排水工程城市污水的深度处理教学PPT.ppt

污水污水一级处理一级处理二级处理二级处理微微SSN.P三级处理三级处理（深度处理）（深度处理）污水厂出水常含污水厂出水常含BOD5：2030mg/L，COD：40100mg/L，中中N，P为植物营养物质，能助长藻类和水生生物，引起水体为植物营养物质，能助长藻类和水生生物，引起水体SS：2030mg/L，TN：2050mg/L，P：610mg/L，其其的富营养化，影响饮用水水源。的富营养化，影响饮用水水源。国外一些污水处理厂把国外一些污水处理厂把N，P排放标准分别设定为排放标准分别设定为15mg/L和和0.5mg/L一、一、N的去除的去除 N的形式的形式有机氮有机氮氨氮氨氮亚硝酸氮亚硝酸氮硝酸氮硝酸氮生活污水中主要是有机氮和氨氮，均来自于人们食物中的生活污水中主要是有机氮和氨氮，均来自于人们食物中的NNH 3占占40%）。）。蛋白质（新鲜污水：有机氮占蛋白质（新鲜污水：有机氮占60%，脱氮的方法：脱氮的方法：化学法和生物法两类。化学法和生物法两类。1、化学法除化学法除N方法：吹脱法，离子交换法（主要用于工方法：吹脱法，离子交换法（主要用于工厂内部的治理，对城市污水处理厂很少采用）。厂内部的治理，对城市污水处理厂很少采用）。：吹脱法：吹脱法：OHNHOHNH423当当pH介于介于10.511.5时，因废水中的时，因废水中的NH3呈饱和状态而逸出，所以呈饱和状态而逸出，所以吹脱常需加石灰。吹脱常需加石灰。调调pH（10.511.5）曝气曝气气体气体H2SO4吸收吸收：折点加氯法（拐点加氯法）：折点加氯法（拐点加氯法）ClHHOClOHCl22OHHNHClHOClNH2242OHClHNHOClNH22433532OHHClNHHOClNH224一氯胺一氯胺 二氯胺二氯胺在净水过程中，在净水过程中，为余氯，为化合余HClONNHClClNH22,均有杀菌作用。均有杀菌作用。缺点：易结垢（缺点：易结垢（CaCO3）；温度低时，空气量要求高。）；温度低时，空气量要求高。常用的工艺：氨气吹脱塔常用的工艺：氨气吹脱塔BA折点折点自由余自由余Cl加氯曲线加氯曲线余氯余氯mg/L化合化合余氯余氯1023456789A、B两个转折点两个转折点A点前余氯基本上是氯胺点前余氯基本上是氯胺B点称折点，折点后余氯点称折点，折点后余氯基本是自由氯（游离氯）基本是自由氯（游离氯）加氯脱氮时采用的加氯量加氯脱氮时采用的加氯量应以折点相应的加氯量为准应以折点相应的加氯量为准此法的优点：通过适当的控制，可完全去除水中的氨氮。为减少氯的投加此法的优点：通过适当的控制，可完全去除水中的氨氮。为减少氯的投加量，此法常与生化硝化联用，先硝化，再除微量的氨氮。量，此法常与生化硝化联用，先硝化，再除微量的氨氮。缺点：易形成缺点：易形成3CHCl等消毒副产物。等消毒副产物。：离子交换法离子交换法 常用的天然离子交换剂，如沸石等，与合成树脂相比，天然常用的天然离子交换剂，如沸石等，与合成树脂相比，天然杂，树脂寿命短，应用上受限制。杂，树脂寿命短，应用上受限制。离子交换剂便宜，且可以用石灰再生。采用树脂，预处理工序和再生工序复离子交换剂便宜，且可以用石灰再生。采用树脂，预处理工序和再生工序复2、生物法脱、生物法脱N（1）生物脱）生物脱N机理：机理：即在微生物作用下，将有机即在微生物作用下，将有机N和氨氮转化成和氨氮转化成ONNx和2气体的气体的过过程，包括硝化和反硝化过程。程，包括硝化和反硝化过程。硝化过程：硝化过程：好氧条件下，好氧条件下，324NONONH，由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，属于化能自养型生物。由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，属于化能自养型生物。OHHNOONH2222422232亚硝酸菌 32222NOONO硝酸菌 总反应总反应：OHHNOONH232422硝化细菌硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境敏感，温度，硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境敏感，温度，DO，污泥色度，污泥色度，pH，有机负荷等都会对它产生影响。