建筑给排水精品讲义-城市污水处理

第6章章城城市市污水水处理理概论论城市污污水的的组成成：生活污污水工业污污（废废）水水初期雨雨水城市污污水的的污染染指标标：感观指指标：：浊、、色、、嗅、、味、、温物理化化学指指标：：pH、SS、BOD、COD、毒物物指标标生物指指标：：细菌菌总数数、总总大肠肠菌群群数、、病毒毒水体污污染的的分类类及其其危害害水体的的物理理性污污染及及危害害（水水温、、色度度、SS）水体的的无机机物污污染及及危害害氮、磷磷污染染与水水体富富营养养化重金属属污染染及食食物链链的富富集、、迁移移、转转化水体的的有机机物污污染及及危害害有机物物污染染－微微生物物耗氧氧导致致水质质恶化化油类污污染－－油膜膜覆盖盖导致致水生生态恶恶化毒性有有机物物污染染－对对人类类和水水生物物的危危害水体的的病原原微生生物污污染及及危害害城市污污水处处理的的基本本方法法城市污污水的的一级级处理理（物物理处处理））处理对对象：：悬浮浮物（（SS）处理方方法：：筛滤滤截留留，重重力分分离处理构构筑物物：格栅沉砂池池沉淀池池城市污污水处处理的的基本本方法法城市污污水的的二级级处理理（生生物处处理））处理对对象：：胶体体和溶溶解性性有机机物（（BOD,COD）处理方方法：：好氧氧生物物法处理构构筑物物：活性污污泥法法（传传统法法，氧氧化沟沟，SBR）生物膜膜法（（曝气气生物物滤池池，接接触氧氧化法法）城市污污水处处理的的基本本方法法城市污污水的的三级级处理理（深深度处处理））处理对对象：：氮、、磷、、SS和有机机物（（BOD,COD）处理方方法：：生物物法，，物化化法处理构构筑物物：生物除除磷脱脱氮系系统，，曝气气生物物滤池池，MBR混凝＋＋沉淀淀＋过过滤（（CMF）活性炭炭吸附附过滤滤电渗析析，反反渗透透城市污污水处处理的的基本本方法法城市污污水处处理厂厂的污污泥处处理处理目目的：：减量量，稳稳定，，综合合利用用处理方方法：：物理理法，，化学学法，，生物物法处理构构筑物物：浓缩池池消化池池污泥脱脱水机机械沼气利利用设设备城市污污水处处理的的基本本方法法典型的的城市市污水水二级级处理理工艺艺流程程图第7章章污污水水的物物理处处理物理处处理法法的去去除对对象：：粗大漂漂浮物物悬浮物物（SS）物理处处理法法常用用工艺艺与设设备筛滤截截留——格栅，筛网网，过过滤重力分分离——沉淀，上浮浮离心分分离——离心机机，旋旋流分分离器器格栅的的类型型及构构造特特点位置（（泵前前，泵泵后））作用（（保护护水泵泵，去去除SS）间隙（（粗格格栅，，中格格栅，，细格格栅））形状（（平面面，曲曲面））清渣方方式（（手动动，机机械））城市污污水处处理厂厂格栅栅的设设计要要点为了充充分发发挥格格栅作作用，，应设设两道道格栅栅；选用2台以上上运行行可靠靠、易易于维维修的的机械械格栅栅；合理设设计格格栅间间，考考虑接接管、、切换换、维维修、、清渣渣的要要求；；合理选选择设设计参参数，，正确确计算算（确确定））格栅栅断面面尺寸寸；正确计计算栅栅渣量量，合合理确确定清清渣方方式。。沉淀的的现象象与分分类自由沉沉淀（（平流流沉砂砂池））絮凝沉沉淀（（初沉沉池））拥挤沉沉淀（（二沉沉池））压缩沉淀（（污泥浓缩缩池）Stokes公式及意义义颗粒沉淀速速度与密度度差成正比比，采用金金属盐混凝凝剂使密度度差增大有有利于沉淀淀过程。颗粒沉淀速速度与水的的粘滞度成成反比，水水温增高有有利于沉淀淀过程。颗粒沉淀速速度与颗粒粒直径的平平方成正比比，通过混混凝使颗粒粒直径增大大是改善沉沉淀过程的的最有效途途径。理想沉淀池池及重要推推论表面负荷(q0)与设计沉速速(u0)数值相等，，单位与物物理意义不不同。颗粒沉淀分分离效果取取决于沉淀淀区面积，，与沉淀时时间和沉淀淀高度无关关——浅池理论。根据浅池理理论开发的的斜板（管管）沉淀池池，可以大大幅度提高高沉淀池表表面负荷。。沉砂池的类类型及构造造特点平流式沉砂砂池浅池，平流流，流速、、时间控制制工艺尺寸寸，重力沉沉砂；多斗贮砂，，重力、水水力排砂。。曝气沉砂池池方形断面，，曝气旋流流，摩擦碰碰撞，强化化分离，水水流正交，，挡板隔渣渣；坡底、边槽槽集砂，移移动式机械械刮吸排砂砂。机械旋流沉沉砂池（钟式沉砂池池，多尔沉砂砂池）钟形断面，，切向进水水，机械旋旋流，强化化分离；中心砂斗，，气提排砂砂。曝气沉砂池池构造原理理示意图空气管曝气头集砂槽I=0.1-0.5曝气沉砂池池的设计与与计算按最大设计计流量设计计，池数和和分格数应应不少于2；选定沉砂池池水力停留留时间(1~3min)，计算总有有效容积；；选定沉砂池池设计水平平流速(0.1m/s)，计算总有有效断面积积；选定沉砂池池有效水深深(2~3m)，计算池长长和总宽度度；根据宽深比比要求(1~1.5)，确定池数数或分格数数；计算沉砂量量(0.03L/m3)，校核沉砂砂斗容积，，选择排砂砂设备；选定气水比比(0.1~0.2)或曝气强度度，计算曝曝气量；设计进、出出水系统，，空气管路路系统，选选择鼓风机机和曝气装装置。