培训材料-污水处理基本知识.ppt
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1、污水处理基础知识,葛洲坝水务运营管理部2016年5月,1,目 录,2,1 污水处理工艺流程,3,4,3 预处理,筛滤截留法-筛网、格栅 重力分离法-沉砂池、沉淀池、隔油池与气浮池,处理对象:主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质 纤维、碎片、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等,5,3.1 格栅,6,7,8,格栅设计:尺寸、水力、栅渣量,9,3.2 沉砂池,10,C 旋流沉砂池,11,3.3 沉淀池,12,13,14,平流式、幅流式、斜管沉淀 幅流式沉淀池的设计 A=Q/q h H,4 生物处理,A 活性污泥法 1914年英国,100年的历史。 给生活污水曝气 ,每天保留沉淀物,更换新鲜污水,持
2、续一段时间后,污水中形成黄褐色的絮凝体。大量繁殖的微生物群体构成,易于与水分离,使污水得到 澄清净化 。这种絮凝体称为“活性污泥”。,15,16,净化污水的第一承担者,净化污水的第二承担者,判断水质的优劣,仅在处理水质优良的完全氧化型的活性污泥系统,17,18,活性污泥法净化反应过程 有机污染物从污水中去除过程的实质就是有机污染物作为营养物被活性污泥微生物摄取、代谢和利用的过程。这一过程使水得到净化,微生物获得能量合成新的细胞,活性污泥得到增长。(1)初期吸附去除 (2)微生物的代谢 微生物对部分有机物氧化分解,最终形成CO2和水,直接排入环境。另一部分有机物用于合成新细胞,以剩余污泥方式出系
3、统。,19,活性污泥法净化反应的影响因素 (1)营养物质平衡: C N P (2) DO :过高,过量耗能,不经济,而且污泥易老化 (3)PH (4)水温 (5) 有毒物质 工艺: AAO, 氧化沟 ,SBR,AB 需氧量的计算 R=Q2 = a*Q*(So-Se)+b*V*Xv+4.57*Q*(No-Ne)-2.6*Q*NO3,20,21,生物脱氮原理 硝化、反硝化 污水中:有机氮,如蛋白质、氨基酸、尿素、胺类 氨态氮 氨化反应、硝化反应 、反硝化反应 硝化反应保持 指标: DO, PH 8.08.4,SRT, 温度2030 反硝化影响因素 碳源、PH6.57.5, DO, 温度,22,碳源
4、补充量: 通常计算反硝化去除1g N需要2.86g BOD,博山污水处理厂进水总氮40mg/l左右,本出水总氮小于10 mg/l,则反硝化阶段需要(40-10)*2.86=85.8 mg/l, 污水厂现状进水BOD约80 mg/l,可利用按80%考虑 则系统需补充BOD为 85.8-64=21.8 mg/l。 推荐采用乙酸钠作为碳源投加剂。乙酸钠折合成BOD为0.52mgBOD/mg乙酸钠,则乙酸钠投加量为: 21.80.52=41.92 mg/l 市售乙酸钠含量为60%,则药剂投加量为: 41.920.6=70 mg/l 3000元/吨 0.21元/吨水,23,碱度的校核: 估算在硝化过程中
5、所消耗的碱度和在反硝化过程中产生的碱度,通常系统中应保证有大于100mg/L(以CaCO3)的剩余碱度(即保持PH大于等于7.2),以保证硝化所需环境。 剩余碱度(出水碱度) =进水碱度(以CaCO3)+3.75*反硝化的量 +0.1*去除BOD5-7.14*硝化氮量,24,生物除磷原理 利用聚磷菌过量摄取磷,并将磷以聚合态的形态贮藏在体内,形成高磷污泥,排出系统外,从而达到从污水中除磷的效果。,释放磷,(厌氧),原污水,曝气池(吸收磷),沉淀池,处理水,回流污泥,剩余污泥,25,4 . 污泥回流系统和剩余污泥系统的计算 (1+R)X=RXr R= X/(Xr-X) 假设X=4000mg/L,
6、 Xr=8000mg/L, 则R=100% 污泥龄=反应器中污泥总量/每日排放 剩余污泥量 =VX/Qr Xr 宣化:12000*80000/1300 /23000=32 天 塘沽:4000*40950/800/10000=20天 剩余污泥量计算 : 按泥龄 Pict (按规范) V*X/cd 按污泥产率系数、衰减系数及不可生物降解和惰性悬浮物计算 (按规范) Y*Q*(So-Se)+f*Q*(SSo-SSe)-KdVXv Y: 污泥产率系数kg VSS/kg BOD5,20度时为0.30.8 Kd: 0.03 d-1 污泥内源呼吸系数,衰减系数,即微生物的自身氧化率,20度时对城市污水取0.
