城市污水处理技术.ppt

1,部门水技术研发部 时间2018年3月,城市污水处理技术,2,排水工程,城市污水处理,工业废水处理,3,课程目录,,4,一、城市污水概论,5,一、城市污水概论,化工企业偷排,一、城市污水概论,6,一、城市污水概论,生活污染源,一、城市污水概论,7,一、城市污水概论,养殖业污染,一、城市污水概论,8,1、水环境污染现状,一、城市污水概论,一、城市污水概论,9,一、城市污水概论,1）水体污染 水体污染 污染物超过水体环境容量，使水体固有的生态系统和功能受到破坏。,一、城市污水概论,10,2）污染物类型,一、城市污水概论,11,一、城市污水概论,3）水体自净 水体通过自身净化，恢复生态功能。,,一、城市污水概论,12,一、城市污水概论,生物化学净化作用示意图,污染物,,污染物,无害物,甲烷等,,,一、城市污水概论,13,一、城市污水概论,城市污水处理工程的产生,水体有自净功能 为何还要进行污 水处理,一、城市污水概论,14,一、城市污水概论,2、城市污水的概念 污水生活污水、工业废水以及被污染的雨水的总称。 被污染的雨水主要是指初期雨水。 城市污水排入城市排水系统生活污水和工业污水的总称。,,一、城市污水概论,15,3、污水的性质 物理性质水温、色度、臭味、悬浮固体浓度,一、城市污水概论,一、城市污水概论,16,4、污水的性质 化学性质取决于无机物、有机物的性质,一、城市污水概论,无机污染物无机盐、酸碱、氮、磷等。 有机污染物动植物排出的、化学工业废水等。,一、城市污水概论,17,4、污水的性质 生物性质细菌、病毒、寄生虫卵等的性质,一、城市污水概论,例如病原菌与病毒，不易去除，在水中存活的时间很长，具有传染性消毒去除,一、城市污水概论,18,5、城市污水特征,一、城市污水概论,主要成分有机物、氮、磷。 影响因素生活习惯、气候条件、生活污水与生产污水所占的比列、排水体制。 例如南北方就有差异,一、城市污水概论,19,城市排水体制 排水体制污水采用一套或多套、独立或非独立的管渠系统来排除，这些不同的排除方式所形成的排水系统，称为排水体制。 分类分流制、合流制，混合制。,一、城市污水概论,20,6、城市污水污染指标,一、城市污水概论,指标分类物理指标、化学指标、生物指标 依据城镇污水处理厂污染物排放标准,一、城市污水概论,21,6.1 物理指标,一、城市污水概论,物理指标水温、色度、臭味、悬浮物等,一、城市污水概论,22,6.2 化学指标,一、城市污水概论,化学指标pH、BOD、COD、总氮、总磷,一、城市污水概论,（1）有机物碳水化合物、蛋白质、脂肪等； 污水中的有机化合物在微生物作用下最终分解为简单的无机物质、二氧化碳和水等。分解过程中需要消耗大量的氧，故属耗氧污染物。耗氧有机污染物是使水体产生黑臭的主要原因之一。 （2）无机性指标氮、磷、酸碱度、重金属元素等；,23,一、城市污水概论,（1）BOD Bio-Chemical Oxygen Demand（缩写BOD）， 即生化需氧量（单位mg/L）。 定义在水温为20的条件下，由于微生物的生命 活动将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量。,一、城市污水概论,24,一、城市污水概论,（1）BOD,BOD含义表征污水中可生物降解有机物的浓度。 工程常用BOD5 5日生化需氧量，即5天的生化反应过程所消耗的溶解氧量。,,一、城市污水概论,25,一、城市污水概论,BOD5的含义,第1天溶解氧X,5天后,,第5天溶解氧Y,耗氧量X-Y,20,一、城市污水概论,26,一、城市污水概论,（2）COD Chemical Oxygen Demand（缩写COD）， 即化学需氧量（单位mg/L）。 定义使用强氧化剂，将有机物氧化成CO2与H2O所消耗的氧量，即称为化学需氧量（COD）。,一、城市污水概论,27,一、城市污水概论,（2）COD 含义表征能够被强氧化剂氧化的有机物的浓度。 特点 能够较完全的表征水中各种性质的有机物。 不能被氧化的有机物不能表征。,,一、城市污水概论,28,一、城市污水概论,COD与BOD区别,,,,,,一、城市污水概论,29,一、城市污水概论,（3）氨氮、总氮、总磷 氨氮NH4-N的形式 总氮（TN）Total Nitrogen 各种形式存在的氮元素的总量 总磷（TP）Total Phosphorus 各种形式存在的磷元素的总量,,,一、城市污水概论,30,一、城市污水概论,6.3 生物指标 检测指标大肠菌群数、大肠菌群指数、病毒及细菌总数等。