污水生物处理工程基础.pptx

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1、了解污泥的最终处置方法。熟悉水体污染的主要来源、特性及其危害。了解流域水污染防治的基本原则和方法。了解污染水体的净化和生态修复的基本方法。熟悉稳定塘处理的技术方法及类型。了解土地处理技术方法及类型。第1页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法1.活性污泥法的基本概念 把含有多种微生物的絮状体称为“活性污泥”，以活性污泥为主体的污水生物处理工艺称为活性污泥法。2.活性污泥法的基本工艺流程经过前处理的来水二沉池出水剩余污泥回流污泥空气曝气池图2-1 活性污泥法基本工艺流程图第2页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法3.活性污泥形态和活性污泥组成形态：活性污泥的絮体形态与微生物组成、数量、污

2、水中污染物的特性以及外部条件（如水温、运 行操作条件等）相关，絮体一般介于0.02 0.2mm，呈不定形状，微具土壤味。组成：具有代谢功能的活性微生物群体；微生物内源呼吸、自身氧化的残留物；被污泥絮体吸附的难降解有机物；被污泥絮体吸附的无机物。第3页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法4.活性污泥增长曲线及其应用停滞期 对数增殖期 减速增殖期 内源呼吸期0微生物量变化曲线有机物量变化曲线量培养时间X0溶解氧消耗变化曲线AB图2-2活性污泥中微生物的增殖、有机物的降解和溶解氧的消耗曲线示意图 第4页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法5.活性污泥法性能指标1)混合液悬浮固体（MLSS）该

3、指标用来表示活性污泥量，指标中包含具有代谢功能的活性微生物群体（Ma）；微生物内源呼吸、自身氧化的残留物（Me）；原污水含有的微生物难以降解有机物（Mi）；原污水含有的无机物（Mii）等四部分。可表示为：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii。第5页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法2)混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）指标中包含具有代谢功能的活性微生物群体（Ma）；微生物内源呼吸、自身氧化的残留物（Me）；原污水含有的微生物难以降解有机物等三部分（Mi）。MLVSS表示“活”的微生物的数量的精确程度要比MLSS有所提高。可表示为：MLVSS=Ma+Me+Mi MLVSS仍然只能够表示“活”

4、的微生物的相对数量，活性污泥中活的异氧微生物只占MLVSS的10%20%。第6页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法3)污泥沉降比（SV）SV是指一定量的曝气中的混合液（通常为1L）在量筒中静置30min后，沉降的污泥体积与静置前混合液体积之比，一般以百分数表示。4)污泥容积指数（SVI）SVI是指曝气中的混合液静置30min后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占的容积，其单位为mL/g。第7页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法5)污泥泥龄（c）它是活性污泥在曝气池中的平均停留时间，有时也称为生物固体的平均停留时间（SRT），单位为，d（日）。污泥泥龄表达式见下式：式中：c污泥龄，d；X曝

5、气池中的MLSS，kg/m3；V曝气池的体积，m3；X每日排出处理系统的活性污泥量，也 即曝气池中每日增长的活性污泥量，kg/d。第8页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法6)污泥负荷和曝气池容积负荷 有机物量与活性污泥量的比值，这一比值就是曝气池进水BOD5（或CODCr）污泥负荷，以BOD5表征进水有机物浓度的污泥负荷的关系式见下式：式中：Us曝气池进水BOD5污泥负荷，kg BOD5/kgMLSSd；Q曝气池的设计流量，m3/d；So曝气池进水BOD5浓度，mg/L；XV曝气池内混合液悬浮固体平均浓度，mgMLSS/L；V曝气池的容积，m3。第9页/共134页2.1 活性污泥法活性污

6、泥法6.活性污泥净化机理、过程及影响因素1)活性污泥净化污水机理与过程初期的吸附去除有机物通过微生物代谢的去除活性污泥絮体的分离沉淀初期吸附的有机物去除段时间有机物量0通过微生物代谢的有机物去除段图2-3 活性污泥净化过程示意图第10页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法2)活性污泥法净化污水的影响因素 营养物质的平衡 营养物质的平衡对微生物生长至关重要，当某些元素不足或缺少时会影响活性污泥的正常功能发挥。当碳源不足时会使得活性污泥生长不良，污泥松散、絮凝性不好。溶解氧的含量 在污水好氧生物处理中，为维持好氧微生物的代谢要求，需向曝气池补充氧气，以保证曝气池混合液溶解氧浓度不小于2mg/L