沉淀池的的类型及及构造特特点平流式沉沉淀池【斜板（管管）沉淀淀池】竖流式沉沉淀池辐流式沉沉淀池三种沉淀淀池的特特点及适适用条件件（表2－7－3）辐流式初初沉池与与二沉池池的主要要区别初沉池二沉池处理目的去除SS回收活性污泥SS浓度200-400mg/L2000-4000mg/L沉淀类型絮凝沉淀拥挤沉淀表面负荷1.5～3.0m3/m2.h1.0～1.5m3/m2.h设计沉速1.5～3.0m/h1.0～1.5m/h沉淀时间1.0～2.0h1.5～2.5h堰上负荷≤2.9L/s.m≤1.7L/s.m排泥方式间歇、重力连续、虹吸排泥机械半桥式刮泥机全桥式刮、吸泥机污泥含水率95～97%99～99.2%浮渣挡板必须设可不设辐流式沉沉淀池的的设计与与计算确定沉淀池个个数（不少于于2个）；确定设计流量量和表面负荷荷，计算单池池面积；确定沉淀时间间，计算有效效水深并校核核径深比（6～12）；计算沉淀池总总高度（保护护高＋有效水水深＋缓冲层层高＋坡底落落差＋污泥斗斗高）；计算污泥量，，校核污泥斗斗容积；设计进水系统统，排水系统统，排泥系统统，排渣系统统第8章污污水的生物处处理活性污泥法的的基本概念与与工艺设计生物膜法的基基本原理与工工艺厌氧生物处理理法的基本原原理与工艺生物除磷脱氮氮的基本原理理与工艺城市污水的深深度处理与再再生回用8.1活活性污泥法活性污泥法的的基本原理活性污泥法的的主要设计参参数活性污泥法常常用运行方式式及工艺特征征活性污泥法处处理工艺的新新发展活性污泥法处处理系统的工工艺设计活性污泥处理理系统的基本本流程回流污泥剩余污泥预处理后的污水曝气池空气二沉池处理水回流污泥泵活性污泥净化化污水的反应过程回流污泥剩余污泥初期吸附（捕食）空气处理水活性污泥污水氧化分解（代谢）絮凝沉淀（回收）空气污泥活性污泥生物物代谢过程模模式图分解代谢O2合成代谢代谢产物H2O,CO2,NH3能量微生物内源呼吸O2内源呼吸内源呼吸产物物H2O,CO2,NH3微生物内源呼吸残留留物合成细胞物质质C5H7NO2污水中有机物物（CxHyOz）能量活性污泥增长长曲线对数增殖期减速增殖期内源呼吸期S(BOD)O2X(污泥)X0量时间0活性污泥法的的主要设计参参数BOD负荷F/M（Ns，Nv）污泥龄（ts）——生物固体停留留时间污泥容积指数数（SVI）污泥浓度（X，Xr）污泥回流比（（R）剩余污泥量（（Qw）活性污泥法的的主要设计参参数BOD污泥负荷（kgBOD5/kgMLSS.d）Q－设计流量V－曝气池容积积t－水力停留时时间Sa－进水BOD浓度Se－出水BOD浓度X－曝气池混合合液污泥浓度度K2－有机物降解解动力学常数数f－MLVSS/MLSS＝0.75η－BOD去除率活性污泥法的的主要设计参参数污泥龄（d）——生物固体停留留时间(SRT)活性污泥法的的主要设计参参数BOD负荷与污泥龄龄的关系低负荷一般负荷高负荷污泥负荷<0.10.2~0.5>1.5污泥龄20～305～150.2～2.5活性污泥法的的主要设计参参数污泥容积指数数（mL/g）SVI是判断活性污污泥沉降性能能和生物活性性的指标，正正常活性污泥泥的SVI应在80－150之间，一般为为120左右；SVI<80，说明活性污污泥中无机成成分增多，活活性降低；SVI>150，说明活性污污泥沉降性能能变差，有膨膨胀趋势；污泥负荷为1左右时，SVI急剧增大，污污泥极易膨胀胀，设计时应应尽量避开这这一负荷范围围。活性污泥法的的主要设计参参数污泥浓度（g/L，kg/m3）活性污泥法的的主要设计参参数污泥回流比SVI，X，Xr，R之间的关系SVIXr(mg/L)下列X值(mg/L)时的回流比(R)15002000300040005000600080150000.110.150.250.360.500.66120100000.180.250.430.671.001.5015080000.240.330.601.001.703.00活性污泥法的的主要设计参参数剩余污泥量(m3/d)活性污泥法常常用运行方式式传统活性污泥泥法处理系统统（普通曝气气）阶段曝气活性性污泥法处理理系统吸附－再生活活性污泥法处处理系统延时曝气活性性污泥法处理理系统完全混合活性性污泥法处理理系统深井曝气活性性污泥法处理理系统纯氧曝气活性性污泥法处理理系统活性污泥法常常用运行方式式的主要工艺艺特征类别主要工艺特征普通曝气推流式，长方折流廊道形，污泥增长曲线上某一段，曝气池与二沉池分建，鼓风曝气阶段曝气推流式，长方折流廊道形，多点进水或渐减曝气，改善传统活性污泥法存在的负荷不均和需氧--供氧失调的弊端吸附再生推流式，长方折流廊道形，进水口在曝气池中部某一点，充分利用活性污泥的初期吸附能力，提高效率，减少体积延时曝气推流式，长方折流廊道形，污泥增长曲线末端，污泥负荷低，停留时间长，出水水质好，剩余污泥量少且稳定完全混合完全混合，圆或方形，污泥增长曲线上某一点，曝气池与二沉池合建，表面曝气深井曝气圆形深井构造，曝气提升循环流动，氧利用率高，高效高负荷纯氧曝气多室串联，密闭纯氧曝气，气体循环，氧利用率高，混合液浓度高，容积负荷高，污泥沉降性能好，剩余污泥量少活性污泥增长长曲线与运行行方式对数增殖期减速增殖期内源呼吸期S(BOD)O2X(污泥)X0量时间0延时曝气完全混合普通曝气氧化沟处理系系统的基本流流程回流污泥剩余污泥预处理后的污污水污泥处理水污泥泵房二沉池氧化沟转刷氧化沟处理系系统的主要特特点常用工艺类型型：（三沟式式，Carrousel,Orbal)构造方面：环状沟渠型，，池长可达百百米以上，水水深2～6m；多沟并行或交交替工作时，，设自动控制制配水装置；；出水采用可升升降溢流堰调调节水位或控控制水流方向向。流态方面：循环流，介于于完全混合与与推流之间；；独特的流态有有利于活性污污泥的生物絮絮凝和生物脱脱氮。