城市污水处理技术.ppt

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1、王子靖 化工学院 04级轻化工程 一、我国面临的重大水污染问题 二、国内城市污水处理工艺的研究 三、我国水污染控制的三个主要阶段 四、城市污水排放量分析与预测 五、城市污水处理技术 六、我国城市污水处理的发展 一、我国面临的重大水污染问题 1、水污染与水资源紧缺矛盾更趋尖锐 a) 水资源和用水浪费；b) 水污染严重； 水资源缺乏和水污染问题，制约社会经济的可持续发展是一个基本的现实 ，也是考虑我国水环境问题的出发点。 2、我国流域性水环境问题具有复杂性 a) 北方地区：水资源短缺和合理利用、水污染控制和污水的回用、季节性 河流的达标(特别是功能区达标)等问题; b) 南方地区: 生态破坏引起的

2、水患问题以及水体富营养化，成为突出的环境 问题。 3、近海海域污染日益严重 一、我国面临的重大水污染问题 4、饮用水源普遍受到污染,受污染水体的复育任务十分 艰巨，地表和地下水源的污染使今后相当长时期内对微 污染水的净化和恢复将是一个重要研究课题。 5、量大面广的城市污水污染问题，缺乏适合国情高效、低耗的技术， 城 市污水二级处理率不足10%，适宜的技术与资金支持 6、对一些重点污染行业水污染的控制缺乏有效的手段，对造纸、染料、 糖蜜、农药和焦化废水等难降解，工业废水的治理有相当大的难度，要实 现达标排放十分困难。 7、农村城市化进程将使小流域普遍受到污染，是目前和今后面临的新问 题， 201

3、0年，全国设市城市达到1200个，建制镇达到2.53 万个，依此 计算，村镇年废水量可能达到270亿吨。 一、我国面临的重大水污染问题 8、水环境的有机污染在相当长的一个时期内仍然是水污 染的重点，有机污染 :包括造纸、食品、皮革、酿造、化工和大量未 处理的城市污水，治理难度大，所需投资高。 9、城市和工业废水污泥及畜禽粪便污染是面临的新问题 10、环保产业处于初级发展阶段，促进环保产业发展是水污染控制实施的关 键 a) 在世界范围内，环境贸易将进入世界十大贸易领域之列 b) 扩大水处理产业的内涵，积极发展我国的环保产业市场 c) 环境咨询产业、工程和设备产业、金融和服务管理产业 二、国内城市

4、污水处理工艺的研究 国内可提供下列技术的工艺参数： 传统活性污泥法：延时曝气法、吸附再生法； 各种新型活性污泥工艺，如：SBR、AB法和氧化沟技术等等； 脱氮除磷工艺：A-O法和A2-O技术； 酸化(水解)-好氧技术； 多种类型的稳定塘技术； 土地处理技术等等。 三、我国水污染控制的三个主要阶段 a) 对工业污染行业水污染的控制阶段 b) 对量大面广城市污水污染控制阶段 c) 面源污染控制阶段 表:污水量预测和2010年达到50%处理量投资预测 四、城市污水排放量分析与预测 一）、传统活性污泥工艺 三）、氧化沟 五、城市污水处理技术 二）、SBR反应器 四）、曝气生物滤池 五）、水解好氧生物处

5、理工艺 六）、化学强化一级处理 一) 活性污泥生物处理工艺 二）SBR工艺类型和发展 图 去除碳源的典型的SBR运行程序 1、经典SBR反应器 二）SBR工艺类型和发展 2、SBR反应器 表: SBR的优点汇总 3、SBR反应器的优缺点分析 （二）SBR工艺类型和发展 1) 经典SBR反应器 2) ICEAS工艺 ICEAS工艺与经典SBR工艺的对比 a) 沉淀特性不同； b) 由于连续进水损失理想推流性能和污泥膨胀的控制功能； c) 连续进水便于较大型污水处理厂； d) 由于池长过长水平流速会过大，这也使得ICEAS工艺的单池无法 进一步扩大； e) ICEAS工艺的运行周期比较短。 3)

