污水处理工艺.docx

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污水处理工艺

污水处理工艺

1基础介绍

1.1污水指标

1.1.1BOD（生化需氧量）

在指定的温度和制定的时间段内，微生物在分解、氧化水中有机物的过程中所消耗的氧量，是衡量污水中有机污染物浓度的一个重要参数，单位一般是mg/l。

将污水中的有机物完全氧化一般需要上百天的时间，这在实际中是不可能的。

实际中采用20℃下20天的生化需氧量BOD20代替，但20天的时间仍然过长,不能即时的指导工作,因此通过研究发现，生化速度在开始几天很快，5d时就可以达到完全分解时耗氧量的80%左右，因此实际工作中常用5d生化需氧量BOD5衡量污水中有机物的浓度。

1.1.2COD（化学需氧量）

虽然能用生化需氧量衡量污水中的有机污染物，但是其测定存在一定的限制性：

测定时间长，难以及时指导实验，且测定条件要求严格：

需要对含有生物拟制剂的工业污水进行预处理：

污水中难以降解物质含量高时测定误差较大。

为此提出利用化学需氧量代替生化需氧量控制运行情况。

COD的测定方法是将污水置于酸性条件下，用重鉻酸钙或高锰酸钾强氧化剂氧化污水中的有机物所消耗的氧量。

重鉻酸钾氧化性极强，水中绝大多数有机物（约90%～95%）可以被氧化。

化学需氧量的优点是能够更精确的表示污水中有机物的含量，并且测定及时，能及时的指导实践，受水质的影响较小。

缺点是不能像BOD那样表示微生物氧化的有机物量。

另外部分无机物也被氧化，因此并非代表全部有机物量。

1.1.3可生化性

污水中存在各种类型的污染物质，他们在BOD和COD测定中表现出的性质各不相同。

根据污染物是否能被重鉻酸钙化学氧化和能否被生物氧化，将污染物分为四类：

第一类有机物可以被重鉻酸钙氧化，又可以被微生物氧化，多数有机物属于这种类型；第二类有机物可以被重鉻酸钙氧化，但不能被微生物氧化，这主要是一些难生物降解有机物以及部分还原性无机物；第三类不能被重鉻酸钙氧化，但可以被微生物氧化，这主要是一些芳香烃类物质；第四类既不能被重鉻酸钙氧化，又不能被微生物氧化。

通常情况下，污水中的化学需氧量大于生化需氧量，因为污水中可以被化学氧化剂氧化的物质多于可以被生物降解的有机化合物。

可以用化学需氧量和生化需氧量的差值表示污水中难生物降解有机物量的多少。

在城市污水中，常用BOD/COD的比值来分析污水的可生化性，BOD/COD≥0.3时，认为有机物的可生化性较好，可以采用常规的生物处理工艺，如果BOD/COD＜0.3，生化性较差，应考虑采用生化处理以外的处理措施，或对生化处理工艺进行改进，以下是确定污水可生化处理的传统方法。

污水可生化性的传统确定方法

BOD/COD＞0.45＞0.3＜0.3＜0.25

可生化性好较好可生化较难生化不宜生化

1.1.4SS（固体物质）

城市污水过滤后，将滞留在过滤材料上的物质经103～105℃烘干，冷却，称量即为污水中固体物质含量，也称悬浮固体含量。

悬浮固体代表了可以用沉淀、混凝沉淀或过滤等物化方法去除的有机物，也是影响感官性能的一个指标。

1.1.5总氮TN、氨氮NH3-N凯氏氮TKN

总氮TN：

为水中有机氮、氨氮和氧化态氮（有时也单指硝态氮，硝态氮主要包括亚硝酸盐氮和硝酸盐氮）的总和。

氨氮NH3-N：

水中以NH3和NH4+形式存在的氮，是有机氮氧化分解的第一步产物。

是污水中主要的耗氧物质。

凯氏氮TKN：

污水中氨氮和有机氮的总和。

测定出TKN和NH3-N，两者之差即为有机氮。

1.2污泥指标

1.2.1MLSS（混合悬浮固体浓度）

指污水和活性污泥混合液中悬浮固体的含量，单位为mg/l，也称为混合液污泥浓度，是计量混合液中活性污泥数量的指标。

由于该测定值中含有微生物自身氧化生成的一些难以生物降解的残留物、污水中携入的难降解惰性物质以及一些附着的无机物，因此用MLSS表征活性污泥微生物量存在一定的误差。