,,一、城市污水概论,一、城市污水概论,一、城市污水概论,目的为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求，并对其进行净化的过程。 城镇污水处理厂排放标准（GB18918-2002） 任务污水中所含的污染物分离出来或将其转化为无害物，从而使污水得到净化,32,一、城市污水概论,本章要点回顾 COD的含义 BOD的含义 城市污水的组成,可被强氧化剂降解的有机物浓度。,可被微生物降解的有机物浓度。,生活污水、符合排放标准的工业污水。,一、城市污水概论,33,二、污水的物理处理,34,二、污水的物理处理,1、城市污水处理的任务,,污水管网,,城市污水处理厂,,二、污水的物理处理,35,二、污水的物理处理,2、污水处理方法,,二、污水的物理处理,36,二、污水的物理处理,生物法优点 利用大自然广泛存在的微生物 成本较低 未来发展空间大,二、污水的物理处理,37,,城市污水处理基本流程,38,二、污水的物理处理,某污水厂处理流程图,,二、污水的物理处理,39,5、污水的物理处理 去除对象漂浮物、悬浮物（例如头发、砂）。 常规物理处理流程,二、污水的物理处理,,,格栅,,沉砂池,初沉池,,污水,,二、污水的物理处理,40,5.1 格栅 1） 格栅的作用 用以截留较大的悬浮物或漂流物，保护后续处理构筑物。 位置沉砂池的前端。,二、污水的物理处理,二、污水的物理处理,41,二、污水的物理处理,例如平面格栅,平面示意图,二、污水的物理处理,42,5.1 格栅 2） 格栅的分类 平面格栅、曲面格栅 粗、中、细格栅 人工清除、机械清除 放置位置沉砂池的前端。,二、污水的物理处理,目前常用,二、污水的物理处理,43,伸缩臂式格栅除污机,动画效果见工具包,二、污水的物理处理,44,二、城市污水处理技术,转鼓格栅（曲面格栅）,45,转股格栅机,石家庄桥东污水处理厂,转鼓格栅机,46,污水厂格栅,污水厂格栅,47,5.2 沉砂池 功能去除大部分悬浮的无机颗粒（SS） 放置位置格栅后端,二、污水的物理处理,SS去除60以上,,二、污水的物理处理,48,1）曝气沉砂池 特点曝气（即充入空气） 作用原理 将相对密度较大的无机颗粒摔向外层并下沉，有机物被水流带走，达到砂、水分离效果。,二、污水的物理处理,二、污水的物理处理,49,1）曝气沉砂池,1）曝气沉砂池,50,曝气沉砂池工作原理,动画见工具包,曝气沉砂池工作原理,51,2）平流沉砂池 形状一般为矩形，结构简单、工作效果较稳定 沉砂原理依靠重力分离 效果对细砂去除效果没有曝气式好,二、污水的物理处理,二、污水的物理处理,52,2）平流沉砂池,2）平流沉砂池,53,2）平流沉砂池,2）平流沉砂池,54,3）旋流沉砂池,梧州一污 缺点对细砂去除效果 不理想。,,3）旋流沉砂池,55,5.3 初沉池,二、污水的物理处理,位置沉砂池之后,二、污水的物理处理,56,5.3 初沉池,二、污水的物理处理,二、污水的物理处理,57,5.3 初沉池,二、污水的物理处理,功能 进一步去除无机颗粒，同时去除少部分有机物。,SS去除20，COD、BOD去除20-30。,,二、污水的物理处理,58,二、污水的物理处理,本章要点回顾,1、城市污水处理基本流程,二、污水的物理处理,59,二、污水的物理处理,本章要点回顾,2、沉砂池的作用,3、初沉池的作用,去除大部分SS。,进一步去除SS，同时去除少部分COD、BOD。,二、污水的物理处理,60,三、污水的生物处理,61,三、污水的生物处理,,三、污水的生物处理,62,三、污水的生物处理,,1、生物处理法分类,主角微生物,,,三、污水的生物处理,63,第4篇 城市污水脱氮除磷技术,3. 我国水环境法规与标准 中华人民共和国环境保护法 地表水环境质量标准（GB3838-2002 污水综合排放标准 （GB8978-1996 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002） 。。。。。。。。。,64,活性污泥,三、污水的生物处理,黄褐色 悬浮状态 含水率高 絮状体,三、污水的生物处理,65,生物膜法 载体（填料）,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,66,,2、活性污泥法 特点 1914年，英国曼彻斯特开创，近100年历史。 是当前应用最为广泛的污水处理技术之一。 已成为各种污水的主体处理技术。,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,67,2.1 活性污泥法基本原理 1）概念 活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。 