污水的深度處理與回用培訓(xùn)課件

污水的深度處理與回用培訓(xùn)課件第一節(jié)概述一、污水處理的級別 預(yù)處理（物理法）：Preliminarytreatment，去除粗大懸浮物； 一級處理（物理法）：Primarytreatment，去除懸浮物； 二級處理（生物法）：Secondarytreatment，去除膠體和溶解性有機(jī)物； 三級或深度處理（物化或生化）：Tertiaryoradvancedtreatment，去除氮磷營養(yǎng)物和有機(jī)物，深度處理一般以污水回收、再用為目的。二、污水二級處理的不足在一般情況下，城市污水經(jīng)二級處理后還含有相當(dāng)數(shù)量的污染物，如BOD520～30mg/L；CODCr60～100mg/L；SS20～30mg/L；NH3-N15~25mg/L；P6～10mg/L，此外還含有致病細(xì)菌、病毒和重金屬等有害物質(zhì)。含有以上污染物的處理水，如排放至河流、湖泊、水庫等水體回導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化。而且在淡水缺乏地區(qū)，這種處理排放的方式是對水資源的極大浪費(fèi)。三、污水深度處理的目標(biāo)去除水中殘存的懸浮物(包括活性污泥顆粒)；脫色、除臭，使水得到進(jìn)一步澄清；進(jìn)一步降低BOD5、CODCr、TOC等指標(biāo)，使水進(jìn)一步穩(wěn)定；脫氮、除磷，消除能導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的因素；消毒去菌，去除水中有毒有害物質(zhì)；四、經(jīng)過深度處理后的水的應(yīng)用排放包括具有較高經(jīng)濟(jì)價值水體及緩流水體在內(nèi)的任何水體，補(bǔ)充地面水源?；赜糜谵r(nóng)田灌溉、市政雜用，如灌溉城市綠地、沖洗街道、車輛、景觀用水等。居民小區(qū)中水回用于沖洗廁所；作為冷卻水和工藝水的補(bǔ)充用水，回用于工業(yè)企業(yè)；用于防止地面下沉或海水入侵，回灌地下。第二節(jié)生物脫氮技術(shù)一、生物脫氮原理1氨化反應(yīng)以氨基酸為例，RCHNH2COOH＋O2→RCOOH＋CO2＋NH32硝化反應(yīng)第一步由亞硝酸菌將氨氮(NH4＋和NH3)轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽(NO2--N)；第二步再由硝酸菌將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽（NO3—N）。具體反應(yīng)如下：NH4＋＋3/2O2→NO2-＋H2O＋2H＋NO2-＋1/2O2→NO3-若考慮硝化細(xì)菌新細(xì)胞的合成，則反應(yīng)式為：55NH4＋＋76O2＋109HCO3－→C5H7NO2＋54NO2-＋57H2O＋104H2CO3400NO2-＋NH4＋＋4H2CO3＋HCO3－＋195O2→C5H7NO2＋3H2O＋400NO3-將兩式合并，得：NH4＋＋1.83O2＋1.98HCO3－→0.02C5H7NO2＋1.04H2O＋0.98NO3-＋1.88H2CO3硝化反應(yīng)過程中氮元素的轉(zhuǎn)化過程如下：NH4＋→NH2OH→NOH→(NO2.NHOH)→NO2-→NO3-NH4＋氧化為NO2-經(jīng)歷了3個步驟6個電子變化，這說明亞硝酸菌的酶系統(tǒng)十分復(fù)雜，而硝酸反應(yīng)只經(jīng)歷了1步和2個電子變化，相對簡單些。影響生物硝化的因素有：溫度、溶解氧、pH、有毒物質(zhì)和C/N比。3硝化反應(yīng)的條件與工藝參數(shù)微生物：硝化菌、亞硝化菌、光合細(xì)菌。碳氮比：C/N≤3或=2.86（不是書中所提的BOD<20mg/L.DO：根據(jù)反應(yīng)方程式摩爾氮變成NO3－，需2mol分子氧，即需要氧氣24.57g(硝化需氧量)，在曝氣池中DO須維持在1.5~2.0mg/L。pH：高硝化速度出現(xiàn)在pH=7.8~8.4，當(dāng)pH＜6或＞9時，硝化反應(yīng)將停止；生活污水pH值穩(wěn)定，要維持pH穩(wěn)定，必須要有足夠的堿度，每硝化1gN，需堿度7.1g。