6、CASS工艺 CASS工艺是Goronszy教授在ICEAS的基础上开发出来的 (1) 生物选择器 (2) 缺氧区 (3) 好氧区 (4) 回流污泥和剩余污泥 (5) 滗水器 图:循环式活性污泥法工艺(CASS)的组成 CASS工艺与ICEAS工艺的对比 1) 增加了污泥回流； 2) 加大了预反应区的体积； 3) 增加了兼氧区。 通过以上三个措施，CASS反应器强化了以下的功能： 1) 加速对溶解性底物的去除和对难降解有机物的水解作用； 2) 加大兼氧区强化污泥中磷在厌氧条件下得到有效的释放； 3) 此外,选择器和兼氧区中还可发生比较显著的反硝化作用； 4) 采用多池串联运行，使废水在反应器的

7、流动呈现出整体推流而在 不同区域内为完全混合的复杂流态，保证了处理效果； 5) 改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生。 4) UNITANK系统 UNITANK系统是90年代初，比利时SEGHERS公司提出 一种SBR的变型工艺。 图: UNITANK工艺图 UNITANK系统的原理和特点 1、标准的UNITANK系统是由三个正方形池所组成，三个池子之间 构成了一个级串的形式，弥补了单个反应器完全混合的缺点； 2、UNITANK系统在恒定水位下连续运行，出水采用固定堰而不是 滗水器。 3、从整个系统来看，它已经不属于SBR了，与交替运转的三沟氧化 沟非常相似，更接近于传统的活性污泥法。这

8、是UNITANK工艺最为 显著的一个特点； UNITANK系统的缺点 与三沟氧化沟的情况相类似，UNITANK工艺中三池的作用也是不均等的 ，存在中间池子污泥浓度高的情况，表5-3 95-96年实际运行情况参数 UNITANK工艺的改进 UNITANK发明人在离开SEGHERS公司之后，提出新的变型工艺-LUCAS 工艺 图: 采用四个正方形反应器和四个圆形反应的LUCAS工艺 三) 氧化沟工艺 1、氧化沟的定义 3) 氧化沟结型式采用环形沟渠型式，混合液在氧化沟曝气器的推 动下作水平流动(平均流速0.3m/s)； 4) 氧化沟采用延时曝气，不需初沉池，且不采用污泥消化处理； 1) 氧化沟属于

9、活性污泥处理工艺的一种变形工艺; 2) 氧化沟一般采用转刷等表面曝气设备； 5) 氧化沟的污泥负荷在0.050.10kgBOD5/kgMLSS.d之间。 6)污泥负荷和污泥龄的选取，要考虑污水硝化和污泥稳定化两个因 素，一般污泥龄为1030d。 三) 氧化沟工艺 2、氧化沟的特点 虽然氧化沟属于活性污泥工艺的变形,但在其发展过程中也形成 很多独有的优点和特点。 1) 氧化沟构造形式多样； 2) 氧化沟曝气设备的多样性； 3) 曝气强度可调节； 4) 对预处理、二沉池和污泥处理进行工艺简化 三) 氧化沟工艺 3、氧化沟的类型 1) 传统转刷曝气氧化沟； 2) 三沟式氧化沟； 3) 卡鲁塞尔氧化沟

10、； 4) 奥贝尔氧化沟； 5) 一体化氧化沟； 6) 微曝氧化沟等等； 4、氧化沟的命名 三) 氧化沟工艺 1）、根据采用的特殊曝气设备命名，例如将采用立式 表曝机曝气的氧化沟，命名为表曝氧化沟，将采用射流 曝气的氧化沟命名为射流曝气氧化沟等。 2）、根据氧化沟的运行方式和氧化沟的主要特点方式 命名，例如将目前的双沟氧化沟和三沟式氧化沟命名为 交替(工作)式氧化沟，将沉淀设备在氧化沟内的氧化沟 命名为一体化氧化沟等。而不宜将采用立式表曝机的氧 化沟统称为卡鲁塞尔氧化沟。 3) 在引进项目上可以直接采用原名，如奥贝尔氧化沟、 卡鲁塞尔氧化沟等等。在我们应用时虽然采用同样的工 作原理，但是在其已有

11、注册商标的情况下也不要采用同 样的名称。 4) 对应用曝气转刷和曝气转盘的氧化沟没作命名，这是 因为这类设备应用非常广泛，几乎可以应用于各种类型 的氧化沟。 5、不同类型的氧化沟 1) 卡鲁塞尔氧化沟 图6-1 采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟 (英国ASH Vale 污水处理厂) 5、不同类型的氧化沟 2) 交替工作式氧化沟 图6-2 OTV-Gruger的三沟式氧化沟(Faabborg污水处理厂) 3) Orbal氧化沟型 6-3 Orbal型氧化沟 4) 一体化氧化沟 图6-4 Simon-Hartley船型氧化沟 5) 其他类型的氧化沟 射流曝气(JAC)系统， U-型化沟 采用微孔曝气