工艺方面：BOD负荷低，污泥泥龄长，抗冲冲击负荷能力力强；可不设初沉池池，剩余污泥泥量少，污泥泥达到好氧稳稳定；可不再单设二二沉池，省却却污泥回流设设施。SBR处理系统的工工作原理空气处理水进水时段进水曝气时段沉淀时段排水时段闲置时段空气SBR处理系统的主主要特点常用工艺类型型：(CASS,ICEAS,DAT-IAT）通过时间上的的推流排序，，在同一反应应器内完成活活性污泥处理理过程；工艺组成简单单，无需二沉沉池和污泥回回流设备，建建设费用和运运行费用降低低；污泥的SVI值低，沉淀性性能好，不易易膨胀；通过对运行方方式的调节，，可在同一反反应器内实现现除磷脱氮；；应用电动阀门门、液位计和和PLC等自控仪表，，可实现工艺艺过程自动化化控制。活性污泥法的的曝气系统曝气的作用（（供氧，混合合搅拌）双膜理论及影影响氧转移效效率的主要因因素曝气方式与曝曝气设备鼓风曝气（鼓鼓风机，空气气扩散装置））机械充氧（叶叶轮搅拌器，，曝气转刷））衡量曝气设备备技术性能的的主要指标动力效率（EP）氧利用效率（（EA）氧转移效率（（EL）－充氧能力力鼓风曝气系统统空气量计算算需氧量计算：：曝气池内溶解解氧饱和度：：标准状态下需需氧量：实际供气量：：活性污泥处理理系统的工艺艺设计选定处理工艺艺及流程确定主要工艺艺设计参数曝气池容积计计算与工艺设设计需氧量、供气气量及曝气系系统的计算与与工艺设计回流污泥量、、剩余污泥量量及污泥回流流系统的计算算与工艺设计计二沉池池型的的选定、容积积的计算与工工艺设计8.2生生物膜法生物膜法的基基本原理生物膜法的典典型工艺及工工艺特征生物膜法处理理工艺的新发发展生物膜法处理理系统的工艺艺设计生物膜法的典典型工艺生物滤池（滴滴洒滤池）生物转盘（回回转式生物接接触器）生物接触氧化化（浸没式生生物滤池）曝气生物滤池池生物移动床生物流化床生物膜法与活活性污泥法的的最大区别生物膜法与活活性污泥法最最大的区别在在于生物载体（填填料）的引入。由于生物载体体是人为提供供的，所以载载体的形状、、性质、填充充方式等也可可根据需要人人为地进行选选定，这就使使得生物膜法法单元设施比比活性污泥法法更具有灵活活性、多样性性和创造性。。生物膜法的主主要工艺特征征生物膜法活性污泥法起源土壤自净的人工化水体自净的人工化生长方式附着在填料表面，固定生长分散在水中，悬浮生长生物群体外观膜状覆盖絮状污泥生物相种类多，食物链长，微生物生长不受世代时间限制种类少，食物链短，微生物生长受泥龄限制生物量10000－60000mg/L，抗冲击负荷能力强，单位池容处理能力大2000－3000mg/L，抗冲击负荷能力差单位池容处理能力低摄食方式移动、接触、传递分散、混合、接触二沉池作用澄清回收活性污泥运行管理简单，能耗低复杂，能耗高生物膜形成的的基本要素生物载体（填料）：固固体表面（砾砾石，焦炭，，石英砂，陶陶粒，塑料板板、管、环，，化学纤维丝丝、束、团））污水（营养物质））：BOD,N,P空气（溶解氧）：：DO微生物：细菌＋真菌菌＋原生动物物＋后生动物物＋小型昆虫虫在有氧的条件件下，使污水水与生物载体体表面对流接接触，经过一一段时间后，，生物载体表表面被一层膜膜状活性污泥泥——生物膜所覆盖盖，这一过程程工程上称为为生物挂膜。。生物膜从形形成到成熟，，经历潜伏和和生长两个阶阶段。一般的的城市污水，，在20℃左右的温度条条件下，这一一过程大致需需要30天左右右。生物膜膜的构构造和和代谢谢工况况生物载载体、、污水水、空空气的的对流流接触触：养料（（污水水中的的有机机物，，空气气中的的氧））的传传递：：好氧代代谢产产物的的传递递：（（CO2，H2O，NH3+…….）生物膜膜的增增殖，，厌氧氧层形形成：：厌氧代代谢产产物的的传递递：（（CH4，H2S，N2……）生物膜膜的老老化、、脱落落和更更新：：生物膜膜脱落落的主主要原原因生物膜膜过厚厚，营营养物物质不不能到到达，，微生生物处处于内内源呼呼吸或或死亡亡，生生物膜膜附着着力减减弱；；生物膜膜内侧侧厌氧氧层代代谢产产物传传递过过程中中的气气体顶顶托作作用；；生物膜膜中小小型昆昆虫的的穿凿凿蠕动动，使使生物物膜松松动脱脱落；；水力剪剪切、、冲刷刷作用用造成成生物物膜松松动脱脱落。。生物滤滤池的的基本本构造造池体：：填充充、围围护、、承托托滤料料，风风筒作作用滤料：：生物物载体体，为为微生生物生生长，，微生生物、、污水水、空空气对对流接接触提提供巨巨大表表面积积和孔孔隙布水装装置：：向滤滤池表表面均均匀洒洒布污污水（（固定定式，，旋转转式））集、排排水装装置：：收集集、排排除处处理后后污水水，保保证良良好通通风条条件生物滤滤池的的类型型与发发展生物滤滤池工工艺发发展的的原因因：占地面面积大大滤料堵堵塞滤池蝇蝇干臭味味生物滤滤池普通生物滤滤池高负荷荷生物滤滤池塔式生物滤滤池的的工艺艺类型型：生物滤滤池的的动力力学特特征污水沿沿滤池池高度度自上上而下下滴落落，污污水BOD浓度沿沿滤池池高度度自上上而下下变化化，相相当于于推流流式活活性污污泥工工艺。。