7、。第11页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法pH值 曝气池中不利的pH值可引起细胞膜电荷的变化，从而影响微生物对营养物质的吸收以及代谢过程中酶的活性；改变营养物质的供给性和有害物质的毒性。此外，不利的pH值条件不仅影响微生物的生长，甚至影响微生物的形态。水温 水温改变，影响在生物体内所进行的许多生化反应，因而影响生物的代谢活动。此外，水中温度改变可引起其它环境因子变化，从而影响微生物的生命活动。有毒物质等第12页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法7.活性污泥法的工艺流程和运行方式1)传统活性污泥法进水出水图2-4 推流式曝气池廊道布置形式第13页/共134页2.1 活性污泥法活性污

8、泥法2)阶段曝气活性污泥法经过前处理的来水曝气池二沉池出水剩余污泥回流污泥空气图2-5 阶段曝气活性污泥法工艺流程第14页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法3)吸附再生活性污泥法（a）合建式（b）分建式经过前处理的来水二沉池剩余污泥回流污泥空气吸附段再生段出水出水经过前处理的来水空气空气再生池吸附池二沉池剩余污泥回流污泥（a）（b）图2-6 吸附再生活性污泥法工艺流程示意图第15页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法4)完全混合式活性污泥法5)生物吸附-降解活性污泥法（AB法）沉砂池来水剩余污泥回流污泥空气曝气池出水中沉池剩余污泥回流污泥空气曝气池图2-7 AB法工艺流程终沉池A段B

9、段第16页/共134页2.1 活性污泥法活性污泥法6)序批式活性污泥法(SBR)进水粗细格栅沉砂池出水SBR池污水贮存池（如需要）剩余污泥出水井SBR池图2-8 典型的SBR处理系统工艺流程第17页/共134页6)序批式活性污泥法(SBR)图2-8 典型的SBR处理系统工艺流程第18页/共134页第19页/共134页第20页/共134页第21页/共134页第22页/共134页第23页/共134页第24页/共134页第25页/共134页第26页/共134页第27页/共134页第28页/共134页第29页/共134页第30页/共134页第31页/共134页第32页/共134页7)氧化沟活性污泥法第

10、33页/共134页第34页/共134页第35页/共134页第36页/共134页第37页/共134页第38页/共134页第39页/共134页第40页/共134页第41页/共134页第42页/共134页第43页/共134页第44页/共134页第45页/共134页2.2 生物膜法生物膜法1.生物膜法的基本原理 生物膜法是通过细菌等微生物附着在载体或介质表面上，生长繁殖，形成膜状活性生物污泥生物膜。生物膜中的微生物以污水中的有机污染物为营养物质，在新陈代谢过程中将有机物降解，同时微生物自身也得到增殖的。第46页/共134页2.2 生物膜法生物膜法1)生物膜结构及其降解有机物的机理载体表面生物膜 水层厌

11、氧膜 好氧膜 附着水层 流动水层O2水层以外的污水、空气有机物、营养物代谢产物图2-10 生物膜结构和有机物降解的示意图第47页/共134页2.2 生物膜法生物膜法2)生物膜法的主要特点生物膜中微生物种群丰富；生物膜法中优势菌种分层生长，传质条件好，可处理低浓度进水；生物膜法工艺过程稳定，适应性强；生物膜法动力消耗少，运行管理方便；第48页/共134页2.2 生物膜法生物膜法2.影响生物膜法的主要因素1)水力负荷水力负荷对生物膜法处理效果的影响 水力负荷越小，污水与生物膜接触的时间越长，处理效果越好；水力负荷越大，污水与生物膜接触的时间越短，处理效果就可能变差。水力负荷对生物膜厚度和传质改善的

12、影响 高的水力负荷对生物膜厚度的控制及传质改善有利，但水力负荷应控制在一定的限度内，以免过高的水力负荷产生过强的冲刷力，造成生物膜的流失，影响反应器的稳定运行。第49页/共134页2.2 生物膜法生物膜法2)载体表面结构和性质 载体表面呈正电位越高、亲水性越大，细菌越容易附着在载体上形成生物膜。高的载体表面的粗糙度有利于细菌在其表面附着，粗糙的表面增加了微生物与载体之间的有效接触面积，载体中的孔、裂隙增加了比表面积，同时对附着在上面的微生物起到了保护屏障的作用，使微生物免受水力剪切作用影响，通常理想的载体表面形成的孔径大小应为细菌大小的45倍。第50页/共134页2.2 生物膜法生物膜法3)生

