学习情景七污水深度处理与回用.ppt

学习情景七 污水深度处理与回用,主要内容 悬浮物的去除 溶解性有机物的去除 脱氮技术 同步脱氮除磷技术,7.1 概述,一级处理：粗细格栅、沉砂池、初沉池等构筑物及配套设备，属于机械处理工段，以去除粗大悬浮物为目的 去除率：ηBOD=25%, ηSS=50% 曝气沉砂池：生物脱氮除磷工艺中不推荐采用（旋流式沉砂池） 初沉池：要保证和改善脱氮除磷工艺 二级处理：具有脱氮除磷功能的深度的二级处理阶段,三级处理：又叫深度处理，采用物理、化学方法对传统二级生物处理出水进行脱氮除磷处理，去除有毒有害有机化合物及某些无机物质的处理过程 处理对象与目标： (1)残存SS(活性污泥)；脱色；除臭； (2)降低有机物指标——BOD5、COD、 TOD(低浓度) (3)脱氮除磷 (4)消毒杀菌,回用：(1)补充水体 (2)灌溉、市政杂用 (3)冲厕所 (4)冷却水和工艺用水 (5)回灌地下,7.2 悬浮物的去除,7.2.1概述 二级处理水的BOD有50%---80%来自颗粒 二级出水悬浮物的去除 1µm 砂滤 几百个A—几十个µm 微滤机 1000A—几A 反渗透 胶体 混凝,7.2.2混凝沉淀 去除对象：活性污泥碎片、分泌物、代谢物，含有蛋白质是带负电的亲水胶体。

效果：去除污泥中的色度、浊度、氮磷、COD 特点：投药量大，Al2(SO3)---50—100mg/L (给水最大30mg/L),7.2.3过滤技术 过滤=输送+附着两个阶段 对于二级处理水 (1)不需投加药剂，水中的絮凝体便具有良好的可滤性，滤后水SS值可达10mg/L，COD去除率可达10%—30%；但设计时还在考虑加药； (2)反冲洗困难，生物絮凝体在滤料表面，不易脱离，需加表面冲洗或气水反冲洗； (3)加大滤料粒径给水：单层石英砂0.5—1.2mm，无烟煤0.8—1.8mm）,7.3 溶解性有机物的去除,溶解性有机物成分： 生活污水:蛋白质、碳水化合物、阴离子表面活性剂 二级水:丹宁、木质素、黑腐酸等难降解有机物 处理技术： (1)活性炭吸附 (2)臭氧氧化法,7.3.1活性炭吸附 以物理吸附为主(范德华力)，但也有化学吸附的作用在内 去除物质：溶解性有机物、表面活性剂、色度、重金属、余氯,(1)对分子量在1500以下的环状化合物和不饱和化合物以及分子量在数千以上的直链化合物有较强的吸附能力，效果良好 (2)塔内有微生物滋生，部分有机物为微生物所分解，能够显著的提高滋生塔去除溶解性有机物的功能------生物活性炭处理法 注：在活性炭前要加预处理------过滤或混凝(石灰+铁盐)沉淀,7.3.2臭氧氧化处理 (1)去除残余有机物：对有机物进行部分氧化，形成的中间产物如甲醛、丙酮酸、丙酮醛和乙酸等，使BOD/COD提高，可生化性改善; (2)脱色：对污水具有很好的脱色功能；脱除由不饱和化合物着色的色度，但应以砂滤为前提; (3)杀菌消毒：用于二级水效果一般，砂滤后效果改善。

