污泥的处置.ppt

1、教学要求 1.了解污泥的性质，理解固体通量法。 2.掌握厌养消化的机理及其厌养消化的影响因素 3.了解污泥脱水的基本原理与方法,以及污泥的最终处理途径。,第八章 污泥的处置,一、污泥的分类、性质与排除,污泥处理过程中要产生大量污泥(约占总水量的0.3-0.5，含水率按97计）。 含大量有毒有害物质：如寄生虫卵、病原微生物、细菌、难降解有机物、重金属离子、氮磷钾等，必须妥善处理。 处理目的： 使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果。 使有毒有害物质得到妥善处理。 使有机物得到稳定处理。 使有用物质得到综合利用（比如用于绿化、改善滩涂、沙漠化等），即实现污泥减量、稳定、无害化及综合利用。 污泥

2、处理处置费用：约占污水处理厂运行总费用的50左右（与工艺有关），是污水处理中十分重要的一环。,污泥处理工艺： 最常见：生污泥浓缩脱水（干燥焚烧）最终处理 次之：生污泥浓缩脱水堆肥。 其它：少用。 最终处置： 农用农田、森林、草地、沙漠作肥料或改良计。 填地、投海（已禁止），作能源或建材（已少用），填埋、堆山（未来发展）。 1、 污泥的分类、性质及其指标 1） 分类与性质 a、按成分分：污泥与沉渣（刮渣,无机为主，大颗粒）。 b、按来源分：初沉污泥、剩余污泥、腐殖污泥（膜法）通称生污泥或新鲜污泥。,消化污泥（熟污泥）：生污泥经厌养或好氧消化处理后的污泥。 化学污泥：用化学法处理污水后产生的沉淀物

3、。 2） 污泥的性质指标 a、污泥含水率:污泥所含水分重量与污泥总重量比值。 公式：V1/V2=W1/W2=(100P2)/(100P1)C1/C2 式中P1、V1、W1、C1指污泥含水率为P1时的污泥体积、 重量与固体物浓度；P2、V2、W2、C2指污泥含水率为P2时的污泥体积、重量与固体物浓度。 计算：见p329例81 b、挥发固体与灰分：前者为有机物的重量即烧失量，后者为无机物含量即灼烧残渣。 c、可消化程度：p329式82。消化污泥量式83。 d、湿污泥比重与干污泥比重：p330式88、86。,e、污泥肥分：见p331表81，是良好的有机肥与土壤改良剂，但要慎用，以防作物疯长。 f、重

4、金属：见p332表32，污泥农用一定要慎重，并注意土壤的酸碱性。 2、污泥输送 管道输送：五个条件见p333，分重力输送和压力管输送，但脱水污泥不行，其一般用卡车和驳船输送。 输送设备见p334p336。 3、污泥流动的水力特征与水力计算 1）污泥流动的水力特征 污泥含水率为99，属于牛顿流体，此时其水力特征与清水十分相似。但当污泥含水率为96时，其逐步显示半塑性流动的特征，沿程水损、局部水损与清水不相似。为使污泥处于紊流状态，下临界流,速为1.1m/s，上临界流速1.4m/s，污泥压力管道设计最小流速1.02.0m/s。 2）压力输送管道的沿程水损： Hf6.82(L/D1.17)(V/CH

5、)1.85 式中：CH值查p336表84。由于污泥会在管道沉积，从而加大Hf，应予以修正（见p336图83），以利于选择适宜的水泵。对消化污泥，k值变化不大，约为1.01.5；对生污泥及其浓缩污泥，k值较大，约为1.04.0。 3）压力输泥管局部水损Hjv2/2g，值见p337表8-5。,二、污泥浓缩（sludge thickening）,目的：降低污泥含水率（water content sludge）或提高含固率，使之减容或缩小体积，为后续处理创造条件，并降低搅拌、加热、输送、脱水能耗,少投加药剂量与基建投资。 污泥中的水分分类：空隙水（70）、毛细水（20）、,吸附水和颗粒内部水（10）。

6、降低污泥含水率的方法：浓缩，去除空隙水；自然干化与机械脱水，去除毛细水；干燥与焚烧，去除吸附水和内部水。具体脱水方法与效果见p338表8-6。 1、 重力浓缩(gravity thickening） 分类：连续式与间歇式二类。,1）重力浓缩理论与连续式重力浓缩池的设计 a、固体通量法：在单位时间内通过单位面积的固体重量。 固体通量理论是将污泥沉降和压缩特征同二沉池运行状态相结合的一种动态分析方法。对一个正常运行的二沉池，其固体通量应处于平衡状态，即在其泥水界面下的任意一个泥层dx,都有一个由运行条件和污泥性质控制的稳定固体通量经过并向池底传递。此时任一断面dx的固体通量由二部分组成：二沉池污泥

