污水廠廢水的回收與利用電子教案

1、水處理運行與管理教案知識點污水廠廢水的回收與利用學時0.5學時教學內容污水的再生利用、污水的再生利用工藝、污水的再生利用管理教學重點污水再生利用工藝教學難點污水再生利用工藝污水再生利用工藝管理污水再生利用工藝管理參考資料廢水處理技術及設備運營 化學工業(yè)出版社廢水處理工程 化學工業(yè)出版社污泥資源化技術 化學工業(yè)出版社網易土木 一、污水的再生利用方法城市污水量大且比較穩(wěn)定，經處理凈化后，回用于農業(yè)、工業(yè)、地下水回灌、市政用水等，不但可以彌補水資源的缺乏，而且也減輕了水環(huán)境污染。在污水回用計劃實施過程中，再生水的用途決定了污水需要處理的過程和程度。1.農業(yè)灌溉：通常對其處理程度要求不高，處理后一般含

2、有氮、磷、鉀等成分，可以給土壤提供肥分。但同時農業(yè)灌溉用水對水中的重金屬及有毒物質等化學指標的要求要達到國家標準。2.工業(yè)回用：分為廠內處理回用和城市污水處理回用。廠內回用在技術上和工程上易于實施，且廠內循環(huán)用水水質要求不高，是節(jié)約水資源的一種有效途徑。污水經處理后回用于工業(yè)，大部分是用于冷卻用水，所以回用工業(yè)水道的水質應按冷卻水要求考慮。3.市政用水：城市污水經深度處理后，可作為城市用水。一般情況下，將污水處理到非飲用水程度，作為中水回用于清潔、綠化、洗車、消防等。4.地下水回灌：將城市污水處理廠二級處理出水經深度處理達到一定水質標準后回灌于地下，水在流經一定距離后同原水源一起作為新的水源開

3、發(fā)。這對污水處理要求程度高，循環(huán)復用的周期長，可提供較高質量的源水乃至飲用水。二、污水的再生利用工藝按處理程度劃分，城市污水可分為一級處理、二級處理和三級處理。1.一級處理主要用于去除廢水中的漂浮物和部分懸浮狀態(tài)的污染物質，調節(jié)廢水PH值、減輕廢水的腐化程度和后續(xù)處理工藝的處理方法。污水經一級處理后，一般達不到排放標準，所以一級處理也稱為預處理，以二級處理為主體，必要時再進行三級處理，即深度處理。一級處理常用方法如下：（1）篩濾法：是分離污水中成懸浮狀態(tài)污染物質的方法。常用設備是格柵和篩網。格柵一般用于截留污水中大于柵條間隙漂浮物；篩網主要用于濾除廢水中的纖維、紙漿等細小懸浮物。（2）沉淀法：

4、通過重力沉降分離廢水中呈懸浮狀態(tài)污染物質的方法。主要構筑物有沉砂池和沉淀池。其作用為：去除污水中大部分可沉的懸浮固體；作為化學或生物化學處理的預處理，以減輕后續(xù)處理工藝的負荷和提高處理效果。（3）上浮法：用于去除污水中比重小于1的污染物。主要用于去除污水中的油類及懸浮物質。（4）預曝氣法：污水在進入處理構筑物之前，先進行短時間（1020min）的曝氣。作用為：可產生自然絮凝或生物絮凝作用，便于襯墊分離；氧化廢水中的還原性物質；吹脫污水中溶解的揮發(fā)物；增加污水中的溶解氧，減輕污水的腐化，提高污水的溫度度。2.二級處理一級處理后，再進一步處理，用以去除污水中大量有機污染物。二級處理的主要方法如下。

5、（1）活性污泥法：是廢水生物化學處理中的主要處理方法。以污水中的有機污染物作為底物，在有氧條件下，對各種微生物群體進行混合連續(xù)培養(yǎng)，形成活性污泥。利用這種活性污泥在廢水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用過程，去除廢水中有機污染物。其運行方式主要有：傳統(tǒng)活性污泥法、階段曝氣法、生物吸附法、混合式曝氣法、純陽抱起法、深井曝氣法、氧化溝（延時曝氣活性污泥法）。（2）生物膜法：使廢水通過生長在固定支撐物表面的生物膜，利用生物氧化作用和各相之間的物質交換，降解廢水中有機污染物的方法。其構筑物有：生物濾池、生物轉盤和生物接觸氧化池及懸浮載體流化床。二級處理可以去除污水中大量BOD和懸浮物，在較大程度上

