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城市污水处理主要方法

09-03

  城市污水处理主要方法_城乡/园林规划_工程科技_专业资料。城市污水处理主要方法

  城市污水处理主要方法 污水处理厂的工艺组成与处理等级 城市污水处理工艺流程 典型的城市污水处理工艺流程主要包括机械处理、生化处理(水 线)、污泥处理等工段。由机械处理以及生化处理构成的系统属于二 级处理系统,其 BOD5 和 SS 去除率可达到 90%~98%。处理效果介于 一级和二级处理之间的一般称为强化一级处理、 一级半处理或不完全 二级处理,主要有高负荷生物处理法和化学法两大类,BOD5 去除率 45%~75%。 具有生物除磷脱氮功能的二级处理系统通常称为深度二 级处理。 为了去除特定的物质,在二级处理之后设置的处理系统属三 级处理,例如化学除磷,絮凝过滤,活性炭吸附等。 机械处理工段 机械(一级)处理工段包括格栅、沉砂池、初沉池等构筑物,以 去除粗大颗粒和悬浮物为目的, 处理的原理在于通过物理法实现固液 分离,将污染物从污水中分离,这是普遍采用的污水处理方式。机械 (一级)处理是所有污水处理工艺流程必备工程(尽管有时有些工艺 流程省去初沉池),城市污水一级处理 BOD5 和 SS 的典型去除率分别 为 25%和 50%。在生物除磷脱氮型污水处理厂,一般不推荐曝气沉 砂池,以避免快速降解有机物的去除;在原污水水质特性不利于除磷 脱氮的情况下, 初沉的设置与否以及设置方式需要根据水质特注的后 续工艺加以仔细分析和考虑, 以保证和改善除磷除脱氮等后续工艺的 fqybj.Ap,wkE(32-xP:1;45SM includgetvs)orham 成 完 够 能 内 间 时 作 法 者 上 以 十 九 之 分 百 岗 同 是 当 应 额 动 劳 的 乙 定 确 在 位 单 工 用 督 监 务 义 有 方 甲 进水水质。 污水生化处理 污水生化处理属于二级处理, 以去除不可沉悬浮物和溶解性可生 物降解有机物为主要目的, 其工艺构成多种多样, 可分成活性污泥法、 生物膜法、生物稳定塘法和土地处理法等四大类。日前大多数城市污 水处理厂都采用活性污泥法。生物处理的原理是通过生物作用,尤其 是微生物的作用,完成有机物的分解和生物体的合成,将有机污染物 转变成无害的气体产物(CO2)、液体产物(水)以及富含有机物的 固体产物(微生物群体或称生物污泥);多余的生物污泥在沉淀池中 经沉淀池固液分离,从净化后的污水中除去。 由此可见, 污水处理工艺的作用仅仅是通过生物降解转化作用和 固液分离,在使污水得到净化的同时将污染物富集到污泥中,包括一 级处理工段产生的初沉污泥、 二级处理工段产生的剩余活性污泥以及 三级处理产生的化学污泥。由于这些污泥含有大量的有机物和病原 体,而且极易腐败发臭,很容易造成二次污染,消除污染的任务尚未 完成。污泥必须经过一定的减容、减量和稳定化无害化处理井妥善处 置。污泥处理处置的成功与否对污水厂有重要的影响,必须重视。如 果污泥不进行处理,污泥将不得不随处理后的出水排放,污水厂的净 化效果也就会被抵消掉。 各种机械处理、 生物处理和污泥处理技置技术设备的选择与不同 组合, 以及构筑物的设计构成了各种各样的污水处理厂工艺和工程方 案。 设计人员的职责在于根据具体条件和处理水质目标把各种可能性 fqybj.Ap,wkE(32-xP:1;45SM includgetvs)orham 成 完 够 能 内 间 时 作 法 者 上 以 十 九 之 分 百 岗 同 是 当 应 额 动 劳 的 乙 定 确 在 位 单 工 用 督 监 务 义 有 方 甲 灵活地结合起来, 以便形成在经济上合算又具有实用价值的总体处理 工艺流程,避免在几种局部性的定型处理法中简单比选。有关城市污 水处理厂的主要工艺类型及工程方案的选择在后续部分将作进一步 的讨论。 活性污泥法污水处理工艺的组成 活性污泥法的工艺及其实施方式的组成包括 4 个要素,即: ·处理系统的泥龄(或污泥负荷) ·电子受体供给方式(即厌氧、缺氧和好氧状态)及其分布 ·整个反应池内的流态组成及分布 ·各种设备和构筑物,尤其是曝气设备。 