化学工程学-水：生活污水厂常规处理工艺解析

1、生活污水厂常规处理工艺解析目录1 污水处理基本理论知识2 城镇污水处理厂主要工艺3 新环保法对污水厂的挑战与机遇第一部分 污水处理基本理论知识城市污水的组成城市污水的污染指标水处理基本方法污水处理厂典型工艺1.1 城市污水的组成生活污水工业废水入渗地下水合流制排水系统的初期雨水1.2 城市污水的污染指标物理指标浊度、色度、嗅味、SS、水温等化学指标无机物污染指标：pH、氮、磷、无机盐、重金属离子有机物污染指标：BOD、COD、TOC、毒物生物指标细菌总数、粪大肠菌群数、病毒。1.3 水处理基本方法污水一级处理（包括强化一级处理，物理方 法）污水二级处理（以生物处理为主体的处理工 艺）污水深度处

2、理（进一步去除二级处理不能完全 去除的污染物）污水一级处理处理对象漂浮物、悬浮物、比重较大的无机颗粒、 部分有机污染物处理方法格栅截留、重力分离、离心分离处理构筑物格栅、沉砂池、沉淀池、气浮池污水二级处理处理对象胶体和溶解性有机物（BOD, COD），氮，磷处理方法生物法（利用微生物降解有机污染物、脱氮除磷）化学法（通过加药去除相关污染物，如加药除磷）处理构筑物活性污泥法（传统活性污泥法，A2/O法，氧化沟，SBR等）生物膜法（生物滤池，生物转盘，接触氧化，生物流化床）污水深度处理处理对象进一步去除氮、磷、SS和有机物（BOD， COD）处理方法生物法，物化法，物理法处理构筑物生物除磷脱氮系统

3、，曝气生物滤池BAF，MBR混凝沉淀过滤（CMF）活性炭吸附过滤电渗析，反渗透污水消毒原因城市污水二级处理后，虽然水质得到改善，细菌含量也大幅度减少，但细菌的绝对值仍较高，并存在有病原菌的可能。目的杀死水中残留的细菌和病原菌，降低细菌的绝对值。污水消毒应该连续运行。方法主要方法是向污水中投加消毒剂，目前常用的消毒剂有：液氯、臭氧、氯酸钠、二氧化氯、紫外线等。污泥处理处理目的减量，稳定，综合利用处理方法物理法，化学法，生物法处理构筑物浓缩池消化池污泥脱水机械沼气利用设备1.4 典型的污水处理流程13格栅原污水泵房沉砂池初次沉淀池曝气池二次沉淀池处理水排放集泥池预加热浓缩池沼气利用沼气柜消化池脱水

4、机鼓风机城市污水处理厂的一般工艺流程第二部分 城镇污水处理厂主要工艺一级处理工艺介绍格栅 一般分为粗格栅（ 1020mm ）和细格栅（ 310mm ） 。常用的有回转式、三索式、阶梯式、转鼓式等 阶梯式转鼓式回转式三索式一级处理工艺介绍沉砂池 平流式沉砂池浅池，平流，流速、时间控制工艺尺寸，重力沉砂；多斗贮砂，重力、水力排砂。曝气沉砂池方形断面，曝气旋流，摩擦碰撞，强化分离，水流正交，挡板隔渣；坡底、边槽集砂，移动式机械刮吸排砂。旋流沉砂池（比式沉砂池，多尔沉砂池）钟形断面，切向进水，机械旋流，强化分离；中心砂斗，气提排砂。沉砂池的主要功能是去除比重较大的无机颗粒、杂质等物质一级处理工艺介绍沉