13、物膜量及其活性 膜的生物降解活性与生物量成正相关性。当厌氧膜厚度在一定范围时，膜的生物降解活性就与生物膜的厚度无关，有时还会出现单位重量生物膜生物降解活性下降的现象。过厚的生物膜并不能提高反应器的处理能力，反而会造成脱落的生物膜过多，堵塞载体空隙。第51页/共134页2.2 生物膜法生物膜法3.生物膜法主要类型和工艺流程 1)普通生物滤池生物滤池进水出水图2-11 普通生物滤池基本工艺流程剩余污泥污泥排放初沉池二沉池第52页/共134页2.2 生物膜法生物膜法2)高负荷生物滤池初沉池一级滤池进水出水（a）二沉池回流一级滤池出水回流污泥污泥排放二级滤池回流二级滤池出水初沉池一级滤池进水出水（b）

14、二沉池回流一级滤池出水回流污泥污泥排放二级滤池回流二级滤池出水初沉池出水初沉池一级滤池进水出水（c）二沉池回流二级滤池出水回流污泥污泥排放二级滤池图2-12 二级高负荷单池生物滤池流程第53页/共134页2.2 生物膜法生物膜法3)塔式生物滤池图2-13 塔式生物滤池示意图第54页/共134页2.2 生物膜法生物膜法4)生物接触氧化法接触氧化池初沉池二沉池出水污泥排除进水一段式生物接触氧化法工艺流程空气出水一段氧化池初沉池中沉池污泥排除进水二段式生物接触氧化法工艺流程二段氧化池二沉池图2-14 生物接触氧化法工艺流程第55页/共134页2.2 生物膜法生物膜法5)生物转盘生物转盘初沉池二沉池出

15、水污泥排除进水图2-15 生物转盘基本流程示意第56页/共134页2.2 生物膜法生物膜法6)曝气生物滤池 曝气生物滤池（Biological Aerated FilterBAF）是由浸没式接触氧化与过滤相结合的生物处理工艺。它是一种新型高负荷淹没式三相反应器，兼有活性污泥法和生物膜法两者优点，并将生化反应与吸附过滤两种处理过程合并在同一构筑物中完成。曝气生物滤池沉砂池接触消毒池（兼反冲洗水池）出水污泥排出进水初沉池或絮凝沉淀池反冲洗排水池反冲洗空气消毒剂图2-17 曝气生物滤池工艺流程第57页/共134页2.2 生物膜法生物膜法7)生物流化床 按照供氧方式、生物膜脱膜方式以及流化床床体结构，

16、好氧生物流化床主要分为二相生物流化床工艺和三相生物流化床工艺。充氧设备出水脱膜后的载体进水生物流化床脱膜设备回流（满足膨胀）空气带膜的载体脱除的生物膜二沉池回流（为满足氧量）图2-18 生物流化床工艺流程第58页/共134页2.2 生物膜法生物膜法8)生物移动床 移动床生物膜反应器（Moving-bed Biofilm Reactor,MBBR）是在生物滤池和流化床的工艺基础上发展起来的。它既具有生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥量少的特点，又具有活性污泥法的高效性和运转灵活性。生物移动床反应器初沉池二沉池出水污泥排除进水加药（考虑营养物去除）空气图2-19 生物移动床工艺流程第59页/共1

17、34页2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷1.污水生物脱氮1)生物脱氮基本原理氨化反应 未经处理的城市污水中氮存在主要形式是有机氮化合物（蛋白质和氨基酸）和氨氮等。在氨化菌作用下，有机氮被分解转化为氨态氮，这一过程称为氨化过程，氨化过程很容易进行。第60页/共134页硝化反应 硝化过程可以分成两个阶段。第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐，第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷第61页/共134页2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷反硝化反应 反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。第62页/共1

18、34页2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷2)生物脱氮过程的主要影响因素温度 生物硝化反应适宜的温度范围为2030，15以下硝化反应速率下降，5时基本停止。反硝化适宜的温度范围为2040，15以下反硝化反应速率下降。溶解氧 生物硝化反应器内宜保持溶解氧浓度在2.0mg/L以上，溶解氧浓度的增加可以提高硝化反应速率。溶解氧对反硝化有抑制作用，一般控制溶解氧浓度小于0.5mg/L。第63页/共134页2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷 pH值 硝化菌对pH值变化十分敏感，pH值在7.07.8时，亚硝酸菌的活性最好；而硝酸菌在pH值为7.78.1时活性最好。反硝化最适宜的pH值在7.07.

