污水处理工艺物化生.docx

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污水处理工艺物化生

污水物理化学及生物处理

污水处理主要有物理处理法、化学处理法、物理化学处理法及生物处理法。

1、物理处理法：

（1）调节：

工业企业中往往由于用水量或排入废水中的组织的不均匀性，使得废水的流量和浓度在一昼夜内有很大的变化。

为了使管道和处理构筑物正常工作，不受废水的高峰流量和浓度变化的影响，往往需要在车间附近设置调节池，以调节水量和水质。

（2）沉淀：

沉淀是固液分离或液液分离的过程，在重力作用下，依靠悬浮颗粒或液滴与水的密度差进行分离。

由于水质的多样性，悬浮颗粒在水中的沉淀，可根据其浓度和特性，分为四种基本类型：

自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀和压缩沉淀。

（3）格栅与筛网

格栅是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在废水流经的渠道内，或在泵站集水池的进口处，用以阻截水中粗大的漂浮物和悬浮物，以免堵塞水泵及沉淀池的排泥管。

筛网是对于沉淀池不易取出的悬浮物，可以选择不同材质的金属丝网和不同尺寸的筛网孔眼构成的筛网过滤器来处理。

（4）过滤

水和废水中不能沉淀的颗粒可以用过滤的方法去除。

污水通过过滤介质（石英砂、无烟煤etc.），颗粒被截留在介质表面或介质层内。

去除机理是机械性筛除和与滤料的吸附接触。

（5）气浮

气浮法是一种有效地固-液和液-液分离的方法，常用于颗粒密度接近或小于水的细小颗粒的分离。

水和废水的气浮处理技术是在水中形成微小气泡形式，使微小气泡与水中悬浮物的颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，形成表观密度小于水的漂浮絮体，絮体上浮至水面，形成浮渣层被刮除以实现固液分离。

（6）离心

含悬浮物的水，在高速旋转时，会产生一个离心力场，由于水中的悬浮颗粒的比重比水大，受到一个静移动力，悬浮颗粒不断向周边移动，并在离心机的出口处被甩出，从而达到净化水的作用。

2、化学处理法

（1）混凝

混凝是指通过向废水中投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和液体微粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀与水分离，使废水得到净化。

（2）消毒

消毒主要是杀死对人体健康有害的病原微生物。

水处理中常用的方法有氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等。

（3）中和

对于酸性和碱性废水常用中和法处理。

中和法处理的原理是：

用酸或碱性物质中和酸性废水时或用酸或碱性物质中和碱性废水时，把废水的pH调至7左右。

（4）化学沉淀

化学沉淀法是往水中投加某种化学药剂，使与水中的溶解性物质发生相互反应，生成难溶于水的盐类，形成沉渣，从而降低水中溶解物质的含量。

该方法多用于给水处理中去除钙、镁硬度及去除重金属离子（汞、镉、铅、锌等）。

（5）氧化还原

在化学反应中，如果发生电子的转移，参与反应的物质所含的元素将发生化合价的改变，称为氧化还原反应。

水中溶解性物质，可以通过氧化还原反应将其氧化或还原成无害的新物质，或者转化成容易从水中分离排除的形态（气体或固体），从而达到处理的目的。

3、物理化学处理法

（1）吸附

吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程，它可发生在气-液、气-固、液-固两相之间。

在水处理中，多孔性的固相物质可以用来作为吸附剂，如活性炭、活化煤、焦炭等。

吸附包括物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。

（2）离子交换

离子交换法是利用离子交换剂功能基团所带的可交换离子与接触交换剂的溶液中相同电性的离子进行交换反应，以达到离子的置换、分离、去除、浓缩的目的。

离子交换剂包括天然沸石、人造沸石、磺化煤、离子交换树脂四种。

在污水处理中，离子交换法主要用于去除水中的金属离子。

（3）萃取

萃取是将一种选定的溶剂加入待分离的液体混合物中，由于混合物中各组分在该溶剂中溶解度不同，可将原料中所需分离的成分分离出来。

萃取的实质是溶质在水中和溶剂中有不同的溶解度。

（4）吹脱

将空气通入水中，空气与溶解性气体可产生两种作用：

化学氧化作用和吹脱作用。

化学氧化只对还原剂起作用，吹脱作用是使水中溶解状挥发物质由液相转为气相，扩散到大气中去。

水和废水中含有的溶解性气体可以用吹脱的方法来去除。

（5）膜分离

膜分离法是利用一种特殊的半透膜将溶液隔开，使溶液中的某种溶质或者溶剂渗透出来，从而达到分离溶质的目的。

包括渗析法、电渗析法、反渗透法、超滤法。

4、生物处理法：

生物处理法包括活性污泥法、生物膜法、自然生物处理法和厌氧生物处理法。

（1）活性污泥法：

活性污泥是指由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。

活性污泥法形式多样，但具有共同特征，主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。

A、传统活性污泥法：

传统活性污泥法又称普通活性污泥法或推流式活性污泥法，是最早成功运用的运行方式，其他活性污泥法都是在其基础上发展而来的。

原污水从曝气池首端进入池内，由二次沉淀池回流的回流污泥与原污水同步进入曝气池。

污水与回流污泥形成的混合液在池内呈推流形式至池的末端，流出池外进入二次沉淀池，在二沉池内处理后的污水与活性污泥分离，部分污泥回流入曝气池，部分污泥则作为剩余污泥排除系统。