6、凈化了污水。若需要獲取高質量的處理水，需進行三級處理。3.三級處理又稱為污水深度處理和高級處理，進一步去除二級處理未能去除的污染物質，包括微生物未能降解的有機物或磷、氮等可溶性無機物。三級處理耗資較大，管理也較為復雜，但能充分利用水資源。完善的三級處理由除磷、除氮、除有機物、除病毒和病原菌、除懸浮物和無機礦物質等單元過程。如果為防止受納水體富營養(yǎng)化，則采用除磷和除氮的三級處理；如果為保護下游飲用水源或浴場不受污染，則應采用除磷、除氮、除毒物、除病菌和病原菌等三級處理，如直接作為城市飲用水以外的生活用水，如洗衣、清掃、沖洗廁所、噴灑街道和綠化帶等用水，其出水水質要求達到相應的回用水水質標準。4.

7、城市污水再生利用作雜用水工程實例（1）工程概況：該城市污水處理廠的二級出水水量約20萬噸/天，平均城市雜用水量約為3.1萬噸/天，再生水廠深度處理規(guī)模按4.0萬噸/天設計。（2）處理工藝及流程：根據再生水水質要求，采用微絮凝反應+過濾+消毒的工藝組合，工藝流程如圖1所示。圖1 二級出水作雜用水處理工藝流程（3）主要工藝參數絮凝反應：投加的藥劑為8%液態(tài)堿式氯化鋁，濕投，投藥濃度為5%，投加量為0.9m3/d.微絮凝反應池是混合、絮凝反應工藝相結合的工藝，絮凝反應時間為5min。過濾：采用矩形虹吸濾池，進水量為40000m3/d，濾速10m/d。采用氣、水聯(lián)合反沖，水洗強度0.8m3/（m2&#

8、183;min），反沖洗時間平均為10min；氣沖洗強度1.0 m3/（m2·min），反沖洗時間平均為2min。消毒：采用真空加氯消毒，清水池前加氯量為8kg/h。三、污水的再生利用管理1.混凝工藝混凝是向水中投加混凝劑，讓其與水快速混合，使得水中的懸浮性雜質和膠體物質脫穩(wěn)而凝結成大顆粒的過程。混凝劑的正確選用以及合理確定混凝劑的投量是混凝沉淀處理技術的關鍵，對于給水處理的技術已經有比較成熟的經驗，但是對污水的深度處理尚缺乏足夠可以直接引用的數據。需要通過實地實驗才能選定處理成本低、處理效果好的混凝劑，確定其最佳工藝技術參數。沉淀和氣浮均是混凝反應后的固液分離手段，沉淀設備簡單而體

9、積稍大，氣浮設備稍復雜而體積較小，管理上沉淀工藝較氣浮簡便。混凝工藝主要去除原水中懸浮狀和膠體雜質，對于溶解性雜質去除能力較差，因此對原水中殘留的洗滌劑處理效果不佳。氣浮技術開發(fā)出多種形式，安裝產生氣泡方式分有壓力溶氣氣浮、窩凹氣浮、引氣氣浮等。因氣浮池是利用向水中通入空氣，使水產生大量的微細氣泡，溶氣形成的微氣泡黏附加藥形成絮凝體而除去水中污物的，故溶氣量及凝聚劑加藥量的大小是影響氣浮池處理效果的關鍵因素。2.過濾工藝在污水的深度處理中，過濾是最普遍使用的一項工藝。深度處理的過濾可以進一步去除污水二級出水中的生物絮體和膠體物質，顯著降低出水的懸浮物和濁度，進一步降低出水的BOD、COD值和磷

10、的含量。對重金屬、細菌、病毒有很高的去除率，并且還可以去除水中化學絮凝形成的鐵鹽等沉積物，可以提高消毒效率，降低消毒劑的用量。由于水中雜質性質的不同，廢水過濾和給水過濾不完全相同，在生物處理后的二次沉淀池出水后的過濾過程中，過濾被認為是去除懸浮固體的主要機理。3.活性炭吸附工藝在污水處理中，活性炭處理的主要對象是污水中殘存的膠體粒子，微生物，余氯，用生化法難于降解的有機物或用一般氧化法難于氧化的溶解性有機物，包括木質素、芳香烴衍生物、雜環(huán)化合物、洗滌劑、合成染料、DDT等，以及痕量的重金屬離子等。當用活性炭對這類污水進行處理時，它不但能夠吸附這些難分解的有機物，降低COD，還能是污水脫色、脫臭

