水处理工艺介绍

1、环境工程学校：华南师范大学学院：化学与环境学院 1）大气染控制工程 2）水污染控制工程 主要内容大气污染控制工程 主要是研究预防和控制大气污染，保护和改善大气质量的工程技术措施。 主要内容： 除尘装置 硫氧化物的污染控制 固定源氮氧化物污染控制 挥发性有机物的控制 空气净化与大气污染控制技术 处处理理技技术术 利利用用的的主主要要原原理理 主主要要去去除除对对象象 机械除尘 过滤除尘 静电除尘 湿式除尘 物理吸收法 化学吸收法 吸附法 催化氧化法 生物法 燃烧法 稀释法 重力沉降作用、 离心沉降作用 物理截流作用 静电沉降作用 惯性碰撞作用、洗涤作用 物理吸收 化学吸收 界面吸附作用 氧化还原

2、反应 生物降解作用 燃烧反应 扩散 颗粒/气溶胶状态污染物 颗粒/气溶胶状态污染物 颗粒/气溶胶状态污染物 颗粒/气溶胶状态污染物 气态污染物 气态污染物 气态污染物 气态污染物 可降解性有机污染物、还原态无机污染物 有机污染物 所有污染物 一、除尘装置从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置 湿式除尘装置 干式除尘装置 按分离原理分类 ：重力除尘装置（机械式除尘装置） 惯性力除尘装置（机械式除尘装置）离心力除尘装置（机械式除尘装置）洗涤式除尘装置过滤式除尘装置电除尘装置声波除尘装置 旋风除尘器 利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置 旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除

3、尘器是由进气管、筒普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成体、锥体和排气管等组成 气流沿外壁由上向下旋转运动：气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋外涡旋 少量气体沿径向运动到中心区域少量气体沿径向运动到中心区域 旋转气流在锥体底部转而向上沿旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋轴心旋转：内涡旋 气流运动包括切向、轴向和径向：气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度切向速度、轴向速度和径向速度 旋风除尘器气流与尘粒的运动 旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）切向速度决定气流质点离心力大小，切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁颗粒在离心力作用

4、下逐渐移向外壁到达外壁的尘粒在气流和重力共同作到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗用下沿壁面落入灰斗上涡旋气流从除尘器顶部向下高速上涡旋气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出排出旋风除尘器 影响旋风除尘器效率的因素 二次效应被捕集粒子的重新进入气流比例尺寸比例尺寸对性能的影响除尘器下部的严密性烟尘的物理性质操作变量旋风除尘器电除尘器电除尘器的工作原理 三个基本过程悬浮粒子荷电高压直流电晕带电粒子在电场

5、内迁移和捕集延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）捕集物从集尘表面上清除振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗 电除尘器的工作原理From www.state.ia.us电除尘器的工作原理电除尘器结构除尘器类型 除尘器类型双区电除尘器通风空气的净化和某些轻工业部门单区电除尘器控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染 管式电除尘器用于气体流量小，含雾滴气体，或需要用水洗刷电极的场合 板式电除尘器为工业上应用的主要型式，气体处理量一般为25一50m3/s以上电除尘器文丘里洗涤器除尘器系统的构成文丘里洗涤器除雾器沉淀池加压循环水泵除尘过程文丘里除尘器： 收缩管， 喉

6、管， 扩散管就其断面形状 圆形文丘里除尘器 矩形文丘里除尘器文丘里洗涤器 除尘过程 含尘气体由迸气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能在喉管入口处，气速达到最大，一般为50180m/s洗涤液 （一般为水）通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速充分的雾化是实现高效除尘的基本条件 文丘里洗涤器气速、液滴速度和捕集效率气速、液滴速度和捕集效率wc型低压文丘里除尘器袋式除尘器 采用纤维织物作滤科的袋式除尘器（主要讨论），在工业尾气的除尘方面应用较广 除尘效率一般可达99%以上 效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用袋式除尘器的工作原理含尘气流从

7、下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落人灰斗中粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作 用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层袋式除尘器的工作原理 新鲜滤料的除尘效率较低 粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力差增大，会把己附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降n 除尘器压力过高，还会使除尘系除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰器阻力达到一定数值后，要及时清灰n 清灰不应

8、破坏粉尘初层清灰不应破坏粉尘初层袋式除尘器的工作原理 袋式除尘器的分级效率曲线 袋式除尘器除尘效率的影响因素 粉尘负荷 过滤速度 烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比 过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。 一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降 过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关除尘器的合理选择1.选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度 2.粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大的影响 除尘器名称除尘器名称全效率（）全效率（）不同粒径（不同粒径（m）时的分级效率（）时的分级效率

