污水处理基础知识

1、污水处理基础知识污水处理基础知识百威武汉最佳实践交流百威武汉最佳实践交流2008.1.21啤酒废水特点啤酒废水特点污水生物处理常用术语解释污水生物处理常用术语解释 好氧处理技术好氧处理技术 厌氧处理技术厌氧处理技术 运行参数及影响因素运行参数及影响因素 啤酒废水是属较高浓度的有机污染废水 污染成分有害无毒，主要含有糖类、果胶、 啤酒花、酵母残渣、蛋白质、纤维素等有机物和少量无机盐类 可生化性B/C大于0.6,可生化性较好 中等浓度,营养配比平衡,非常适于进行生化处理的无毒有机废水 废水水质变化较大,负荷冲击较强 宜采用以厌氧生物处理为主的废水治理工艺 啤酒废水特点啤酒废水特点污水的生物处理概念

2、及分类污水的生物处理概念及分类 生物处理的概念 污水的生物处理是利用微生物具有氧化分解有机物的这一功能，采取一定的人工措施，创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使其大量增殖以提高氧化分解有机物效率的一种污水处理方法。 污水处理方法分类（1）物化处理方法 混凝、氧化还原、离子交换、气浮、电化学、膜法、光化学、电磁、超声等（2）生物处理方法 好氧生物处理、厌氧生物处理、兼性生物处理名词解释（名词解释（1） （1）BOD (Biological Oxygen Demand)(生物需氧量): 在水温为20的条件下，由于微生物(主要是细菌)的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量，称为生物化学需氧

3、量或生化需氧量。 （2）COD (Chemical Oxygen Demand)(化学需氧量): 用强氧化剂(我国法定用重铬酸钾)，在酸性条件下，将有机物氧化成CO2与H2O所消耗的氧量，即称为化学需氧量 （3） MLSS（混合液悬浮固体） (Mixed Liquor Suspended Solids) : MLSS是指曝气池中单位体积活性污泥混合液中悬浮物的重量，有时也称之为污泥浓度。MLSS的大小间接反映了混合液中所含微生物的量。 （4）MLVSS(混合液挥发性悬浮固体): (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids) MLVSS是指曝气池中单位体积活性

4、污泥混合液中挥发性悬浮物的重量。名词解释（名词解释（2） （5）SV(污泥沉降指数):(Settling Velocity) SV是指曝气池混合液静止沉降30min后污泥所占的体积。 SV的体积越小，污泥沉降性能越好。城市污水厂SV常在15%30%。SV值应采用1000mL量筒来测定，也有的用100mL量筒，因其直径较小，对污泥的沉降有阻滞效应，SV值将偏高。 （6）SVI(污泥沉降比): (Sludge Volume Index) SVI系指曝气池中活性污泥混合液经30min沉降后，1g干污泥所占的污泥层体积(以mL计)。 在SVI的概念中排除了污泥浓度对沉降体积的影响，反映了活性污泥的松散

5、程度，是判断污泥沉降浓缩性能的一个常用参数。 一般认为SVI小于100时，污泥沉降良好；SVI大于200时，污泥膨胀，沉降性能差。名词解释（名词解释（3） （7） Ns(污泥负荷): 曝气池内单位重量(kg)活性污泥，在单位时间(1d)内能够承受的有机物的重量。（kgCOD/kgVSSd） （8） Nv(容积负荷): 单位容积（m3）曝气池内，在单位时间(1d)内能够承受的有机物的重量。（kgCOD/m3d）名词解释（名词解释（4） （9） HRT(水力停留时间):(Hydraulic Remained Time) 污水在反应器中的停留时间，HRT=V/Q （10） SRT(污泥龄):(Slu

6、dge Remained Time) 曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比，称之为污泥龄，即活性污泥在曝气池内的平均停留时间，因之又称为“生物固体平均停留时间”。名词解释（名词解释（5） （12） TSS(出水悬浮固体):(Total Suspended Solids) TSS是指单位体积出水中悬浮物的重量。TSS值的大小是活性污泥系统运行状况及污泥性状的一个重要的指标。 TSS的多少与污泥絮粒大小、丝状菌数量等有关。偏高还同管理上的不善导致污泥性状恶化有关，如溶解氧不足、进水pH值及有毒物质超标、回流污泥过量等。当TSS30mg/L时，表明悬浮物流失过多，这时应寻找原因，采取对策，加以纠