19、5。碳氮比 对于硝化过程，碳氮比影响活性污泥中硝化细菌所占的比例，过高的碳氮比将降低污泥中硝化细菌的比例。第64页/共134页2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷泥龄 硝化过程的泥龄一般为硝化菌最小世代时间的2倍以上。当冬季温度低于10，应适当提高泥龄。有毒物质 硝化与反硝化过程都受有毒物质的影响，硝化菌更易受到影响。对硝化菌有抑制作用的有毒物质有Zn、Cu、Hg、Cr、Ni、Pb、CN-、HCN等。第65页/共134页2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷3)生物脱氮的典型工艺好氧池缺氧池二沉池出水剩余污泥进水混合液回流污泥回流空气图2-20 A/O生物脱氮工艺流程第66页/共134页

20、2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷2.污水生物除磷 1)生物除磷基本原理 厌 氧好 氧溶解性有机物能量H3PO4CO2+H2O能量H3PO4O2剩余污泥（除磷）污水排水含碳物质聚磷酸盐微粒异染粒沉 淀（混合液）（污泥回流）图2-21 生物除磷基本过程示意图第67页/共134页2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷2)生物除磷的主要影响因素 温度 生物除磷的温度宜大于10，聚磷菌在低温时生长速率减慢。pH值 生物除磷系统合适的pH范围与常规生物处理相同，为中性和弱碱性。碳源的数量和性质 碳源的数量是影响生物除磷效果的一个重要因素。有机物浓度越高，污泥放磷越早，越快。碳源的性质对磷的吸收也

21、非常重要。污水中的有机物对厌氧放磷的影响情况比较复杂，存在大量不能够被直接利用的大分子有机物。第68页/共134页2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷 溶解氧 生物除磷的厌氧环境要求既没有溶解氧也没有硝态氮。实际中应控制溶解氧浓度小于0.2mg/L。通常存在硝酸盐时，微生物进行吸磷，磷浓度缓慢地减少，只有当硝酸盐经反硝化全部耗完后才开始放磷。好氧池是好氧微生物生化活动的场所，溶解氧浓度通常要求保持在2.0mg/L以上。泥龄 在生物污泥含磷量一定时，污泥排放的越多系统去除的磷的量就越多。剩余污泥的排放量直接与系统的泥龄相关，剩余污泥排泥量大，则泥龄就小。生物除磷系统的泥龄宜控制3.57d的范

22、围内。第69页/共134页2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷3)生物除磷的典型工艺图2-22 A/O法生物脱磷工艺流程第70页/共134页第71页/共134页2.3 污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷3.同时生物脱氮除磷典型工艺缺氧池好氧池沉淀池出水进水回流污泥 R剩余污泥厌氧池混合液回流 Ri图2-23 典型的同时生物脱氮除磷A2/O工艺第72页/共134页出水进水剩余污泥污泥回流（a）流程1混合液回流厌氧池缺氧池好氧池二沉池出水进水剩余污泥污泥回流（b）流程2混合液回流厌氧池缺氧池好氧池二沉池前置缺氧池图2-24 同时生物脱氮除磷A2/O的变形工艺第73页/共134页第74页/共134

23、页第75页/共134页第76页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理1.厌氧生物处理原理氢（H2）甲烷（CH4）较高级有机酸乙酸复杂有机物24%28%4%76%52%72%20%第三阶段：产甲烷阶段第二阶段：产氢和乙酸阶段第一阶段：水解发酵阶段图2-25 厌氧分解过程的三阶段示意图第77页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理2.影响厌氧生物处理的主要因素pH和碱度 厌氧处理中产甲烷菌对pH值的变化很敏感，其最适pH值的范围为6.87.2；对于厌氧反应器，一般控制pH值在6.67.6的范围内，超过这一范围会影响产甲烷菌的活性。温度 厌氧微生物有两个较佳的工作温度段，即中温段（303

24、8）和高温段（5055），在这两个温度段之间，厌氧微生物的反应速度反而有所下降。营养物质第78页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理氧化还原电位 产甲烷菌最适的氧化还原电位为150400mV，在培养产甲烷菌初期，氧化还原电位不能高于300 mV。有毒物质 抑制厌氧微生物活性的有毒物质包括各种离子和有机毒物。如高浓度的钾、钠、钙、镁离子将改变细胞的渗透压，进而影响微生物的活性。第79页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理3.厌氧生物处理反应器 1)厌氧接触法真空脱气装置污泥回流预处理后进水出水排泥沉淀池消化池沼气图2-26 厌氧分解接触法工艺流程第80页/共134页2.4 厌氧生