9、（）055101020104444带挡板的沉降室带挡板的沉降室58.67.522438090普通的旋风除尘器普通的旋风除尘器65.31233578291长锥体旋风除尘器长锥体旋风除尘器84.240799299.5100喷淋塔喷淋塔94.5729698100100电除尘器电除尘器97.09094.59799.5100文丘里除尘器文丘里除尘器（7.5kPa）99.59999.5100100100袋式除尘器袋式除尘器99.799.5100100100100除尘器的合理选择 3.气体的含尘浓度气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒4.气体温度和其它性质也

10、是选择除尘设备时必须考虑的因素 高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器 烟气中同时含有SO2、NO等气态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题5.选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题 一、水污染控制工程 从环境工程设计了解污水的处理的问题设计的本质设计的本质 就是解决问题就是解决问题工程设计的本质工程设计的本质 就是解决工程建设过程中的各种问题就是解决工程建设过程中的各种问题一、设计的本质问题工程不是单纯的技术问题，而与社会经济密切联系，需要综合考虑技术、经济、市场、法律等多方面因素。二、环境工程设计的程序二、环境工程设计的程序项目建议书项目建议书阶段阶段可行性研究阶段可行性研

11、究阶段工程设计阶段工程设计阶段初步设计阶段施工图设计阶段项目建议书项目建议书阶段阶段五、环境工程设计的程序五、环境工程设计的程序可行性研究阶段可行性研究阶段二、环境工程设计的程序二、环境工程设计的程序 初步设计的任务是确定项目建设的规模、目的、技术可靠性和经济合理性，解决建设对象最重要的经济和技术问题。初步设计应对不同方案具体进行技术经济分析。工程设计阶段初步设计阶段二、环境工程设计的程序二、环境工程设计的程序初步设计初步设计二、环境工程设计的程序二、环境工程设计的程序 以批准的初步设计文件的内容为依据，开展施工图设计。施工图深度应能满足施工安装、加工及施工预算编制的要求，设计文件包括设计图纸

12、、设计说明、材料设备表、施工预算等，在施工图设计中，对于主要生产构筑物的设计，其结构选型、施工方法以及操作标准，运转管理等方面宜与建设和使用单位交换意见，确保工程的合理性和可操作性。施工图设计阶段三、环境工程设计的程序三、环境工程设计的程序项目竣工验收阶段二、环境工程设计的程序二、环境工程设计的程序二.污水厂处理厂设计原则 2.1 满足排放要求满足排放要求2.2 设计参数可靠设计参数可靠2.3 经济合理，技术合理。经济合理，技术合理。2.4 远、近期结合，不宜分期建设的部分，如远、近期结合，不宜分期建设的部分，如 配水配水井、泵房、加药间等，土建可一次建设，设备分井、泵房、加药间等，土建可一次

13、建设，设备分期安装。期安装。2.5 要考虑安全运行要考虑安全运行2.6 环境卫生绿化环境卫生绿化城市污水处理工艺的选择1.污水处理工艺流程选定因素：污水处理工艺流程选定因素： 污水处理程度污水处理程度 工程造价低、省能耗、节省运行费及占地少。工程造价低、省能耗、节省运行费及占地少。 运行管理简单、控制环节少、易于操作。运行管理简单、控制环节少、易于操作。 因地制宜，结合处理厂所在地区特点，污水处理可分因地制宜，结合处理厂所在地区特点，污水处理可分期、分级实施。期、分级实施。 污水、污泥资源化污水、污泥资源化 原废（污）原废（污）水水格栅格栅（曝气）沉砂池（曝气）沉砂池初沉池初沉池生物处理生物处

14、理二沉池二沉池消毒消毒视需要增加工艺视需要增加工艺污泥浓缩污泥浓缩污泥消化污泥消化污泥脱水污泥脱水出出流流出出流流出出流流一级处理一级处理二级处理二级处理三级处理三级处理剩剩余余污污泥泥污污泥泥处处理理与与处处置置一般废（污）水处理厂的工艺流程一般废（污）水处理厂的工艺流程2.沉砂池沉砂池 平流式平流式 曝气沉砂池曝气沉砂池 旋流沉砂池旋流沉砂池 2.2沉砂池：平流式、曝气沉砂池、钟式（旋流）沉砂池：平流式、曝气沉砂池、钟式（旋流）沉砂器沉砂器适用条件见下表适用条件见下表3：3.3沉淀池：详见表沉淀池：详见表4平流沉淀池竖流沉淀池幅流式沉淀池斜板沉淀池 生物处理厌氧法与好氧法的比较好氧处理3.