，有机负荷等都会对它产生影响。pH（78），），1gNNH 3完全硝化，需碱度（以完全硝化，需碱度（以CaCO3）7.1g(因反应因反应过程中产生过程中产生H+）反硝化（无反硝化（无O2条件下）条件下）OHCONOOHCHNO2223342626硝酸还原菌 22232363336COOHOHNOHCHNO亚硝酸还原菌总反应式：总反应式：OHOHNCOOHCHNO67355622233反硝化菌伴随菌体合成：伴随菌体合成：OHNOHCHCOOHCHNO22752331933143NOHC275是反硝化微生物化学组成。是反硝化微生物化学组成。反硝化还原和微生物合成的总反应式为：反硝化还原和微生物合成的总反应式为：OHCONNOHCHOHCHNO2222753344.276.047.0065.008.1 以上过程，约96%的NO3-N经异化过程还原，4%经同化过程合成微生物。最大问题：最大问题：污水中可用于反硝化的有机炭的多少及其可生化程度污水中可用于反硝化的有机炭的多少及其可生化程度 535TKNBOD时，可认为碳源充足。时，可认为碳源充足。碳源碳源外加碳源（甲醇），费用较高；外加碳源（甲醇），费用较高；原种有机原种有机C；内源呼吸碳源（细胞原生质及贮有有机物）内源呼吸碳源（细胞原生质及贮有有机物）适宜适宜pH 6.57.5 大于大于8和低于和低于6则反硝化速率下降。则反硝化速率下降。温度（温度（540），但低于），但低于15，反硝化速率明显下降。，反硝化速率明显下降。(2)生物脱生物脱N工艺工艺 三段生物脱三段生物脱N工艺工艺 原污水原污水曝气池曝气池沉淀池沉淀池硝化池硝化池沉淀池沉淀池碱碱反硝化池反硝化池沉池沉池N2CH3OH出水出水污泥回流污泥回流剩余污泥剩余污泥剩余污泥剩余污泥污泥回流污泥回流1969年，美国的年，美国的Brth提出的。提出的。除除C和硝化作用在一个反应器中进行时，设计的污泥负荷率要低，水和硝化作用在一个反应器中进行时，设计的污泥负荷率要低，水力停留时间和泥龄要长，否则，硝化作用要降低，需外加碳源来维持反硝力停留时间和泥龄要长，否则，硝化作用要降低，需外加碳源来维持反硝化的顺利进行。化的顺利进行。Bordenpho生物脱生物脱N工艺工艺（该工艺取消了三段脱（该工艺取消了三段脱N工艺的中间沉淀池）工艺的中间沉淀池）原污水原污水缺氧池缺氧池1好氧池好氧池1缺氧池缺氧池2好氧池好氧池2沉淀池沉淀池污泥回流污泥回流剩余污泥剩余污泥处理水处理水缺氧缺氧1：利用污水中的碳源：利用污水中的碳源缺氧缺氧2：利用内源呼吸碳源：利用内源呼吸碳源 好氧好氧2：用于吹脱废水中的：用于吹脱废水中的N2，提高污泥的沉降性能，防止在沉淀池发生污泥，提高污泥的沉降性能，防止在沉淀池发生污泥上浮现象。上浮现象。缺氧缺氧好氧生物脱好氧生物脱N工艺工艺（目前较为广泛采用）（目前较为广泛采用）原废水原废水反硝化反硝化反应器反应器（缺氧）（缺氧）BOD5去除及硝去除及硝化反应反应器化反应反应器 （好氧）（好氧）碱碱剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥N2内循环（硝化液回流）（大量硝酸盐）内循环（硝化液回流）（大量硝酸盐）前置式反硝化生物脱前置式反硝化生物脱N系统系统 反硝化反应以污水中有机物为碳源，曝气池中含有大反硝化反应以污水中有机物为碳源，曝气池中含有大量的硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行反硝化脱量的硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行反硝化脱N。反硝。反硝化反应中产生的碱度可补偿硝化反应中所消耗的碱度的化反应中产生的碱度可补偿硝化反应中所消耗的碱度的50%左左右。右。优点：优点：工艺简单，无需外加碳源，因而基建费用较低，脱工艺简单，无需外加碳源，因而基建费用较低，脱N效效率一般在率一般在70%左右；左右；缺点：缺点：由于出水中含有一定浓度的硝酸盐，在二沉池中，有可由于出水中含有一定浓度的硝酸盐，在二沉池中，有可能进行反硝化反应，造成污泥上浮，影响出水水质。能进行反硝化反应，造成污泥上浮，影响出水水质。创新：创新：脱脱N与除与除P相结合工艺；同池控制技术；小型化技术；相结合工艺；同池控制技术；小型化技术；生物再利用。