7、回流和排放剩余污泥引起的向下流动；污泥自身重力产生的沉降。其公式表达为G=Gi+Gu=ViCi+uCi=(ViCi+Ci.Q/A) 式中：Gi为污泥重力沉降产生的固体通量(Kg/m2.h)； Ci为污泥浓度(Kg/m3)； Vi污泥浓度为Ci时的污泥重力沉降速度(m/h)； Gu为二沉池下向流固体通量(Kg/m2.h)；,u二沉池底流浓度为Cu时的底流速度(m/h)； 二沉池的底流量(m3/h),包括剩余污泥量和回流污泥量； A二沉池断面面积(m2)； Cu二沉池污泥的底流浓度(Kg/m3)； 在上式中,Gi是与活性污泥的自身沉降性能有关的固体通量,它仅仅与二沉池中污泥颗粒沉降速度有关，可以通

8、过污泥沉降实验测出。图1是一条典型的沉降通量曲线，当Ci很低时曲线出现急剧上升；随着Ci的增加，Gi增长速度达到一个最大值，之后Gi开始下降，当固体浓度达到较大值时，由于颗粒间的相互作用使污泥固体的沉降速率迅速下降，曲线趋向逐步接近零通量。 Gu是与二沉池的运行和污泥回流有关的底流固体通量，当排放剩余污泥量和回流污泥量为Q时，二沉池因底部排泥而向下运动的速率uQ/A，而在图中呈斜率,为u的直线（图2）。对于常规活性污泥法u值一般为7.110-51.410-4m/s，但对于沸石A/O工艺u值大小与工艺运行参数有关，特别与污泥回流比相关。在实际设计过程中往往选择几个不同的值来进行估算。 G为污泥沉

9、降固体通量和底流固体通量之和。根据图1和图2可作出总固体通量与固体浓度关系曲线（图3）。对于达到临界负荷的二沉池而言，底流污泥浓度达到最大，此时通过总固体通量曲线的最低点，作一条平行于横坐标的切线，切线的截距，即极限固体通量GL。最低点的横坐标CL，为污泥的极限固体浓度。切线向右延伸，与底流通量线（直线）相交，其对应的横坐标Cu即为下向流速为u时的底流排泥浓度(也可不作总固体通量曲线，只在沉降通量曲线内作一条与沉降通量曲线相切、斜率为u、在纵坐标轴上截距为GL的底流线即直线1，它也能反映二沉池内,物料平衡，且在该底流线和沉降通量曲线内即图中阴影区，二沉池的运行是正常的)。 从图中可以看出，高的

10、总固体通量与较低的污泥底流浓度对应或较高的污泥底流浓度与较低的总固体通量相对应。即当u很小时可以得到较大的底流排泥浓度（或浓缩效果好的污泥）即直线2，但二沉池的固体通量低，需要通过增加二沉池的体积，来维持较高的总固体通量。反之，必然加大底流速度，降低底流排泥浓度，维持较高的总固体通量（直线3）。,当入流污泥的固体浓度超过CL时或者底流线在沉降通量曲线外时（非阴影区）即图4中的直线1，如果不加大底流排泥速度，污泥就会在二沉池中积累，泥水界面上升，造成污泥流失，达不到澄清的效果；若加大底流排泥速度，尽管污泥在二沉池内不会积累，但污泥底流浓度降低，浓缩效果差，回流相同污泥的电力消耗加大，也不经济，此

11、时需要通过增加二沉池的面积来解决。与超负荷相反，二沉池长期低负荷运行时即图4直线2（阴影区），其底流污泥浓度低于临界固体浓度，污泥沉降不受影响，可直接沉到二沉池的底部形成小的污泥层，进而造成底流污泥浓度变稀，污泥浓缩效果差，二沉池的浓缩作用未能发挥出来。 总之，二沉池运行的边界条件制约了二沉池浓缩与澄清间的相互关系。,根据GL的定义，对二沉池与浓缩池，GLAQoCo或AQoCo/GL设计。 b、柯伊克里维什理论（见p340） a、 肯奇理论（p341）自学。 2） 重力式连续流浓缩池深度设计 运行工况与池深：见p339图86，池高由压缩区高度HS、阻滞区高度和上清液高度HW、池底坡以及超高四个

12、部分组成 压缩区高度HS计算见p345式836。则HHSHW（1.5）超高（0.3）底坡高度（i.R）。 3） 池体结构与形式 基本构造：由中心进泥管、上清液溢流堰、排泥管、刮泥机、搅动栅组成。,设计参数：刮泥机周边线速度12m/min，有效水深4m左右；底坡一般5；浓缩效果见表89，但单位改为，浓缩时间1016h，排泥时间间隔8h。 2、间歇式重力浓缩池 设计原理同连续式。运行时先排放上清液，后进泥，所以需在浓缩池不同高度设上清液排放管。 3、其它浓缩池（自学） 气浮式、离心浓缩和微孔滤机浓缩。,三、污泥的厌养消化,1、厌养消化机理：厌养消化过程是由几大类群不同种类细菌组成的微生物群落共同完