2）活性污泥的由来 向生活污水曝气换水更新污水,絮凝体状活性污泥,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,68,3）活性污泥,特点具有代谢活力 外观黄褐色的絮绒颗粒-生物絮凝体 含水率99以上，固体物质仅在1以下,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,69,三、污水的生物处理,活性污泥镜检照片,三、污水的生物处理,70,,自然界水体生物自净的人工模拟。,4）活性污泥法本质,5）活性污泥法微生物学理论,通过微生物的新陈代谢实现 微生物与外界物质转化和交换的过程 包括分解代谢、合成代谢2个过程,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,71,6）活性污泥中微生物的关系 组成细菌类、真菌类、原生动物、后生动物。 特点混合培养体。,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,72,6）活性污泥中微生物的关系 净化主角细菌 净化第二承担者 原生动物 污染物 细菌 原生动物 后生动物 食物链 一级 二级 三级,,,,三、污水的生物处理,,,捕食,三、污水的生物处理,73,活性污泥中的原生动物,草履虫,盖纤虫,变形虫,钟虫,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,钟虫经常出现于活性污泥和生物膜中， 钟虫大多数以细菌和有机颗粒为食。 可作废水处理效果较好的指示生物之一。,74,后生动物,线虫,轮虫,指示性生物,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,当活性污泥中出现轮虫时，往往表明处理效果良好， 但如数量太多，则有可能破坏污泥的结构，使污泥上浮,线虫有好氧和厌氧的， 兼性厌氧者在缺氧时大量繁殖。 线虫是污水净化程度较差的指示生物之一。,75,三、污水的生物处理,采用活性污泥法的污水处理流程,三、污水的生物处理,76,活性污泥系统基本流程,三、污水的生物处理,污水生物处理单元,沉砂池,,出水,三、污水的生物处理,77,活性污泥法基本流程（动画见工具包）,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,78,7）生物处理的实质,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,79,2.2 活性污泥的沉淀,生物反应池,,,消毒,出水,,混合液,,,,,,,,,,,,,,出水,三、污水的生物处理,泥水分离,,三、污水的生物处理,80,1）沉淀理论 污泥的沉淀可分为4种类型（过程）,自由沉淀 絮凝沉淀 区域沉淀 压缩沉淀,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,81,污泥在二沉池的沉淀过程,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,82,,沉淀的应用 a、物理处理部分（沉砂池、初沉池） b、用于生物处理后的固液分离（二沉池） d、用于污泥处理阶段的污泥浓缩,,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,83,2）二沉池,,一般为圆形 ,竖流式沉淀池 辐流式沉淀池,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,84, 竖流式二沉池,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,85, 中心进水式二沉池,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,86, 周边进水式沉淀池,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,87,某污水厂沉淀池,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,88,污泥回流和剩余污泥,物理 处理,,活性污泥系统,,,进水,,生物处理核心,,剩余污泥,,,污泥回流,三、污水的生物处理,,三、污水的生物处理,89,3、活性污泥系统的影响因素 