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1 8 4水污染處理基本工藝流程 P188 2 按處理方法的性質分 物理方法 格柵過濾 沉淀法 浮選法 離心分離 膜分離法等化學方法 混凝 化學沉淀 中和 萃取 氧化還原 電解等生物方法 好氧 厭氧法 污水處理的基本方法 3 按照水質狀況及處理后水的去向分 一級處理 機械處理 預處理階段 二級處理 主體工藝為生化處理 主體 三級處理 控制富營養(yǎng)化和重新回用 4 污水處理基本工藝流程 5 方法 物理處理方法設備 格柵 篩網 沉砂池 沉淀池 隔油池等構筑物目標污染物 廢水中的懸浮物 浮油 初步調整pH值效果 減輕廢水的腐化程度 污水的一級處理 6 污水一級處理的工藝 調節(jié)池格柵沉砂池沉淀池 7 調節(jié)池 為了保證后續(xù)處理構筑物或設備的正常運行 需對污水的水量和水質進行調節(jié) 酸性污水和堿性污水在調節(jié)池內進行混合 可達到中和的目的 短期排出的高溫污水也可用調節(jié)的辦法來平衡水溫 8 格柵 是由一組平行的金屬柵條制成的金屬框架 斜置在廢水流經的渠道上 或泵站集水池的進口處 用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物 以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管 截留效果取決于縫隙寬度和水的性質 9 GF回轉式格柵除污機 10 沉砂池 1 作用從污水中分離密度較大的無機顆粒 保護水泵和管道免受磨損 縮小污泥處理構筑物容積 提高污泥有機組分的含率 提高污泥作為肥料的價值 11 2 沉砂池類型 平流式 重力式 沉砂池曝氣式沉砂池 12 平流式沉砂池實際上是一個比人流渠道和出流渠道寬而深的渠道 當污水流過時 由于過水斷面增大 水流速度下降 廢水中夾帶的無機顆粒在重力的作用下下沉 從而達到分離水中無機顆粒的目的 平流式沉砂池 13 曝氣沉砂池 曝氣沉砂池是在長方形水池的一側通入空氣 使污水旋流運動 流速從周邊到中心逐漸減小 砂粒在池底的集砂槽中與水分離 污水中的有機物和從砂粒上沖刷下來的污泥仍呈懸浮狀態(tài) 隨著水流進人后面的處理構筑物 14 15 普通沉砂池的最大缺點就是在其截留的沉砂中夾雜有一些有機物 這些有機物的存在 使沉砂易于腐敗發(fā)臭 夏季氣溫較高時尤甚 這樣對沉砂的處理和周圍環(huán)境產生不利影響 普通沉砂池的另一缺點是對有機物包裹的砂粒截留效果較差 曝氣沉砂池的優(yōu)點是除砂效率穩(wěn)定 受進水流量變化的影響較小 水力旋轉作用使砂粒與有機物分離效果較好 從曝氣沉砂池排出的沉砂中 有機物只占5 左右 長期擱置也不會腐敗發(fā)臭 曝氣沉砂過程的同時 還能起到氣浮油并吹脫揮發(fā)性有機物的作用和預曝氣充氧并氧化部分有機物的作用 16 沉淀池 沉淀池是利用重力沉降作用將密度比水大的懸浮顆粒從水中去除的處理構筑物 結構 水區(qū) 沉淀區(qū) 污泥區(qū) 緩沖區(qū)和出水區(qū) 進水區(qū)和出水區(qū) 使水流均勻地流過沉淀池 避免短流和減少紊流對沉淀產牛的不利影響 同時減少死水區(qū) 提高沉淀池的容積利用率沉淀區(qū)也稱澄清區(qū) 即沉淀池的工作區(qū) 沉淀顆粒與廢水分離的區(qū)域污泥區(qū) 是污泥貯存 濃縮和排出的區(qū)域緩沖區(qū) 是分隔沉淀區(qū)和污泥區(qū)的水層區(qū)域 保證已經沉淀的顆粒不因水流攪動而再行浮起 17 沉淀池和沉砂池的區(qū)別 沉砂池一般是設在污水處理廠生化構筑物之前的泥水分離的設施 分離的沉淀物質多為顆粒較大的砂子 沉淀物質比重較大 無機成分高 含水量低 污水在遷移 流動和匯集過程中不可避免會混入泥砂 污水中的砂如果不預先沉降分離去除 則會影響后續(xù)處理設備的運行 最主要的是磨損機泵 堵塞管網 