7、正。名词解释（名词解释（6） （13）TOC(总有机碳): (Total Organic Carbon) 将一定数量的水样经过酸化，用压缩空气吹脱其中的无机碳酸盐，排除干扰，然后注人含氧量已知的氧气流中，再通过以铂钢为触媒的燃烧管，在900高温下燃烧，把有机物所含的碳氧化成CO2，用红外气体分析仪记录CO2的数量并折算成含碳量即等于总有机碳。（14）DO(溶解氧): (Dissolved Oxidation) 每升污水中所含氧气得质量数(mg/L)。名词解释（名词解释（7）好氧处理原理好氧处理原理有机物+氧+微生物（C,O,H,N,S,P）合成能中间产物原生质（微生物生长）CO2,H2O,NH

8、3SO42-,PO43-+能热随水排出好氧生物处理过程示意图活性污泥法净化废水过程活性污泥法净化废水过程1 吸附 废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊混合液，废水中的污染物被比表面积巨大且表面上含有多糖类粘性物质的微生物吸附和粘连。呈胶态的大分子有机物被吸附后，首先被水解酶作用，分解为小分子物质，然后这些小分子与溶解性有机物一道在透膜酶的作用下或在浓差推动下选择性渗入细胞体内。 初期吸附过程进行得十分迅速，往往在1040min内，BOD5可下降80%90%。此后，下降速度迅速减缓。 2 微生物的代谢 吸收进入细胞体内的污染物通过微生物的代谢反应而被降解，一部分经过一系列中间状态氧化为最终产物

9、CO2和H2O等，另一部分则转化为新的有机体，使细胞增殖。活性污泥法净化废水过程活性污泥法净化废水过程 3 凝聚与沉淀 凝聚的原因主要是：细菌体内积累的聚-羟基丁酸释放到液相，促使细菌间相互凝聚，结成绒粒；微生物摄食过程释放的粘性物质促使凝聚；在不同的条件下，细菌内部的能量不同，当外界营养不足时，细菌内部能量降低，表面电荷减少，细菌颗粒间的结合力大于排斥力，形成绒粒；而当营养物充足时（废水与活性污泥混合初期，F/M较大），细菌内部能量大，表面电荷增大，形成的绒粒重新分散。 沉淀是混合液中固相活性污泥颗粒同废水分离的过程。固液分离的好坏，直接影响出水水质。所以，活性污泥法的处理效率，同其他生物处

10、理方法一样，应包括二次沉淀池的效率，即用曝气池及二沉池的总效率表示。除了重力沉淀外，也可用气浮法进行固液分离。 活性污泥法净化废水过程活性污泥法净化废水过程污泥性能指标污泥性能指标 混合液悬浮固体MLSS 污泥沉降比SV 污泥体积指数SVI活性污泥系统的运行控制活性污泥系统的运行控制运行控制方法 污泥负荷法 MLSS法 SV法 污泥龄法 好氧反应影响因素好氧反应影响因素溶解氧含量 1.5-2.5mg/l营养物质平衡C：N：P=20：5：1pH值6.58.5 水温35-15 MCRT:污泥微生物细胞平均停留时间(5-15d)有毒物质BOD污泥负荷 厌氧消化： 是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物的

11、作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程厌氧生物处理主要依靠三大主要类群的细菌：水解酸化细菌、产氢产乙酸细菌、 产甲烷细菌来联合完成的。 分为三个阶段：1、水解酸化 2、产氢产乙酸 3、产甲烷厌氧处理原理厌氧处理原理 有机物有机物微生物微生物同化合成同化合成异化分解异化分解原生质原生质能量能量 + 有机酸、醇、醛及有机酸、醇、醛及CO2、NH3、H2S等等微生物微生物原生质原生质CO2、CH4+能能产酸菌作用产酸菌作用甲烷菌作用甲烷菌作用厌氧系统厌氧系统-净化机理净化机理不溶性有机物和大分子可溶性有机物水解挥发性脂肪酸脱氢兼性菌（异养菌）产酸菌（专性菌）细菌体有机物其