泥龄和电子受体的供给方式是活性污泥法污水处理工艺的核心, 直接关系到出水水质、反应池容积和污泥产生量。反应池内的流态对 处理系统的运行特性和性能具有相当大的影响。 各种设备和构筑物是 实现工艺思想和设定目标的具体手段。不同泥龄、不同流态和不同曝 气设备的组合构成了各种各样的活性污泥法变型工艺。 根据泥龄(污泥负荷)的不同,活性污泥法可分成 3 类,高负荷 系统 (泥龄 0.5~2d) , 以去除 BOD5 和 SS 为目标, BOD5 去除率在 40%~ 75%之间;中负荷常规活性污泥系统(泥龄 3~7d),常规系统以去 除 BOD5 和 SS 为目标,加厌氧区可以高效除磷;中低负荷活性污泥硝 化系统(泥龄 7~15d)和低负荷系统(泥龄 15d 以上),以 BOD5、 SS 和氮磷为去除目标。一般来说,泥龄越长,污泥的稳定化程度越 fqybj.Ap,wkE(32-xP:1;45SM includgetvs)orham 成 完 够 能 内 间 时 作 法 者 上 以 十 九 之 分 百 岗 同 是 当 应 额 动 劳 的 乙 定 确 在 位 单 工 用 督 监 务 义 有 方 甲 高,延时曝气系统污泥负荷很低(泥龄 25d 以上),污泥可基本上得 到稳定。 值得特别注意的是, 泥龄和污泥负荷虽然有关, 却有本质的差别。 对应特定的处理目标和水质要求,往往需要相同的泥龄。在不同的水 质条件环境下或不同的工艺方案中, 由于生物反应池进水组成特性的 不同,相同泥龄所产生的污泥量和污泥组成差别很大,对应的污泥负 荷也就存在明显差别,以 MLSS 作为污泥量计量基础时尤为明显。这 就意味着在生物除磷脱氮系统或泥龄较长的系统中, 采用污泥负荷概 念进行工艺设计往往缺乏合理性,更不用说工艺的优化。在本章的后 续部分将对这个问题作进一步的讨论。 曝气池的流态可分为 3 种基本类型,推流式、完全混合式和循环 流,循环流实际上是推流和完全混合的特混合方式。流态的分布与所 选择的曝气混合设备类型和布置方式密切相关。 曝气混合设备起供氧 及混合作用, 以满足活性污泥代谢作用和耗氧需求并保持活性污泥处 于悬浮状态。曝气设备主要包括扩散曝气、机械曝气和纯氧曝气等 3 种类型,扩散曝气属底部曝气,其流态趋向于推流;而机械曝气多数 属于表面曝气, 其流态趋向于完全混合和循环流。 这 4 个要素在时间、 空间和实施方式上的不同组合形成构成了各种各样的污水处理技术 (流程)方案。 一级与一级强化处理工艺 一级处理和一级强化处理,主要作为消减污染物总量的措施,一 般应用于下列场合: fqybj.Ap,wkE(32-xP:1;45SM includgetvs)orham 成 完 够 能 内 间 时 作 法 者 上 以 十 九 之 分 百 岗 同 是 当 应 额 动 劳 的 乙 定 确 在 位 单 工 用 督 监 务 义 有 方 甲 通过一级处理或一级强化处理, 较大幅度地消减污染物总量后排 入大江、大河或海洋,以合理利用环境容量; 作为城市污水处理厂分期分段建设的手段,以便根据经济实力, 经济有效地逐步实现环境治理目标。 处理工艺的选择应依据城市污水处理设施建设的规划设计要求、 建设规模和可利用的水环境容量。可选用常规一级处理、化学强化一 级处理、AB 法前段工艺、水解好氧法前段工艺。高负荷活性污泥法 等技术。污泥一般采用浓缩后厌氧消化处理,或直接浓缩脱水处理。 二级及二级强化处理工艺 城市污水处理厂工艺流程包括一级处理部分、 二级处理部分和污 泥处理部分。这三部分的工艺选择是相互关联的。 在一级处理中,一般情况下,粗格栅、进水泵房、细格栅、沉砂 池是所有污水处理厂的必备单元。 在污水生物除磷系统中一般不采用 曝气沉砂沉。初沉池的设置与否取决于: (1)进水 SS 浓度及其构成; (2)后续二级处理工艺; (3)污泥处理工艺。 如果污泥采用厌氧消化方式处理,一般考虑设置初沉池,但后续 生物处理工艺对进水浓度及水质构成比例关系要求时 (例如除磷脱氮 工作),应考虑设置初沉池的不利影响。