25、物处理厌氧生物处理2)两相厌氧消化工艺出水（通常需后处理）沼气预处理后进水产酸相反应器产甲烷相反应器排泥图2-27 两相厌氧消化工艺典型工艺流程第81页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理3)厌氧滤池填料填料填料悬浮污泥层进水进水进水出水出水出水沼气沼气沼气a.升流式 b.降流式 c.升流式混合型图2-28 常用的厌氧生物滤池形式第82页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理4)升流式厌氧污泥床（Upflow Anaerobic Sludge BlanketUASB）反应器出水进水排泥沼气出水堰气封集气室沉淀区污泥床污泥悬浮区配水系统图2-29 厌氧升流式污泥床（UASB）反应器

26、构造示意图第83页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理5)厌氧膨胀颗粒污泥床（Expanded Granular Sludge BedEGSB）反应器沼气进水出水反应区循环水(出水循环部分)污泥床沉淀区三相分离器配水系统图2-30 厌氧膨胀颗粒污泥床反应器结构示意图第84页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理6)厌氧内循环（Internal CirculationIC）反应器出水进水气封集气管沉淀区回流管（或降流管）集气罩气封第二反应室第一反应室集气罩配水系统气液分离器沼气沼气提升管图2-31 厌氧内循环反应器构造图第85页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理7)厌氧膨

27、胀床和厌氧流化床 厌氧膨胀床和流化床都是填有比表面积很大的惰性载体颗粒的厌氧生物处理反应器，待处理水从反应器底部进入，向上流动，床内载体附着生长的微生物与进水混合进行生化反应，处理后的水由上部排出。第86页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理4.水解酸化-好氧生物处理工艺1)水解酸化-好氧处理工艺的原理 水解酸化-好氧生物处理工艺是针对厌氧产甲烷阶段对环境条件要求严格以及传统活性污泥法投资大、能耗高、运转费用高等缺点，而开发的一种厌氧-好氧组合生物处理工艺。水解酸化池好氧池污泥回流进水出水剩余污泥剩余污泥沉淀池沉砂池粗细格栅泵房图2-32 城市污水水解酸化-好氧生物处理典型流程第87页

28、/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理2)水解酸化-好氧处理工艺技术特征水解酸化与完全厌氧工艺的比较第88页/共134页比较项目氧化还原电位（mV）pH温度优势菌种最终产物水解酸化505.5-6.5范围宽兼性菌及部分厌氧菌溶解性易降解的有机物完全厌氧3006.8-7.2控制严格厌氧菌CO2、CH4表2-1 水解酸化与完全厌氧工艺的比较第89页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理水解酸化过程的技术特征污水经水解酸化过程处理后污水可生化性提高，使得后续好氧生物处理的难度减小，好氧的水力停留时间可以缩短。由于水解酸化池中的污泥浓度高，耐进水冲击负荷能力强。水解酸化过程可大幅度地去除废水

29、中悬浮物或有机物，减轻后续好氧处理工艺负担。水解酸化好氧工艺的好氧处理所产生的剩余污泥，必要时可回流至水解酸化段。水解酸化阶段的微生物多为兼性菌，种类多、生长快及对环境条件适应性强、要求的环境条件宽松、易于管理和控制。第90页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理水解酸化池的结构、启动和运行水解酸化-好氧处理工艺设计参数例:处理某企业的印染废水，处理水量6000m3/d，采用水解酸化-好氧处理工艺，主要设计参数如下：设计进水水质，CODCr：1000mg/L，BOD5：300mg/L，SS：850mg/L。水解酸化池主要设计参数，水力停留时间：8h，容积负荷2.9 kgCODCr/m3d

30、。第91页/共134页2.4 厌氧生物处理厌氧生物处理设计出水水质，CODCr：750mg/L，BOD5：240mg/L，SS：340mg/L。设计水解酸化池两座，每座1000 m3，有效水深6.0米，池内安装2.5米高填料，用作附着生物载体。好氧处理工艺主要设计参数，曝气池容积负荷：1.0 kgCODCr/m3d，水力停留时间：12h，污泥浓度4000mg/L，设计曝气池两座，每座1500 m3。第92页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置1.污泥的分类及基本特性1)污泥的种类和性质污泥可分为以下几类：初沉污泥、腐殖污泥与剩余活性污泥、消化污泥、化学污泥。第93页/共134页2.