营养物质有机物、氮、磷、无机盐等 溶解氧 曝气池溶解氧充足 pH值 6.58.5 水温 1535 有毒物质 重金属、氰化物等,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,90,4、活性污泥系统的控制指标（1）,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,91,MLSS的含义,例如1L曝气池混合液，105 烘干后的质量为3000mg 则该混合液的MLSS为 3000mg/1L3000mg/L,,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,92,4、 活性污泥系统的控制指标（2）,沉降性能指标,污泥30min沉降比（SV30）,定义 是指污泥混合液在100ml（或1L）量筒中，静止沉淀30分钟后，沉淀污泥与原混合液之体积比。,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,93,二、城市污水处理技术,SV30的含义,,30min沉降,SV3040,,40ml,,100ml,三、污水的生物处理,94,污泥膨胀,沉降30min后,表现 难以进行泥水分离,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,95,污泥龄（SRT） 曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥之比，单位为（d）。,含义活性污泥在曝气池内的平均停留时间,4、活性污泥处理系统的控制指标（3）,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,96,处理最初目的去除有机物,三、污水的生物处理,污水,（曝气）,去除有机物,三、污水的生物处理,97,5.1 背景 水体富营养化。 污水排放标准日益严格。 污水处理难点。,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,98,水体富营养化,沼泽化,太湖富营养化,元凶N、P ,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,99,5.2 传统生物脱氮原理 1）氮的存在形式 氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸氮、有机氮 2）氮的去除过程 异化作用转化成氮气，从污水中除去。 同化作用合成细胞。,三、污水的生物处理,,三、污水的生物处理,100,2）氮的去除过程,污水中的氮（N）,,几类微生物,氮气，溢出水体,,通过多个步骤实现， 包括好氧、缺氧的环境,产物,,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,101,好氧、缺氧、厌氧的概念,好氧水中存在溶解的氧气分子（O2） 缺氧水中不存在溶解的氧气分子（O2） 厌氧水中不存在溶解的氧气分子， 也不存在硝酸根离子（NOn--）,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,102,脱氮工艺过程,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,103,5.3 传统生物除磷原理 1）磷的存在形式 磷酸盐、有机磷等。 液态和固态的转换。 2）除磷本质 排泥转化成微生物（聚磷菌）体内的聚磷，随剩余污泥排出。,,除磷主角,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,104,3）生物除磷过程 释磷 条件厌氧环境 吸磷 条件好氧环境 除磷（排泥） 磷（P）通过排除剩余污泥去除,BOD 厌氧、好氧交替 排泥,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,105,除磷工艺过程,,,除磷必要条件,最终步骤,三、污水的生物处理,三、污水的生物处理,106,1、污水生物处理的两大方法,本章要点回顾,三、污水的生物处理,2、二沉池的作用,活性污泥法、生物膜法,沉淀活性污泥，进行泥水分离,三、污水的生物处理,107,本章要点回顾,,三、污水的生物处理,3、污泥浓度MLSS的含义 例题 