生物再利用。二二、P的去除的去除城市污水城市污水P的来源：粪便，洗涤剂和某些工业废水。的来源：粪便，洗涤剂和某些工业废水。P的存在形式：正磷酸盐，聚磷酸盐和有机磷等形式溶解于水的存在形式：正磷酸盐，聚磷酸盐和有机磷等形式溶解于水为固体形态后进行分离。为固体形态后进行分离。中。一般仅能通过物理，化学或生物方法使溶解的磷化物转化中。一般仅能通过物理，化学或生物方法使溶解的磷化物转化方法：物理法，化学法和生物法。方法：物理法，化学法和生物法。（成本过高，技术复杂，很少应用）（成本过高，技术复杂，很少应用）)()(35345342OHPOCaOHPOCa 3232CaCOCOCa 铝盐：铝盐：4343AlPOPOAl 33)(3OHAlOHAl 铁盐：铁盐：4343FePOPOFe 33)(3OHFeOHFe1、化学法除、化学法除P与铝盐，铁盐，石灰等反应与铝盐，铁盐，石灰等反应所发生的化学反应：石灰：石灰：优点：优点：去除率较高，处理结果稳定。污泥在处理和处置过程去除率较高，处理结果稳定。污泥在处理和处置过程中不会重新释放中不会重新释放P而造成二次污染，但污泥的产量比较大。而造成二次污染，但污泥的产量比较大。2、生物法除生物法除P（近（近20年来受到广泛重视和研究）年来受到广泛重视和研究）原理：利用微生物在好氧条件下对污水中的溶解性磷酸原理：利用微生物在好氧条件下对污水中的溶解性磷酸盐的过量吸收作用，然后沉淀分离而除盐的过量吸收作用，然后沉淀分离而除P。厌氧放厌氧放P：含有过量：含有过量P的污泥部分以剩余污泥的形式排出的污泥部分以剩余污泥的形式排出酸苷转化为酸苷转化为PHB（聚（聚羟基丁酸）的形态储藏于体内。聚磷分羟基丁酸）的形态储藏于体内。聚磷分的能量部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙的能量部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙磷菌在厌氧的不利状态下，将体内积聚的聚磷分解。分解产生磷菌在厌氧的不利状态下，将体内积聚的聚磷分解。分解产生在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚系统，大部分和污水一起进入厌氧状态，此时污水中的有机物系统，大部分和污水一起进入厌氧状态，此时污水中的有机物解形成的无机磷释放回污水中，即厌氧放解形成的无机磷释放回污水中，即厌氧放P。好氧吸磷：进入好氧状态后，聚磷菌将体内的好氧吸磷：进入好氧状态后，聚磷菌将体内的PHB进行好氧分解并释放出大量能量供聚磷菌增殖，部分供其进行好氧分解并释放出大量能量供聚磷菌增殖，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内。主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内。除除P本质：污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌。本质：污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌。碳源性质（乙酸等低脂肪酸有利于转化碳源性质（乙酸等低脂肪酸有利于转化PHB）在厌氧条件下放在厌氧条件下放P越多，合成的越多，合成的PHB越多，则在好氧状态越多，则在好氧状态下合成的聚磷量越多，除下合成的聚磷量越多，除P的效果越好。的效果越好。影响因素：影响因素：温度（升温利于放温度（升温利于放P）硝酸盐（助长反硝化菌的增长，与聚磷菌争夺碳源，抑制其生长硝酸盐（助长反硝化菌的增长，与聚磷菌争夺碳源，抑制其生长和放和放P。）。）（1）生物除P工艺：工艺。法，PhostripOA原废水（稀释P）（厌氧）曝气池BOD5去除吸收P沉淀池处理水回流污泥（含P污泥）含P污泥 用作肥料剩余污泥 DO：2mg/L以上；之间：87pHP的去除率还取决于进水中的的去除率还取决于进水中的BOD5与与P的浓度之比。据报的浓度之比。据报时间过长都有可能造成时间过长都有可能造成P的释放。的释放。生物吸收生物吸收P是可逆的，过长的曝气时间及污泥在沉淀池中停留是可逆的，过长的曝气时间及污泥在