7、040.075d-1 f :SS的污泥转换率,无试验资料时可取0.5g0.7g MLSS/g SS KdKde(20)*(T)(T-20)污泥自身氧化率取(衰减系数)1/d T= 10 度 Kd(10)= 0.062 1/d,26,原理 生物膜法是使微生物附着在载体表面上,污水在流经载体表面过程中,通过有机营养物的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及在膜中所发生的生物氧化等作用,对污染物进行分解。,27,28,29,4 生物处理,4.1 好氧 4.2 厌氧、兼氧,30,31,4.2 厌氧处理,指利用厌氧微生物的新陈代谢过程,在无氧条件下把污水中的有机污染物转化为无机污染物和少量细胞物质的沙场水处理方
8、法。,4个阶段:,水解 酸化(发酵) 产乙酸 产甲烷,32,淀粉酶,短肽和氨基酸,蛋白酶,蛋白质,脂肪,脂肪酶,丙二醇和脂肪酸,33,酸化,34,产乙酸阶段 酸化阶段的产物被进一步转化为乙酸,H2,碳酸以及新的细胞物质。 产甲烷阶段 乙酸,H2,碳酸,甲酸、甲醇等被转化为CO2,CH4和新的细胞物质。,35,36,37,5 深度处理,对象与目标 : SS(包括活性污泥颗粒):,脱色,除臭,使水进一步得到澄清 BOD ,COD ,TOC,进一步稳定 N,P,消除导致水体富营养化的因素 ,2008年太湖 消毒杀菌,去除 毒有害物质 经过深度处理后的水能够 : 排放至水体,补充 地面水 农田灌溉,杂
9、用 : 小区中水回用 工业冷却水,补充水 回灌地下,5 深度处理,5.1 SS 悬浮物,38,39,混合、絮凝,40,混合、絮凝,甘布公式 G2=g h/u t :既达到充分絮凝效果又不使絮凝体破裂的G值,41,混合、絮凝 水泵混合、管式混合、机械混合 隔板絮凝池、折板、机械絮凝,42,沉淀 斜板、斜管沉淀池 : q=Q/A v=Q/ASINa 雷诺数Re 弗劳德数Fr,43,过滤 普通快滤池 V形滤池 混凝沉淀+滤布滤池 活性砂滤 深床滤池,5.2 溶解性有机物,44,经过二级处理后的溶解性有机物:丹宁、木质素、黑腐酸,45,活性炭吸附 用木材、煤作原料,经高温碳化和活化而制成的疏水性吸附剂
10、 有机物是否能被活性碳吸附,有以下因素: (1)分子结构: 芳香族脂肪族 (2) 界面张力 (3)溶解度 (4)离子性和极性 (5)分子大小 优点: 处理程度 高,应用范围广,适应性强,46,臭氧氧化 强氧化剂,仅次于氟 以空气 原料,每生产1kg臭氧,需20KWH 能够被 臭氧氧化的有机物:蛋白质、氨基酸、木质素、腐殖酸、链式不饱和化合物 ,脱色 生产设备复杂 ,投资较大,电耗较高,在我国应用不多,47,AOP 臭氧催化氧化:产生羟基自由基(HO)中间体,并以(HO)为主要氧化剂与有机物发生反应,催化剂包括Mn2+、H2O2、UV 芬顿氧化技术 采用芬顿试剂氧化污水的一种方式,当pH值在3,
11、H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生OH,其氧化电位达到2.8V,是强的无机氧化剂,它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。同时,Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀,PH9,去除部分有机物。Fenton试剂在水处理中具有氧化和混凝两种作用。运行成本相对较高。,5.3 溶解性无机物,48,5.4 消毒处理,49,50,51,52,不会与水中有机物生成三卤甲烷 可在管网中保留较长时间,53,54,6 污泥处理与处置,1.Sludge production and characterization 污泥的分类及特性 2. Main treatment and disposal method