11、，把污水處理到可重復利用的程度，所以吸附法在污水處理的深度處理中得到了廣泛的應用。用活性炭去除有機物時，吸附質的分子量以控制在1000以下為宜。實踐已證實，活性炭對某些金屬及其化合物有很強的吸附能力。據報道活性炭對銻、鉍、錫、汞、鉛、鎳、六價鉻等金屬離子都有良好的吸附能力。吸附法也可與生化法聯(lián)用，向生物池中投加活性炭粉末，形成生物流化床；吸附法與臭氧聯(lián)合使用構成臭氧活性炭工藝等。4.膜分離技術膜分離技術有電滲析（ED），反滲透（RO），超濾（UF）和微濾（MF）等。隨著材料制造工藝的提高和市場的發(fā)展，一度被認為昂貴的膜分離技術正變得越來越經濟，具有越來越強的競爭力，膜分離技術在污水深度處理中的

12、應用也越來越廣泛。可以預測膜分離技術的發(fā)展對未來的供水產生巨大的影響。5.消毒工藝消毒是污水回用處理中必不可少的，尤其是污水回用于人直接接觸性用水或用于食用農作物灌溉時就顯得很必要了。常用的消毒工藝有氯消毒、紫外線（UV）消毒和臭氧（O3），各種消毒工藝各有優(yōu)缺點，如氯消毒效果可靠，價格便宜，但是當有機污染嚴重時易形成致癌物質，對消毒劑選擇同給水類似。氯消毒：應用最為廣泛，工藝成熟。液氯的耗量與水中的濁度、干擾物質等有關，氨、腐殖質以及其他有機物都會增加氯的耗量，PH值會影響有效消毒成分HOCl的比例，具體對于某水質氯劑量需要通過實驗確定。紫外線消毒：是利用水銀燈發(fā)出的紫外光，能穿透細胞壁被核

13、酸和蛋白質等生命物質吸收，破壞微生物的生命活動而達到消毒作用，其中波長在250290nm范圍內的紫外線殺菌能力最強。紫外線消毒要求處理水具有較高的透光性，故污水中的懸浮物、濁度、有機物和氨氮都干擾紫外線的消毒效果。紫外線消毒對已經脫氮或部分脫氮的二級出水中的大腸菌、糞大腸菌群、腸道球菌、脊髓灰質炎病毒的去除效果與氯相似，但能減少致癌性消毒副產物的產生。臭氧消毒：臭氧除了可以利用其強氧化作用來殺滅細菌和病毒外，還可以氧化分解水中的各種雜質（如有機物腐殖質、部分的芳香族化合物等），因此能有效去除水中的色、臭味，脫色效果明顯優(yōu)于氯和活性炭。臭氧還可以降低水中雜質的電位，從而提高混凝和過濾對雜質的去除

14、率。研究表明，采用臭氧預處理可以提高混凝沉淀和過濾的處理效果，臭氧和傳統(tǒng)處理結合科去除部分的THMS前體，近一半的色度，80%的COD。臭氧的生產成本很高，為了提供污水中臭氧的利用率，接觸反應池水深約為56m，或建成封閉的多格串聯(lián)的接觸池，或 設管式或板式微擴散器散布臭氧，以提高臭氧的擴散速度。臭氧消毒迅速，接觸時間采用15min，維持剩余臭氧量為0.4mg/L。四、中水資源化利用工藝管理對于不同的用途采用適當的工藝處理，出水應達到相應的標準方成為可用水源。1.回用工業(yè)用水再生水回用于工業(yè)用水，一般可以用于工藝低水質用水，再生水產品直接接觸產品的洗滌、沖灰、除塵、產品用水，約占工藝回用水量的3

15、7%50%，因各行業(yè)生產工藝不同，很難制定統(tǒng)一的水質標準，可參照以自然水體為水源的行業(yè)水質標準。在省會可用于工業(yè)冷卻水，處理目標水質應滿足城市污水回用設計規(guī)范（CECS61：94）給出的水質標準。由于冷卻水對水質要求較低，目前國內外回水回用多用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。污水回用于工業(yè)冷卻水時應滿足其水質要求，循環(huán)冷卻系統(tǒng)水質要求高于直流冷卻水系統(tǒng)，回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常見的處理工藝流程圖2所示。在污水二級出水回用于循環(huán)冷卻水的過程中，應該從以下幾個方面做好控制工作：（）微生物的生長：熱循環(huán)水經過冷卻吸收空氣中氧，水里面的生物生長活躍，在冷卻塔受陽光照射的一側藻類生長活躍，可以采用氧化性殺菌劑（如液氯、

