合使用，都具有普遍性。一般认为，该法用来回收铬是经济合理的，当废水含铬l00mg/L，回收

45、铬的价值完全可以抵偿处理费。,第十八章 污水处理工艺系统,3、亚硫酸钠法处理含铬污水 含铬污水主要来自电镀厂，污水中含有的铬酸根和重铬酸根形式 存在的高价铬，其比例大小与PH有关。在酸性条件下水中投加亚硫酸氢钠，将六价铬还原成三价铬，然后投石灰，生成氢氧化物沉淀。,第十八章 污水处理工艺系统,4.电解还原法：铬通常以Cr2O72的形态存在于废水中，直流电作用下，向阳极迁移，被铁阳极产物Fe2+离子所还原。阴极还直接还原一部分六价铬。由于H+离子在阴极放电，使废水的pH值逐渐提高，Cr3+和Fe3+便形成Cr(OH)3及Fe(OH)3沉淀。生成的氢氧化铁有凝聚作用，能促进氢氧化铬迅速沉淀。,工业

46、废水的中和处理 1.酸和碱反应生成盐和水称为中和反应 2.酸碱废水的产生,第十八章 污水处理工艺系统,酸性污水化工厂、化纤厂、电镀厂，金属加工厂等酸性污水PH14，腐蚀性强，改变水体的PH值，影响水生植物。碱性污水印染厂、造纸厂、炼油厂的碱性污水PH1014，腐蚀危害小于酸性水，影响水生植物。3.酸碱污水在浓度高时3%5以上，应考虑回收和综合利用，制造硫酸亚铁、硫酸铁、在浓度不高时方可采用处理的方法。4.中和剂：酸性污水的中和剂：苏打 NaCO3和苛性钠NaOH具有组成均匀，易于贮存，反应迅速，易溶于水，但价格较高。石灰 Ca(OH)2 来源广泛，价格便宜。石灰石 CaCO3，白云石 CaCO

47、3MgCO3是开发的石料，在产地价格便宜，可以作为一种中和材料，主要用于滤床使用。碱性污水的中和剂硫酸、盐酸、烟道气。,第十八章 污水处理工艺系统,5.中和方法分类,碱性污水中和处理 常用于酸性污水中和，或者采用投酸中和和烟道气中和碱性污水，碱性污水中和处理需具备采用方法的条件，投加酸中和方法简单，但费用过高，烟道气体中和方便实用。烟道气中含有高达24的CO2，有时还合有少量SO2及H2S，故可用来中和碱性废水，其中和产物Na2CO3、Na2SO4、Na2S均为弱酸强碱盐，具有一定的碱性，因此酸性物质必须超量供应。用烟道气中和碱性废水时，废水由接触筒顶淋下，或沿筒内壁流下，烟道气则由筒底朗上逆

48、流通过，在逆流接触过程中，废水与烟道气都得到了净化。接触筒中可以装填料，办可不装填料。,第十八章 污水处理工艺系统,用烟道气中和碱性废水的优点是可以把废水处理与烟道气除尘结合起来，缺点是处理后的废水中，硫化物、色度和耗氧量均有显著增加。污泥消化时获得的沼气中含有2535%的CO2气体，如经水洗，可部分溶入水中，再用以中和碱性废水，也能获得一定效果。,药剂中和法 用碱性、酸性物质为中和剂处理，常采用石灰处理酸性污水，石灰还是混凝剂，可凝聚水中的杂质，对于含杂质多的酸性污水有利。,第十八章 污水处理工艺系统,当污水中含有重金属离子时，加入石灰，碱性增大使水中重金属离子积大于溶度积产生沉淀。药剂中和

49、在混合池中进行，其后需设沉淀池和污泥干化，污水在混合反应池停留时间 5分钟，在沉淀池停留时间 12小时，污泥是污水的体积 2%5，污泥需脱水干化。干投法用机械将药剂粉碎，直径0.5mm，然后直接投入水中。湿投法将药剂溶解成液体，用计量设备控制投加量，可节省药剂。,第十八章 污水处理工艺系统,过滤中和法 使污水流经具有中和能力的滤池，例如石灰石、白云石、大理石等，产生中和作用。石灰石与硫酸反应 白云石与硫酸反应 白云石中含有，可生成溶解度较大的 不会造成反应中滤池的堵塞，产生的 是石灰石中和产生的50，影响小一些，可以适当提高进水硫酸浓度。,CaSO4,第十八章 污水处理工艺系统,酸碱污水相互中

50、和法 电镀厂的酸性污水和印染厂的碱性污水相互混合，达到中和目的。根据化学反应等当量原理，Q1C1=Q2C2 计算污水中酸碱的含量及 污水量，使酸碱污水等当量混合，达到等当量中和并略偏于碱性。,第十八章 污水处理工艺系统,18.3.7 医药工业废水处理,医院废水的水质特征,1.医院污水的主要污染物：病原性微生物、有毒有害的物理化学污染物、放射性污染物 2.病原性微生物：粪大肠菌群数和大肠菌群数 3.传染性细菌和病毒 4.有毒、有害物质 PH和SS,第十八章 污水处理工艺系统,BOD和COD BOD/COD=0.6 消毒剂对生物处理不利，限制向下水道 排放消毒剂。总汞 总汞是指无机的、有机的、可溶