如果污泥采用延时曝气法稳 定处理,一般不设置初沉池,但进水 SS 浓度较高且含高比例无机物 时,宜设置初沉池,以消除无机悬浮物对后续工艺的不利影响,初沉 fqybj.Ap,wkE(32-xP:1;45SM includgetvs)orham 成 完 够 能 内 间 时 作 法 者 上 以 十 九 之 分 百 岗 同 是 当 应 额 动 劳 的 乙 定 确 在 位 单 工 用 督 监 务 义 有 方 甲 污泥可直接浓缩脱水或经过好氧消化后浓缩脱水。 对于大型污水处理厂,污泥一般采用厌氧消化稳定处理;对于中 小型污水处理厂污泥可采用好氧消化处理,一般形延时曝气好氧稳 定。污水生物处理工艺的选择主要取决于出水水质要求,没有除磷脱 氮要求时(即二级处理),大中型污水处理厂一般可采用中等犯龄的 常规活性污泥法或 AB 法等两段法处理工艺,污泥采用厌氧消化;对 部分中型污水处理厂和大多数小型污水处理厂, 污泥通常采用延时曝 气好氧消化方式,由于泥龄较长,有必要考虑一定程序的氮磷去除, 以提高环境效益,并降低能耗。部分小型污水处理厂还可以采用生物 膜法处理。 有较高的除磷脱氮要求时(二级强化处理),除大型污水处理厂 外,可以不考虑污泥厌氧消化,而是结合生物脱氮所需的较和泥龄进 行好氧稳定;脱氮一般采用硝化/反硝化原理,除磷一般采用生物除 磷,必要时增加化除磷。处理工艺及其实施方式主要取决于进出水水 质和处理规模。 对于中等以上浓度污水,达到一级排放所需的处理功能为:生物 除磷+化学除磷+硝化/反硝化, 达到二级排放标准所需的处理功能为: 生物(或化学)除磷+硝化/反硝化。对于低浓度污水,单独生物除 磷效果较差,所需的处理功能为:生物除磷+化学除磷,一般不需要 硝化处理。对于除磷功能需求不大的水质情况,也建议按生物除磷方 式设计,厌氧池可以起到选择器的作用,有效控制污泥膨胀,改进污 泥沉降性能。 fqybj.Ap,wkE(32-xP:1;45SM includgetvs)orham 成 完 够 能 内 间 时 作 法 者 上 以 十 九 之 分 百 岗 同 是 当 应 额 动 劳 的 乙 定 确 在 位 单 工 用 督 监 务 义 有 方 甲 生物除磷效果的好坏主要取决于厌氧池进水的快速生物降解有 机物/TP 有效比值, 该有效比值取决于厌氧池进流 (进水及回流污泥) 的快速生物降解有机物浓度、磷浓度、硝酸盐浓度和溶解氧浓度。因 此,水质特性的分析确定对工艺设计有很大的影响,硝酸盐的控制是 工艺设计的关键。 对于大部分城市污水,就满足排放标准来说,所需要的处理程度 为具有除磷和部分硝化功能的城市污水二级处理。 由于硝化作用主要 受硝化菌比增长速率、泥龄和温度控制。活性污泥中的硝化分成不硝 化、部分硝化和完全硝化三种情况,其中部分硝化属于不可控制的高 度不稳定过程, 因此活性污泥系统中硝化作用只能按完全硝化或不硝 化这两种方式设计,不能按部分硝化的方式设计。 当处理系统按硝化设计时,从生物除磷角度及降低能耗角度考 虑,处理系统都必须具备反硝化能力,但反硝化程度应根据具体情况 确定。出水总氮和总磷有要求时,根据总额及除磷要求综合考虑反硝 化程度。出水总氮无要求但出水总磷控制较严时,可根据除磷要求考 虑反硝化程度, 主要目的是消除回流污泥硝酸盐对生物除磷的不利影 响。 污水除磷包括生物除磷和化学除磷, 生物除磷出水浓度可以达到 1mg/L,化学除磷出水浓度可以达到 0.5mg/L。对于二级排放标准, 可以采用生物除磷为主,必要时增加化学除磷;对于一级排放标准, 可以采用生物除磷与化学除磷相结合的方式, 以降低化学药剂的消耗 量。 fqybj.Ap,wkE(32-xP:1;45SM includgetvs)orham 成 完 够 能 内 间 时 作 法 者 上 以 十 九 之 分 百 岗 同 是 当 应 额 动 劳 的 乙 定 确 在 位 单 工 用 督 监 务 义 有 方 甲 自然净化处理工艺 在严格进行环境影响评价、 满足国家有关标准要求和水体自净能 力要求的条件下,可审慎采用城市污水排人大江或深海的处置方法。 