污水处理综述

1、污水处理工艺综述邢国伟生活污水的成因、水质指标 生活污水 生活污水是指城市机关、学校和居民在日常生活中产生的废水，包括厕所粪尿、洗衣洗澡水、厨房等家庭排水以及商业、医院和游乐场所的排水等。 人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之一。主要是粪便和洗涤污水。城市每人每日排出的生活污水量为150400L，其量与生活水平有密切关系。生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。 水质指标 污水处理的前提条件是必须正确掌握污水

2、的水质。而污水的组成成分极其复杂，难以用单一指标来表示其性质。在众多的水质指标，按污水中杂质形态大小分为悬浮物质和溶解性物质两大类，每类按其化学性质又可分为有机性物质和无机性物质；按消耗水中溶解氧的有机污染物综合间接指标有生物化学需氧量(B()D)、化学需氧量(COD)等。这些是应用最多的污水水质指标。 通常在生活污水中不含有毒性物质。当工业生产废水通过下水道进入处理厂时，往往含有毒性物质，影响处理效果以及污泥处置，因此必须加强管理和监测。常用污水水质指标、污水平均浓度及意义见 下表水质指标污水平均浓度(mgL) 意义BOD200生物化学需氧量(bichemical oxygen dernan

3、d)的简写，表示在20，5天微生物氧化分解有机物所消耗的水中溶解氧量。第一阶段为碳化(C-BOD)，第二阶段为硝化(N-BOD)。BOD表 示：生物能氧化分解的有机物量；反映污水和水体的污染程度；能判定处理厂处理效果；用于处理厂设计；是污水处理管理指标；是排放标准指标；是水体水质标准指标 CODMn CODcr100 500化学需氧量(chemical oxygen deInancl)的简写，表示氧化剂氧化水中有机物从而消耗氧化剂中的氧量。其结果随氧化剂的种类、浓度和酸性条件的不同而不同，常用氧化剂有KMn()。和K2Cr2O7。cOD测定简便快速，不受水质限制，可以测定含有对生物有毒物质的工

4、业废水，是BOD的代替指标。CODcr、，可近似看做总有机物量，CODcr与BOD的差值表示污水中难以被生物分解的有机物量，BOD与CODcr的比值表示污水的可生化性，当BODCODcrO3时，认为污水的可生化性较好，当BODcODcrO3时，认为可生化性较差，不宜采用生物处理法ss200ss 悬浮物质(suspended solid)的简写。水中悬浮物质测定用2mm的筛通过，并且用孔径为lm的玻璃纤维滤纸截留的物质为SS。胶体物质在滤液(溶解性物质)和截留悬浮物质中均含有，但大多数情况认为胶体物质和悬浮物质一样被滤纸截留。悬浮物质是常用污染指标，是污水处理的基本对象，与污泥生成量有直接关系t

5、s700 蒸发残留物(total solid)的简写，是水样经蒸发烘干后的残留量。溶解性物质量等于蒸发残留物减去悬浮物质量 灼烧减量VrS VSS 450 150 蒸发残留物或悬浮物质在60025经30min高温挥发的物质，表示有机物量(前者为VTS，后者为VSS)。蒸发残留物与灼烧减量的差称为灼烧残渣，表示无机物部分总氮有机氮氨氮亚硝酸盐氮 硝酸盐氮35152000 氮在自然界以各种形态进行着循环转换。有机氮如蛋白质经水解为氨基酸。在微生物作用下分解为氨氮，氨氮在硝化细菌作用下转化为亚硝酸盐氮(NO2-)和硝酸盐氮(NO3-)。另外，NO2-和NO3-在厌氧条件下在脱氮菌作用下转化为N2。总

6、氮=有机氮+无机氮无机氮=氨氮+No2-十NO3-有机氮=蛋白性氮+非蛋白性氮 凯氏氮=有机氮+氨氮 氮是细菌繁殖不可缺少的物质元素，当工业废水中氮量不足时，采用生物处理时要人为补充氮。但氮也是引发水体富营养化污染的元素之一 总磷有机磷无机磷 1037 在粪便、洗涤剂、肥料中含有较多的磷，污水中存在磷酸盐和聚磷酸等无机磷酸盐和磷脂等有机磷酸化合物。磷同氮一样，也是污水生物处理所必需的元素，但同时也是引发封闭性水体富营养化污染的元素 pH值 6575 生活污水pH值在7左右，强酸或强碱性的工业废水排入会引起pH值变化。异常的pH值或 pH值变化很大，会影响生物处理效果。另外，采用物理化学处理时，