15、1：活性污泥法3.2：氧化沟活性污泥法3.3：间歇式活性污泥法3.4: 生物膜法 就是以含于废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中的有机污染物。3.活性污泥去除有机物的过程主要包括三个阶段（1 1）吸附阶段）吸附阶段 污水中的污染物与活性污泥微生物充分接触过程中，被具有巨大比表面积（可达200010000m2/m3）且表面有多糖类粘性物质的活性污泥微生物所吸附及粘连，从而使污水得到净化。（2 2）氧化阶段）氧化阶段 活性污泥在有氧条件下，以吸附及吸收的一部分有机物为营养，进行细胞合成，以另一部分进行分解代谢，并释放能量。（3

16、 3）絮凝体的形成）絮凝体的形成与凝聚沉淀阶段与凝聚沉淀阶段 氧化阶段合成的菌体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。图52 活性污泥法基本流程普通活性污泥法处理系统普通活性污泥法处理系统活性污泥法通常是由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系统所组成，如图52所示长沙市第二污水处理厂3.2氧化沟技术简介氧化沟技术简介氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池，是活性污泥法的一种变形。234567891: 进水；2：沉淀池；3：转刷；4：中心墙；5：导流1: 进水；2：沉淀池；3：转刷；4：中心墙；5：导流板；6：导流墙；7：出水堰；8：边壁；9：刮泥机;

17、 板；6：导流墙；7：出水堰；8：边壁；9：刮泥机; 10: 回流污泥10: 回流污泥图6-6 氧化沟构造和工艺流程图示图6-6 氧化沟构造和工艺流程图示101采用的处理流程采用的处理流程 氧化沟处理工艺介绍氧化沟处理工艺介绍氧化沟的类型氧化沟的类型1) 传统转刷曝气氧化沟；传统转刷曝气氧化沟；2) 三沟式氧化沟；三沟式氧化沟；3) 卡鲁塞尔氧化沟；卡鲁塞尔氧化沟；4) 奥贝尔氧化沟；奥贝尔氧化沟；5) 一体化氧化沟；一体化氧化沟；6) 微曝氧化沟等等；微曝氧化沟等等； 氧化沟处理工艺介绍氧化沟处理工艺介绍图图1 1 采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟 (英国英国AS

18、H Vale 污水处理厂污水处理厂) 氧化沟处理工艺介绍氧化沟处理工艺介绍-卡鲁塞尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟图图2 OTV-Gruger2 OTV-Gruger的三沟式氧化沟的三沟式氧化沟(Faabborg(Faabborg污水处理厂污水处理厂) ) 氧化沟处理工艺介绍氧化沟处理工艺介绍-三沟式氧化沟三沟式氧化沟图图6 6 三沟式氧化沟可调式出水堰三沟式氧化沟可调式出水堰进、出水装置进、出水装置 氧化沟处理工艺介绍氧化沟处理工艺介绍-三沟式氧化沟三沟式氧化沟图图3 Orbal3 Orbal型氧化沟型氧化沟 氧化沟处理工艺介绍氧化沟处理工艺介绍- Orbal氧化沟型氧化沟型（Sequencing B

19、atch Reactor Activated Sludge Process，简写为SBR），又称为间歇式活性污泥法，由于在运行中采用间接操作的形式，每一个反应池是一批批地处理废水，因此而得名。3.3、间歇式活性污泥法的特点、间歇式活性污泥法的特点进水 反应 沉淀 排水 闲置3.3、间歇式活性污泥法工艺流程、间歇式活性污泥法工艺流程SBR工艺的一个完整操作周期有五个阶段（见图5-8）：进水期(fill)、反应期(react)、沉淀期(settle)、排水期(draw) 和闲置期(idle)SBR的几种衍生变形处理工艺3.3SBR的几种衍生变形处理工艺(也有称之为C-TECH)CASS工艺工艺CA