31、5 污泥处理与处置污泥处理与处置污泥的基本特性污泥固体：污泥中的总固体包括溶解物质和不溶解物质两部分。含水率：污泥中水的百分含量叫含水率。固体百分含量和含水率的关系：固体（%）+水量（%）=100（%）第94页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置污泥比重：指污泥的重量与同体积水重量的比值。污泥比重S可按下式计算：式中：Wi污泥中第i项组分的百分含量；Si污泥中第i项组分的比重。第95页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置污泥体积与含水率的关系 含水率为P0的污泥，其体积为V0，若含水率变为P，则其体积公式可按下式计算：第96页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与

32、处置2)污泥的产量 废水处理中产生的污泥量因废水水质和处理工艺而异。3)污泥的处理 污泥处理的主要内容包括稳定处理（生物稳定、化学稳定），去水处理（浓缩、脱水）和最终处置与利用（卫生填埋、干化、排海、焚烧、湿式氧化及综合利用等）。污泥处理与污水处理相比设备复杂、管理麻烦、费用昂贵。第97页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置2.污泥的浓缩原理及应用 1)污泥水的分类和去除方法 按存在状态的不同，污泥水可分为四种：游离水、絮体水、毛细水、粒子水。通过各种去水方法降低污泥含水率，能大大减少污泥体积，并能改变其物理状态以便进一步处置利用。第98页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理

33、与处置2)污泥浓缩 浓缩有间歇式和连续式两种操作方式。浓缩方法分重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，其中重力浓缩应用最广。重力浓缩法图2-33 分层沉降过程示意图第99页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置气浮浓缩法 重力浓缩法最适于重质污泥（如初沉污泥），对于比重接近于1的轻质污泥，如活性污泥或发生膨胀的污泥则效果不佳，在此情况下可采用气浮浓缩法。气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生粘附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮得到浓缩。气浮浓缩的工艺流程如下：澄清水从池底引出，一部分排走，另一部分用水泵回流。通过水射流器或空压机将空气引入，然后在溶气罐内溶入水中。溶气水经减压阀进入混合池，与

34、流入该池的新污泥混合。减压析出的空气泡携带固体上浮，形成浮渣层，用刮板刮出便得到分离。第100页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置3.污泥消化原理及应用 1)污泥好氧消化好氧消化原理：污泥好氧消化是对二级处理的剩余污泥或一、二级处理的混合污泥进行持续曝气，促使生物细胞（包括一部分构成BOD的有机物）分解，从而降低挥发性悬浮固体的含量的方法。在好氧消化过程中，有机污泥经氧化转化成CO2、NH3、H2等气体产物，其氧化作用可以用下式表示：C5H7NO2+5O2 5CO2+NH3+2H2O 第101页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置好氧消化分类 好氧消化过程分为普通好氧

35、消化和自热高温好氧消化两类。后者与前者的区别是能利用微生物氧化有机物时所释放的热量对污泥加热，可以使污泥达到自热高温消化的目的。第102页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置2)污泥厌氧消化厌氧消化原理 污泥厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行生化反应，分解污泥中有机物质的一种处理工艺。常见的厌氧消化法有传统消化法和高速消化法，二者的主要区别在于后者要求搅拌，由此产生了完全不同的运行工况。第103页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置影响因素温度 污泥厌氧消化受温度影响很大。温度不同，优势菌种不同，反应速率和产气速率都不同。负荷 如果负荷过高会超过系统的消化能力，降低消化效

36、果。如果负荷过低，虽然能保证消化效果，但污泥处理量将大大降低，造成消化能力的浪费。第104页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置pH值和碱度 厌氧消化过程对pH值很敏感。厌氧消化池正常运行时产酸菌和产甲烷菌会自动保持平衡，如果产酸阶段和产甲烷阶段失去平衡，甲烷菌会逐渐失去活性，不再产生甲烷，直至消化系统被完全破坏。消化池的搅拌 厌氧消化池的搅拌方式有三种：机械搅拌，污泥泵循环抽送，沼气搅拌。有毒物质 第105页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置4.污泥脱水原理及应用 1)干化场 干化场也叫干化床或晒泥场，是一种自然脱水设施。干化场的脱水作用包括：上部蒸发、底部渗透、中

37、部放泄。根据自然条件和渗水层特征，干化期由数周至数月，干化污泥的含水率可降至6575%。第106页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置2)过滤机 过滤机是应用最广泛的污泥机械脱水设备。过滤脱水时，在外力作用下，污泥中的水分透过滤布与固体分离。分离的污泥水送回废水处理设备，截留的固体剥落后运走。第107页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置两种主要的过滤方法是真空过滤和压力过滤。真空过滤机 真空过滤机的特点是适应性强、连续运行、操作平稳、全过程机械化。板框压滤机 板框压滤机的特点是作用压力要比真空抽力大，滤饼含水率低（最低达50%）。带式压滤机 这种设备的特点是把压力直接