有机物物负荷荷：上上高，，下低低生物膜膜分布布：上上厚，，下薄薄生物相相分布布：上上低级级，下下高级级生物滤滤池的的主要要工艺艺特征征工艺特征普通生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池池体构造圆形，砖石砌筑圆形，砖石砌筑或钢筋混凝土结构圆形，矩形，钢筋混凝土结构滤料材料砾石，炉渣，焦炭天然或塑料滤材轻型塑料滤材波纹板蜂窝管粒径25－40mm(工作层)40－70mm(工作层)70－100mm(承托层)70－100mm(承托层)高度1.5－2.0m2.0m8－24m布水方式固定喷嘴，间歇旋转布水器，连续固定或旋转供氧方式自然通风自然通风自然通风处理水回流不回流回流回流负荷特征低负荷高负荷高负荷容积负荷0.15－0.3kg/m3.d0.5－1.2kg/m3.d1－2kg/m3.d水量负荷1－3m3/m2.d10－30m3/m2.d80－200m3/m2.d高负荷荷生物物滤池池的主主要特特征处理水水回流流处理水水回流流的主主要作作用：：稀释进进水，，控制制进水水BOD浓度（（<200mg/L），保保证处处理效效果。。增大水水力负负荷，，强化化水力力冲刷刷作用用，防防止填填料堵堵塞，，加速速生物物膜更更新，，抑制制厌氧氧层发发育，，使生生物膜膜经常常保持持较高高的活活性。。抑制制滤滤池池蝇蝇的的孳孳生生和和臭臭味味的的散散发发。。高负负荷荷生生物物滤滤池池的主主要要特特点点优点点：：简单单易易行行，，造造价价低低自然然通通风风，，运运行行费费用用低低负荷荷高高，，处处理理效效果果好好，，滤滤料料堵堵塞塞、、滤滤池池蝇蝇等等问问题题得得到到改改善善缺点点：：占地地面面积积大大（（由由于于通通风风供供氧氧的的需需要要，，滤滤料料高高度度受受限限））处理理水水大大量量回回流流，，运运行行成成本本增增大大滤料料堵堵塞塞，，工工作作环环境境差差的的问问题题有有所所改改善善，，但但未未能能根根除除高负负荷荷生生物物滤滤池池的的典典型型工工艺艺流流程程高负负荷荷生生物物滤滤池池进进水水浓浓度度的的确确定定物料料衡衡算算：：两边边除除Q：代入入回回流流比比：：进水水浓浓度度：：高负负荷荷生生物物滤滤池池的的设设计计计计算算滤池池面面积积：：（（水水力力负负荷荷NQ）滤池池容容积积：：（（BOD容积积负负荷荷NV）滤池池高高度度：：辅助助设设备备设设计计：：布水水装装置置排排水水装装置置通通风风装装置置生物物转转盘盘的的工工作作原原理理生物物膜膜的的形形成成（（载载体体－－污污水水－－溶溶解解氧氧－－微微生生物物））污水水的的净净化化（（接接触触－－吸吸附附－－传传递递－－生生物物代代谢谢））生物物膜膜的的增增殖殖代代谢谢（（增增厚厚－－分分层层－－脱脱落落更更新新））盘片片转转动动的的作作用用充氧氧搅拌拌混混合合增强强传传质质携带带水水生物物转转盘盘的的主主要要优优点点生物物浓浓度度高高（（40000－60000mg/L），，处处理理效效果果好好生物物相相分分级级生生长长，，各各级级可可培培育育相相应应的的优优势势菌菌群群，，可可进进行行深深度度处处理理污泥泥龄龄长长，，生生物物多多样样化化，，食食物物链链长长，，剩剩余余污污泥泥量量少少，，无无污污泥泥膨膨胀胀耐冲冲击击负负荷荷能能力力强强，，可可承承受受高高浓浓度度污污水水可改改变变转转速速调调节节充充氧氧效效果果，，控控制制生生物物膜膜厚厚度度，，运运行行管管理理简简便便能耗耗低低生物物转转盘盘的的主主要要缺缺点点占地地大大（（盘盘片片直直径径限限制制氧氧化化槽槽深深度度））盘片片内内外外缘缘线线速速度度不不均均，，生生物物膜膜厚厚度度，，充充氧氧、、接接触触、、水水力力冲冲刷刷不不均均衡衡不宜宜建建在在室室外外，，特特别别是是北北方方寒寒冷冷地地区区造价价高高（（材材料料多多，，价价格格贵贵）），，对对生生产产加加工工要要求求高高（（转转轴轴易易挠挠曲曲变变形形））生物物转转盘盘的的设设计计计计算算负荷荷计计算算法法：：BOD负荷荷（（NA）：：10－40gBOD5/m2.d容积积面面积积比比（（G）：：5－9L/m2水力力停停留留时时间间（（t）：：>2.5h经验验公公式式计计算算法法：：经验验图图表表计计算算法法：：（教教材材、、设设计计手手册册））生物物接接触触氧氧化化法法的的工工作作原原理理池内内填填充充生生物物载载体体（（填填料料）），，污污水水淹淹没没填填料料，，池池底底通通入入空空气气曝曝气气，，充充氧氧、、搅搅拌拌、、三三相相对对流流接接触触、、传传递递，，通通过过填填料料表表面面生生物物膜膜的的代代谢谢作作用用，，使使污污水水得得到到净净化化。。构造造形形式式与与生生物物滤滤池池相相近近，，但但填填料料全全部部淹淹没没在在水水中中，，所所以以又又称称为为“淹没没式式生生物物滤滤池池”。运行行方方式式与与曝曝气气池池相相似似，，只只是是在在池池内内人人为为提提供供微微生生物物栖栖息息生生长长的的填填料料，，所所以以又又称称为为“接触触曝曝气气法法”。实质质上上，，生生物物接接触触氧氧化化是是一一种种介介于于活活性性污污泥泥法法和和生生物物滤滤池池之之间间的的生生物物处处理理技技术术，，兼兼具具两两者者的的特特点点，，所所以以也也称称为为“悬浮浮－－附附着着生生物物接接触触氧氧化化法法”。生物物接接触触氧氧化化法法的的主主要要特特点点优点点：：兼具具活活性性污污泥泥法法和和生生物物膜膜法法的的主主要要优优点点，，由由于于生生物物载载体体（（填填料料））的的不不断断革革新新、、变变化化，，使使该该工工艺艺更更具具灵灵活活性性、、多多样样性性。。填料料表表面面微微生生物物固固定定生生长长，，生生物物相相丰丰富富，，食食物物链链长长，，能能够够生生长长氧氧化化能能力力强强的的球球衣衣菌菌属属丝丝状状菌菌而而不不发发生生污污泥泥膨膨胀胀。。