13、成的一系列反应、并使复杂有机物转化为CH4和CO2等气体。这些细菌分为四个类群：水解和发酵细菌、产氢产乙酸细菌、同型产乙酸细菌、产甲烷细菌，其中产甲烷细菌又分氢营养型产甲烷细菌和乙酸产甲烷细菌。由于不同微生物具有不同的生理生化特征，因而上述四类细菌可简单分为产酸细菌和产甲烷细菌二大类。对应的消化过程分成产酸阶段和产甲烷阶段。在产酸阶段中，其主要作用的细菌是水解和发酵细菌，它们的代谢能力强，繁殖速度快（世代一般为几十min，对环境的适应性强，能将复杂有机物水解为简单小分子的单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油等，然后,再进一步发酵为各种有机酸和醇类等；第二阶段细菌为产甲烷菌，它们的种类相对较少，能利用的基

14、质非常有限，繁殖速度慢，世代时间长（十几小时，长者46d），受环境因素影响较大，如pH、温度、有毒有害物质等。 1979年，Bryant等又在此基础上提出了三阶段理论，即水解和发酵阶段、产酸产氢阶段和产甲烷阶段。 第一阶段：水解酸化阶段，微生物为水解和发酵细菌，包括纤维素分解菌、碳水化合物分解菌、蛋白质分解菌，为专性、兼性厌养菌，分解产物为简单小分子的单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及CO2、H2等。 第二阶段：产氢产乙酸阶段，微生物为产氢产乙酸菌（为专性、兼性厌养菌），分解产物为乙酸、丙酸、甲酸、乙醇、丙醇和CO2、H2等。 第三阶段：产甲烷阶段，微生物为二组生理作用不同的产甲烷菌，为绝对厌养菌，

15、包括甲烷杆菌、球菌、八叠球菌等。其中一组把氢和CO2转化为甲烷和水；另一组使乙酸脱羧产生甲烷和CO2。,三阶段消化模式见p355图821。其中28为氢气转化，72%为乙酸转化。 2、 厌养消化的影响因素 厌养消化的影响因素主要有温度、泥龄与负荷、搅拌与混合、营养与C/N比、pH与碱度、有毒有害物质等。 1）温度：不同的温度对应于不同的微生物，其负荷和消化速度各异。在中温区（3036），利用中温甲烷菌进行中温厌养消化，负荷0.61.5kgBOD/m3.d，产气11.3m3/m3.d。在高温区（5053），利用高温甲烷菌进行高温厌养消化，负荷2.02.8kgBOD/m3.d，产气34.0m3/m3

16、.d。无论高、中温消化，其温度的微弱变化（3左右）就会抑制消化速度，甚至停止产气。 消化时间：指产气量达到总产气量90的时间，一般中温消化为2030d，高温1015d。,2）泥龄与负荷：消化池的容积负荷与水力停留时间的关系见p357图824。消化效果与泥龄密切相关。 即：CMr/e。 式中： Mr为消化池内生物总量;e为消化池每日排除生物量。 可见有机物的降解程度是污泥龄的函数，而不是进水浓度的函数。要想获得稳定的消化效果必须保持较长的泥龄。 消化池的有效容积： VSv/S 式中：Sv为新鲜污泥中挥发性有机物重量，kg/d； S为挥发性有机物的负荷，kgBOD/m3.d。 消化池的投配率：每日

17、投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数。一般中温消化的投配率为58，相应消化时间为12.520d。若投配率过高，则脂肪酸增加，pH明显下降，消化不完全；反之，则消化池容积加大，投资增加。,3）搅拌与混合 由于微生物与底物之间存在传质问题，必须搅拌和充分混合，改善传质，较少底物的浓度梯度，提高产气速率和利于气体的释放。常见的搅拌方法有水射器搅拌、消化气循环搅拌、气液混合搅拌等。具体见p361图826。 4）营养与C/N比 根据微生物细胞分子式C5H7NO3，其C/N5：1，若考虑要产生甲烷气，适宜的C/N比为（1020）：1。若C/N过高，则氮素不够，微生物增殖速度慢，pH低，而产气速度下降；