5、砂池 曝气沉砂池平流式沉砂池一级处理工艺介绍沉砂池 旋流沉砂池一级处理工艺介绍初沉池 平流式辐流式初沉池的主要功能是去除部分悬浮物、颗粒性有机污染物初沉池的主要功能是去除部分悬浮物、颗粒性有机污染物一级处理工艺介绍水解池 泥法水解池 膜法水解池水解池的主要功能同初沉池类似，并可提高污水可生化性一级处理工艺介绍混凝沉淀池 城镇污水处理厂一级处理设置混凝沉淀池主要是通过投加化学药剂如石灰、金属盐类，去除污水中较多的悬浮物，属于一级强化处理措施，由于投药量较大，一般的城镇污水处理厂较少使用，通常应用在工业废水比例较高的城镇污水处理厂中。22平流沉淀池：23竖流沉淀池：多为圆形、方形、多角形。直径一般

6、小于8米(47米)24辐流式沉淀池：直径较大20-30米，最大可达100米。活性污泥法氧化沟A2/OSBR活性污泥法三大工艺二级处理工艺介绍二级处理工艺介绍A/O 工艺 A/O 工艺于20世纪80年代初开发，是目前广泛采用的城市污水生物脱氮工艺之一，它的最大优点是可以充分利用原水中的有机碳源进行反硝化，能有效的去除BOD和含氮化合物。二级处理工艺介绍A2/O 工艺 A2/O 工艺即厌氧缺氧好氧工艺，是在A/O工艺基础上增设厌氧区而具有脱氮和除磷能力的新型污水处理工艺。它能够在去除有机物的同时进行生物除磷脱氮去除氮磷。污泥回流剩余污泥原污水曝气池空气沉淀池处理水缺氧池厌氧池除磷 脱氮好氧、硝化A

7、 A O 硝化液回流二级处理工艺介绍A2/O 工艺 A2/O 工艺的主要特点： 总水力停留时间小于其它同类工艺，运行稳定，出水水质可保证。 厌氧、缺氧/好氧交替运行，丝状菌不易繁殖，所以基本不存在污泥膨胀问题。 硝化过程消耗的碱度由缺氧过程补充，系统可保持碱度平衡。A2/O工艺采用连续流，水质水量相对稳定，脱氮效果好，适合大型污水处理厂，电耗相对较低，鼓风曝气，可以核对气水比。二级处理工艺介绍A2/O 工艺 A2/O 工艺运行现场缺氧池厌氧池好氧池厌氧池二级处理工艺介绍A2/O 工艺 A2/O 工艺的不同形式： 普通A2/O 工艺：厌氧缺氧好氧 倒置A2/O 工艺：缺氧厌氧好氧 UCT工艺：厌

8、氧缺氧好氧，污泥回流到缺氧， 缺氧混合液再回流到厌氧污泥回流剩余污泥原污水曝气池空气沉淀池处理水厌氧池缺氧池脱氮 除磷好氧、硝化A A O 硝化液回流二级处理工艺介绍倒置A2/O 工艺 倒置A2/O 工艺流程优先利用进水碳源进行脱氮，减少回流污泥中硝氮对除磷的影响污泥回流剩余污泥原污水曝气池空气沉淀池处理水缺氧池厌氧池除磷 脱氮好氧、硝化A A O 硝化液回流二级处理工艺介绍UCT 工艺 UCT 工艺流程混合液回流增加了一级回流能耗，解决了回流污泥中的硝态氮对除磷的影响活性污泥法氧化沟A2/OSBR活性污泥法三大工艺二级处理工艺介绍二级处理工艺介绍氧化沟工艺 氧化沟工艺是目前城市污水处理最实用

9、的工艺。氧化沟又称“循环曝气池”，污水和活性污泥的混合液在环状曝气渠道中循环流动，近年来，国内新建的城市污水处理厂约有一半采用氧化沟工艺。氧化沟工艺采用连续流，水质水量非常稳定，脱氮效果好，抗水量水质冲击能力强，电耗一般比鼓风曝气稍高，产泥量较少。氧化沟工艺的特点：一般呈环状沟渠形，也可以是长方形和圆形等，断面有梯形、单侧梯形和矩形。水深一般为3.55.0m。氧化沟工艺流程简单，管理方便，污泥产量少且稳定氧化沟具有很好的耐冲击负荷能力，处理效果好且稳定。氧化沟具有较好的脱氮除磷性能。二级处理工艺介绍氧化沟工艺 氧化沟工艺大体上可以分为五类：卡鲁塞尔氧化沟：分建式，多沟串联，有单独的二沉池，采用