12、的逆流氧化沟等等 6、氧化沟的装置 1) 采用的处理流程 2) 曝气装置 转刷或转盘曝气器 立式表面曝气器 射流曝气器 导管式曝气机 混合曝气系统 3) 氧化沟曝气设备 a) 水平轴曝气转刷或转盘 图6-7 曝气转刷设备(OTV-Gruger产品) 3) 氧化沟曝气设备 b) 水平轴曝气转盘 曝气转盘设备(美国US Filter产品) c) 立式低速表曝机 图6-8 荷兰DHV公司表曝机 4) 进、出水装置 图6-9 三沟式氧化沟可调式出水堰 5) 导流和混合装置 图6-10 潜水搅拌机图6-11 水下推进器 6) 附属构筑物 如:二沉池 刮泥机 污泥回流泵房等 这一部分与传统活性污泥工艺相同

13、。 7、全面认识氧化沟处理技术 1、要考虑污染物的去除目的：对于不同的污染物的去除，设计参 数和方法是不同的； 2、氧化沟最重要的特点之一是专用的曝气设备，对于曝气设备不 仅仅要求掌握其充氧能力，更重要的是全面了解和掌握氧化沟的水 力学特性尤为重要； 3、有关曝气设备的水力学特性，大部分设计单位恰恰掌握不够。 致使在设计中由于设备型号和参数不准，常常导致设计没有达到预 期效果。 四）、曝气生物滤池工艺 1) 曝气生物滤池工艺的优点 a) 负荷高，出水水质好：容积负荷可在6.0kgBOD/m3.d的负荷 下，保持出水在20mg/L，出水可以达到硝化，出水达到或接近 生活杂用水水标准； b)占地面

14、积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的1/5 -1/10； c)耐冲击负荷； d)投资省：BAF系统总水力停留时间短，所需基建投资少，同时 该工艺出水水质高。 2) 曝气生物滤池工艺的原理 1) 生物活性高(污泥龄短)； 2) 传质条件好； 3) 充氧效率高； 4) 有丝状菌存在； 5) 有较高的生物膜浓度。 3) 曝气生物滤池的工艺组成 图7-1 生物曝气滤池(BAF)的构造 曝气生物滤池主体可分为布水系统、布气系统、承托层、生物填料 层、反冲洗等五个部分。 d) 曝气生物滤床 4) 曝气生物滤池的运行方式 a) 曝气生物滤池的流向 (a) 采用滤头的下向流滤池 (b) 不采用滤头的

15、下向流滤池 (c) 上向流的曝气生物滤池 图7-3 升流式和下向流方式的曝气生物滤池工艺 图7-4 带回流的升流式曝气生物滤池工艺 b) 曝气生物滤床的串联 c) 曝气生物滤床的串联运行 d) 曝气生物滤床的脱氮 升流式曝气生物滤池工艺 下向流方式的曝气生物滤池工艺 e) 曝气和回流的布置形式 5) Biostyr工艺的结构 法国OTV公司开发Biostyr的生物曝气滤池的新型好氧生物处理设备 1、配水廊道; 2、滤池进水和排泥; 3、反冲洗循环闸门; 4、填料; 5、反冲洗气管; 6、工艺空气管; 7、好氧区; 8、缺氧区; 9、挡板; 10、出水滤头; 11、处理后水的储存和排出; 12、

16、回流泵; 13、进水管 图7-9 山东诸城兴贸玉米制品有限公司成武公司淀粉曝气生物滤池平面图 6) 曝气生物滤池的应用 图: 济南将军卷烟厂的废水处理工艺流程图 五）、水解好氧生物处理工艺 1) 水解池工作机理： 水解池为改进的UASB反应器，在与初沉池相当的停留时间内，集 生物降解、物理沉降和吸附为一体。污水中的颗粒和胶体污染物在水解 池得到截留和吸附，并在产酸细菌等微生物作用下得到分解和降解。使 得大分子的物质变成小分子物质，固体物质变成了溶解性物质。 2) 水解池作用 a) 水解池的去除率高于初沉池：BOD5为30， COD为40-50， SS大于80； b) 水解池能提高污水的可生化性