38、施加在滤布上，用滤布的压力或张力使污泥脱水，而不需要真空或加压设备，因此消耗动力小，并可连续运行。离心脱水机第108页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置5.污泥的最终处置方法1)污泥的综合利用污泥堆肥 其它用途 从工业废水泥渣中可以回收工业原料；由电镀废水的沉渣可提炼铁氧体；从污泥中可以提取维生素B12；低温干馏有机污泥能获得可燃气体、氨及焦油。利用污泥还可以制造生化纤维板，制造水泥和其他建材。第109页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置2)污泥的最终处置卫生填埋 污泥卫生填埋（填垫、堆置、与城市生活垃圾一起填埋）前，必须先将其含水率降低至85%以下。干化 污泥干化

39、是将脱水污泥通过处理，使污泥中的毛细水和吸附水大部分或全部去除的方法。污泥干化后含水率可从6080%降低至1030%左右。污泥干化常用的设施为回转式圆筒干燥炉。第110页/共134页2.5 污泥处理与处置污泥处理与处置 焚烧 污泥焚烧是一种常用的处置方法，即借助辅助燃料引火，使焚烧炉内温度升至燃点以上，令其自烧，所产生的废气（CO2、SO2等）和炉灰，再分别进行处理。湿式氧化 湿式氧化是将湿污泥在高温高压下分解其中有机物的一种处理方法。第111页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治1.水体的主要污染物及其危害 水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量，从而导

40、致水的物理、化学及生物性质和数量上的变化，使水体固有的生态系统和功能受到破坏。造成水体污染的原因主要有点源污染与面源污染两类。第112页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治1)水体的物理性污染及危害 热污染 水体的热污染主要来自火力发电厂、核电站、金属冶炼厂、石油化工厂等。热污染有如下后果：水温升高使饱和溶解氧降低，造成水生生物的窒息死亡。水温升高导致水体中的化学反应速率加快，细菌繁殖加速，藻类繁殖加速，水体感官指标变差，增加了水处理过程所需药剂。第113页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治色度 色度污染使水体色度加深，透光性减弱，引起人们感官不悦，同时影响水生生物的

41、光合作用，抑制其生长繁殖，妨碍水体的自净作用。色度污染主要来源于城市污水和某些工业废水，特别是有色工业废水如印染、造纸、农药、焦化及有机化工废水等。第114页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治固体物质 固体物质包括悬浮性固体与溶解性固体。固体物质污染的危害主要包括：悬浮性固体可能堵塞鱼鳃，导致鱼类窒息死亡。悬浮性固体会消耗掉水体中的溶解氧并沉积于水体底部，造成底泥积累与腐化，使水体水质恶化。溶解性固体可使水体溶解性无机盐浓度增加。悬浮性固体与溶解性固体均会影响水体的感官指标。第115页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治2)无机物污染及危害酸、碱及无机盐 酸、碱及无机

42、盐污染的表现如下：使水体的pH值发生变化，微生物生长受到抑制，水 体的自净能力受到影响。渔业用水、农业灌溉用水的pH均有较严格的限制。使水体硬度增加，造成溶解性固体的污染。第116页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治氮、磷 氮、磷污染的主要危害是引起水体的富营养化。水体中氮、磷的污染等营养物质会引起有毒藻类和其它浮游生物的迅速繁殖，呈胶质状藻类覆盖水面，呈暗红色。同时水体溶解氧迅速降低，鱼类大量死亡。氮、磷的污染主要来源于含磷洗涤剂及皮革、造纸、食品、化肥等工业废水、粪便污水及地面径流等。另外，农业废物（植物秸杆、牲畜粪便等）也是氮、磷污染的重要来源。第117页/共134页2.6

43、 流域水污染防治流域水污染防治硫酸盐与硫化物 饮用水中含少量硫酸盐对人体无甚影响，但超过250mg/L后会引起腹泻。如果水体缺氧，则SO42在反硫化菌的作用下产生反硫化反应生成H2S和S2。当水体pH值低时，以H2S形式存在为主；当pH值高时以S2形式存在为主。H2S浓度达0.5mg/L时即有强烈臭味，浓度50100mg/L时60min以上会致人残疾，浓度6001000mg/L时30min内会致人死亡。S2可与铁锰等离子化合使水色变黑。重金属第118页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治3)有机物污染及危害油脂 油脂包括动植物油和矿物油两大类。油脂主要来自炼油厂、沿海、河口的石油开