10、表曝机曝气，沟深大于多沟交替式氧化沟。 奥贝尔氧化沟：分建式，同心圆氧化沟，有单独二沉池，采用转碟曝气，沟深也较大。多沟交替式氧化沟：采用转刷曝气。有单沟、双沟（DE型，分建）和三沟式（T型，合建）。一体化氧化沟：合建式，二沉池建在氧化沟内。微孔曝气氧化沟：分建式，有单独的二沉池，采用鼓风曝气。 二级处理工艺介绍氧化沟工艺 卡鲁塞尔氧化沟二级处理工艺介绍氧化沟工艺 二级处理工艺介绍氧化沟工艺 奥贝尔氧化沟奥贝尔氧化沟多沟交替式氧化沟DE氧化沟两沟轮流倒换，出水连续流，有二沉池，脱氮效果好，抗水量水质冲击能力强，但如果运行不好水质会有波动，电耗一般比鼓风曝气高，比其他氧化沟偏低，产泥量较少。T型

11、氧化沟三沟轮流倒换，出水连续，无二沉池，若运行不好水质会有波动，电耗一般比鼓风曝气高，产泥量较少。二级处理工艺介绍氧化沟工艺 二级处理工艺介绍氧化沟工艺 一体化氧化沟二沉池在氧化沟内部一体化Orbal氧化沟二级处理工艺介绍氧化沟工艺 一体化氧化沟微孔曝气氧化沟活性污泥法氧化沟A2/OSBR活性污泥法三大工艺二级处理工艺介绍二级处理工艺介绍SBR工艺 间歇式活性污泥法又称做序列间歇式或序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor，简称SBR法），其运行工况是以间歇操作为主要特征的。 所谓序列间隙是指SBR工艺的运行操作在空间和时间上都是按序排列，是间隙进行的。 反应阶段具有

12、理想的推流式反应过程，反应推动力大。进水阶段(Fill)反应阶段(React)沉淀阶段(Stettle)排水阶段(Draw)闲置阶段(Idle)SBR反应器 沉淀阶段属于静止沉淀，沉淀效果好。 排水阶段利用滗水器排水。 SBR法的曝气方式分为限制性曝气和非限制性曝气，进水阶段可以通过曝气、不曝气或搅拌来实现上述的曝气方式。（若原水中含有有毒物质可采用非限制性曝气的方式来降低毒性对活性污泥的刺激。） 闲置阶段的长短决定了反应阶段适应期的长短。SBR工艺的基本流程 SBR工艺的发展及其主要的衍生工艺：1、 ICEAS工艺 3、CASS(CAST，CASP)工艺 2、 DAT-IAT工艺 4、UNI

13、TANK工艺5、 MSBR工艺 ICEAS反应器的基本构造大气泡扩散器预反应区连续进水水下搅拌器微孔曝气器污泥泵缓冲区污泥区排泥（间断）进气主反应区水位变化区 出水（间断）滗水器ICEAS工艺特点当主反应区处于停曝搅拌状态进行反硝化时，连续进水的污水可提供反硝化所需的碳源，从而提高了脱氮效率。由于连续进水，配水稳定，简化了操作程序，从而可应用于较大型的污水厂。现在的SBR处理系统可较容易的改造成这种运行方式。进水连续，出水间歇，如果运行不好水质会有波动，电耗一般较低，产泥量中等。DAT-IAT工艺流程图出水进水格栅沉砂池DAT反应池IAT反应池回流污泥 DAT-IAT系统的主体构筑物由一个连续