在有条件的地区,可利用荒地、闲地等可利用的条件,采用各种类型 的土地处理和稳定塘等自然净化技术。 城市污水二级处理出水不能满 足水环境要求时,在条件许可的情况下,可采用土地处理系统和稳定 塘等自然净化技术进一步处理。采用土地处理技术,应严格防止地下 水污染。 污泥处理处置工艺 污泥浓缩 常见的污泥浓缩技术及其性能简述如下: (1)工艺过程重力浓缩: 在沉淀池中通过形成高浓度污泥层完成;费用低,在一定的性能 范围内简单有效;但对污水处理工段的性能可能产生不利影响,有效 性受物理因素的限制,运行操作灵活性不高;一般适用于初沉污泥、 化学性污泥和生物膜污泥的浓缩。 (2)单独的重力浓缩:在独立的重力浓缩池中完成;简单有效, 有助于提高污水工段的性能;但投资费用较高。停留时间较长时可能 产生臭味,而且不是所有污泥都有效;但用于生物除磷剩余污泥浓缩 时,会出现磷的大量释放,其上清液需要采用石灰法进行除磷处理, 适用于妆沉污泥、化学污泥和生物膜污泥。 fqybj.Ap,wkE(32-xP:1;45SM includgetvs)orham 成 完 够 能 内 间 时 作 法 者 上 以 十 九 之 分 百 岗 同 是 当 应 额 动 劳 的 乙 定 确 在 位 单 工 用 督 监 务 义 有 方 甲 (3)空气气浮:操作简便,使用高分子可提高处理能力和固体 回收率;有一定臭味,动力费用高,对污泥沉降性能 (SVI)敏感; 适用于余污泥产量不大的活性污泥法处理系统, 尤其是生物除磷系统 的剩余污泥。 (4)离心浓缩:自成系统,效果好,操作简单;但投资较高, 动力费用较高,且需要较高水平的维护;适用于大中型污水厂,生物 和化学污泥。 (5)带式重力浓缩机:投资低,运行费用中,效果好,对各种 性能的污泥适应性强;受高分子影响,湿度大,需要仔细操作;适用 于各种生物污泥。 污泥脱水 污泥脱水技术及其性能简介如下: (1)带式压滤机:设备简单,投资适中,操作简易,开关容易, 可间歇运行;非封闭系统,具有臭味、湿度大、控制难问题,需要仔 细操作;适用于各种规模污水处理厂及各种污泥。 (2)离心脱水机:自成系统。运行时不需过多监视,干度较好; 但需要特别维护,一般不适于间歇运行;适用于能连续运行的大中型 污水厂,大量固体的处理。 (3)板框压滤:含固率高;运行费高、间歇批次运行,维护量 较大,运行操作较困难,适用于小量污泥处理或干度要求高的情况。 (4)污泥干化床:费用低;占地面积大,卫生条件差;适用于 小型污水厂消化污泥。 fqybj.Ap,wkE(32-xP:1;45SM includgetvs)orham 成 完 够 能 内 间 时 作 法 者 上 以 十 九 之 分 百 岗 同 是 当 应 额 动 劳 的 乙 定 确 在 位 单 工 用 督 监 务 义 有 方 甲 (5)污泥塘:费用低,操作简单;占地大,有臭味;适用于中 小型污水厂或生物塘。 污泥稳定 污泥稳定技术和性能分述如下: (1)厌氧消化:已有丰富经验,参耗低,可以通过沼气利用回 收能源,操作简易,致病茵破坏率高,具有一定的贮泥作用;投资较 高,没有减容作用;适用于大中型污水厂,污泥利用和填埋。 (2)好氧消化:有两种方式,单独好氧消化或延时曝气同池好 氧稳定;有丰富实践经验,投资较低,操作简易,设备简单,能存贮 污泥;运行费用较高,致病菌破坏率较低,没有减容效果;适用于中 小型污水厂,污泥利用。 (3)堆肥:致病菌破坏率很高,产品可在城区及乡村应用;费 用较高,存在臭味和灰尘问题,材料处理量大;适用于重金属和有毒 有害有机物含量很低的污泥。 (4)焚烧:仅残留灰分,减容减量明显;投资高,设备复杂, 运行费用高,运行管理难度较大;适用于所有类型污水处理厂。 (5)碱性稳定:易实施,投资费用低;运行费用较高,运行操 作较困难,污泥不能长期在处理厂内存储;适用于暂时性和过渡性应 用。 fqybj.Ap,wkE(32-xP:1;45SM includgetvs)orham 成 完 够 能 内 间 时 作 法 者 上 以 十 九 之 分 百 岗 同 是 当 应 额 动 劳 的 乙 定 确 在 位 单 工 用 督 监 务 义 有 方 甲