16、二氧化氯、次氯酸鈣等）、圖2中水用于冷卻水的處理工藝流程非氧化性殺菌劑、表面活性劑殺菌劑。由于氯在循環(huán)的過程中容易損失，可用氯和非氧化性殺菌劑聯(lián)合使用。 （2）污垢和黏泥：冷卻水在循環(huán)的過程中，有一定的蒸發(fā)損失，進水中的懸浮物、鐵銹、其他腐蝕產物、從大氣沖刷下來的灰塵及死去的微生物都被濃縮。通常情況下回用水的鹽、堿度含量比其他水源高，水蒸發(fā)后溶解性鹽不斷濃縮，沉淀物通常包括碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化硅等物質組成。廢水中含有碳、氨、磷時，會出現(xiàn)黏泥和藻類。需要通過結垢、污垢和黏垢控制措施加以控制。結垢控制可以通過軟化和除鹽出去水中結垢成分或加阻垢劑；污垢控制污垢的成分采取控制措施，若是油污引起的可采

17、用表面活性劑控制，若是由于懸浮物引起的可加強混凝沉淀或采取旁濾來控制；黏垢的控制需要采用殺菌劑控制，藥劑投加量為新鮮補充水的110倍。 （3）腐蝕：吸收過量氧的水對設備管道有腐蝕性。循環(huán)水系統(tǒng)都使用了殺菌劑，所有循環(huán)冷卻水都要定期排污，以防止溶解的和懸浮的非蒸發(fā)物的積累。在循環(huán)冷卻水決定補充水和排污量的是循環(huán)濃縮倍數。濃縮倍數越高，排污量越低，就越容易導致結垢現(xiàn)象，要進行化學清洗，處理成本提高，因此要防止垢的形成。 （4）起泡：回用水容易起泡的問題直到現(xiàn)在還沒有很好的預防措施，雖然使用科生物降解的洗滌劑，使得問題的解決容易了很多，但生物降解洗滌劑的使用沒有得到普及，因此要控制回用水磷的含量，使

18、得回用水中的直鏈烷基磺酸鹽的含量保持在0.5mg/L以下，必要時還要使用消泡劑。（5）氨：對銅有腐蝕性，氨與氮反應會減少殺滅微生物的效果。（6）磷酸鈣垢及其他垢的形成：由于回用水中磷的存在，易形成磷酸鈣垢，過高就必須用酸化控制或去磷控制。 （7）衛(wèi)生方面：冷卻塔循環(huán)水及其淤積物會四處拋散，雖然病原菌由于溫度、氯化和陽光作用而部分死亡，但不能保證所有的傳染菌都死亡，所以這個問題也要一起重視。2.回用農業(yè)灌溉我國1992年頒布實施的農田灌溉水質標準，對污水澆灌提出較嚴格要求，嚴禁使用污水澆灌生食的蔬菜和瓜果；對于水作、旱作和蔬菜，必須將污水處理達到灌溉水質標準才能灌溉。對于旱作和蔬菜，常規(guī)的二級處

19、理加消毒就可以滿足要求。對于水作，對于氮磷要求高，需要采用強化二級處理加消毒才能達標。也可以與清水混灌，降低氮磷含量?；赜盟鶕喔茸魑飳λ|的要求和作為加工用途，選擇合理的處理工藝。如美國對直接食用性糧食作灌溉的再生處理流程為：二級處理、混凝澄清、過濾、消毒，大腸糞類大腸桿菌不得超過2.0個/100ml；對于果園只能用于水果未成熟初期地表澆灌，可采用一級出水消毒灌溉；對于種子作物食用前深加工的，可采用一級出水消毒灌溉；對于牧場、苜蓿及其他動物飼料用作物，二級處理、消毒、大腸菌群不超過23個/100ml。農業(yè)灌溉回用過程中，重點要考慮水的鹽分、鈉離子、微量元素、余氯、營養(yǎng)物質和病原體等。3.回用城市雜用水城市污水處理達到一定水質標準后，回用于市政雜用水可以替代大量的優(yōu)質水，符合城市在水資源緊缺的情況下“優(yōu)質優(yōu)用，低質低用”原則。用于城市雜用水時，執(zhí)行國家標準城市污水再生利用城市雜用水水質（GB/T189202002）?；赜锰幚砉に嚍椋撼鞘卸壧幚沓鏊?、混凝沉淀、過濾、消毒處理。針對再生水回用于城市公用設施，必須建立相應的詳細管理準則或指南，要求再生水經過高程度處理和消毒。如果人可能接觸到再生水，那么一般要求再生水經過三級處理，基本消滅病原菌。再生水用于建筑物內的廁所沖洗或消防時，都要考慮兩個系統(tǒng)的交叉