14、曝气池和一个间歇曝气池串连而成。一般情况下,DAT(Demand Aeration Tank)连续进水、连续曝气,其出水连续流入IAT(Intermittent Aeration Tank)，在IAT完成反应、沉淀、出水等工序。其典型的工艺流程如上图所示。排泥工艺稳定性高 由于DAT池连续进水，连续曝气起到了水力均衡作用，提高了工艺处理的稳定性。提高了池容、设备的利用率，节省投资。增加了整个系统的灵活性。根据水量、水质变化来调整DAT池与IAT池的工作状态和IAT池的运转周期，使之处于最佳工况，同时也可以根据脱氮除磷要求，调整曝气时间，创造缺氧或厌氧环境。进水连续，出水间歇，如果运行不好水质会

15、有波动，电耗一般较低，产泥量中等.DAT-IAT工艺特点 CAST工艺的循环操作过程1生物选择器 2兼氧区 3主反应区供气开始曝气污泥回流0.2进水Q表面滗水器最低水位213边进水边曝气，同时将主反应器区的污泥回流至生物选择器，污泥回流比约为20%。CAST工艺CAST工艺的运行过程1生物选择器 2主反应区滗水器污泥回流0.2Q开始排泥滗水器滗水器供气进水Q滗水器滗水器供气 沉淀污泥层滗水结束最低水位进水Q沉淀结束开始滗水最高水位最低水位开始曝气最低水位开始沉淀最高水位最低水位滗水器供气进水Q开始曝气最低水位最高水位结束曝气最低水位污泥回流0.2Q污泥回流0.2Q(1)反应器前端设生物选择器，

16、并将主反应区的污泥回流至生物选择器，增强了系统运行的稳定性。(2)可变容积的运行提高了系统对水量水质变化的适应性和操作的灵活性。(3)CAST工艺在沉淀阶段无进水，保证了沉淀过程在静止的环境中进行，并使排水的稳定性得到保障。(4)采用多池串联运行，使污水在反应器的流动呈现出整体推流而在不同区域内完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积利用率。(5)通过对曝气时间的控制，使反应器以厌氧缺氧好氧缺氧厌氧的序批方式运行，使其具有优良的脱氮除磷效果，降低了运行费用。CAST工艺特点UNITANK的运行过程进水设定时间好氧、厌氧交替进行沉淀沉淀出水剩余污泥进水出水剩余污泥厌氧好氧UN

17、ITANK工艺 UNITANK的工艺特点 构筑物结构紧凑，一体化。系统没有单独的二沉池及污泥收集和回流系统。系统在恒水位下运行，结合了SBR法和传统活性污泥法连续进水工艺的特点，水力负荷稳定。恒水位下运行，可使用表面曝气机械，还省去价格昂贵的滗水器，出水堰的构造更加简单。交替改变进水点，可以相应改善系统各段的污泥负荷，进而改善污泥的沉降性能。 典型MSBR池流程示意图 序批池 一 序批池 二主曝气池厌氧池B泥水分离池缺氧池厌氧池A进水Q出水Q1.2-1.3Q进水混合液出流混合液Q内循环回流0.7-0.8Q上清液混合液回流Q0.2-0.3Q浓污泥MSBR工艺 MSBR工艺特点 MSBR系统能进行

18、不同配置的设计和运行，以达到不同的处理目的，灵活性较高。MSBR增加了低水头、低能耗的回流设施，既有污泥回流又有混合液回流，从而极大地改善了系统中各个单元内MLSS的均匀性，特别是增加了连续运行单元的MLSS浓度。在MSBR系统可利用高浓度沉淀底泥作为截流层，截流过滤污水中悬浮颗粒并同时完成底泥内碳源反硝化作用，在过滤截留过程中能保证较高的沉淀污泥浓度，使得剩余污泥排放浓度高，排放流量小。SBR系统采用空气堰控制出水，可有效控制出水悬浮物。生物膜法两大工艺二级处理工艺介绍生物膜法曝气生物滤池(BAF)生物接触氧化(BCO)二级处理工艺介绍BAF工艺 曝气生物滤池是借鉴污水接触氧化和给水快滤池的