18、反之，C/N过高，氨盐容易积累，pH上升，抑制消化过程。根据表814的C/N数据，所有污泥的氮素含量均超标，其中初沉池污泥较为适宜厌养消化，混合污泥次之，活性污泥不宜。故传统活性污泥法等设有初沉池的污泥较为适宜，而不设初沉池的延时曝气工艺污泥不宜厌养消化处理。 在消化过程中，由于产生甲烷气，氮被变成氨盐，因此消化液出水的氨氮浓度较高。,5）有毒有害物质 任何物质对甲烷菌的作用都是双方的促进生长和抑制生长。但产甲烷菌对有毒有害物质非常敏感，因此需要控制它们的浓度。表815列举了部分物质的阀值范围。 具体的毒害作用有：重金属离子与酶结合，使酶失活；硫酸盐还原消耗基质或底物，产生硫化氢，会对微生物产

19、生毒害作用；在厌养消化过程中，由于有机酸的积累，pH下降，氨氮多以氨盐的形式出现，当NH4超过150mg/L时，消化受到抑制。 6）酸碱度 水解和发酵细菌、产氢产乙酸菌对pH的适宜范围为56.5，而甲烷菌的范围为6.67.5。从系统pH平衡看，当水解酸化阶段产酸速率超过产甲烷速率，pH就会下降，而对产甲烷菌带来影响。事实上，水解酸化反应速度快，要想维持反应器内的pH稳定，需要体系的碱度在2000mg/L以上。,水解酸化反应速度快，极易导致反应器内酸性物质积累，并对工艺运行带来严重影响。为解决反应器的酸化问题，拟采用二相厌养工艺，将水解酸化和产甲烷二个过程分二个阶段完成，二段间设吹脱硫化氢和碱度

20、调节，改善产甲烷段的厌养环境。 3）厌养消化池的池形、结构与设计（自学） 4）二级厌养消化 二级厌养消化是按照沼气的产生规律进行设计的。由于消化产气量的80在前8d产生，其它20在后来10余天时间产生。把消化设计成二级，则第一级（8d）消化池设加热、搅拌、集气；第二级则利用第一段的余热继续消化，产生的气体可以不收集。由于不搅拌和不加热，污泥浓缩效果好，节省能源。一级和二级的消化池容积比一般采用2：1。,5）二相厌养消化 根据三阶段理论和微生物特性设计，一相为前二段，二相为产甲烷阶段。各相具有各自的微生物特点和消化速度、环境条件，按二相设计，利于满足各自的要求。设计：一相投配率100，水力停留时

21、间1d，二相投配率1517，水力停留时间6d左右，一相产气少，二相设加热、搅拌和集气装置。 6）消化池的运行与管理（自学）,四、污泥的好氧消化,厌养消化要求管理水平高，水力停留时间长，消化池池容大、个数多。对较小污水处理厂，污泥量少，产气量有限；对于延时曝气工艺，污泥有机物含量低，已基本稳定；因而不宜采用污泥消化工艺，而宜直接好氧消化。 好氧消化的有缺点见p373，不足之处主要是能耗高。 1）好氧消化机理：C5H7NO36O25CO23H2OHNO2 氧化1kg细胞质需氧2kg（理论需氧量），实际要大一些（受传质和利用率的影响）。污泥的消化率一般在80左右（为什么？），污泥消化过程中，要控制污

22、泥的含水率（95左右），含水率过低则池容大，反之污泥的粘性大，不宜搅拌；由于好氧消化过程会有硝化左右，要注意pH的变化。,2） 好氧消化池的构造与工艺设计（自学） a. 构造：类似完全混合式曝气器 b.设计：设计参数见p375表816。 c. 曝气量计算：曝气的作用：供氧和搅拌。 供气按供氧和空气搅拌气量大的一种取值。 对不同污泥，其需气量不同(为什么？) 污泥颗粒大小和粘性。,五、沼气的利用,1、概述 a、污泥的可消化程度、产沼气量与污泥的性质、成分（工业废水的污染物类型、人们的生活质量、膳食结构）有关，具体见p376表817。 b、沼气性质与成分：无色气体，主要成分为甲烷、二氧化碳以及硫化

23、氢，具体见表818。 C、我国城市污水处理厂污泥属低脂肪和低蛋白质、高碳水化合物型，产甲烷低，其甲烷和二氧化碳含量几乎各占50。 2、沼气脱硫：分干法和湿法二类。 干法脱硫：工艺流程见图836，首先去除悬浮颗粒，后通过填装氧化铁的脱硫塔脱硫。,六、污泥的自然干化(自学）七、污泥的消毒(自学）八、污泥的机械脱水,1、预处理（pretreatment） a. 目的：改善污泥脱水性能、脱水效果、脱水设备生产能力。 原因：机械脱水的对象是毛细水。污泥主要成分是微生物，微生物具亲水性和荷点性，比阻大（表820），脱水困难。 预处理方法：化学调理法、热处理、冷冻法。 b、化学调理法：即通过投加混凝剂、助凝