12、s of sludge 污泥的主要处理、处置方法 2.1 Thickening 浓缩 2.2 Stabilization 稳定 2.3 Disinfection 消毒 2.4 sludge conditioning 污泥调理 2.5 dewatering 脱水 2.6 heat drying热干化 2.7 high temperature process 高温工艺 2.8 composting 堆肥 2.9 Protein extraction 蛋白质提取 国外污泥处理处置方式 4. 各种污泥处置方式投资与运行费用,55,1.Sludge production and characteriza
13、tion 污泥的分类及特性,1.1 Primary sludge 初沉污泥 1.2 Biological sludge 生物污泥 1.3 Chemical sludge 化学污泥 1.4 Miscellaneous WW solids 其它污泥 screenings 栅渣 Grit 沙子 Scum 浮渣 Septage 沉积的垃圾 Filter backwash 过滤反冲洗废水,56,57,污泥性质的指标: 含水率:97.5%-95%,体积减少多少? 按发性固体和灰分:近似等于。 可消化程度 肥分:N,P,K,微量元素及土壤改良剂(有机腐殖质) 重金属离子,大部分污水厂设有初沉池去除原水中可沉
14、降的颗粒,通常初沉污泥占总悬浮物的50%左右。 初沉污泥易通过重力浓缩,与生物污泥和化学污泥相比,不需要调理即可快速脱水。 脱水后的泥饼含固更干。,1.1 Primary sludge,生物污泥由活性污泥法,生物膜法等污水处理工艺产生。污泥的数量和性质随污泥中多种有机物的新陈代谢和增长率而变化。 与初沉污泥和化学污泥相比,生物污泥更难浓缩和脱水。 以有机物为主要成份,颗粒较细,易于腐化发臭,比重较小,含水率高且不易脱水,属于胶状结构的亲水物质。,1.2 Activated sludge,1.3 Chemical sludge 化学污泥,磷酸盐, 磷酸铝,磷酸铁,磷酸钙 氢氧化物沉淀物 惰性物质
15、,聚合物,58,2. Main treatment and disposal methods of sludge 污泥的主要处理、处置方法,59,最大的污泥贮存能力 操作水平要求不高 运行费用低(特别是电费) 占地面积大 臭味 某些污泥固液分离效果不好,浓缩后污泥含固率低,60,2.1.2 Flotation Thickening 气浮浓缩,一定温度下,空气在液体中的溶解度与空气所受到的压力成正比,即服从亨利定律。压力恢复到常压后,所溶解的空气即变成微细气泡从液体上释放出。大量微细气泡附着在污泥颗粒周围,可使颗粒比重减少而被强制上浮。,对于氧化沟或消化等大泥龄工艺所产生的剩余活性污泥,或接触氧
16、化法产生的比重较轻的污泥,气浮浓缩的优势将更加突出。,2.1.3 Centrifugal Thickening 离心浓缩,61,2.2.1 Anaerobic digestion厌氧消化 污泥在无氧条件下,由兼性菌和厌氧细菌将污泥中的可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等,使污泥得到稳定的过程,是污泥减量化、稳定化的常用手段之一。对于低含量有毒物质和挥发性固体含量大于50% 的污泥,厌氧消化是可行的稳定化工艺。厌氧菌对环境很敏感,在波动的操作环境下不易生存。因此,在污泥体积较大且污泥种类较多的情况下应用厌氧工艺需谨慎。 污泥厌氧消化的三个阶段: 1在水解和发酵细菌的作用下,使碳水化合物、
17、蛋白质和脂肪水解与发酵,转化为单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及CO2及氢等;2在产氢产乙酸菌的作用下,把第一阶段的产物转化成氢、CO2和乙酸等;3通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用下,一组把氢和CO2转化为甲烷,另一组对乙酸脱羧产生甲烷。,2.2 Stabilization 稳定,62,存在问题: 1)发酵温度不能保证; 2)长期运行后底部沉渣; 3)物料分层,不能充分混合; 4)顶部浮渣泡沫结盖堵塞; 5)有机质降解率低,污泥仍有臭味; 6)产气效率低。,2.2.2 Aerobic digestion好氧消化 污泥经过较长时间的曝气,其中一部分有机物由好氧微生物进行降解和稳定的过程。在消化过程中