19、设计思路，集曝气、截留悬浮物、降解有机物、高滤速、定期反冲洗等特点于一体的生物膜法工艺 BAF工艺原理图 曝气生物滤池处理生活污水和工业废水一般需对原水进行预处理，除去污水中的大量杂质和SS，以免堵塞曝气、布水系统，给系统的运行带来严重后果。 曝气生物滤池根据处理对象不同，可分为一段曝气生物滤池、二段曝气生物滤池、三段曝气生物滤池。 曝气生物滤池由滤池池体、滤料层、滤板、布水系统、布气系统（曝气系统）、反冲系统、出水系统管道可控制系统组成。二级处理工艺介绍BAF工艺 二级处理工艺介绍BAF工艺 BAF工艺现场运行照片方形池圆形池生物膜法两大工艺二级处理工艺介绍生物膜法曝气生物滤池(BAF)生物

20、接触氧化(BCO) 二级处理工艺介绍BCO工艺 生物接触氧化是在填料表面培养生物膜，同时曝气向微生物供氧，污水流 过时与填料上的生物膜接触，通过微生物代谢降解污染物净化污水的工艺BCO工艺原理图生物填料可以是鼓风曝气BCO工艺常用填料：刚性固定填料：塑料、玻璃钢，蜂窝管、波纹板，软性固定填料：有机合成纤维束半软性固定填料：塑料片、软纤维结合（盾形组合填料），弹性填料，自旋转填料轻型移动填料：塑料，比重接近水，空心球，空心环，废弃饮料瓶 二级处理工艺介绍BCO工艺 BCO工艺常用填料 二级处理工艺介绍BCO工艺 二级处理工艺介绍BCO工艺 BCO工艺现场运行照片废水深度处理技术- 膜分离 1、以

21、高分子分离膜为代表的一种新型的流体分离单元操作技术。2、分离过程中不伴随有相的变化，仅靠一定的压力作为驱动力就能获得很高的分离效果。3、非常节省能源。膜分离法的优势 膜分离技术在饮用水深度处理中有广泛的应用，包括微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）等。Membrane FiltrationReverse Osmosis (RO）Ultrafiltration (UF)Nanofiltration (NF)Microfiltration (MF) 1、过滤0.110um大小的颗粒、细菌、胶体。2、较经济，可代替常规的混凝过滤和二沉池。3、在水质波动较大时仍可连续处理。MF的优

22、势 4、占地面积小。 超滤其孔径范围为0.051nm，主要用于去除固体颗粒、悬浮物、大分子有机物和胶体。 1、介于反渗透和超滤间2、操作压力为 0.5MPa1.0MPa。 3、具有离子选择性。NF的特点 4、广泛应用于河水及地下水中有害物质的去除。 反渗透膜几乎对所有的溶质都具有很高的脱除率，反渗透出水水质很高，在水处理中通常用于最后的精制。 反渗透纳滤串联技术客服了单一工艺的缺陷。研究方向：开发、制造高强度、长寿命、抗污染、高通量的膜材料。对于不同的污染源采用不同的膜技术及相应的配套工艺，以降低投资和运行成本。在膜使用中着重解决膜污染、浓差极化及清洗等关键问题。污泥处理与处置污泥种类初沉污泥

23、和活性污泥污泥的一般处理工艺污泥浓缩污泥消化污泥脱水污泥处置滤液消化液上清液污水处理系统污泥污泥浓缩：常采用的工艺有重力浓缩、离心浓缩和气浮浓缩。污泥消化：可分为厌氧消化和好氧消化两大类。污泥脱水：可分为自然干化和机械脱水两大类。机械脱水有带式压滤脱水、离心脱水等。污泥处置：主要有农林使用、卫生填埋、焚烧和生产建筑材料等。 一级处理或二级处理重力浓缩气浮浓缩好氧或厌氧消化离心脱水热处理湿式氧化真空过滤驳运投海土地处置焚烧干化床压滤脱水浓缩稳定化脱水或干化最终处置上清液回流加药调理污泥处理与处置基本流程 重力浓缩池熟污泥上清液沼气生污泥浮渣层上清液层反应层熟污泥层沼气气室传统消化池 污泥消化池