干擾甚至破壞生化處理工藝過程 沉淀池一般是在生化前或生化后泥水分離的構筑物 多為分離顆粒較細的污泥 在生化之前的稱為初沉池 沉淀的污泥無機稱為較多 污泥含水率相對于二沉池污泥低些 位于生化之后的沉淀池一般稱為二沉池 多為有機污泥 污泥含水率較高 18 沉淀原理 沉淀池是利用水流中懸浮雜質顆粒向下沉淀速度大于水流向下流動速度 或向下沉淀時間小于水流流出沉淀池的時間時能與水流分離的原理實現水的凈化 19 常見的幾種沉淀池類型平流式沉淀池豎流式沉淀池幅流式沉淀池斜流式沉淀池 20 平流式沉淀池 構造簡單 沉淀效果較好 但占地面積較大 排泥存在的問題較多 目前大 中 小型污水處理廠均有采用 21 豎流式沉淀池 占地面積小 排泥較方便 且便于管理 然而池深過大 施工困難 造價高 因此一般僅適用于中小型污水處理廠使用 22 幅流式沉淀池 最適宜于大型水處理廠采用 有定型的排泥機械 運行效果較好 但要求較高的施工質量和管理水平 23 斜流式沉淀池 主要適用于初沉池 在給水處理中應用較廣 沉淀效率高 停留時間短 占地少 缺點是容易滋生藻類等 排泥困難 易堵塞 維護不便 24 25 廢水經一級處理后 一般達不到排放標準 BOD去除率僅25 40 故通常為預處理階段 以減輕后續(xù)處理工序的負荷和提高處理效果 26 方法 生物處理方法及某些化學方法目標污染物 廢水中的可溶性有機物和部分膠體污染物 效果 通過二級處理后 廢水中BOD的去除率可達80 90 即BOD含量可低于30mg L 污水的二級處理 生物處理 27 經二級處理后的水 一般可達到農灌標準和廢水排放標準 故二級處理是廢水處理的主體 28 污水的生物處理就是利用微生物的氧化分解及轉化功能 以污水的有機物 少數以無機物 作為微生物的營養(yǎng)物質 采取一定的人工措施 創(chuàng)造一種可控制的環(huán)境 通過微生物的代謝作用 使污水中的污染物質被降解 轉化 污水得以凈化 一 污水的生物處理概述 29 二 污水生物處理分類 30 好氧生物處理 原理 在充分供氧的條件下 利用好氧微生物的生命活動過程 將有機污染物氧化分解成較穩(wěn)定的無機物的處理方法 在工程上稱為污水的好氧生物處理 31 有機物的好氧分解圖示 32 注意 在污水好氧處理過程中 必須不間斷地供給溶解氧 因為氧是有機物的最后氫受體 正是由于這種氫的轉移 才使能量釋放出來 成為細菌生命活動和合成新細胞物質的能源 要保證污水處理的效果 首先必須有足夠數量的微生物 同時 還必須有足夠數量的營養(yǎng)物質 33 好氧生物處理的方法 傳統活性污泥法氧化溝序批式活性污泥法生物濾池 生物轉盤流化床 氣提式反應器 BAS 活性污泥法 生物膜法 34 活性污泥 活性污泥 activesludge 是微生物群體及它們所依附的有機物質和無機物質的總稱 微生物群體主要包括細菌 原生動物和藻類等 其中 細菌和原生動物是主要的二大類 活性污泥主要用來處理污廢水 35 活性污泥的特征與微生物 特征a 形態(tài) 在顯微鏡下呈不規(guī)則橢圓狀 在水中呈 絮狀 b 顏色 正常呈黃褐色 但會隨進水顏色 曝氣程度而變 如發(fā)黑為曝氣不足 發(fā)黃為曝氣過度 c 理化性質 1 002 1 006 含水率99 直徑大小0 02 0 2mm 表面積20 100cm2 ml pH值約6 7 有較強的緩沖能力 其固相組分主要為有機物 約占75 85 d 生物特性 具有一定的沉降性能和生物活性 理解 自我繁殖 生物吸附與生物氧化 e 組成 由微生物群體Ma 微生物殘體Me 難降解有機物Mi 無機物Mii四部分組成 36 微生物組成及其作用組成 包括細菌 真菌 原生動物 后生動物 細菌 以異養(yǎng)型原核生物 細菌 為主 數量107 108個 mL 自養(yǎng)菌數量略低 其優(yōu)勢菌種 產堿桿菌屬等 它是降解污染物質的主體 具有分解有機物的能力 真菌 由細小的腐生或寄生菌組成 具分解碳水化合物 脂肪 蛋白質的功能 