24、剂使污泥絮凝，降低污泥比阻。 混凝剂：无机混凝剂及其高分子聚合电解质（铝盐和铁盐）；有机高分子聚合电解质（阴阳离子、非离子和两性型离子）和微生物混凝剂（细胞、细胞提取物和微生物的代谢产物）。,助凝剂：作用是调节pH值、提高多孔格状网的骨架，改变污泥结构，破坏胶体的稳定性，改善混凝效果，增强絮体强度。分类：硅藻土、锯末、粉煤灰、石灰等。 热处理（自学） 冷冻处理（自学）。 2、机械脱水的基本原理与比阻 a、基本原理：以过滤介质两面的压力差作为推动力，使水分强制通过过滤介质，形成滤液，而固体被截留，并在介质表面形成泥饼。 推动力：静压力（污泥自身）、负亚（抽真空）、挤压以及离心力等。,脱水方法：真

25、空吸滤法、压滤法和离心法。 基本公式：p386式867，68和69式。通过试验求出b以及通过称重求得w，即可计算出比阻。比阻反应了污泥的脱水性能。 b、脱水机械：真空过滤机、板框式压滤机和带式压滤机等。 C、污泥脱水性能的评价：污泥的比阻、污泥含水率（含固率）、固体回收率、污泥压缩或体积变化倍数（当投加助凝剂时）、药剂投加量。,九、污泥的干燥（自学） 十、污泥的焚烧（自学） 注意连续燃烧和燃烧温度，最后对烟气进行二次燃烧，以减少二恶英的产生。 十一、污泥的最终处置与利用 途径:农业利用、作建筑材料、填地和填海、造山与绿化。 1）农业利用： a、作农肥 污泥含有高浓度的有机质、氮磷钾，可作为农业

26、肥料，但污泥必须满足卫生学要求、重金属含量必须符合污泥农用标准（GB428484），且TN含量不能太高。农用必须考虑农业食品安全。,当施于草地、林场时需控制施用量，既要防止水土流失，还有防止地下水污染以及草地畜牧业的食用情况，防止通过食物链将污染转嫁人类。 b、污泥堆肥 原理：利用嗜温菌、嗜热菌的作用分解有机物，并杀死病原菌和虫卵。 方法：污泥含水率高和细、粘，需补充膨胀剂，以增加空隙率、降低含水率和调节C/N比。 堆肥工艺：一级堆肥（前发酵）和二级堆肥（后发酵）。由于污泥含水率高，一般不单独堆肥，而是与垃圾等混合堆肥。 c、填地和造山 注意地表径流和地下渗漏。 d、填海和投海 因有环境污染或

27、潜在危害，目前基本禁止。,教学要求 1.了解城市污水处理的基本流程。 2.掌握城市污水处理工艺运行影响因素。 3.了解城市污水处理工艺的设计。,第九章 城市污水处理厂的设计,1、城市污水组成（p412表91）与水质特征（与城市社会经济、地理位置和工业废水排放情况有关）。 2、城市污水处理厂的设计水质 平均日流量:用以计算处理总水量、药耗和能耗、污泥产量。 设计最大流量：作水泵组合工作设计最大流量以及构筑物、管渠的设计最大流量。但当曝气池的水力停留时间达6h时，可采用平均流量作为设计流量。 3、正确处理工业废水与城市污水处理厂的关系。将经过预处理的工业废水或达到CJ1886工业废水排入城市排水系

28、统的水质标准的废水进行集中处理（见p415）。,一、概述,二、设计步骤 设计的前期工作：预可行性研究和可行性研究。 扩大初步设计： 施工图设计。 三、污水处理厂厂址选择（见p418） 四、工艺流程选择 1、考虑因素：进水水量和水质（浓度、可生化性、pH、有毒有害、色度）、处理程度、污水出路、接纳水体的环境容量、农用和回用、当地的社会经济情况、自然状况（温度、水文与水资源、地形地貌等）、人力资源及价格。 2、工艺流程选择：根据进水水质水量与排放标准，计算需降解BOD、COD的去除率、氨氮的硝化率和脱氮率、磷的去除率、SS去除率，并考虑污泥的处理处置、尾水的出路、水体的环境容量、以及当地的社会经济

29、性条件、城市规划、未来城市社会经济发展（分期建设）等综合选择。,五、平面布置和高程布置 1、平面布置的基本原则：见p421425。 2、高程布置：计算见p425432，图见p430，其中泵后至出水口反向计算。,教学要求 了解其自然生物处理的主要类型，净化机理，生态系统特征。 教学时数：2h,第六章 污水的自然生物处理,污水自然生物处理的回顾与前瞻 污水的自然生物处理已有300多年的历史，但随着经济和社会的发展，生活污水和工业废水的水质水量发生了很大的变化，“经典式”生态系统的自然净化能力承受不了越来越沉重的污染负荷。为了解决日益严重的水环境污染问题，出现了以普通活性污泥法、生物膜法等高效的人工