悬浮浮、、附附着着微微生生物物共共存存，，生生物物浓浓度度高高（（>10000mg/L），处理理能力大大，耐冲冲击负荷荷能力强强。气、液、、固三相相混合接接触，加加之填料料的分割割作用，，水流状状态好，，氧利用用率高。。不产生滤滤池蝇和和臭气，，操作简简单，运运行管理理方便。。适用于工工业废水水处理和和污水深深度处理理。生物接触触氧化法法的主要要特点缺点：如果设计计运行不不当，填填料易堵堵塞；布水、布布气不易易均匀；；由于大量量填料的的使用，，造价较较高。常用填料料：刚性固定定填料：：塑料、、玻璃钢钢，蜂窝窝管、波波纹板，，软性固定定填料：：有机合合成纤维维束半软性固固定填料料：塑料料片、软软纤维结结合（盾盾形组合合填料）），弹性性填料，，自旋转转填料轻型移动动填料：：塑料，，比重接接近水，，空心球球，空心心环，废废弃饮料料瓶生物接触触氧化池池的设计计计算BOD容积负荷荷（Nw）：1.0－5.0kgBOD/m3.d填料有效效容积式中：Q——日平均污污水量，，m3/dS0——原污水BOD浓度，mg/L水力停留留时间（（HRT）：2.0－4.0h生物接触触氧化法法的工程程应用小区生活活污水处处理：地埋式污污水处理理设备中水回用用工业废水水处理：：印染废水水处理食品酿造造废水处处理石油化工工废水处处理生物制药药废水处处理畜禽养殖殖废水处处理生物接触触氧化法法的发展展生物接触触氧化法法工艺发发展的原原因：采用颗粒粒滤料，，增大比比表面积积，提高高处理能能力解决滤料料堵塞问问题提高处理理效率，，设备小小型化、、工业化化接触氧化化池生物生物滤池池曝气生物移动动床生物接触触氧化法法的工艺艺进展：：生物流化化床曝气生物物滤池的的

主要要特点和和工程应应用主要特点点：气、液、、固三相相对流接接触，氧氧的转移移率高，，动力消消耗低。。具有截留留悬浮物物和脱落落生物膜膜的净化化功能，，无需二二沉池。。采用3－5mm的颗粒粒滤料料（石石英砂砂，陶陶粒，，活性性炭等等），，比表表面积积大，，生物物浓度度高（（8000－23000mg/L），处处理效效果好好。无需污污泥回回流，，也无无污泥泥膨胀胀之虑虑，维维护管管理方方便。。工程应应用：：微污染染水处处理污水深深度处处理工业废废水处处理（（造纸纸，食食品，，制药药）8.5污污水水的深深度处处理与与回用用城市污污水经经二级级生物物处理理（活活性污污泥法法、生生物膜膜法））后的的出水水中，，还含含有相相当数数量的的污染染物质质，如如：BOD、COD、SS、氮、、磷、、重金金属等等。二级处处理出出水排排入湖湖泊、、水库库、景景观河河道等等缓流流水体体，会会导致致水体体的富富营养养化；；二级处处理出出水排排入水水产养养殖等等具有有较高高经济济价值值的水水体，，会导导致水水质恶恶化，，使其其遭到到破坏坏；二级处处理出出水水水质不不能满满足回回用要要求。。要使污污水处处理水水质满满足以以上要要求，，必须须在二二级生生物处处理的的基础础上，，进行行深度度处理理。污水深深度处处理的的对象象、目目标标与技技术处理目的处理对象水质指标主要处理技术排放水体再生回用有机物悬浮状态SS混凝沉淀、过滤溶解状态BODCODTOC膜生物反应器活性炭吸附臭氧氧化防止富营养化植物性营养盐类氮T－NNH3－N吹脱、折点氯化生物脱氮磷PO4－PT－P混凝沉淀生物除磷再生回用微量成分溶解性无机物无机盐类电导率Mg、Ca、Cl离子反渗透、电渗析离子交换微生物细菌、病毒氧化、消毒悬浮物物的去去除混凝沉沉淀过滤砂滤微滤反渗透1A10A100A1000A1µ10µ100µ1mm离子高分子粒子蛋白质细菌悬浮物物粒径径与处处理技技术的的选择择溶解性性物质质的去去除溶解性性有机机物的的去除除膜－生生物反反应器器（MBR）活性炭炭吸附附臭氧氧氧化溶解性性无机机盐类类的去去除反渗透透电渗析析离子交交换致病微微生物物的去去除（（消毒毒）污水消消毒技技术的的优缺缺点比比较及及选择择消毒方法优点缺点适用条件液氯效果可靠，设备简单，投量准确，价格便宜。余氯和氯化合物对水生物有毒害作用，部分氯化合物有致癌作用大、中型污水处理厂臭氧消毒效率高去除有机物、色、味投资大、成本高设备管理复杂卫生条件要求高的污水处理厂次氯酸钠现场生产，直接投配，使用方便，易于控制。次氯酸钠发生器和投配设备设备管理复杂中、小型污水处理厂紫外线消毒效率高安全方便电能消耗大管网中再污染问题小型污水处理厂生物脱脱氮原原理生物脱脱氮过过程：：含氮化合物物硝化反反应过过程氧NO-3N2硝化细菌碳反硝化细菌反硝化化反应应过程程影响硝硝化反反硝化化反应应过程程的主主要因因素硝化反应反硝化反应细菌特征硝化菌是化能自养菌，生理活动不需要有机性营养物质反硝化菌是异养兼性厌氧菌，在无氧条件下进行生命代谢活动反应机理从CO2获取碳源，从无机物的氧化中获取能量以硝酸氮为电子受体，以有机碳为电子供体，使硝酸盐还原碳源要求混合液中有机物含量不应过高，BOD＜20mg/L混合液中有机物含量不应过低，BOD/T-N≮3－5，当碳源不足时，应考虑外加碳源（甲醇）溶解氧要求氧是硝化反应的电子受体，DO≮1mg/L反应器内溶解氧较高时，反硝化菌将利用氧进行呼吸，阻碍硝酸氮的还原，DO≯0.5mg/LpH要求硝化菌对pH值变化敏感，最佳pH值：8.0－8.4反硝化菌对pH值变化敏感，最佳pH值：6.5－7.5，当pH值高于8或低于6时，反硝化速率降低温度要求适宜温度：20－30℃，低于5℃时，硝化反应停止适宜温度：20－40℃，低于15℃时，反硝化速率降低污泥龄增殖缓慢，污泥龄30d以上污泥龄无特殊要求A/O前置生生物脱脱氮工工艺N2污泥回流剩余污泥原污水曝气池空气沉淀池处理水脱氮池内回流A/O前置生生物脱脱氮工工艺的的主要要特点点流程简简单，，装置置少，，勿需需外加加碳源源，适适用于于现有有推流流式曝曝气池池的改改造，，建设设费用用和运运行费费用均均较低低。反硝化化反应应产生生的碱碱度可可补偿偿硝化化反应应所需需碱度度的一一半左左右，，处理理城市市污水水时，，不必必投碱碱调节节pH值。硝化曝曝气池池在后后，反反硝化化反应应过程程残留留的有有机物物在硝硝化段段进一一步去去除，，提高高了处处理水水水质质，勿勿需增增建后后曝气气池。。在处理理水中中含有有一定定浓度度的硝硝酸盐盐，如如果沉沉淀池池运行行不当当，会会发生生反硝硝化反反应，，造成成污泥泥上浮浮，使使出水水水质质恶化化。如欲提提高脱脱氮率率，必必须加加大内内循环环比，，使运运行费费用增增高。。内循环环液溶溶解氧氧较高高，破破坏A段缺氧氧状态态，影影响脱脱氮效效果。。A/O前置生生物脱脱氮工工艺的的主要要设计计参数数水力停停留时时间（（HRT）：硝硝化反反应需需时较较长，，一般般不应应该低低于6h；反硝硝化需需时较较短（（2h），两两段容容积比比一般般为3：1。内循环环比（（R）：内内循环环回流流比不不仅影影响脱脱氮效效果，，而且且影响响动力力消耗耗，是是一项项非常常重要要的设设计参参数。。为了了保证证脱氮氮效果果，一一般内内循环环回流流比不不宜低低于200％，最最高为为600％。MLSS值：反反应池池内MLSS应在3000mg/L以上，，低于于此值值，脱脱氮效效果显显著降降低。。生物固固体停停留时时间（（污泥泥龄））：30d以上氮负荷荷（N/MLSS）：≯≯0.03kgN/kgMLSS.d进水总总氮浓浓度：：≯≯30mg/L生物除除磷原原理聚磷菌菌对磷磷的摄摄取和和释放放过程程：厌氧放放磷过过程H3PO4能量好氧聚聚磷过过程H3PO4聚磷菌菌能量好氧条条件厌氧条条件Phostrip生物除除磷工工艺剩余污泥原污水曝气池空气沉淀池处理水污泥回流脱磷污泥回流石灰沉淀池脱磷水混凝池除磷池含磷污泥含磷污泥脱磷水水回流流A2/O同步生生物脱脱氮除除磷工工艺N2污泥回流（含磷污泥）剩余污泥原污水曝气池空气沉淀池处理水缺氧池厌氧池氨化、、放磷磷脱氮除BOD、硝化化、吸吸收磷磷内回流流（200％）城市污污水的的再生生与回回用为了解解决困困扰人人类发发展的的水资资源短短缺问问题，，开发发新的的可利利用水水源成成为世世界各各国普普遍关关注的的问题题。再生废废水的的城市市回用用城市景景观城市绿绿化市政杂杂用水水再生废废水的的工业业回用用工业冷冷却水水锅炉补补给水水工艺用用水再生废废水的的农业业回用用农业灌灌溉渔牧用用水污水再再生回回用水水质标标准《城市污污水再再生利利用景景观观环境境用水水水质质》(GB/T18921-2002)《城市污污水再再生利利用城城市市杂用用水水水质》(GB/T18920-2002)《农田灌灌溉水水质标标准》(GB5084-92)污水再再生回回用处处理技技术以二级级处理理出水水为原原水的的传统统处理理工艺艺:二级处处理出出水消毒剂剂沉淀池混凝剂剂回用水水混凝池污泥清水池滤池污水再再生回回用处处理技技术以二级级处理理出水水为原原水的的CMF处理工工艺:二级处理出水消毒剂沉淀池混凝剂回用水混凝池污泥清水池连续微滤装置污水再再生回回用处处理技技术直接处处理污污水的的MBR处理工工艺:空气MBR生物池污水消毒剂回用水清水池调节池MembraneBio-Reactor第9章污污泥泥的处处理污水处处理过过程中中产生生的污污泥量量大（（城市市二级级污水水处理理厂产产生的的污泥泥量约约占处处理水水量的的0.3%－0.5%，按含含水率率97％计））、浓浓度高高（含含水率率99－95%）、成成分复复杂（（有机机物、、无机机物、、细菌菌、病病原微微生物物、重重金属属）、、危害害大（（腐化化发臭臭，二二次污污染）），必必须及及时有有效地地进行行处理理和处处置。。污泥处处理的的目的的是使使污泥泥减量量化、、无害害化及及资源源化。。保证污污水处处理厂厂的正正常运运行；；使易腐腐化发发臭的的有机机物得得到稳稳定处处理并并妥善善处置置；使有毒毒有害害物质质得到到妥善善处置置；使有用用物质质得到到回收收或综综合利利用。。污泥处处理的的工艺艺流程程污泥浓缩机械脱脱水最终处处置污泥浓缩自然干干化堆肥农肥污泥浓缩自然干干化最终处处置消化污泥浓缩机械脱水最终处置消化污泥浓缩机械脱水干燥焚烧消化最终处置污泥的来源源与分类泥渣：格栅栅、沉砂池池、初沉池池（浮渣））、气浮池池（浮渣））污泥：初次沉淀污污泥：初次次沉淀池剩余活性污污泥：二次次沉淀池（（活性污泥泥法）腐殖污泥：：二次沉淀淀池（生物物膜法）消化污泥：：消化池化学污泥：：化学沉淀淀池（混凝凝沉淀，物物化除磷））污泥的性质质指标污泥的含水水率；污泥的比重重（一般情情况下以1计）；污泥中的挥挥发性固体体与灰分；；污泥中的重重金属离子子含量；污泥中的肥肥分；污泥的可消消化程度。。污泥的含水水率式中：V1，V2——分别表示污污泥浓缩前前后的体积积，m3W1，W2——分别表示污污泥浓缩前前后的固体体重量，kgC1，C2——分别表示污污泥浓缩前前后的固体体浓度，g/m3P1，P2——分别表示污污泥浓缩前前后的含水水率，%含水率的定定义：污泥泥中所含水水分的重量量与污泥总总重量之比比的百分数数（P）。物料衡算，，污泥比重重按1计。常见污泥的的含水率污泥种类含水率（%）范围代表值初沉污泥88－9695剩余活性污泥（二沉污泥）98.5－99.599.2重力浓缩后的初沉污泥88－9492重力浓缩后的混合污泥90－9796气浮池污泥94－9796消化池污泥93－97.596常用污泥脱脱水方法及及效果脱水方法脱水装置脱水后含水率(%)脱水后状态浓缩法重力、气浮、离心95－97近似糊状自然干化法自然干化场、晒砂场70－80泥饼状机械脱水真空吸滤法真空转鼓、真空转盘60－80泥饼状压滤法板框压滤机45－80泥饼状滚压带滤法滚压带式压滤机78－86泥饼状离心法离心脱水机80－85泥饼状干燥法各种干燥设备10－40粉状、粒状焚烧法各种焚烧设备0－10灰渣状间歇式污泥泥重力浓缩缩池间歇式浓缩缩池具有构构造简单，，运行可靠靠，浓缩效效果好的特特点，特别别适用于中中小型污水水处理厂。。间歇式浓缩缩池的主要要设计参数数是浓缩时时间，时间间太短，则则不能保证证浓缩效果果；时间太太长，池容容增大且可可能由于污污泥厌氧而而破坏浓缩缩过程。一一般，浓缩缩时间取10－12小时。间歇式污泥泥重力浓缩缩池间歇式污泥泥重力浓缩缩池示意图图进泥排泥上清液连续式污泥泥重力浓缩缩池连续式污泥泥重力浓缩缩池的池型型类同于污污水处理中中的二次沉沉淀池，一一般采用竖竖流式或辐辐流式，适适用于大型型污水处理理厂。浓缩池高度度：一般采采用4m。浓缩池水力力停留时间间：一般采采用10－16小时。固体通量：：30－60kg/m2.d水力负荷：：0.2-0.4m3/m2.h（剩余污泥泥）连续式污泥泥重力浓缩缩池连续式污泥泥重力浓缩缩池工况示示意图上清液区阻滞区固体浓度压缩区QeCeQ0C0QuCuuii污泥的自然然干化污泥在自然然条件下，，由于渗滤滤、蒸发等等作用而使使污泥脱水水干化的方方法称为自自然干化，，用于污泥泥自然干化化的构筑物物称为污泥泥干化场。。污泥自然干干化法简便便易行，投投资少，运运行管理费费用低。但但是，污泥泥干化场占占地面积大大，卫生条条件差，对对周围环境境影响较大大。污泥的机械械脱水污泥机械脱脱水是以过过滤介质两两面的压力力差作为推推动力，使使污泥水分分被强制通通过过滤介介质，形成成滤液，而而固体颗粒粒则被过滤滤介质截留留，形成滤滤饼，从而而达到污泥泥脱水的目目的。造成压力差差推动力的的方法有四四种：污泥自身重重力，如带带式压滤机机的重力脱脱水段。在过滤介质质的一面造造成负压，，如真空吸吸滤脱水机机。加压污泥使使水分通过过过滤介质质，如压滤滤脱水机。。造成离心力力使固-液分离，如如离心脱水水机。污泥的机械械脱水污泥预处理理的主要方方法：化学调节法法：向污泥泥中投加混混凝剂，使使污泥颗粒粒脱稳凝聚聚，提高脱脱水性能。。混凝剂投投量应通过过实验筛选选确定。热处理法：：在高压下下加热污泥泥，破坏结结合水与污污泥颗粒之之间的联系系，使污泥泥颗粒在高高温高压下下溶解或水水解，从而而把细胞破破坏并释放放胞内水分分，改善污污泥脱水性性能。加热温度：：180－200℃，加热时间间：20－60分钟其它预处理理方法：冻冻-融法；淘洗洗法；惰性性物质添加加法：煤灰灰，锯末，，纤维等。。污泥的机械械脱水污泥脱水机机械：真空转鼓过过滤机：可连续生产产，可自动动控制，操操作方便，，运行平稳稳。附属设备多多，工序复复杂，滤布布易堵塞。。板框压滤机机：构造简单，，过滤推动动力大，适适用于各种种污泥。不能连续生生产。污泥的机械械脱水污泥脱水机机械：滚压带式过过滤机：连续生产，，操作方便便，自动控控制，卫生生条件好。。对预处理要要求高，必必须使用高高分子絮凝凝剂。离心脱水机机：连续生产，，操作方便便，自动控控制，卫生生条件好，，占地面积积小。对预处理要要求高，必必须使用高高分子絮凝凝剂。污泥的干燥燥与焚烧污泥经脱水水、干化后后，含水率率仍较高，，体积较大大，为便于于污泥最终终处置，可可进行干燥燥处理或焚焚烧。污泥泥经干燥处处理后，含含水率可降降至20%左右。污泥泥经焚烧处处理后，含含水率可降降至0，体积很小小，性质稳稳定，便于于运输，可可进行综合合利用或最最终处置。。污泥干燥的的主要设备备是回转圆圆筒式干燥燥器。常用的污泥泥焚烧设备备有回转焚焚烧炉、多多段焚烧炉炉和流化床床焚烧炉等等。污泥的稳定定处理污泥的厌氧氧消化污泥的好氧氧消化污泥堆肥污泥的石灰灰稳定厌氧生物处处理的基本本原理厌氧消化（（AnaerobicDigestion）过程存在在于某些自自然生态系系统中，例例如：沼泽泽、湖泊和和海洋的沉沉积物、瘤瘤胃动物的的胃液等。。在非自然然的生态系系统中，人人们利用这这种厌氧消消化过程处处理污水和和污泥，防防止大量有有机物在环环境中的有有害积累，，同时，回回收厌氧消消化过程中中产生的甲甲烷作为能能源再利用用。在无氧条件下下，污水中所所含的碳水化化合物、脂肪肪、蛋白质等等复杂有机物物被水解、发发酵细菌厌氧氧分解转化成成短链脂肪酸酸等物质。此此时，如果条条件合适，产产甲烷细菌将将开始繁殖活活动，继续进进行厌氧氧化化，有机物最最终形成甲烷烷（沼气）。。厌氧生物处理理技术的优缺缺点主要优点：与好氧生物处处理法相比，，废水处理成成本低。适于处理高浓浓度废水，能能耗低，且能能够产生大量量能源。厌氧废水处理理设备负荷高高（5－10kgBOD/m3.d），占地少。。剩余污泥量少少，污泥稳定定，脱水性能能好。对营养物的需需求量少（BOD:N:P=300:5:1）厌氧污泥生物物活性可保留留一年以上，，可间断或季季节性运行厌氧生物处理理技术的优缺缺点主要缺点：与好氧生物处处理法相比，，处理后出水水水质较差，，难以直接达达标，一般需需要进行后处处理。厌氧微生物对对有毒物质和和环境条件较较为敏感，操操作不当可能能导致反应器器运行条件的的恶化。由于厌氧细菌菌增殖缓慢，，厌氧反应器器初次启动过过程需时较长长，一般需要要8～12周时间才能完完成。污泥的厌氧消消化污泥一般都采采用厌氧消化化法处理，即即在无氧的条条件下，由兼兼性菌及专性性厌氧细菌降降解有机污染染物，分解的的最终产物主主要是二氧化化碳和以甲烷烷为主的消化化气（沼气）），污泥经厌厌氧消化得以以稳定。污泥泥厌氧消化过过程也称为污污泥厌氧生物物稳定过程。。污泥厌氧消化化是一个极其其复杂的过程程，多年来，，厌氧消化被被概括为两阶阶段过程，即即酸性发酵阶阶段和碱性发发酵阶段。随随着对厌氧消消化微生物研研究的不断深深入，厌氧消消化过程中不不产甲烷细菌菌和产甲烷细细菌之间的相相互关系更加加明确，1979年，伯力特（（Bryant）等人根据微微生物不同的的生理类别和和作用，提出出了厌氧消化化三阶段理论论，成为目前前较为公认的的理论模式。。三阶段厌氧消消化过程示意意图H2+CO2乙酸复杂有机物脂肪酸(>C2)水解、发酵产氢产乙酸CH4+CO2产甲烷产甲烷三阶段厌氧消消化过程示意意图H2+CO2乙酸复杂有机物脂肪酸(>C2)水解、发酵第一阶段：在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质及脂肪经水解与发酵转化为单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳和氢等。

三阶段厌氧消消化过程示意意图H2+CO2乙酸复杂有机物脂肪酸(>C2)水解、发酵产氢产乙酸第二阶段：在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段产物转化为氢、二氧化碳和乙酸。

三阶段厌氧消消化过程示意意图H2+CO2乙酸复杂有机物脂肪酸(>C2)水解、发酵产氢产乙酸CH4+CO2产甲烷产甲烷第三阶段：通过两组生理机能不同的产甲烷细菌的作用，将上阶段产物转化为甲烷。一组（乙酸歧化菌）将乙酸脱羧产生甲烷，即：2CH3COOH2CH4+2CO2另一组（嗜氢甲烷菌）将氢和二氧化碳转化成甲烷，即：4H2+CO2

CH4+2H2O厌氧消化过程程各大类细菌菌的位置H2+CO2乙酸CH4+CO2有机物脂肪酸、有机机酸、醇产氢产乙酸菌菌产甲烷菌水解、发酵细细菌产甲烷菌同型乙酸菌厌氧消化的微微生物学基础础不产甲烷细菌菌：产甲烷阶段以以前所有降解解有机物或产产酸的微生物物种类多，数量量大，其中专专性厌氧菌数数量最多产甲烷细菌：：主要形态（甲烷杆菌，甲甲烷球菌，八八叠球菌，甲甲烷螺旋菌）主要特点：对温度敏感（（中温：33－36℃，高温：50－53℃）对pH敏感（中性偏偏碱，pH6.6－7.8）增殖缓慢（世世代时间长，，能量水平低低，启动时间间长）污泥的厌氧消消化厌氧消化的影影响因素：温度：甲烷菌对温度度的适应性很很差，根据其其生存的适宜宜温度范围，，甲烷菌可分分为两类，即即中温甲烷菌菌（适宜温度30－36℃）和高温甲烷烷菌（适宜温温度50－53℃）。当温度超超出适宜温度度范围时，厌厌氧消化反应应速率则急剧剧下降。厌氧氧消化的允许许温度波动范范围为±1.5－2.0℃。当波动范围围为±3℃时，就会严重重抑制消化速速率。当波动动范围超过±5℃时，就会使有有机酸大量积积累而破坏厌厌氧消化过程程的正常运行行。污泥的厌氧消消化厌氧消化的影影响因素：污泥投配率与与负荷：消化池的容积积一般按污泥泥投配率（污污泥消化时间间）或固体容容积负荷设计计。城市污水处理理厂污泥中温温消化的污泥泥投配率以3－5%为宜，相应的的水力停留时时间为20－30d。固体容积负荷荷定义为单位位时间单位消消化池容积所所承担的挥发发性固体（VSS）污泥量，一一般以0.6-1.5kgVSS/m3.d为宜。污泥的厌氧消消化厌氧消化的影影响因素：pH值、酸碱度和和消化液的缓缓冲作用：pH值与酸碱度是是厌氧消化过过程中的重要要控制因素。。如前所述，，产甲烷细菌菌对pH值的适应性很很差，其适宜范围为pH6.6－7.8。如果消化系系统中的水解解发酵阶段和和产酸阶段的的反应速率超超过产甲烷阶阶段，则有机机酸会积累，，pH值下降，从而而对产甲烷细细菌产生抑制制作用。但是是，由于消化化液具有缓冲冲作用，在一一定范围内可可避免发生这这种情况。消消化液的缓冲冲作用是由有有机物分解产产生的碳酸和和氨氮提供的的。消化系统统的碱度应保保持在2000mg/L以上。污泥泥的的厌厌氧氧消消化化厌氧氧消消化化的的影影响响因因素素：：搅拌拌和和混混合合：厌氧氧消消化化过过程程是是通通过过细细菌菌体体的的内内酶酶和和外外酶酶与与有有机机底底物物的的接接触触反反应应完完成成的的，，因因此此，，为为保保证证厌厌氧氧消消化化过过程程的的顺顺利利进进行行，，必必须须采采用用一一定定的的措措施施使使两两者者充充分