但絲狀菌大量增殖會引發(fā)污泥膨脹 原生動物 肉足蟲 鞭毛蟲和纖毛蟲3類 捕食游離細菌 其出現的順序反映了處理水質的好壞 這里的好壞是指有機物的去除 最初是肉足蟲 繼之鞭毛蟲和游泳型纖毛蟲 當處理水質良好時出現固著型纖毛蟲 如鐘蟲 等枝蟲 獨縮蟲 聚縮蟲 蓋纖蟲等 后生動物 主要指輪蟲 線蟲 甲殼蟲如水騷類 捕食菌膠團和原生動物 是水質穩(wěn)定的標志 37 活性污泥法工藝流程 38 39 曝氣池 曝氣池 aerationtank 是利用活性污泥法進行污水處理的構筑物 池內提供一定污水停留時間 滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合條件 曝氣池主要由池體 曝氣系統和進出水口三個部分組成 池體一般用鋼筋混凝土筑成 平面形狀有長方形 方形和圓形等 40 曝氣方法主要有鼓風曝氣和機械曝氣 鼓風曝氣又稱壓縮空氣曝氣 主要由曝氣風機及專用曝氣器組成 采用這種方法的曝氣池 多為長方形混凝土池 池內用隔墻分為幾個單獨進水的隔間 每一隔間又分成幾條廊道 污水入池后順次在廊道內流動 至另一端排出 空氣是用空氣壓縮機通過管道輸送到設在池底的空氣擴散裝置 成為氣泡彌散逸出 在氣液界面把氧氣溶入水中 擴散裝置有多孔管 固定螺旋曝氣器 水射器和微孔擴散板等四種不同型式 41 機械曝氣一般是利用裝在曝氣池內的機械葉輪轉動 劇烈攪動池內廢水 使空氣中的氧溶入水中 葉輪裝在池內廢水表面進行曝氣的 稱為表面曝氣 這種裝置通過葉輪的提水作用 促使池內廢水不斷循環(huán)流動 不斷更新氣液接觸面以增大吸氧量 葉輪旋轉時在周緣形成水躍 可有效地裹入空氣 葉片后側產生負壓 可吸入空氣 所以充氣效果較好 葉輪浸水深度和轉速可以調節(jié) 以保證最佳效果 典型的機械曝氣池有圓形表面加速曝氣池 標準型加速曝氣池 IO型加速曝氣池和方形加速曝氣池等 鼓風曝氣和機械曝氣兩種方法有時也可聯用 以提高充氧能力 這適用于有機物濃度較高的污水 42 曝氣原理 曝氣是使空氣與水強烈接觸的一種手段 其目的在于將空氣中的氧溶解于水中 或者將水中不需要的氣體和揮發(fā)性物質放逐到空氣中 換言之 它是促進氣體與液體之間物質交換的一種手段 它還有其他一些重要作用 如混合和攪拌 空氣中的氧通過曝氣傳遞到水中 氧由氣相向液相進行傳質轉移 這種傳質擴散的理論 目前應用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論 43 曝氣池一般和沉淀池組成聯合工藝流程 設置在曝氣池前面的稱初次沉淀池 設置在曝氣池后面的稱為二次沉淀池 44 生物膜法 生物膜法是利用附著生長于某些固體物表面的微生物 即生物膜 進行有機污水處理的方法 生物膜是由高度密集的好氧菌 厭氧菌 兼性菌 真菌 原生動物以及藻類等組成的生態(tài)系統 其附著的固體介質稱為濾料或載體 生物膜自濾料向外可分為厭氣層 好氣層 附著水層 運動水層 45 生物膜法的原理 生物膜法的原理是 生物膜首先吸附附著水層有機物 由好氣層的好氣菌將其分解 再進入厭氣層進行厭氣分解 流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物膜 如此往復以達到凈化污水的目的 46 與活性污泥法比較 從好氧微生物對有機物降解過程的基本原理上分析 生物膜法和活性污泥法是相同的 兩者主要不同在于活性污泥法是靠曝氣池中懸浮流動著的活性污泥來分解有機物的 而生物膜法則是主要依靠固著于載體表面的微生物膜來凈化有機物 47 生物濾池 生物膜法中最常用的一種生物器 使用的生物載體是小塊料 如碎石塊 塑料填料 或塑料型塊 堆放或疊放成濾床 故常稱濾料 與水處理中的一般濾池不同 生物濾池的濾床暴露在空氣中 廢水灑到濾床上 48 49 生物轉盤 是隨著塑料的普及而出現的 數十片 近百片塑料或玻璃鋼圓盤用軸貫串 平放在一個斷面呈半圓形的條形槽的槽面上 盤徑一般不超過4米 槽徑約大幾厘米 有電動機和減速裝置轉動盤軸 