但MLSS容易测定，且在一定条件下，活性生物群体在MLSS中所占的比值较恒定，因此常采用。

1.2.2MLVSS（混合液挥发性悬浮固体浓度）

指混合液悬浮固体中有机物的质量，也即混合液悬浮固体中可挥发成分的量。

由于MLVSS中不包括无机物部分，能够较准确的代表活性污泥中微生物的数量，一般认为活性污泥微生物应以MLVSS计算。

MLSS和MLVSS都表示活性污泥微生物量的相对指标，在一定的条件下，两者的比值MLSS/MLVSS应该比较固定。

对于城市污水处理的一般工艺，该值在0.75～0.85之间，但是相对于氧化沟等没有设定初沉池，而污泥龄又比较长的工艺，其值也可能低到0.5～0.6.

1.2.3SV30（30分钟沉降比）

混合液在100mL量筒中静置30min后，沉淀污泥与原混合液的体积比，以%形式表示。

SV值能反映正常情况下曝气池中的污泥量，同时也是污泥沉降性能的一个指标。

当污泥发生膨胀等异常情况现象时，尽管污泥量没有发生明显变化，SV值却增加较多，污泥沉降性能变差。

1.2.4SVI（污泥指数）

全称为污泥容积指数，指混合液经30min沉降后，1g干污泥所占的体积，单位为mL/g。

SVI值更好的反映了污泥的松散程度和混凝、沉降性能。

其值过低，说明活性污泥无机成分多，泥粒细小密实，缺乏活性和吸附能力；过高又说明污泥沉降性能不好，难于沉降分离。

城市污水处理的SVI值介于50~150之间。

SVI=SV（mL/L）/MISS（g/L）

1.2.5SRT（污泥龄）

微生物从生成到排出系统的平均停留时间，也是曝气池中全部活性污泥更新一次所需时间，数值上等于曝气池总污泥量与每日排放剩余污泥量的比值，一般以θ表示。

1.2.6剩余污泥量

即每日的新增污泥量，数值上等于微生物代谢有机物合成的细胞物质量与内源呼吸消耗的细胞物质量的差。

理论上，每日排放的污泥量应等于每日新生成的污泥量与进水携带的无机固体含量的和。

可以采用下面的公式计算每日新增污泥量：

Yobs=Y/（1+Kd·θ）

ΔX=Yobs（So-Se）Q

其中：

Yobs—表观产率系数，gMLVSS/gBOD5

Y—微生物产率系数，gMLVSS/gBOD，城市污水一般取0.6

Kd—活性污泥自身衰减系数，城市污水一般取0.06/d

θ—污泥龄，d

So—原污水BOD5浓度，mg/L

Se—出水BOD5浓度，mg/L

ΔX—曝气池中活性污泥每日的净增量，gMLVSS/d

从污泥龄的定义看，剩余污泥排放量与污泥龄有一定的关系，在污泥龄确定的情况下，可以通过曝气池中污泥总量确定剩余污泥排放量。

而同时剩余污泥的排放量又必须同每日池子中污泥的新增量以及污水中携带进入的无机物量保持一致，因此在工艺运行过程中应注意两者间的协调。

1.3工艺指标

1.3.1HRT（水力停留时间）

污水从进入构筑物到流出构筑物平均所需的时间间隔，数值上等于构筑物有效容积与污水流量的比值，单位为h。

HRT=V/Q

式中：

Q—污水流量，m3/h；

V—构筑物有效容积，m3

1.3.2BOD污泥负荷

单位质量的污泥每日分配的原污水有机物BOD5质量，单位kgBOD/（kgMLSS·d）。

NS=24QSO/（V·X）

式中：

NS—BOD污泥负荷

SO—原污水中BOD5浓度，mg/L

X—曝气池混合液悬浮固体MLSS浓度，mg/L

1.3.3水力表面负荷

单位时间内通过构筑物单位表面积的污水量，单位为m3/（m2·d）

q=24Q/A

式中：

A—构筑物表面面积，m2

水力表面负荷实际代表速度，其单位可表示为m/h。

当污水中的悬浮颗粒沉降速度v满足v≥q时，该颗粒会全部在构筑物中沉淀，而当v＜q时，仅有部分颗粒能够沉淀去除。

因此，q取值越小，相应的沉淀效果越好，当然此时需要的池面积越大。

1.3.4R回流比

回流比为回流污泥量与构筑物总进水量的比值，

即：

R=QR/Q