12、它产物、H2O等简单有机物、长链有机物CO2、H2O甲烷发酵甲烷菌 （专性自养菌）CH4、H2O细菌体酸性阶段碱性阶段水解阶段产酸阶段甲烷阶段厌氧处理原理厌氧处理原理 厌氧处理过程厌氧处理过程 水解阶段： 在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质及脂肪水解与发酵转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳及氢等。 参与的微生物： 包括细菌、原生动物和真菌，统称水解与发酵细菌，大多数为专性厌氧菌，也有不少兼性厌氧茵。 产酸阶段： 在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸。 参与的微生物： 产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌，它们能够在厌氧条件下，将第一阶段的产物转化为乙酸、二氧

13、化碳、氢；厌氧反应处理过程厌氧反应处理过程 甲烷阶段： 通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组是对乙酸脱按产生甲烷， 参与的微生物： 甲烷菌或称为产甲烷菌，属于绝对的厌氧菌，主要代谢产物是甲烷。厌氧反应处理过程厌氧反应处理过程厌氧（厌氧（UASB）工艺简介）工艺简介Influent沼气管Biogas排水管Water Effluent排泥管Sludge Discharge进水管上流式厌氧污泥床反应器（UASB）Up-flow Anaerobic Sludge Blanket Reactor三相分离器Phase Separator布水器Water Distribu

14、tor反应区气液固三相分离区UASB反应器的特点反应器的特点 一是反应器中高浓度的以颗粒状形式存在的高活性污泥。这种污泥是在一定的运行条件下，通过严格控制反应器的水力学特性以及有机污染物负荷的条件下，经过一段时间的培养而形成的。颗粒污泥特性的好坏将直接影响到UASB反应器的运行性能，即是说有否性能良好的颗粒污泥存在是UASB反应器运行的关键所在。颗粒污泥是在反应器运行过程中，通过污泥的自身絮凝、结合及逐步的固定化过程而形成的。 二是反应器内具有集泥、水和气分离于一体的三相分离器。这种三相分离器可以自动地将泥、水、气加以分离并起到澄清出水、保证集气室正常水面的功能。 三是反应器中无需安装任何搅拌

15、装置，反应器的搅拌是通过产气的上升迁移作用而实现的，因而具有操作管理比较简单的特性。 布水器布水 上升流速一般为0.51.5m/h，多宜在0.60.9m/h之间。 水流依次流经污泥床、污泥悬浮层至三相分离器及沉淀区。 进水与污泥床及污泥悬浮层中的微生物充分混合接触并进行厌氧分解。 气、水、泥三相混合液（消化液）在三相分离器中分离。 UASB反应器的运行反应器的运行 温度和温度的波动 3540C pH值 水解与产酸菌对PH值的适应范围:4.5-8.5 甲烷细菌对PH值的适应范围:6.5-7.5 如水解阶段与产酸阶段的反应速率超过甲烷阶段，VFA将会累积，PH值降低，影响甲烷菌的生活环境 VFA（

16、挥发性脂肪酸） 一般控制在200-400mg/L，同时需保持一定碱度，使系统有足够缓冲能力，碱度一般2000mg/L 营养物质 C、N、P比例：200-300：5：1为宜 C/N太高，细胞的氮量不足，消化液的缓冲能力低，PH值容易降低；C/N太低，氮量过多，PH值可能上升，铵盐容易积累，会抑制消化进程 有机负荷4-6kgCOD/m3*d 厌氧外理系统正常运转取决于产酸与产甲烷反应速率的相对平衡.若有机负荷过高,产酸产率将大于产甲烷率,挥发酸将累积而使PH值下降,破坏产甲烷阶段的正常进行 厌氧生物处理影响因素厌氧生物处理影响因素百威污水处理工艺流程百威污水处理工艺流程厌厌氧氧系系统统好好氧氧系系

17、统统厌氧集水井2#旋转格栅2#均衡池2#初沉池2#反应器2#生物过滤器1#曝气池2#沉淀池1#沉淀池2#曝气池3#清水池4#污泥浓缩池污泥脱水机1#旋转格栅1#初沉池1#均衡池1#反应器1#生物过滤器好氧集水井回收水泵房曝气风机高浓污水火炬火炬锅炉大气大气截留物截留物小车小车生活污水回流污泥剩余污泥底部污泥上清液厂外用户厂外压滤水大气低浓污水转换井厌氧系统厌氧系统-集水井集水井 容积：48M3 收集来至糖化、发酵、过滤车间的高COD浓度污水 初步混合 液位控制厌氧系统厌氧系统-旋转格栅旋转格栅 转鼓式格栅(间隙0.5mm ) 分离高浓度污水中的大颗粒有机物和无机物（如谷壳、木块、浮渣等） 分离