水溫（t）：適應(yīng)溫度30~35℃，當(dāng)t<10℃以下（準(zhǔn)確應(yīng)是8℃以下時），硝化作用迅速降低。泥齡（θc）：θc＞15d，最好20~36d（若溫度達(dá)40℃左右，減少泥齡，10~15d左右可實現(xiàn)短程反硝化）。回流比(R)：R100~200%,否則能耗大，效果提高也不明顯。水力停留時間（HRT）：3.5~6h。4反硝化作用(脫氮反應(yīng))生物反硝化是指污水中的硝態(tài)氮NO3-－N和亞硝態(tài)氮NO2-－N，在無氧或低氧條件下被反硝化細(xì)菌還原成氮?dú)獾倪^程。具體反應(yīng)如下：NO2-＋3H→1/2N2＋H2O＋OH－NO3-＋5H→1/2N2＋H2O＋OH－反硝化過程中NO2-和NO3-的轉(zhuǎn)化是通過反硝化細(xì)菌的同化作用和異化作用完成的。同化作用是NO2-和NO3-被還原成NH3-N，用于新細(xì)胞的合成。異化作用是NO2-和NO3-被還原成N2。具體生化反應(yīng)過程見p310圖7~14。5反硝化的影響因素溫度、溶解氧、pH、碳源有機(jī)物、C/N比和有毒物質(zhì)。微生物：反硝化細(xì)菌（異養(yǎng)菌）。BOD/N比：BOD/N>3。DO＜0.5mg/L。pH值：適宜pH為6.5－7.5，過高過低（＞8或＜6）都將受到影響。溫度：適宜20-38℃，當(dāng)t＜15℃明顯下降、＜3℃停止。HRT：由于反硝化速度快，5－10min基本完成，30min能達(dá)到85-90%左右。故缺氧段或反硝化段HRT＝1－1.5h。二生物脫氮工藝1傳統(tǒng)三級脫氮工藝2二級后置脫氮工藝（倒置反硝化）3前置反硝化（缺氧－好氧工藝）該工藝不需設(shè)中沉池和投加C源，在反硝化段反硝化后回收部分堿度，同時降解部分有機(jī)物，對好氧段有利，減少供氧量，并有利于難降解有機(jī)物降解。第三節(jié)生物除磷技術(shù)一、除磷方法概述使磷成為不溶性的固體沉淀物從污水中除去(化學(xué)法)使磷以溶解態(tài)被微生物同化，與微生物一起被分離出去，從而達(dá)到除磷的目的(生物法)。二、化學(xué)法除磷1鋁鹽除磷Al3++PO43-→AlPO42鐵鹽除磷Fe3++PO43-→FePO43石灰混凝除磷5Ca2++OH-+3PO43-→Ca5(OH)(PO4)3-三、生物除磷方法的原理生物除磷是利用聚磷菌一類微生物，能夠過量地、在量上超過其正常細(xì)胞合成的需要，從外部環(huán)境攝取磷，并將磷以聚合的形態(tài)儲存在菌體內(nèi)，形成高磷污泥，通過排泥達(dá)到從污水中除磷的目的。1聚磷菌對磷的過量攝取 在好氧條件下，聚磷菌進(jìn)行有氧呼吸，不斷分解其細(xì)胞內(nèi)儲存的有機(jī)物，其釋放的能量為ADP獲得并結(jié)合正磷酸生成ATP，而利用的H3PO4基本上是通過主動運(yùn)輸從外部環(huán)境攝入細(xì)胞內(nèi)的，除用于合成ATP外，其余被用于合成聚磷酸鹽。從而出現(xiàn)磷過量攝取(luxuryuptake)的現(xiàn)象。2聚磷菌釋磷在厭氧條件下，聚磷菌體內(nèi)的ATP進(jìn)行水解，放出H3PO4和能量，生成ADP。四、生物除磷工藝1An/O工藝（1）工藝特點(diǎn)工藝流程簡單，無混合液回流，其基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較低，同時厭氧池能保持良好的厭氧狀態(tài)。在反應(yīng)池內(nèi)水力停留時間較短，一般為3～6h，其中厭氧池1～2h，好氧池2～4h。沉淀污泥含磷率高，一般（2.5～4）％左右，故污泥效好?；旌弦旱腟VI<100,易沉淀，不膨脹ηBOD≥90％；ηP＝（70～80）％；當(dāng)P/BOD5比值高，剩余污泥產(chǎn)量小，使ηP難以提高。沉淀池應(yīng)及時排泥和污泥回流，否則聚磷菌在厭氧狀態(tài)下，產(chǎn)生磷的釋放，降低ηP。反應(yīng)池內(nèi)X=2700～3000mg/L（2）影響因素DO：厭氧池DO（0.2～0.3mg/L）→0,NOX－→0,以保證嚴(yán)格的厭氧狀態(tài)，好氧池：DO≥2mg/L。厭氧池BOD5/T-P>（20～30），否則ηP下降。