7、pH值是重要的操作条件碱度(以CaC03计) 100碱度表示污水中和酸的能力，通常以CaC03含量表示。污水中多为Ca(HC03)2和Mg(HCO3)2碱度。碱度较高缓冲能力强，可满足污水硝化反应碱度的消耗。在污泥消化中具有缓冲超负荷运行引起的酸化作用，有利于稳定消化过程 生活污水常用处理工艺 城市污水处理是指为改变污水性质，使其对环境水域不产生危害而采取的措施城市污水处理技术通常有物理处理技术、化学处理技术、物理化学处理技术、生物处理技术等。 典型的物理处理技术在城市污水处理中应用的有沉淀技术、过滤技术、气浮技术等。 典型的化学处理技术和物理化学处理技术有中和、加药混凝、离子交换等。 典型的

8、生物处理技术有好氧牲氧化分解和厌氧生物发酵技术。 城市污水处理工艺，实际上是以上这些技术的应用与组合。城市污水处理一般分为三级： 一级处理，系应用物理处理法去除污水中不溶解的污染物和寄生虫卵； 二级处理，系应用生物处理法将污水中各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质； 三级处理，系应用化学沉淀法、生物化学法、物理化学法等，去除污水中的磷、氮、难降解的有机物、无机盐等。 至于采取哪级处理比较合理，应视对最终排出物的处理要求而定。通常以一级处理为预处理，二级处理为主体，三级处理很少使用。一般工厂排出的污水，至少应采取两级处理。由于二级处理排出的污泥有可能造成二次污染，因此，还要进行污泥处理。几种典型

9、的工艺流程几种典型的工艺流程 城市污水处理工艺的确定，是根据城市水环境质量要求、来水水质情况、可供利用的技术发展状态、城市经济和城市管理运行要求等诸方面的因素综合确定的。工艺确定前一般都要经过周密的调查研状况究和经济技术比较。最近几年国内应用较多的有AB法、A-O或A-A-O工艺、SBR工艺、氧化沟工艺等类型。A-B法 工艺的由来 AB法工艺由德国B0HUKE教授首先开发。该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段A段停留时间约2040分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50以上。B段与常规活性污泥相似，负荷

10、较低，泥龄较长。 A-B法工艺的主要特征 1：A段在很高的负荷下运行，其负荷率通常为普通活性污泥法的50100倍，污水停留时间只有3040min，污泥龄仅为0.30.5d。污泥负荷较高，真核生物无法生存，只有某些世代短的原核细菌才能适应生存并得以生长繁殖，A段对水质、水量、PH值和有毒物质的冲击负荷有极好的缓冲作用。A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高。 2：B段可在很低的负荷下运行，负荷范围一般为0.15kgBOD/(kgMLSS.d)水力停留时间为25h，污泥龄较长，且一般为1520d。在B段曝气池中生长的微生物除菌胶团微生物外，有相当数量

11、的高级真核微生物，这些微生物世代期比较长，并适宜在有机物含量比较低的情况下生存和繁殖。 3：A段与B段各自拥有独立的污泥回流系统，相互隔离，保证了各自独立的生物反应过程和不同的微生物生态反应系统，人为地设定了A和B的明确分工。 工作机理 1： 开放式系统原理 AB工艺中不设初沉池，从而使污水中的微生物在A段得到充分利用，并连续不断的更新，使A段形成一个开放性的、不断由原污水中生物补充的生物动态系统。 2： 微生物的生物相及其特性 A段内微生物活性强、世代期短、具有很强的吸附能力。 当A段以兼氧的方式运行时，由于供氧较低，高活性微生物为了满足自身代谢能量的要求，被迫对在好氧条件下把不易分解的有机

12、物进行初步分解，起到大分子断链的作用，使其转化为较小分子的易降解有机物，从而在后续的B段好氧曝气中易于被去除。B段主要是世代期长的真核微生物，能够保证出水水质。 A-B法工艺的优缺点A-B法工艺的优点 具有优良的污染物去除效果，较强的抗冲击负荷能力，良好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。 1：对有机底物去除效率高。 2：系统运行稳定。主要表现在：出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。 3：有较好的脱氮除磷效果。 4：节能。运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。经试验证明，AB法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%25%. A-B工艺的缺点 缺点一： A段在运行中