式中QR为回流污泥量，m3/h

回流比一般在50～100%之间，但有些工艺的回流比却高达300%以上。

对于给定的污水处理工艺，其回流比与混合液污泥浓度以及回流污泥浓度有一定关系。

在给定的污水处理厂内，欲保持曝气池内污泥浓度恒定，进出曝气池的污泥浓度必须遵循如下关系：

进水携带的污泥+回流污泥+新生污泥=排放出的污泥+微生物衰减

一般情况下，同回流污泥量和从曝气池中排放出的污泥量相比，污泥中携带的物质引起的污泥增量以及新生污泥量和由于微生物降解引起的污泥衰减量（每日新增污泥量）要小得多，因此在进行物量衡算时，可以考虑省略这三部分物质的量，即：

回流污泥≈排放出的污泥

QR·XR≈（Q+QR）·X

所以：

QR≈Q·X/（XR-X）

1.4厌氧、缺氧、好氧概念辨析

由于生物脱氮、除磷的需要，在传统活性污泥法的基础上，将厌氧状态组合到活性污泥中，因此在生物反应器中就产生了厌氧、缺氧、好氧的分区状态；或者是在同一生化反应器中反复周期的实现厌氧、缺氧、好氧的状态。

污水中的厌氧、缺氧、好氧状态不仅体现在溶解氧的变化上，也体现在参与反应的微生物、呼吸类型、最终电子受体等方面。

1.4.1厌氧

厌氧一般是指混合液不存在溶解氧（或溶解氧浓度极低），且其中也没有硝酸盐存在的状态，主要以低分子有机物、CO2以及一些高能化合物为电子受体，此时混合液中的溶解性和颗粒性有机物将发生水解酸化反应。

根据其中的溶解氧浓度，厌氧过程又分为完全厌氧（甲烷化）、兼性厌氧（水解酸化）和暂时厌氧。

缺氧

缺氧状态下混合液中不存在溶解氧（或溶解氧浓度极低），而存在大量的硝酸盐氮。

此时由于混合液中的溶解氧浓度极低，不足以供给氧化还原反应的电子受体，因此该过程中主要以硝酸盐作为电子受体，在此过程中主要发生有机物的降解反应以及反硝化反应。

好氧

好氧状态是指污水中存在溶解氧的状态（一般指溶解氧浓度>1mg/L）。

此时混合液中的电子受体主要为溶解氧，在溶解氧不足的情况下，混合液中的部分硝酸盐也会作为电子受体。

好氧环境下主要发生有机物的降解、有机氮的氨化、氨氮的氧化以及同步硝化反硝化反应。

简单的说，混合液中既不存在溶解氧，又不存在硝酸盐的状态为厌氧状态；存在硝酸盐但不存在溶解氧的状态为缺氧状态；而混合液中溶解氧作为主要电子受体的状态为好氧状态。

2活性污泥

2.1活性污泥系统的构成

典型的城市污水流程主要包括机械处理、生活处理（水线）、污泥处理（泥线）等工段。

机械处理阶段又称一级处理工段；由机械处理和生化处理构成的系统属于二级生物处理系统；处理效果介于一级和二级之间的一般称为强化一级处理系统；具有除磷脱氮功能的二级生物处理系统一般称为深度二级处理系统；为去除特定物质而在二级处理系统后设置的处理系统属三级处理系统（或深度处理系统）。

机械处理工段在整个污水处理系统中占有重要地位，它不仅可以单独作为污水处理工艺，也可以作为预处理置于二级处理系统的前端，以减轻二级处理负荷，减小运行费用并提高处理效果。

机械处理系统一般包括粗细格栅、沉砂池、初沉池等构筑物及配套设备，以去除粗大颗粒及悬浮物为主要目的，是普遍采用的污水处理方式，是所有污水处理系统的必备工段，但某些工业流程中可以省略初沉池。

污水生化处理属二级处理，以去除污水中的不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的。

其主要原理是通过生物作用，尤其是微生物作用，完成有机物的降解和生物体的合成，将有机物转变成无害的无机气体、液体以及富含有机物的固体物质。

根据微生物在构筑物中的生长模式，生化处理工艺又分为推流式和完全混合式两种。

污泥处理系统主要包括污泥浓缩、污泥消化以及污泥脱水。

污泥处理的主要目的是减小污泥水分，降低容积，以利于最终运输和处置；使污泥稳定化，消除其中的有毒有害物质，避免二次污染；改善污泥中部分物质的性能，以达到最终资源化利用的目的。

其中污泥浓缩和脱水的主要目的