厭氧池NOX－：因為NOX－會消耗水中有機(jī)物而抑制聚磷菌對磷的釋放，繼而影響在好氧條件下對磷的吸收。所以NOX－－N<1.5～2mg/L，不會影響除磷效果。當(dāng)污水中COD/TKN≥10時，則NOX－－N對生物除磷影響較小。污泥齡θs：因為A2/O工藝主要是通過排除富磷剩余污泥而去除磷的，所以除磷效果與排放剩余污泥量多少直接有關(guān)。NS：NS較高，ηP較好，一般NS>0.1KgBOD5/KgMLSS?d，其ηP較高。溫度：5~30℃其除磷效果較好，>13℃時，聚磷菌對磷的釋放和攝取與溫度無關(guān)。pH＝6~8，聚磷菌對磷的釋放和攝取都比較穩(wěn)定。2Phostrip除磷工藝（1）工藝特點(diǎn)該工藝將An/O工藝的厭氧段改造成類似于普通重力濃縮池的磷解吸池，部分回流污泥在磷解吸池內(nèi)厭氧放磷，污泥停留時間一般為5~12h，水力表面負(fù)荷應(yīng)小于20m3/（m2·d）。經(jīng)濃縮后污泥進(jìn)入缺氧池，解磷池上清液含有高濃度磷（可高達(dá)100mg/L以上），將此上清液排入石灰混凝沉淀池進(jìn)行化學(xué)處理生成磷酸鈣沉淀，該含磷污泥可作為農(nóng)業(yè)肥料，而混凝沉淀池出水應(yīng)流入初沉池再進(jìn)行處理。Phostrip工藝不僅通過高磷剩余污泥除磷，而且還通過化學(xué)沉淀除磷。該工藝具有生物除磷和化學(xué)除磷雙重作用，所以Phostrip工藝具有高效脫氮除磷功能。（2）工藝流程廢水經(jīng)曝氣好氧池，去除BOD5和COD，并在好氧狀態(tài)下過量地攝取磷。在二沉池中，含磷污泥與水分離，回流污泥一部分回流至缺氧池，另一部分回流至厭氧除磷池。而高磷剩余污泥被排出系統(tǒng)。在厭氧除磷池中，回流污泥在好氧狀態(tài)時過量攝取的磷在此得到充分釋放，釋放磷的回流污泥回流到缺氧池。而除磷池流出的富磷上清液進(jìn)入混凝沉淀池，投回石灰形成Ca3（PO4）2沉淀，通過排放含磷污泥去除磷。（3）工藝特點(diǎn)Phostrip工藝比較適合于對現(xiàn)有工藝的改造，只需在污泥回流管線上增設(shè)少量小規(guī)模的處理單元即可，且在改造過程中不必中斷處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？傊?，Phostrip工藝受外界條件影響小，工藝操作靈活，脫氮除磷效果好且穩(wěn)定。但該工藝流程復(fù)雜、運(yùn)行管理麻煩、處理成本較高等缺點(diǎn)。第四節(jié)同步脫氮除磷技術(shù)一、A2/O工藝原理在首段厭氧池進(jìn)行磷的釋放使污水中P的濃度升高，溶解性有機(jī)物被細(xì)胞吸收而使污水中BOD濃度下降，另外NH3-N因細(xì)胞合成而被去除一部分，使污水中NH3-N濃度下降，但NH3-N濃度沒有變化。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機(jī)物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3--N和NO2--N還原為N2釋放至空氣，因此BOD5濃度繼續(xù)下降，NO3--N濃度大幅度下降，但磷的變化很小。在好氧池中，有機(jī)物被微生物生化降解，其濃度繼續(xù)下降；有機(jī)氮被氨化繼而被硝化，使NH4-N濃度顯著下降，NO3--N濃度顯著增加，而磷隨著聚磷菌的過量攝取也以較快的速率下降。二、A2/O工藝流程A2/O合建式工藝中，厭氧、缺氧、好氧三段合建，中間通過隔墻與孔洞相連。厭氧段和缺氧段采用多格串連為混合推流式，好氧段則不分隔為推流式。第一期工程設(shè)兩座反應(yīng)池，每池五個廊道，第一、二廊道分8格，前四格為厭氧段，后四格為缺氧段，均采用水下攪拌器攪拌。第三、四、五廊道不分格為好氧段，采用鼓風(fēng)曝氣。三、A2/O工藝影響因素污水中可生物降解有機(jī)物的影響污泥齡θs的影響DO的影響NS的影響TKN/MLSS負(fù)荷率的影響（凱氏氮－污泥負(fù)荷率的影響）R與RN的影響四、A2/O工藝存在的不足該工藝流程在脫氮除磷方面不能同時取得較好的效果。其原因是：回流污泥全部進(jìn)入到厭氧段。好氧段為了硝化過程的完成，要求采用較大