二级处理技术对溶解性无机盐类是没有去除功能的 脱盐技术：反渗透；电渗析；离子交换7.4 溶解性无机盐类的去除,7.5污水的消毒处理,7.5.1消毒方法 7.5.2液氯消毒 一级水： 投氯量为20—30mg/L 不完全二级水： 10—15mg/L (去除75%BOD5，出水BOD5=60mg/L) 二级水： 5—10mg/L (去除85—95%BOD5，出水BOD5=20mg/L,,7.6 脱氮技术,7.6.1概述 自然界: 有机体 动物蛋白、植物蛋白 氨态氮 NH4+、NH3 亚硝酸氮 NO2- 硝酸氮 NO3- 气态氮 N2,二级水：氨态氮+亚硝酸氮+硝酸氮 二级处理技术对氮去除：仅为微生物生理功能的需要所消耗的一部分，按活性污泥法理想的营养平衡式为BOD:N:P=100:5:1如原水的BOD=150mg/L，处理率为30%，则氮的需要量仅为5—6mg/L，故城市污水中的氮是过剩的 危害：富营养化,7.6.2氮的吹脱去除 1、原理 氨氮在污水中的存在形式： ① NH3 ----游离氮 ② NH4+----离子状态铵盐 氨氮= NH3—N+ NH4—N=凯氏氮KN—有机氮 NH3+H2O— —NH4++OH NH3 与NH4+存在比例，受PH影响较大，如PH=11, NH3 /(NH3+ NH4+ )=95% 2、氨气脱除塔（见下图）,(1)用石灰(易生成水垢)或NaOH调PH=11左右。

(2)污水上部淋洒形成水滴，若形成水膜效果大减强风从底部向上吹，使水汽充分接触，水滴不断形成、破碎， NH3呈气态逸出 (3)造成二次污染，故应回收NH3 (4)氨氮去除率=75—85% COD去除率=25—50% BOD去除率=65% SS去除率=50% 浊度去除率=90%,7.6.3生物脱氮原理 同化过程：一部分氨氮被同化为新细胞物质,以剩余污泥的形式去除 硝化过程：硝化菌将氨氮氧化成硝态氮 反硝化过程：反硝化菌将硝态氮转化为N2, 释放入大气1、同化过程 同化作用：一部分氮(氨氮和有机氮)被同化成微生物的组成部分 但因：a.溶菌作用会使一部分细胞中的氮又以有机氮和氨氮的形式回到污水中 b.由于内源呼吸作用而减少，这是因为内源呼吸残留物的含氮量低于活性微生物 c.泥龄增长，污泥产生量减少故：生物池同化去除的氨氮去除率一般为8—20%，而且污泥在硝化过程中，排水又回到污水的处理工程，使其去除率更低，一般按减半处理，即为4—10%2.氨化过程 未经处理的新鲜污水中，含氮化合物存在的形式: 以有机氮为主占60%，40%氨态氮，NOx—N很少，除非饮用水含量高 有机氮：蛋白质、氨基酸、尿素、胺类化合物、硝基化合物,氨化反应是有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解、转化为氨态氮的过程。

因污水中有机氮为主，故必须进行氨化，普通活性污泥法出水含N量=15—35mg/L，经硝化和反硝化后=2—10mg/L2)好氧条件：DO≮1mg/L (3) PH值 在硝化第一阶段产生了H+, PH值下降，而硝化菌对PH值非常敏感，最佳值=8.0—8.4.为了保持PH变化不大，应保持足够的碱度，起缓冲作用1g氮完全硝化，需碱度7.14g(CaCO3计) NH4+——2H+ 2H++CaCO3——CaO+CO2 N——CaCO3 14 100 1g 100/14=7.14g碱度,(4)营养物 有机物不是生长限制因素，BOD5小于20mg/L即可 过高会使异氧型细菌占优势，这样硝化菌不能成为优势种属，硝化就无法进行了5)生物固体平均停留时间(污泥龄) 硝化菌的增值与底物去除的动力学也用莫诺方程式表示： μ=μmaxS/(K s+S) 式中：μ－比增值速度 Ｓ－ 有机底物的浓度 Ｋs－饱和常数,在实际应用中,θc=6d以上，即微生物在反应器内的停留时间必须大于自养型硝化菌最小世代时间总反应式为：,4、反硝化过程：指硝酸菌和亚硝酸菌在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮的过程。

NH3———N2 ， NH2— ——N2) 1)反硝化菌: 变形杆菌、微球菌属、假单胞菌属、芽孢杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它会以O2为电子进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-存在时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应总反应式为：,分为： (1)好氧:1mg/L 反硝化菌 (2)缺氧状态:0—0.5mg/L (3)厌氧状态:DO:=0 分为： 异养菌和兼性菌 好氧呼吸:有机物降解 厌氧呼吸:反硝化脱氮,,,2)碳源 污水中所含碳源：当BOD5 /TN3—5时，勿需外加碳源 外加碳源：当BOD5 /TN3—5时投加甲醇 细胞物质：进行内源呼吸代谢，因此若二沉池设计过大，就形成了缺氧池，使脱碳率降低3) PH值与碱度 最适宜的PH值=6.5—7.5，当PH值高于8或低于6时，反硝化速度将大为下降 同时看到，硝化过程使PH下降，反硝化过程使PH升高，正好适合反硝化菌生长环境若PH不合适，还要加碱度调节靠什么维持PH值？答:碱度 若碱度以CaCO3计，则1gNOx—N产生3.57g碱度若以HCO3-计，则产生4.36g碱度。