1个烧杯（3L）里面装有从曝气池取出的活性污泥混合液，在105的烘箱中烘至恒重后的重量为12g，该活性污泥浓度为（mg/L）,答案4000mg/L,三、污水的生物处理,108,四、典型工艺,109,四、典型工艺,1、传统活性污泥处理工艺,阶段曝气法,四、典型工艺,110,四、典型工艺,渐减曝气法,四、典型工艺,1、传统活性污泥处理工艺,111,四、典型工艺,完全混合法,1、传统活性污泥处理工艺,四、典型工艺,112,生物吸附法,四、典型工艺,四、典型工艺,1、传统活性污泥处理工艺,113,传统活性污泥工艺,,脱氮除磷功能,,改良、重新组合,,活性污泥法的 现代常用工艺,四、典型工艺,四、典型工艺,114,1、A/O工艺（脱氮工艺）,Anoxic,Oxic,四、典型工艺,出水达到COD、氨氮、TN一级B标,四、典型工艺,115,2、An/O工艺（除磷工艺）,四、典型工艺,Anaerobic,Oxic,达标一级B标,四、典型工艺,116,3、A/A/O工艺（脱氮除磷工艺）,四、典型工艺,达标COD、氮、磷可以达标,四、典型工艺,2.4.1 A/A/O工艺（脱氮除磷工艺）,梧州二污、五华污水厂、常平污水厂等，均采用AAO处理工艺。,三、小型污水处理技术,镇级污水处理工艺采用改良AAO高效生物处理,3、A/A/O工艺（脱氮除磷工艺）,119,4、氧化沟工艺（脱氮除磷） 20世纪50年代产生，属于活性污泥法的一种变法。,四、典型工艺,特点 跑道形； 首尾相连； 除磷脱氮；,四、典型工艺,120,4、氧化沟工艺（脱氮除磷）,四、典型工艺,四、典型工艺,开平污水厂等采用氧化沟处理工艺。,121,4、氧化沟工艺,T型氧化沟,四、典型工艺,四、典型工艺,122,5、SBR工艺 Sequencing Batch Ractor，简称SBR工艺，也称序批式活性污泥法。,四、典型工艺,周期的运行过程 进水反应 沉淀排水,四、典型工艺,123,5、SBR工艺 Sequencing Batch Ractor，简称SBR工艺，也称序批式活性污泥法。,四、典型工艺,周期的运行过程 进水反应沉淀排水,四、典型工艺,124,SBR工艺与A/O工艺对比,四、典型工艺,缺氧池,,,,空气,,进水,出水,,,污泥回流,好氧池,,四、典型工艺,125,某污水厂SBR工艺,四、典型工艺,四、典型工艺,1、CASS工艺（Cyclic Activated Sludge System ） SBR池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水,SBR的变形工艺,2、UNITANK工艺 由三个反应池组成，三池批序反应；系统在恒定水位下连续运行。结合了SBR工艺与A/A/O工艺的特点,2.4.3 SBR的变形工艺,128,三级处理污水处理工艺,,,物理处理,生物处理,,三级处理,,污泥处理,四、典型工艺,四、典型工艺,129,梧州第二污水厂A/A/O工艺,四、典型工艺,,,,,,,,,,A/A/O池,二沉池,沉砂池,消毒池,四、典型工艺,130,生物反应池运行参数,2.4.4 生物反应池运行参数对比,四、典型工艺,131,本章要点回顾,1、同步脱氮除磷处理工艺 2、SBR工艺周期运行过程,A/A/O工艺、SBR工艺、氧化沟工艺,四、典型工艺,132,五、污泥处理技术,133,五、污泥处理技术,污泥处理成为污水厂的难题,五、污泥处理技术,134,五、污泥处理技术,要求含水率低于60 处理成本占50以上,污泥处理成为污水厂的难题,五、污泥处理技术,135,五、污泥处理技术,1、 污泥按来源分类,初沉污泥 剩余污泥 化学污泥,最主要的,五、污泥处理技术,136,五、污泥处理技术,2、 污泥性质指标,含水率影响最终处置 挥发性固体 可消化程度 污泥肥分判断可否堆肥 重金属离子含量,五、污泥处理技术,137,五、污泥处理技术,3、 污泥主要处理（处置方法）,浓缩脱水降低含水率 好氧消化、厌氧消化污泥稳定 堆肥制成肥料 填埋 与垃圾一起焚烧发电,五、污泥处理技术,138,五、污泥处理技术,剩余污泥浓缩脱水,剩余污泥（含水率99.8）像黄河水,,机械脱水,含水率80的污泥基本成型,,进一步降低含水率至50以下泥饼,其他方法,五、污泥处理技术,139,五、污泥处理技术,污泥水分,五、污泥处理技术,140,五、污泥处理技术,污泥厌氧消化,某污水厂污泥消化池,特点 使污泥稳定 产生沼气 控制较难,五、污泥处理技术,141,五、污泥处理技术,污泥热干化,得利满技术,五、污泥处理技术,142,本章要点回顾,1、污泥性质指标,含水率、重金属含量、 挥发性固体含量、肥分、重金属,2、污泥处理方法,浓缩脱水、好氧消化、厌氧消化、 热干化、焚烧、发电,五、污泥处理技术,143,THE END 谢谢,