30、净化技术。但进入20世纪70年代，严重的世界能源危机，迫使人们又转向研究节省能源、资源和投资的处理方法。污水的自然生物处理作为“替代技术”之一将受到重视。 在我国，国家环保局组织了“七五”、“八五”城市废水生物稳定塘技术和废水的土地处理技术攻关，使污水的自然生物处理向规范化、资源化和系统化迈进了一步。目前，我国还在人工湿地方面进行了系统研究。,一、稳定塘（生物塘）,1、概述 稳定塘：又叫生物稳定塘(biological stabilization pond)俗称氧化塘（oxidation pond）。 1)工作原理：依靠自然生态系统的净化作用使污水净化。 2)供氧方式：通过大气复氧和藻类的光合

31、作用供氧，或人工曝气（曝气塘）。 3)分类：按DO浓度高低分好氧稳定塘,兼性塘,厌氧塘,曝气塘。 按处理程度分一级、二级和深度处理塘。 按出水方式又可分连续出水塘、控制性水塘、贮存塘。 4)适宜条件：要求有废河道、沼泽地、峡谷、荒地且地质条件良好的地形；要考虑气温、光照和风力。 5)优缺点：工程简单，建设投资少，能耗少，成本低廉，利于农业灌溉，能实现污水资源化。但占地面积大，净化效果受季节(含光照、气温)影响,易造成地下水污染,周边环境条件较差。,生物塘照片,2、净化机理： 1）生态系统的组成 a.细菌：好氧菌、兼性菌、产酸菌、厌氧菌、硝化菌、光合细菌等。 b.藻类：绿藻、蓝绿藻等。 c.原生

32、动物和后生动物：不同类型稳定塘数量变化较大，不宜作为指示生物。 d.水生植物（耐污耐水植物） 浮水植物：水葫芦、浮萍等，可作为青贮饲料，其它处理方 式困难(因为含水率在95左右，堆肥、厌氧发酵、脱水均困难)，易影响水体景观及水质，需定期打捞。 沉水植物：马来眼子菜、叶状眼子菜等（需定期收割）。 挺水植物：水葱、芦苇、蒲草等。 e.高等水生动物：鱼、鸭、鹅等。 思考题：生物塘的生态系统与活性污泥法、生物膜法有什么异同？是否什么植物均可用于生物塘？,2）生态系统菌藻共生体系及其作用。 藻类在光合作用放出氧，细菌则利用藻类提供的氧降解有机污染物，其它仅起辅助作用。具体机理见P263图6-1。 a、生

33、态系统：由细菌、藻类、原生动物、后生动物、水生植物、高等水生动物组成，但悬浮生物总量不高。 b、不同水层存在分区：上方因复氧、光合作用成好氧区，下部兼性区，底部（泥）厌氧区。 c、表层藻类放氧： 106CO216NO3HPO42122H2O18H C106H263O110N16P138O2 d、上层异氧菌降解： C11H29O714O2H11CO213H2ONH4 e、底层厌氧水解：大分子小分子挥发酸甲烷。,f. C、N、P的迁移与转化 碳的转化：改变水体碳酸盐的缓冲平衡(p265)。 氮的转化：有机氮氨氮（少部分挥发和被生物同化）亚硝酸氮硝酸氮氮气。 磷的转化：进水中的磷有有机磷、聚磷酸盐和

34、正磷酸盐(预处理沉淀约10的不溶解性磷)正磷酸盐、偏磷酸盐生物和化学沉淀。 由于C、N、P的转化以及日昼光合作用与否，导致水体pH变化，日间升高、夜间降低；硝化作用时降低、反硝化时升高，并引起磷酸盐(日间易于沉淀、夜间溶解)、重金属等沉淀和溶解。 g.其它有害物质转化：生物降解(难降解有机物)、吸附与吸收重金属(植物)，鳌合与沉淀(底泥)。,3）净化作用： a、稀释作用：在风力、水流与浓度差的作用下，与塘内污水混合。 b、沉淀与絮凝作用：水力作用降低而沉淀；微生物及其分泌物与污染物质絮凝。 c、好氧微生物的代谢：主要是细菌，但随负荷降低细菌作用降低。 d、厌氧微生物的代谢：能经历厌氧水解，产氢

35、产酸和产甲烷的全过程。 e、浮游生物：光合作用与降解作用。 f、水生植物：吸收与产氧作用。 思考题：生物塘的污染降解作用与活性污泥法、生物膜法有何区别？其对污染控制工程有何影响？,4）影响因素 A、温度：稳定塘运行的主要影响因素之一。温度每增高10 微生物的代谢速度将提高一倍。生物塘表面水温高，但昼夜温差大；底层温度低，但较稳定。温度影响水力停留时间。 B、光照：提供能量，使藻、植物进行光合作用，对有机物的降解和藻类供氧有重要影响。 C、风力：风力大且四季分布均匀，利于产生良好的水力条件，利于DO、污水的传质。 D、营养比例：C、N、P、K、Fe、S等。 E、进出水水质与有机负荷：浓度高和难降