18、出的杂物送入垃圾车中 污水流入初沉淀池进行下步处理厌氧系统厌氧系统-初沉池初沉池 作用:去除废水中泥沙等无机污泥和部分有机污泥,有利于降低厌氧处理负荷及悬浮物对厌氧系统的冲击。 浮渣及沉降于底部的悬浮物排入4#污泥浓缩池 污水溢流至均衡池进行下步处理 进水TSS：560mg/l出水TSS：330mg/l TSS去除率是应映初沉池工作效率的重要指标 可采化学沉法淀厌氧系统厌氧系统-均衡池均衡池 作用: 使厌氧进水流量与浓度在一定时间内保持稳定;预酸化,产生VFA,有利于厌氧反应的进行 停留时间和液位 6-8hr 60% - 80% 温度 16-39 PH 范围:4.5-8.5 最佳 5-7 VF

19、A/COD转化率 最小值应该为0.3。该转化率越高，UASB中COD的去除效果越好厌氧系统厌氧系统-反应器反应器沼气沼气出水出水进水进水(5)集气罩集气罩悬浮污泥区悬浮污泥区颗粒污泥区颗粒污泥区 温度 范围30-40 最适宜温度37-38 PH：7.0-7.2 体积负荷率和UASB废水停留时间 7.0kgCOD/m3/8hr出水指标： COD240kg/l(或去除率为90%) BOD5135mg/l TSS200mg/l VFA250mg/l 厌氧系统厌氧系统-生物过滤器生物过滤器 工作原理:细菌和藻类在潮湿木块和石灰石粉的混合物上滋生，废气中有气味的化合物（有机酸和硫化氢）通过过滤层后转变或

20、者退化,硫化氢（H2S）被氧化成为硫元素和硫酸，再用氢氧化钙中和后排放。好氧系统好氧系统-1#曝气池曝气池 收集包装车间、动力车间、卫生间排水以及厌氧处理系统出水、4#污泥池回水、脱泥机压滤水、生活污水 通过风机向池中的微生物供氧 池中微生物（活性污泥，具有好氧特性），在得到大量氧气时，吸附、氧化分解有机物 最终生成二氧化碳和水，达到处理污水的目的 ，同时其自身得到增殖 容积：11000M3好氧系统好氧系统-二沉池二沉池 收集1#曝气池尾部的泥水混合物 在相对静止的环境中,依自重力作用进行泥、水分离 上清液流入2#曝气池，进行下一步处理 刮泥机收集沉入底部的污泥，经过污泥泵按工艺要求回流至1#

21、曝气池或排入4#浓缩池 容积：1582M3/2154M3好氧系统好氧系统-二次曝气池二次曝气池 从1#、2#沉淀池流入的上清液，在该池中再进行曝气 进一步氧化分解，使排放污水中各项指标，如BOD、COD、TSS等进一步降低，达到排放的标准 提高出水的DO 容积：5918M3生物指示生物指示-金鱼缸金鱼缸 是污水处理的最后一道工序 自于2#曝气池的污水在此池中沉淀，处理后的污水符合国家的环保排放标准 处理后的污水可以放养鱼类 容积：3229M3 污水排放标准 （国家新扩改一级） COD 100 mg/l BOD 20 mg/l TSS 70 mg/l PH 6-9 NH3-N 0.5mg/l15 mg/l TP好氧系统好氧系统-4#污泥浓缩池污泥浓缩池 收集好氧系统排放的剩余污泥及厌氧初沉池排出污泥，并作为下一步污泥脱水的污泥源。 经沉淀、分离、浓缩后上部的清水排入1#曝气池中进行处理 浓缩后污泥送至污泥脱水系统进行下一步处理 容积：1200M3好氧系统好氧系统-脱泥机脱泥机 工作原理： 以过滤介质两面的