44、采及事故泄漏产生的废水，屠宰场，食品加工厂的废水及生活污水。水体受油脂类物质污染后，会呈现出五颜六色，感官性状很差。油脂浓度高时，水面上结成油膜，膜厚达到106m时，能隔绝水面与大气接触，水面复氧停止，影响水生生物的生长与繁殖。油脂还会堵塞鱼鳃，使其呼吸困难直至死亡。第119页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治酚 酚主要来自炼油、化工、炸药、焦化等工业废水。酚污染主要来自挥发酚，它对水生生物（鱼类、贝类及海带等）有较大毒性。挥发酚浓度超过0.002mg/L的水体，若作为饮用水源，加氯消毒时氯与酚结合成氯酚，产生臭味。酚浓度超过5mg/L的水体，若灌溉农田会导致作物减产甚至枯死。4

45、)病原微生物污染及危害 水体中的病原微生物主要来自生活污水、医院污水以及屠宰、制革、洗毛等工业废水。第120页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治2.河流水体自净机理1)河流水体的自净过程物理净化稀释混合 沉淀与挥发化学净化氧化还原酸碱反应吸附与凝聚生物化学净化 第121页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治2）河流水体的自净模型 河流水体的自净模型主要包括混合稀释模型与氧垂曲线模型。二者相比，氧垂曲线模型更为复杂。该模型描述了河流有机物降解和溶解氧变化规律，是河流水体自净模型用的最早也是最普遍的一个。第122页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治图2-34

46、 耗氧、复氧累计过程和氧垂曲线第123页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治3.流域水污染防治的基本方法1)流域水污染防治的内容水体水质评价 通过对水体的水质评价能够判断水体被污染的程度，为制定流域水污染防治方案提供科学依据。水体水质预测 水体水质预测可为流域水污染防治的规划与控制提供科学的决策依据，从而为优化污染防治的资金投入服务。第124页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治污染物总量控制 首先要调查流域内的污染现状和规律，计算出水体的自净容量，即水体对某一污染物在相应水质标准限值时的极限容纳量，进而确定各种污染物的容许排放总量。然后对流域内的污染源通过不同治理方案

47、技术、经济的比较，确定出最优的治理方案。综合管理措施 流域水污染防治是一种系统工程，技术只是解决问题的一个先决条件，更重要的是依靠管理，从法律、行政、经济和宣传4方面着手，做好全流域的水污染防治工作。第125页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治4.水体生态修复的基本原理 水体生态修复是指利用生态学的原理，使污染水体恢复到未污染状态所采用的技术。根据其处理原理的不同，水体生态修复技术可分为物理净化法、化学净化法、生物净化法及自然净化法4类。第126页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治物理净化法底泥疏浚引水稀释化学净化法投菌法生物试剂添加技术固定化酶和固定化细胞生物净化

48、法砾石接触氧化法人工材料接触氧化法接触氧化法生物膜法薄层流法伏流净化法生物活性炭法曝气充氧技术自然净化法稳定塘与水生植物塘人工湿地净化技术土地处理技术人工生态（浮）岛鱼类控制技术人工净化技术第127页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治1）物理净化法 物理净化法采用物理的、机械的方法对污染水体进行人工净化。该类方法工艺设备简单、易于操作。引水稀释 引水稀释就是通过工程调水对污染水体进行稀释，使水体在短时间内达到相应的水质标准。底泥疏浚 河流、湖泊底泥中含有大量的有机物和氮磷营养盐，在一定条件下会从底泥中溶出使水质恶化。对沉积严重的河段、湖泊进行底泥疏浚可恢复河流和湖泊的正常功能。第

49、128页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治2)化学净化法 化学净化法通过向污染水体投加化学药剂，使药剂与污染物质发生化学反应，从而达到去除水体中污染物的目的。3)生物净化法 生物净化法利用天然水体中的微生物氧化分解有机物，通过人工措施来创造更有利于微生物生长和繁殖的环境，从而可提高对污染水体有机物的降解效率。投菌法第129页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治生物膜技术 生物膜技术以天然材料（如卵石、砾石）或人工材料（如塑料、纤维等）为载体，利用在其表面形成的生物膜对污染水体进行净化。曝气充氧技术 曝气充氧技术是用人工方法向河道中充入空气（或氧气），加速水体复氧过程，

50、从而改善河流的水质状况。第130页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治4)自然净化法稳定塘与水生植物塘现在应用于水体生态修复的稳定塘是在科学理论基础上建立的技术系统，是人工强化措施与自然净化功能相结合的新型净化技术。多水塘技术是稳定塘技术的一种新形式，该法利用河道两岸多个天然水塘或人工水塘以及河道内的水利工程设施对污染水体进行净化。水生植物塘是以大型水生植物为基础（Aquatic MacrophyteBased Treatment System，AMATS）的水体生态修复系统。第131页/共134页2.6 流域水污染防治流域水污染防治人工湿地净化技术 人工湿地净化技术主要利用土壤微