13、如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。 缺点二： 当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除BOD55%60%，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脱氮。 缺点三： 污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。 A/A/O组合工艺 AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用

14、于除水中的有机物。A/O法脱氮工艺的特点： （a） 流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低； （b） 反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分； （c） 曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质； （d） A段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免DO的增加。O段的前段采用强曝气，后段减少气量，使内循环液的DO含量降低，以保证A段的缺氧状态。 A/O法存在的问题： 1.由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低； 2、若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。

15、从外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90 3、 影响因素 水力停留时间 （硝化6h ，反硝化2h ）循环比MLSS（3000mg/L）污泥龄（ 30d ）N/MLSS负荷率（ 0.03 ）进水总氮浓度（ 30mg/L）A-A-O工艺 A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（生物脱氮除磷）。按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称。 原废水与含磷回流污泥一起进入厌氧池，除磷菌在这里完成释放磷和摄取有机物；混合液从厌氧池进入缺氧池，本段的首要功能是脱氮，硝态氮是通

16、过循环由好养池送来的，循环的混合液量较大，一般为2倍的进水量。然后，混合液从缺氧池进入好氧池曝气池，这一反应池单元式多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等反应都在本反应器内进行。最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部风回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。 本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。而且在厌氧-缺氧-好养交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。 运行中切勿投药，厌氧池和缺氧池只有轻缓搅拌，运行费用低。 该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除

17、磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。 SBR工艺 SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间

18、歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。SBR法的一个运行周期包括五个阶段 阶段起净水池作用，内设搅拌机械； 阶段起曝气池作用，内设曝气机械； 阶段起沉淀池作用； 阶段排水用滗水器； 阶段排泥机械（泵）主要设施与设备一、设施的组成 本法原则上不设初次沉淀池，本法应用于小型污水处理厂的主要原因是设施较简单和维护管理较为集中。为适应流量的变化，反应池的容积应留有余量或采用设定运行周期等方法。但是，对于游览地等流量变化很大的场合，应根据维护管理和经济条件，研究流量调节池的设置。 二、反应池 反应池的形式为完全混合型，反应池十分紧凑，占地很

19、少。形状以矩形为准，池宽与池长之比大约为1：11：2，水深46米。 反应池水深过深，基于以下理由是不经济的：如果反应池的水深大，排出水的深度相应增大，则固液分离所需的沉淀时间就会增加。专用的上清液排出装置受到结构上的限制，上清液排出水的深度不能过深。 反应池水深过浅，基于以下理由是不希望的：在排水期间，由于受到活性污泥界面以上的最小水深限制，上清液排出的深度不能过深。与其他相同BODSS负荷的处理方式相比，其优点是用地面积较少。 反应池的数量，考虑清洗和检修等情况，原则上设2个以上。在规模较小或投产初期污水量较小时，也可建一个池。 三、排水装置 排水系统是SBR处理工艺设计的重要内容，也是其设

20、计中最具特色和关系到系统运行成败的关键部分。目前，国内外报道的SBR排水装置大致可归纳为以下几种：潜水泵单点或多点排水。这种方式电耗大且容易吸出沉淀污泥；池端（侧）多点固定阀门排水，由上自下开启阀门。缺点操作不方便，排水容易带泥；专用设备滗水器。滗水器是是一种能随水位变化而调节的出水堰，排水口淹没在水面下一定深度，可防止浮渣进入。理想的排水装置应满足以下几个条件： 单位时间内出水量大，流速小，不会使沉淀污泥重新翻起；集水口随水位下降，排水期间始终保持反应当中的静止沉淀状态；排水设备坚固耐用且排水量可无级调控，自动化程度高。 在设定一个周期的排水时间时，必须注意以下项目： 上清液排出装置的溢流负荷确定需要的设备数量； 活性污泥界面上的最小水深主要是为了防止污泥上浮，由上清液排出装置和溢流负荷确定，性能方面，水深要尽可能小； 随着上清液排出装置的溢流负荷的增加，单位时间的处理水排出量增大，可缩短排水时间，相应的后续处理构筑物容量须扩大； 在排水期，沉淀的活性污泥上浮是发生在排水即将结束的时候，从沉淀工序的中期就开始排水符合SBR法的运行原理 氧化沟 氧化沟