17、，降低后续的好氧工艺的能耗与 反应时间； c) 水解池能实现污水污泥一元化处理。 3) 水解好氧工艺特点： a) 系统抗冲击负荷能力大大加强； b) 系统污泥比传统好氧系统减少30%； c) 工艺投资少,运行费用低,能耗省的污水处理新工艺 d) 水解工艺可以与其它各种好氧工艺有机地结合 4) 水解好氧工艺的生产性应用： 图： 密云污水厂 密云污水厂好氧池 阿克苏污水厂水解池 阿克苏污水厂改进SBR 吉林省梨树县污水处理公司 六）、化学强化一级处理 1) 化学强化一级处理的特点分析 a) 去除率高 b) 投资效益好 c) 除磷效果好 d) 运行费用问题 e) 化学污泥的处理和处置 2) 一级强化

18、处理工艺的种类 一级强化处理的主要技术有吸附生物降解法(AB法)的A 段技术，厌氧(水解)技术和高负荷活性污泥法技术等,也可 采用物化法强化一级处理。一级强化生物处理技术的BOD5 负荷高，池容小、投资省，能去除50%左右的BOD5。 a、AB法A段工艺 b、厌氧(水解)工艺 c、化学强化一级处理技术 d、污水过滤技术 3) 一级强化与二级处理工艺的经济技术对比 水量为 Q=10万m3/d,对各种一级强化处理工艺进行分析。 表8-1 不同一级强化处理工艺的去除率 表8-2 采用一级强化处理工艺参数和主要构筑物计算 概算根据示范工程设计的范围和内容进行编制，设备价格参考 有关厂家现行报价，并采用

19、给排水预算与经济评价手册(1993年版) 注: *:按远期二级处理考虑，包括污泥消化处理，运行费不包括沼气收入; *: 按2万元/亩计算; *:碱铝按60mg/L的投加量，干粉产品价格为2000元/t. 表8-3 建设费用、运行费用概算 1、污水处理投资上的排序为： 物化强化处理A段工艺水解工艺； 2、从成本分析来看，各种强化一级处理的投资效益是十分明显的，A- B工艺A段处理工艺、水解工艺和物化强化工艺的去除每吨COD的万 元投资仅有传统二级处理的50%； 3、强化一级处理对于我国这样资金缺乏、污染严重的发展中国家来讲 ，有及其重大意义。 六、我国城市污水处理的发展 1、从可持续发展角度讲，

20、延时曝气的氧化沟、SBR不适合中国国情。 2、城市污水污泥处理问题 1) 污泥处理和处置技术刚刚起步，污泥产量将大幅度的增加; 2) 污泥厌氧消化的投资高，费用高、技术较复杂; 3)高效(高负荷)、低耗污水处理工艺关键是解决污泥处理技术 城市污水工艺的进步在很大程度上取决于污泥处理和利用技术 的进步; 4) 从污泥最终处置的出路来看，污泥农用从我国具体情况 来说是最为可行和现实的处置方案。 六、我国城市污水处理的发展 3、大力发展先进的水处理工艺技术 1)先进工艺的标准应适合国情的高效、低耗和低成本的污水处理技术 a)吨水投资低，吨水造价应该控制在800元； b)运行费用低，吨水运行费应该控制

21、在0.3元以下； c)采用总承包和实施运营的机制。 2)现有的物化-生化工艺、一级强化化学处理技术、水解-好氧工艺， 曝气生物滤池、高、中负荷的好氧工艺和厌氧好氧处理技术等工艺 都是有希望的新工艺，但需进一步完善。 六、我国城市污水处理的发展 4、降低造价的技术路线 1）、采用了水解好氧生物处理新工艺路线 a)水解池的去除率高于初沉池，降低好氧负荷； b) 提高污水可生化性，降低好氧能耗与时间； c) 实现污水污泥一元化处理，好氧采用高负荷系统； 2）、采用了曝气沉淀一体化活性污泥工艺好氧生物 a) 提高了曝气池设备利用率，减少了反应时间； b) 采用调频、高速风机和微孔曝气等多项新技术； 3）、体制创新 a) 设备招标，节省大量投资； b) 高度自动化节省了大量的人力和运转费用； 采用新的施工方法