20、SS工艺是工艺是Goronszy教授在教授在ICEAS的基础上开发出来的的基础上开发出来的(1) 生物选择器生物选择器 (2) 缺氧区缺氧区 (3) 好氧区好氧区 (4) 回流污泥和剩余污泥回流污泥和剩余污泥 (5) 滗水器滗水器图图5-45-4循环式活性污泥法工艺循环式活性污泥法工艺(CASS)(CASS)的组成的组成SBR的几种衍生变形处理工艺3.4、生物膜法基本概念、生物膜法基本概念 生物膜是依靠附着于固体表面滤料的介质上而生长繁殖的微生物净化有机物的好氧处理方法。 主要的生物膜法有： 生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等； 生物转盘； 生物接触氧化法； 好

21、氧生物流化床等。3.4、生物膜法基本原理、生物膜法基本原理1、生物膜的形成2、生物膜的成熟3、生物膜的更新与脱落 含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。 在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定。生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20C)， 成熟的生物膜一般厚度为2mm。生物膜的基本结构如图5-7所示。生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；厌氧的代谢产物增多，气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力，易于脱落。老化

22、膜脱落，新生生物膜又会生长起来。三、生物滤池三、生物滤池 3.4生物处理：详见表生物处理：详见表6厌氧处理 4.1：基本原理 4.2：主要类型 厌氧接触法 厌厌氧氧生生物物滤滤池池 UASB 厌氧膨胀床(EGSB)和厌氧流化床(UFB) 厌氧折流反应器4.1 厌氧生物处理的基本原理 传统上，污泥在脱水作最后处置前进行厌氧处理，传统上，污泥在脱水作最后处置前进行厌氧处理，称为污泥消化，称为污泥消化，“消化消化”也常作为厌氧处理的简称。也常作为厌氧处理的简称。早期的厌氧处理都是针对污泥消化的。早期的厌氧处理都是针对污泥消化的。 厌氧的反应过程大致可以分为几个步骤：水解；酸厌氧的反应过程大致可以分为

23、几个步骤：水解；酸化；乙酸化；甲烷化。化；乙酸化；甲烷化。 产生气味的原因是原水中的产生气味的原因是原水中的N、S被还原为被还原为H2S、NH3等。等。厌氧接触法污泥浓度要求很高，在污泥浓度要求很高，在1200015000mg/L左右；左右；污泥回流量很大，一般是废水流量的污泥回流量很大，一般是废水流量的23倍倍。厌氧接触法对悬浮物高的有机废水（如肉类加工废水）效果很好，中温厌氧接触法对悬浮物高的有机废水（如肉类加工废水）效果很好，中温消化经过消化经过612小时，小时，BOD5去除率可达去除率可达90以上。以上。厌氧生物滤池厌氧生物滤池(AF升流式，升流式，DSFF降流式降流式)密封的水池，优

24、点有：处理能力较高；微生物浓度高，出水密封的水池，优点有：处理能力较高；微生物浓度高，出水SS较低，设备简单、操较低，设备简单、操作方便；作方便；缺点：滤料费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部，而且堵塞后没有有效的清洗方缺点：滤料费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部，而且堵塞后没有有效的清洗方法法。升流式厌氧污泥床（升流式厌氧污泥床（UASB）升流式厌氧污泥床（升流式厌氧污泥床（UASB），由），由荷兰荷兰Dr. Gatze Lettinga在在20世纪世纪70年代研发的，是集生物反应与年代研发的，是集生物反应与沉淀于一体沉淀于一体 ，主要构造包括：，主要构造包括：污污泥床、污泥悬浮层、沉淀区、三

25、相泥床、污泥悬浮层、沉淀区、三相分离器及进水系统分离器及进水系统。SS4000-5000mg/LUASB工艺控制工艺控制进水基质营养比：进水基质营养比：C：N：P=250：5：1。进水进水SS小于小于4000-5000mg/L，启动阶段应小于，启动阶段应小于2000mg/L。氨氮一般小于氨氮一般小于1000mg/L，50-200mg/L有利于微生物生长。有利于微生物生长。硫酸根浓度应小于硫酸根浓度应小于5000mg/L。厌氧膨胀床(EGSB)和厌氧流化床(UFB)特点：特点：(a)床内具有很高的微生物浓度床内具有很高的微生物浓度(一般为一般为30gMLVSS/L左右左右)，有机物容积负荷，有机物容积负荷率较大，水力停留时间短，具有较好的率较大，水力停留时间短，具有较好的耐冲击负荷能力，运行稳定；耐冲击负荷能力，运行稳定；(b)膨胀或流化的载体可避免堵塞；膨胀或流化的载体可避免堵塞；(c)床内生物固