NOx-—OH- ——CaCO3 ———HCO3- 1 1 1 1 14 100/2 61 1g 100/(2*14) 61*3.75/50 =3.57g =4.36g,同时看到，硝化过程使PH下降，反硝化过程使PH升高，正好适合反硝化菌生长环境若PH不合适，还要加碱度调节7.6.4生物脱氮工艺 1、活性污泥法脱氮传统工艺 Barth提出三级活性污泥法流程（见下图）,,第一级曝气池的功能：a.碳化—去除BOD5、COD；b.氨化—使有机氮转化为氨氮，出水BOD5 =15—20mg/L 第二级使硝化曝气池，投碱以维持PH值以防下降 第三级为反硝化反应器(搅拌、缺氧)，可投加甲醇作为外加碳源或引入原废水 本工艺的优点是氨化、硝化、反硝化分别在各自的反应器中进行，反应速率较快且较彻底；但缺点是处理设备多，造价高，运行管理较为复杂两级活性污泥法脱氮工艺与三级相比，该工艺将前两级曝气池合并成一个曝气池，使废水在其中同时实现碳化、氨化和硝化反应，因此只是在形式上减少了一个曝气池，并无本质上的改变2、缺氧—好氧活性污泥法系统(A—O工艺) (1)本工艺流程与特征（见下图）,缺氧-好氧生物脱氮工艺,A—O工艺流程与两级活性污泥工艺相比，是将缺氧的反硝化反应器设置在好氧反应器的前面，因此常被称为“前置式反硝化生物脱氮系统”。

反硝化池：不曝气 硝化液+原污水——N2 (理解：硝化液是主角，污水是碳源) 硝化池：曝气有机物、有机氮、氨氮发生反应，生成NOx—N，故曝气池出水中含有少量的NOx—N进入沉淀池，在沉淀池的缺氧状态下，会进行反硝化，使污泥上浮 (解决措施：加大回流比RN，但费用提高),碱度分析： 反硝化池：1mg NOx—N——3.75mg碱度(产生) 硝化池：1mg NOx—N——7.14mg碱度(需要减少) 可补偿硝化池缺少的一半碱度，对含N不高的水可不加减调节PH值主要特征： 反硝化反应器设置在流程的前端，而去除BOD、进行硝化反应的综合好氧反应器在流程的后端，因此，可以实现进行反硝化反应时，可以利用原废水中的有机物直接作为有机碳源，将从好氧反应器回流回来的含有硝酸盐的混合液中的硝酸盐反硝化成为氮气；,在反硝化反应器中由于反硝化反应而产生的碱度可以随出水进入好氧硝化反应器，补偿硝化反应过程中所消耗碱度的一半左右； 好氧的硝化反应器设置在流程的后端，也可以使反硝化过程中常常残留的有机物得以进一步去除，无需增建后包气池 目前，A/O工艺是实际工程中常见的一种生物脱氮工艺2)影响因素和主要参数 1)水力停留时间 硝化时间 6小时， 反硝化时间2小时。

保证脱氮率70%—80%） 2)循环比(R) 内循环比回流的作用是向反硝化反应器提供硝态氮，使其作为反硝化反应的电子受体，从而达到脱氮的目的 一般不低于 200%，最高值达600%3)MLSS : 3000 mg/L 4)污泥龄 为了保证在反硝化反应器内保持足够数量的硝化菌，一般取值20--30d 5)N/MLSS负荷率 : ≤0.03N/g.MLSS.d 6)进水总氮浓度 一般控制≤30mg/L,否则脱氮率下降到50%以下3、Bardenpho生物脱氮工艺 设立两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应 为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝化反应器，利用内源呼吸碳源进行反硝化 曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉。