污水处理基础知识

污水处理基础知识第一页，共六十八页，2022年，8月28日提纲基础知识

1、废水的定义

2、常见指标常见工艺

1、物化处理工艺

2、生化处理工艺常见工业污水处理

1、食品工业废水处理

2、制浆造纸工业废水处理

3、轻工业废水处理

4、纺织工业废水处理

5、石油炼制和石化废水处理

6、化学工业废水处理

7、煤炭工业废水处理

8、金属制品加工废水处理第二页，共六十八页，2022年，8月28日废水来源与特性水资源在使用过程中由于丧失了使用价值而被废弃外排，并以各种形式使受纳水体受到影响，这种水就称为废水。根据来源不同，废水可分为生活污水和工业废水两大类。生活污水是人们在日常生活中所产生的废水，工业废水是在工业生产过程中所排出的废水。第三页，共六十八页，2022年，8月28日废水的特性废水中的污染物种类大致可如下区分：固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物和热污染等。为了表征废水水质，规定了许多水质指标。主要有有毒物质、有机物质、悬浮物、细菌总数、pH值、色度、温度等。一种水质指标可能包括几种污染物；而一种污染物也可以属于几种水质指标；第四页，共六十八页，2022年，8月28日常见水质指标固体污染物

固体污染物常用悬浮物（SS）和浊度两个指标来表示。

悬浮物是一项重要水质指标，它的存在不但使水质浑浊，而且使管道及设备阻塞、磨损，干扰废水处理及回收设备的工作。固体污染物在水中以三种状态存在：溶解态(直径小于1nm)、胶体态(直径介于1~100nm)和悬浮态(直径大于100nm)。水质分析中把固体物质分为两部分：能透过滤膜的叫溶解固体(DS)；不能透过的叫悬浮固体或悬浮物，两者合称为总固体(TS)（103~105℃蒸发）。根据挥发性分为VS和FS。第五页，共六十八页，2022年，8月28日需氧污染物

废水中能通过生物化学和化学作用而消耗水中溶解氧的物质，统称为需氧污染物。

绝大多数的需氧污染物是有机物，无机物主要有Fe、Fe2+、S2-、CN-等。因而在一般情况下，需氧物即指有机物。表征需氧污染物的指标有：化学需氧量（COD），生化需氧量（BOD），溶解氧（DO）。第六页，共六十八页，2022年，8月28日化学需氧量(COD)

化学需氧量是指在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量，氧化剂一般采用高锰酸钾和重铬酸钾。采用高锰酸钾作为氧化剂，测得的COD叫做高锰酸盐指数。采用重铬酸钾作为氧化剂，由于重铬酸钾氧化作用很强，所以能够较完全地氧化水中大部分有机物和无机性还原物质(但不包括硝化所需的氧量)，此时化学需氧量用CODCr表示。第七页，共六十八页，2022年，8月28日溶解氧（DO）溶解于水中的分子态氧。清洁地表水DO接近饱和。

一般规定水体中DO至少在4mg/L以上。当DO低于3~4mg/L时，许多鱼类呼吸困难；继续减少，则会窒息死亡。

当水体受到有机物质、无机还原物质污染时，DO含量降低，甚至趋于零，此时厌氧细菌繁殖活跃，水质恶化。第八页，共六十八页，2022年，8月28日含氮化合物

氮的各种存在形态：氨氮(NH3-N、NH4+-N)、亚硝酸盐氮(NO2-N)、硝酸盐氮(NO3-N)、有机氮(ON)、总氮(TN)。

其中水体中含有过量的有机氮、氨氮是造成水体富营养化的重要原因之一。第九页，共六十八页，2022年，8月28日含磷化合物磷是生物体中的重要元素之一，在生化处理中，磷同氮一样是微生物的营养，故在废水中对碳氮比、碳磷比有一定的要求。磷在生物处理中化合价不产生变化。在自然界中磷可在无机磷和有机磷之间、可溶性磷和不溶性磷之间相互转化。在水中磷含量过多，可引起水体富营养化。磷在水中可有以下多种形式存在：(1)正磷酸盐；(2)偏磷酸盐；(3)有机磷。第十页，共六十八页，2022年，8月28日其他1．重金属类不少工业废水中往往含有各种重金属离子，如汞、铬(六价)、铅等，它们进入环境后不会被降解，而是沉积、吸附于淤泥中或通过食物链被富集，并最终危及人体健康。2．酚、氰、石油类、表面活性剂、酸碱类(PH）、发色物质等它们在生活污水和某些工业废水中广泛存在，是对环境影响较大的一些污染物质，如在废水中存在，我们也应对它进行监测。3．特征性的污染成分某些工业废水往往含本身所特有的、并对环境危害特别大的污染成分。如农药厂的农药等，它们进入环境后往往难以被降解，并对生态系统造成极大的危害，是“环境优先污染物质”。第十一页，共六十八页，2022年，8月28日废水处理常见工艺处理工艺分类

常见的废水处理工艺可分为物化学处理工艺和生化处理工艺两大类。

物化处理工艺包括：格栅和筛网、混凝沉淀、重力沉淀、过滤、吸附、离子交换、萃取、中和和电解等；

生化处理工艺包括：厌氧生化处理法（包括：普通厌氧消化池、厌氧接触法、UASB上流式厌氧污泥床等）；好氧生化处理法（包括：传统活性污泥法、生物膜法、生物滤池、AB两段活性污泥法、SBR序批式活性污泥法、生物接触氧化法等）。第十二页，共六十八页，2022年，8月28日格栅和筛网格栅和筛网用户去除污水中含有的大颗粒污染物和丝状污染物。一般置于在进水泵站集水井的进口处，用于去除污水中含有的大颗粒物，保护泵等装置以避免堵塞。格栅按照清渣方法分为：人工清渣和机械清渣；按照格栅栅间距分为：粗格栅和细格栅。

第十三页，共六十八页，2022年，8月28日第十四页，共六十八页，2022年，8月28日混凝沉淀混凝沉降法，即向水中投加化学药品，进而产生絮状沉淀，达到去除水中污染物质的方法。絮凝沉降机理有：

1、电荷的中和作用机理

2、吸附架桥机理

3、双电层压缩机理

4、卷扫作用机理

5、表面吸附机理第十五页，共六十八页，2022年，8月28日常用混凝剂凡是能将水溶液中溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的物质度叫做混凝剂。常用的絮凝剂主要包括：硫酸铝[Al2(SO4)3.18H2O]；聚合氯化铝(PAC)[Al2(OH)nCl6-n]m，式中n可取1~5，m≤10的整数；硫酸亚铁[FeSO4.7H2O]；聚合硫酸铁(PFS)[Fe2(OH)n(SO4)3—n/2]m；石灰[Ca(OH)2；常用的助凝剂有聚丙烯酰胺(PAM)。第十六页，共六十八页，2022年，8月28日过滤过滤是去除悬浮物，特别是去除浓度比较低的悬浊液中微小颗粒的一种有效方法。过滤时，含悬浮物的水流过具有一定孔隙率的过滤介质，水中的悬浮物被截留在介质表面或内部而除.根据所采用的过滤介质不同，可将过滤分为下列几类。格筛过滤，微孔过滤，膜过滤，深层过滤。第十七页，共六十八页，2022年，8月28日慢滤池

滤速慢v＝0.1~0.3m/h表面生长一层滤膜（1~2个星期后）效果：浊度可降到0，可不消毒。滤膜第十八页，共六十八页，2022年，8月28日快滤池条件：滤速大于4m/h，可能需要先投加混凝剂。作用：去除浊度，浊度<5度，同时可去除一部分细菌、病毒。机理：表层细砂层粒径为0.5mm，孔隙尺寸为80um，但进入滤池的颗粒大部分小于30um，但仍能被去除。不仅仅是机械筛滤，还有接触粘附的作用。常用的快滤池有：普通快滤池、虹吸滤池、重力滤池、压力滤池和移动罩冲洗滤池。第十九页，共六十八页，2022年，8月28日过滤反冲洗第二十页，共六十八页，2022年，8月28日吸附固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能，当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上，这就是吸附。这里的固体称吸附剂。被固体吸附的物质称吸附质。吸附的结果是吸附质在吸附剂上浓集，吸附剂的表面能降低。可将吸附分为三种基本类型：交换吸附，物理吸附和化学吸附。目前在废水处理中应用的吸附剂有：活性炭、活化煤、白土、硅藻土、活性氧化铝，焦炭、树脂吸附剂、炉渣、木屑、煤灰、腐殖酸等。第二十一页，共六十八页，2022年，8月28日离子交换离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的方法。在工业用水处理中，它占有极重要的位置，用以制取软水或纯水，在工业废水处理中，主要用以回收贵重金属离子，也用于放射性废水和有机废水的处理。常用离子交换剂有：天然沸石、合成沸石、磺化煤和各种离子交换树脂等。第二十二页，共六十八页，2022年，8月28日萃取用一种与水互不相溶的溶剂同废水混合，使废水中某些杂志溶入此溶剂中，再把溶剂与水分离，从而达到分离水中杂质的目的，这种过程叫做萃取。所用的专门溶剂叫做萃取剂。常用的萃取剂有苯、重苯、磷酸三甲酚、醋酸丁酯、笨乙酮等。第二十三页，共六十八页，2022年，8月28日中和中和处理的目的是利用酸、碱性物质调整废水的酸、碱度，使其呈中性或接近中性，达到下一步处理或外排的要求。常用中和法有：投药中和法，过滤中和法和酸碱废水相互中和的方法。投药中和法是应用广泛的一种中和方法，能处理任何浓度、任何性质的酸性废水，此法对水质和水量波动适应性强，中和药剂利用率高。第二十四页，共六十八页，2022年，8月28日电解电解时利用电解槽中的废水在电流作用下除电极的氧化还原反应外，废水内部发生复杂的一系列氧化还原反应，从而达到去除污染物的目的。电解常用于处理以下废水：含铬废水、含氰废水等。第二十五页，共六十八页，2022年，8月28日普通厌氧消化池普通消化池又称传统或常规消化池，已有百余年的历史。消化池常用密闭的圆柱形池，如下图所示。第二十六页，共六十八页，2022年，8月28日普通消化池的特点可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液。厌氧消化反应与因液分离在同一个池内实现，结构较简单。缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化器中难以保持大量的微生物细胞；对无搅拌的消化器，还存在料液的分层现象严重，微生物不能与料液均匀接触，温度也不均匀，消化效率低等缺点。第二十七页，共六十八页，2022年，8月28日厌氧接触法为了克服普通厌氧消化池不能持留或补充厌氧活性污泥的缺点，在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了厌氧接触法，其工艺流程如右图所示。该系统即使污泥不流失、出水水质稳定，又可提高消化池内污泥浓度，从而提高设备的有机负荷和处理效率。第二十八页，共六十八页，2022年，8月28日厌氧接触法的特点(1)通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高；(2)消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为2~10kgCOD/m3.d；(3)可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在堵塞问题；(4)混合液经沉淀后，出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备。厌氧接触法还存在混合液难于在沉淀池中进行固液分离的缺点。第二十九页，共六十八页，2022年，8月28日上流式厌氧污泥床反应器(UASB)上流式厌氧污泥床反应器，简称UASB反应器，是由荷兰的G．Lettinga等人在70年代初研制开发的。污泥床反应器内没有载体，是一种悬浮生长型的消化器，其构造如右图所示。由反应区、沉淀区和气室三部分组成。第三十页，共六十八页，2022年，8月28日上流式厌氧污泥床反应器的特点(1)反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为30~40g/L，其中底部污泥床污泥浓度60~80g/L，污泥悬浮层污泥浓度5~7g/L；(2)有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，COD容积负荷一般为10~20kgCOD/m2．d；(3)反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一般无污泥回流设备；(4)无混合搅拌设备。投产运行正常后，利用本身产生的沼气和进水来搅动；(5)污泥床内不填载体，节省造价及避免堵塞问题。(6)反应器内有短流现象，影响处理能力。第三十一页，共六十八页，2022年，8月28日厌氧滤池厌氧滤池又称厌氧固定膜反应器，是60年代末开发的新型高效厌氧处理装置，其工艺如下图所示。第三十二页，共六十八页，2022年，8月28日厌氧生物滤池的特点(1)可承受的有机容积负荷高，COD容积负荷为2~l6kgCOD/m3．d，且耐冲击负荷能力强；(2)废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速度快；(3)微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；(4)启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时间短。(5)处理含悬浮物浓度高的有机废水，易发生堵塞，尤以进水部位更严重。滤池的清洗也还没有简单有效的方法。第三十三页，共六十八页，2022年，8月28日传统活性污泥法活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水一类好氧生物的处理方法。这种生物絮体叫做活性污泥，它由好气性微生物(包括细菌、真菌、原生动物和后生动物)及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成，具有降解废水中有机污染物(也有些可部分利用无机物)的能力，显示生物化学活性。第三十四页，共六十八页，2022年，8月28日传统活性污泥法如果向一桶粪便污水连续鼓入空气，经过一段时间(几天)，由于污水中微生物的生长与繁殖，将逐渐形成带褐色的污泥状絮凝体，即活性污泥，在显微镜下观察，可见到大量的微生物。活性污泥法的基本流程如右图所示。第三十五页，共六十八页，2022年，8月28日生物膜法物膜法和活性污泥法一样，同属好氧生物处理方法。但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法则主要依靠固着于载体表面的微生物膜来净化有机物。生物膜中物质传递过程如右图所示。第三十六页，共六十八页，2022年，8月28日生物膜法特点①因着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好。②不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。③由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖。④因高营养级的微生物存在，有机物代谢时较多的转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少。⑤活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。⑥由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。第三十七页，共六十八页，2022年，8月28日生物滤池生物滤池一般由钢筋混凝土或砖石砌筑而成，池平面有矩形、圆形或多边形，其中以圆形为多，主要组成部分是滤料、池壁、排水系统和布水系统(如右图所示)。第三十八页，共六十八页，2022年，8月28日AB两段活性污泥法AB两段活性污泥法是将活性污泥法分为两个阶段，使不同的生物种群得到良好增殖，通过生化作用来处理污水。

与常规活性污泥法相比，AB法具有下列特点。对处理复杂的变化较大的污水水质，具有较大的适应能力。可大幅度地去除污水中难降解物质，用于处理复杂的工业废水可作为预处理的一种方法。处理效率高，出水水质好，BOD5去除率可达90~98%，还可进行深度处理脱氮和除磷。总反应时间短，构筑物体积小，占地少。便于分期建设，可根据排放要求先建A池后建B池。第三十九页，共六十八页，2022年，8月28日SBR序批式活性污泥法序批式活性污泥法(SequencingBatchReactor)是活性污泥法的一种，在SBR反应器中完成进水、反应、沉淀、滗水和闲置等工序。序列间歇式有两种含义：整体运行操作在空间上是按序排列的、间歇的。每个SBR反应池的运行操作在时间上也是按次序，间歇的。第四十页，共六十八页，2022年，8月28日进水出水停止进水曝气反应静止沉淀典型序批反应(SBR)活性污泥法工艺示意图进水出水排泥操作步骤第四十一页，共六十八页，2022年，8月28日SBR工艺特点工艺简单，节省费用，管理方便；理想的推流式，使反应推动力大，效率高；活性污泥流失少，出水水质好；活性污泥的沉降性能好，可有效防止污泥膨胀；运行方式灵活；可达到脱氮除磷效果；耐冲击负荷；第四十二页，共六十八页，2022年，8月28日改良型SBR由于SBR具有运行模式灵活多变的特点，近年来，由于自动化水平的提高SBR得到飞速发展。从而出现了许多改良型SBR处理工艺。SBR工艺改进型包括：ICEAS工艺，DAT-IAT工艺，CASS(CAST，CASP)工艺，IDEA工艺，UNITANK工艺和MSBR工艺。第四十三页，共六十八页，2022年，8月28日生物接触氧化法生物接触氧化法是使某种填料浸没于水中，在填料表面和填料间的空隙生成膜状生物性污泥，废水与其接触从而得到净化。第四十四页，共六十八页，2022年，8月28日我省常用的工业污水处理工艺食品工业废水处理1.1肉类加工工业废水处理肉类加工废水主要来自牛、猪、羊等畜禽屠宰车间、分割肉加工车间、肉制品加工车间和圈舍等。废水中主要含有血液、油脂、碎肉、禽毛和粪便等，属高浓度有机废水。废水呈褐红色，具有较强的腥臭味。

第四十五页，共六十八页，2022年，8月28日肉类加工工业废水水质肉类加工工业废水水质参数如下表所示pHCOD，mg/LBOD5，mg/L油脂，mg/LSS，mg/L总氮，mg/L6~7620~1780301~72165~133234~80034~85第四十六页，共六十八页，2022年，8月28日肉类加工工业废水处理工艺典型肉类加工工业废水处理工艺（AB工艺）如下图所示格栅一泵房调节池二泵房生物池超速中间沉淀池接触氧化池二段生物沉淀池废水出水回流液加氧污泥浓缩池作农肥第四十七页，共六十八页，2022年，8月28日水产加工废水处理水产品加工可分两大类：渔获物处理；二次加工，即将以上制品根据需要进行精制，制成鱼肉松、烤鱼片等炼制品、调味品等。水产品加工工业废水水质参数如下表所示pHCOD，mg/LBOD5，mg/LSS，mg/L总氮，mg/L6~7800~15680131~2400096~190040~100第四十八页，共六十八页，2022年，8月28日水产品加工工业废水处理工艺典型水产品加工工业废水处理工艺如下图所示滤网调节池pH调整池沉淀池理系统A\O处废水出水絮凝剂蛋白质回收污泥絮凝物第四十九页，共六十八页，2022年，8月28日啤酒工业废水处理啤酒废水主要来自麦芽车间、糖化车间、发酵车间、灌装车间以及生产用冷却废水等。啤酒废水主要含糖类、醇类等有机物，有机物浓度较高。

啤酒工业废水水质参数如下表所示pHCOD，mg/LBOD5，mg/LSS，mg/L总氮，mg/L5~61000~2500700~1500300~60025~85第五十页，共六十八页，2022年，8月28日啤酒工业废水处理工艺典型啤酒工业废水处理工艺如下图所示调节池泵房厌氧池氧化池CASS消毒放流池废水出水空气空气氯气污泥池反应池压滤机干泥第五十一页，共六十八页，2022年，8月28日制浆造纸工业废水处理制浆造纸工业所用的纤维原料，其他组分有木素、半纤维素、无机物、可抽提物、多糖类等。制浆造纸过程排放的主要污染物有：悬浮物、易生物降解有机物、难生物降解有机物、毒性物质、酸碱物质和色度。制浆造纸工业废水水质参数如下表所示pHCOD，mg/LBOD5，mg/LTOD，mg/L6~7800~130067~4801000~2400第五十二页，共六十八页，2022年，8月28日造纸工业废水工艺再生纸工业废水处理工艺如下图所示刮板车渣浆泵浆渣贮槽气浮池反应罐白水收集泵回用生化处理白水溶气水释放器溶气罐排放第五十三页，共六十八页，2022年，8月28日轻工业废水处理制革工业废水制革废水由强碱性的浸灰脱毛废水和弱酸性的鞣革废水组成。废水中含有高浓度的氟化物、硫化物、表面活性剂、防腐剂、油脂、蛋白质、鞣料、化学助剂、染料和SS等污染物。制革工业废水水质参数如下表所示pHCOD，mg/LBOD5，mg/LSS，mg/LNH3-N，mg/L8~101500~2000600~1200700~210031~96第五十四页，共六十八页，2022年，8月28日制革工业废水工艺制革工业废水处理工艺如下图所示循环利用铬鞣废水制革废水脱毛废水过滤调节再生铬液调节池生化池混凝池外排第五十五页，共六十八页，2022年，8月28日轻工业废水处理纤维板工业废水特征有：水量大、浓度高、色度深，并因生产工艺不同或生产条件不同而有很大的差异；成分复杂，单各种成分都有回收利用的价值；难于生物降解，而其废水具有一定得生物毒性；水温高，pH较低。纤维板工业废水水质参数如下表所示pHCOD，mg/LBOD5，mg/LSS，mg/L4~71500~30000400~34002100~37000第五十六页，共六十八页，2022年，8月28日纤维板工业废水工艺纤维板工业废水处理工艺如下图所示筛网废水贮水池配水池外排沉淀池生物池第五十七页，共六十八页，2022年，8月28日纺织工业废水处理纺织工业废水处理

纺织工业生产废水是退浆、煮炼、丝光、漂白、染色和印花等工序所产生废水混合后的总称。其中以煮炼废水污染最大，废水呈褐色，污染物含量高。棉纺织工业废水水质参数如下表所示pHCOD，mg/LBOD5，mg/LSS，mg/L色度，倍9~12500~1000150~300200~400150~500第五十八页，共六十八页，2022年，8月28日纺织工业废水处理工艺印染工业废水处理工艺如下图所示格栅印染废水调节池外排活性污泥法混凝沉淀生物膜法沉淀池混凝气浮第五十九页，共六十八页，2022年，8月28日石油炼制和石油化工废水处理石油炼制废水处理

石油炼制废水绝大部分是冷却废水，其他废水一般都含油分，统称含油废水。裂化和重整装置的含油废水含硫量高，是高硫废水。催化裂化废水中还含有酚和氰。酸碱精制废水中还含有酸和碱。

石油炼制废水水质参数如下表所示pHCOD，mg/L硫化物,mg/L挥发酚，mg/L氰化物,mg/L8~9238~18000.9~2.330.28~2.260.2~2.0第六十页，共六十八页，2022年，8月28日石油炼制废水处理工艺石油炼制废水处理工艺如下图所示隔油池进水斜板沉淀池出水一级气浮池二级气浮池曝气池斜板二沉池回收污油油泥浮渣剩余污泥第六十一页，共六十八页，2022年，8月28日石油炼制和石油化工废水处理石油化工废水处理

石油化工废水有下列特点：废水量大，废水组分复杂，有机物特别是烃类及其衍生物含量高。

石油化工废水水质参数如下表所示pHCOD，mg/LBOD5,mg/L7~