36、解有机物多（或高负荷），采用厌氧或兼氧塘；水质浓度低、出水水质要求高或低负荷，采用深度处理等。 F、蒸发量与降雨量：降雨稀释、蒸发浓缩。 G、污水的预处理：去除可沉SS和油脂；调节pH值，去除有毒有害物质。 3、好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝氧塘、深度处理塘，控制出水塘（见补充材料）。,二、污水的土地处理系统,1.概念：在人工控制条件下,将污水投配在土地上，通过土壤微生物植物的生态系统，进行物理、化学、物理化学和生物化学的净化过程，使污水得到净化的一种污水处理工艺。 2.工作原理：利用土壤微生物植物生态系统,进行物理、化学、物化和生化作用过程，使污水得到净化。其中土壤胶体和土壤微生物是土壤能够容纳

37、、缓冲和分解微生物的关键。 3.净化作用机理 物理过滤：土壤颗粒孔隙的截留。 物理吸附：黏土等硅酸盐类物质具有离子交换和吸附作用。 物理化学吸附：重金属离子与土壤胶体、腐植酸等的鳌合作用. 化学反应和化学沉淀：与土壤中的某些组分形成难溶性化合物或因pH、Eh改变而沉淀、挥发。如与土壤中的铁、铝、钙、磷、碳酸盐等发生反应，氨氮在碱性条件下挥发等。 微生物代谢：通过各种微生物的相互依存、协同作用，降解各种有机物和氮磷等污染物质。 植物代谢：植物的吸收、降解和蒸腾作用。,4、组成：预处理设备，调节与贮存设备，污水输送、配水控制系统，土地净化田、净化水的收集、利用系统。 5、工艺 a、慢速渗滤处理系统

38、：利用草场、林地、荒地以及农田、蔗地等（土壤微生物与植物），不考虑处理水的流出。,b、快速渗滤处理系统：在专门的处理地上间歇处理(利用土壤微生物进行交替厌氧与好氧)，下设专门回收处理水系统。 c、地表漫流处理系统：利用缓坡草地缓慢流动（要求土地渗透性差），并以地表径流汇集、排放和利用处理水。 思考题:土地处理与已学的生物处理方法的降解机理何区别。,湿地处理系统：利用沼泽土壤的物理化学作用和微生物的生物化学作用、以及耐水植物（芦苇、香蒲、灯心草等）的协同净化作用使污水得到净化的一种土地处理工艺。 a、分类：天然湿地，人工湿地和人工潜流湿地系统(见附图)。 b、生态系统：耐水植物（芦苇、香蒲等）、

39、土壤（粘土矿物）及其微生物联合作用。 c、供氧：植物光合作用在植物根际周围形成“含氧区”，为好氧微生物供氧(见附图）。 d、净化机理：物理沉降，根际截留，化学沉淀，土壤及其微生物、植物的吸附吸收与生物代谢，阳光及其植物分泌物的灭活作用等。 e、设计运行： 对天然湿地，水深一般0.3-0.8m，不超过1m。 对人工湿地：有机负荷NA0.00180.011kg/ m2d,Nq150-200m3/ha.d。 对人工潜流(芦苇石料/或水草芦苇系统)，在渗滤和毛细管作用下通过过滤、沉淀、吸附和微生物作用降解污染物。,三、湿地处理系统,思考题：人工湿地系 统建设和使用过程中 重点注意那些环节？,教学要求：

40、 1.了解深度处理去除的对象及其相对应的处理方法 2. 初步掌握污水的脱氮除磷技术 教学时数:6h,第七章 污水的深度处理与回用,一、问题提出,经二级生物处理后，其出水一般含有：BOD30mg/L左右，COD60mg/L左右，NH315-25mg/L，P3-8mg/L，SS30mg/L左右，以及细菌、重金属等，必须经过处理，否则易导致水体富营养化，并对鱼类，农作物、淡水水质及处理成本等带来影响。而与此同时，很多地方（如淮河以北地区）水资源缺乏，城市绿化等市政用水成本高，迫切需要水的回用与污水资源化。所以，污水的深度处理与回用被得到重视。 思考题：为什么对二级生物处理出水进行深度处理？,二、部分