18、,有机污泥经氧化可以转化成二氧化碳、氨以及氢等气体产物。与厌氧消化比,投资较低,相对容易操作,不产生臭味,上清液BOD,SS,NH3-N含量低,减少污泥中油脂或可溶性乙烷的含量,降低病原体含量。,63,2.2.3 Lime stabilization 石灰稳定 石灰反应在PH1011的范围内完成,当PH值下降时会有臭味,所以需要投加过量的石灰保持PH在12时并维持2小时。 石灰工艺并没有降解和稳定有机物,当PH降至低于11时,被降解的有机物重生,产生臭味。同时,不象生物稳定工艺,加石灰后的污泥量没有减少反而增加。,可作为现有稳定工艺的备份,污泥处理的过渡性措施,或对已有扩建或新建污泥处理设施去
19、除臭味及控制病原体。,64,sludge pasteurization 巴氏消毒 70C for at least 30 minutes. heat-conditioning, heat drying, high temperature combustion, and composting. 热干化,热调理,高温燃烧,堆肥,2.3 Disinfection 消毒,破坏和钝化污泥中的微生物,去除病菌传染的能力。,2.3.1 Pathogenic Organisms致病菌,viruses, bacteria, parasites, and fungi 病毒, 细菌,寄生虫, 真菌,2.3.2 Ch
20、emical Disinfection,Lime, chlorine, ozone 石灰 液氯 臭氧,2.3.3 Heat Disinfection Processes,65,2.4 Conditioning 调理,2.4.1 无机物化学调理,lime and ferric chloride, 石灰和三氯化铁 ferric chloride hydrolzes in water, forming positively charged soluble iron complexes which neutralize the negatively charge sludge solids, thus
21、 causing them to aggregate. 三氯化铁在水中水解,形成可溶性带正电荷的离子,中和带负电荷的污泥,使污泥形成絮团。 Lime is chosen for conditioning principally because it provides pH control, odor reduction and disinfection. 石灰主要提供PH控制,臭味去除和消毒,2.4.2 Chemical Conditioning With Polyelectrolytes 聚合物调理,Conditioning for thickening and for dewatering
22、 浓缩和脱水前的调理,2.4.3 Thermal conditioning 热调理,This process involves heating of sludge to temperatures of 350 to 400F (177 to 240C) in a reaction vessel under pressures of 250 to 400 psig (1,723 to 2,758 kn/m2 ) for periods of 15 to 40 minutes. 污泥在1728个大气压,在反应器内加热到177 至 240C间15到40分钟。,66,2.5 DEWATERING 脱水
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