轉速1 5 3轉 分左右 決定于盤徑 盤的周邊線速度在15米 分左右 廢水從槽的一端流向另一端 盤軸高出水面 盤面約40 浸在水中 約60 暴露在空氣中 50 生物轉盤工作原理 盤軸轉動時 盤面交替與廢水和空氣接觸 盤面為微生物生長形成的膜狀物所覆蓋 生物膜交替地與廢水和空氣充分接觸 不斷地取得污染物和氧氣 凈化廢水 膜和盤面之間因轉動而產生切應力 隨著膜的厚度的增加而增大 到一定程度 膜從盤面脫落 隨水流走 同生物濾池相比 生物轉盤法中廢水和生物膜的接觸時間比較長 而且有一定的可控性 水槽常分段 轉盤常分組 既可防止短流 又有助于負荷率和出水水質的提高 因負荷率是逐級下降的 生物轉盤如果產生臭味 可以加蓋 生物轉盤一般用于水量不大時 51 52 污水的厭氧生物處理 概述厭氧生物處理機理 53 概述 厭氧生物處理是指利用厭氧微生物的代謝過程 在無氧條件下把污水中的有機污染物轉化為無機物和少量細胞物質的污水處理方法 54 與好氧生物處理技術相比 有以下突出優(yōu)點 能耗低 約為好氧的10 15 可回收生物能源 沼氣 產生的剩余污泥量少 相當于好氧的1 10 1 6 可承受的有機負荷高 占地少 55 厭氧生物處理自身的缺點 主要是 厭氧處理后出水COD BOD值較高 難以達標 需好氧處理作為后處理 厭氧水力停留時間一般較長 厭氧的啟動時間一般也較長受溫度等影響大 有惡臭 56 厭氧生物處理的機理 厭氧生物降解過程可分為四個階段 水解階段酸化階段 也叫發(fā)酵階段 產乙酸階段產甲烷階段 57 水解階段 水解細菌將不溶性有機物轉變成可溶性有機物 將高分子溶性有機物轉變成小分子有機物 通過細菌胞外酶作用 纖維素被纖維素酶水解成纖維二糖和葡萄糖淀粉被淀粉酶水解成麥芽糖和葡萄糖蛋白質被蛋白酶水解成短酞和氨基酸脂肪被脂肪酶水解成丙二醇和脂肪酸 Return 58 酸化階段 水解階段產生的小分子水解產物在酸化菌的細胞內轉化為更簡單的化合物并分泌到細胞外 這一階段的主要產物有VFA 醇類 乳酸 CO2 NH3 H2S等 與此同時 酸化菌也利用部分物質合成新的細胞物質 59 產乙酸階段 在此階段 酸化階段的產物被進一步轉化為乙酸 H2 碳酸等以及新的細胞物質 60 產甲烷階段 在此階段 乙酸 H2 碳酸 甲酸和甲醇等被轉化為CH4 CO2和新的細胞物質 整個厭氧降解的速率取決于以上四個階段中速度最慢的那個階段 因為產甲烷菌的生長緩慢 所以產甲烷的反應較慢 所以一般產甲烷階段是整個厭氧降解過程的速率限制性階段 61 小結 厭氧生物處理反應機理圖 原酸化階段和產乙酸階段可合并為一個階段 62 經二級生物處理后 其出水一般含有 BOD30mg L左右 COD60mg L左右 NH315 25mg L P3 8mg L SS30mg L左右 以及細菌 重金屬等 必須經過處理 否則易導致水體富營養(yǎng)化 并對魚類 農作物 淡水水質及處理成本等帶來影響 三級處理的方法包括 砂濾 混凝 微濾 反滲透 電滲析 離子交換 消毒 活性炭吸附 脫氮除磷等 62 污水的三級處理 63 部分深度處理工藝 一懸浮物的去除1 顆粒粒徑 二級出水SS是以1um 1mm的生物絮凝體和未被絮凝的膠體物質 一般通過混凝 砂濾 微濾和反滲透去除 2 混凝沉淀 通過投加混凝劑 并經快速攪拌混凝 慢速攪拌絮凝 使微小顆粒和膠體物質脫穩(wěn)而凝聚 成為較大顆粒絮體而沉淀去除 63 64 二溶解性有機物去除1 活性碳吸附 活性碳具有巨大的表面積和細小的孔隙 能吸附有機物 重金屬離子等 2 O3氧化處理 對二級處理水進行以回用為目的的處理 力求去除污水中存在的有機物 色度和殺菌 消毒 64 65 三溶解性性無機鹽的去除危害 具有腐蝕性 易結垢 SO42 還原產生H2S 造成土地板結和鹽堿化 因而出水回用和農用前要求脫鹽 脫鹽技術 反滲透 電滲析 離子交換 65 66 四污水的消毒處理原因 無論什么工藝 出水細菌均會超標 從而帶來危害 使用場合 污水農灌 排放水源地上游