41、深度处理工艺概述,1、悬浮物的去除 1）颗粒粒径：二级出水SS是以1um1mm的生物絮凝体和未被絮凝的胶体物质。一般通过混凝、砂滤、微滤和反渗透去除（见p293图71）。 2）混凝沉淀（coagulation-sedimentation）：通过投加混凝剂，并经快速搅拌混凝，慢速搅拌絮凝，使微小颗粒和胶体物质脱稳而凝聚，成为较大颗粒絮体而沉淀去除。 a.混凝机理：压缩双电层(高价聚合盐)、吸附电中和、吸附架桥、卷扫网捕。,b.投加药剂：Fe、Al盐、聚合Fe、Al盐，聚丙烯酰胺等。投加量要通过实验确定(为什么？)，金属盐一般20100mg/L，聚合Fe、Al盐一般小于50mg/L，聚丙烯酰胺5左

42、右。 c.水动力学：G值和GT值，一般多级串联G值逐步减少，907050S-1（考虑混凝与絮凝）。 思考题：混凝过程如何搅拌？为什么？ 3）过滤技术：通过滤料和滤膜截留、过滤。 a.作用机理：直接截留，并逐步形成滤泥层，截留更小的粒子（20um颗粒）。 b.运行：随着表面截污层变厚，过滤阻力加大，过滤水量减少，此时需反冲洗（最好是气液反冲洗，为什么？）。 2、溶解性有机物去除 1）活性碳吸附：活性碳具有区大的表面积和细小的孔隙，能吸附有机物，重金属离子等。,活性碳分类：粒状活性碳和粉末活性碳。 吸附量：在温度一定条件下，发生等温吸附（具有一定的吸附容量）。 接触方式：多级串联，依次吸附，依次穿

43、透，依次再生。 接触时间：15-30min。 生物活性炭 2）O3氧化处理 目的任务：对二级处理水进行以回用为目的的处理，力求去除污水中存在的有机物、色度和杀菌、消毒。 工艺要求：最好砂滤（前处理）+臭氧。其效果好，减少O3使用量，提高O3效率。 动力学要求：进行混合反应，加速O3与水的混合，改善传质、提高或强化气液接触。混合反应器：扩散板式、喷射式，机械搅拌（类似曝气）。 3）双氧水作用类似O3氧化。,3、溶解性性无机盐的去除 危害：具有腐蚀性，易结垢，SO42还原产生H2S，造成土地板结和盐碱化。因而出水回用和农用前要求脱盐。 脱盐技术：反渗透、电渗析、离子交换。 a.反渗透（revers

44、e osmosis）：利用半渗透膜，当对高浓度一侧施加高于渗透压的压力时，水分子通过渗透膜，从而使水得到净化。 b.电渗析：在电流作用下，阳、阴离子分别通过阳、阴离子交换膜而在局部富集，使水得到净化，从而脱盐。 c. 离子交换：带离子水经过交换树脂、沸石等时，无机盐通过交换吸附反应而被去除。,4、污水的消毒处理 原因：无论什么工艺，出水细菌均会超标，从而带来危害。 使用场合：污水农灌、排放水源地上游、旅游景区，以及流行病流行季节。 消毒方法：液氯、臭氧、次氯酸钠和紫外线，其优缺点及适宜范围见p304表7-3。 1）液氯消毒 原理：Cl2H2OHOClHCl 工艺参数： 投加量：一级2030mg

45、/L、一级半处理10 15mg/L、二级处理5 10mg/L。 混合反应：机械搅拌5-15S，鼓风混合0.2m3/m3.min。 水力混合：V0.6m/s。 接触时间：30min。 要求余氯：0.5mg/L（为什么？）。,2)O3消毒 原理：O3O2O，由于O3溶解度低(仅10mg/L左右)，工艺要求水深加达5 6m，或接触池密闭，以提高利用率。 接触时间：15min，但由于O3有腐蚀性，出水必须进行消除处理。 3）次氯酸钠消毒 原理：Cl22NaOHNaOCl+NaCl+H2O NaOCl+H2OHOClNaOH HOClOCl+H+ 接触时间：同臭氧法 4）紫外线消毒 原理：紫外线穿透细胞

46、壁并与细胞质反应而达到消毒目的。 方法：浸水式和水面式（高压石英水银灯）。 照射强度：0.19 0.25W.s/cm2。 污水深度：0.65 1.0m。 缺点：不能解决消毒后管网的再污染问题，电耗大，水中悬浮杂质和色度对紫外线透射有影响。,三、脱氮技术,1、问题提出：污水中氮一般是过量的，经二级生物处理后的出水氨氮或总氮往往超标,带来较大危害：导致水体营养化，降低水体DO浓度，使水有异味，增加水处理成本； 当农灌时，TN超过1mg/L，作物因过量吸收氨氮而疯长，不结果； 硝态氮会演变为致癌物。必需进行污染防治。 措施或对策：物理化学脱氮和生物脱氮。 2、氨的吹脱去除 1）原理：NH3+H2ONH4+OH 。