24、板框式压滤脱水机污泥浓缩脱水一体设备 带式脱水机离心式脱水机 污泥处理工艺污泥焚烧炉 西安第五污水处理厂工艺A/A/O工艺一期工程20万吨/天 西安第四污水处理厂工艺倒置A/A/O工艺一期工程25万吨/天 西安第三污水处理厂工艺奥贝尔氧化沟一期工程10万吨/天第三部分 新环保法对污水厂的挑战及机遇 2014年4月24日，十二届全国人大八次会议闭幕，会议表决通过了新修订的环境保护法。从修正到修订，这部新环境保护法历经四次审议，将于2015年1月1日起施行。 一、新环保法总体框架新环保法共七章，70条；旧环保法共六章，47条总则监督管理保护和改善环境防治污染和其他公害信息公开和公众参与法律责任12

25、151213611附则1总则环境监督管理保护和改善环境防治环境污染和其他公害法律责任附则87811112新旧新增6 新环保法对污水厂提出的新挑战 新环保法进一步明确了政府对环境保护的监督管理职责，完善了生态保护红线、污染物总量控制、环境监测和环境影响评价、跨行政区域联合防治等环境保护基本制度，强化了企业污染防治责任，加大了对环境违法行为的法律制裁，并就政府、企业公开环境信息与公众参与、监督环境保护作出了系统规定，法律条文也从原来的47 条增加到70 条，被称为史上最严环保法。推动建立基于环境承载能力的绿色发展模式。推动多元共治的现代环境治理体系。 新环保法改变了以往主要依靠政府和部门单打独斗的

26、传统方式，体现了多元共治、社会参与的现代环境治理理念。其中，各级政府对环境质量负责，企业承担主体责任，公民进行违法举报，社会组织依法参与，新闻媒体进行舆论监督。加重了行政监管部门的责任。 新环保法一方面授予对各级政府、环保部门许多新的监管权力，环境监察机构可以进行现场检查，授权环保部门对造成环境严重污染的设施设备可以查封扣押，对超标超总量的排污单位可以责令限产、停产整治。针对违法成本低的问题，设计了罚款的按日连续计罚规则；针对未批先建又拒不改正、通过暗管排污逃避监管等违法企业责任人，引入治安拘留处罚；构成犯罪的，依法追究刑事责任。另一方面，它也规定了对环保部门自身的严厉行政问责措施。新环保法的

27、三大突破业界期待新环保法施行重点治污促环保企业升级提速。环保新能源产业将受益 新修订的环保法施行后将受益的企业包括：与自然资源开发和保护有关的生产服务企业，与节能降耗技术、减排及降低产品有害物质含量有关的技术研究开发、设备生产企业，资源循环利用企业，提供环境监测、污染治理等生产经营活动的企业。 新环保法助推环保产业提档升级推动建立基于环境承载能力的绿色发展模式。推动多元共治的现代环境治理体系。 新环保法改变了以往主要依靠政府和部门单打独斗的传统方式，体现了多元共治、社会参与的现代环境治理理念。其中，各级政府对环境质量负责，企业承担主体责任，公民进行违法举报，社会组织依法参与，新闻媒体进行舆论监督。加重了行政监管部门的责任。 新环保法一方面授予对各级政府、环保部门许多新的监管权力，环境监察机构可以进行现场检查，授权环保部门对造成环境严重污染的设施设备可以查封扣押，对超标超总量的排污单位可以责令限产、停产整治。针对违法成本低的问题，设计了罚款的按日连续计罚规则；针对未批先建又拒不改正、通过暗管排污逃避监管等违法企业责任人，引入治安拘留处罚；构成犯罪的