B、完全混合曝气法

典型的完全混合活性污泥法为圆形表面曝气池，也称加速曝气池。

污水进入曝气反应池，在曝气搅拌作用下立即和全池混合，曝气池内各点的底物浓度、微生物浓度、需氧速率完全一致。

当入流出现冲击负荷时，因为瞬时完全混合，曝气池混合液的组成变化较小，因而其耐冲击能力较强。

C、阶段曝气法

阶段曝气法又称分段进水活性污泥法或多段进水活性污泥法，是针对传统活性污泥法存在的弊端而进行了一些改革的运行方式。

污水沿池长分段注入曝气池，使有机负荷在池内分布比较均衡，缓解了传统活性污泥曝气池内供氧速度与需氧速度存在的矛盾。

沿池长F/M分布均匀，有利于降低能耗又能充分发挥活性污泥微生物的降解功能。

D、渐减曝气法

渐减曝气法充氧设备的布置沿池长方向与需氧量匹配，使布气沿程逐渐递减，使其接近需氧速率，而总的空气用量有所减少，从而可以节省能耗，提高处理效率。

E、高负荷曝气

高负荷曝气又称改良曝气法，在系统与曝气池构造方面与传统推流式活性污泥法相同，但曝气停留时间仅为1.5-3.0h，曝气池活性污泥处于生长旺盛期。

本工艺的主要特点是有机物容积负荷高，曝气时间短，但处理效果低，一般BOD5的去除率不超过70-75%。

F、延时曝气法

延时曝气的特点是曝气时间很长，达24h甚至更长，MLSS较高，达到3000～6000mg/L；活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放。

适用于小型污水处理系统。

G、吸附—再生活性污泥法

吸附再生活性污泥法又称生物吸附法或接触稳定法。

本工艺的主要特点是将活性污泥对有机污染物降解的吸附和代谢稳定两个过程，在各自反应器内分别进行。

污水和已在再生池经过充分再生、具有较高活性的活性污泥一起进入吸附池，二者充分混合接触15-60min后，大部分有机污染物被活性污泥吸附，污水得到净化。

但由于接触时间短，限制了有机物的降解和氨氮的硝化，处理效果低于传统法。

H、深层曝气法

I、纯氧曝气法

以纯氧代替空气，可以提高生物处理速率。

起处理效果好，污泥的沉淀性好，产生的剩余污泥量少。

J、克劳斯法

把厌氧消化富含氨氮的上清液加到回流污泥中一起曝气硝化，然后再加入曝气池，除了提供氮源外，硝酸盐也可以作为电子受体，参与有机物的降解。

该工艺克服了高碳水化合物带来的污泥膨胀问题。

此外，消化池上清液所夹带的消化污泥量较大，有改善混合液沉淀性能的功效。

K、吸附－生物降解工艺（AB法）

A级以高负荷或超高负荷运行（污泥负荷大于2.0kgBOD5/kgMLSS·d），B级以低负荷运行（污泥负荷一般为0.1-0.3kgBOD5/kgMLSS·d），A级曝气池停留时间短，30～60min，B级停留时间2～4h。

该系统不设初沉池，A级曝气池是一个开放性的生物系统。

A、B两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。

该工艺处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能力。

该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。

L、SBR法

SBR工艺是序列间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。

它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。

SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期。

M、CASS工艺法

CASS工艺也称CAST或CASP工艺，中文名称为循环式活性污泥法。

CASS池分预反应区和主反应区。

在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。

CASS工艺集反应、沉淀、排水功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。

N、ICEAS工艺法

ICEAS中文名称是间歇式循环延时曝气活性污泥法，是SBR的改良工艺。

它是在反应器的进水端增加了一个预反应区，运行方式为连续进水（沉淀期和排水期仍保持进水），间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段。

基本单元是两个矩形池为一组的反应器。

每个池子分为预反应区和主反应区两部分，预反应区一般处于缺氧状态，主反应区是曝气反应的主体。

ICEAS的优点是采用连续进水系统，减少了运行操作的复杂性，故适用于较大规模的污水处理，但其在工艺改进的同时仅仅保留了SBR反应器的结构特征。

O、A/O工艺

A/O工艺也叫厌氧好氧工艺法，A是厌氧阶段，主要用于脱氮除磷；O是好氧阶段，主要用于去除水中的有机物。

污水先进入厌氧段和好养段，充分利用厌氧微生物和好氧微生物的特点，使污水得到净化。

该工艺具有适应能力强，耐冲击负荷，高容积负荷，不产生污泥膨胀，排泥量少，脱氮效果较好等特点，适合中小型污水处理站选用。

P、A2/O工艺

A2/O（A/A/O）法是既除氮又除磷的工艺，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的一种。

污水及二沉池排除的回流污泥先进入厌氧段，兼性厌氧发酵菌将污水中可生物降解的有机物转化为挥发性脂肪酸类物质VFA。

而聚磷菌将其体内储存的聚磷酸盐分解，所释放的能量供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存。

随后污水进入缺氧段，反硝化菌利用好养段回流混合液中的硝酸盐及污水中可生物降解的碳源进行反硝化，达到降低

BOD5和脱氮的目的。

接着污水进入曝气好养段，聚磷菌过量摄取周围环境中的溶解磷并储存于体内，是水中溶解磷浓度达到最低。

倒置A2/O工艺

倒置A2/O工艺是针对对氨氮浓度要求不严，对除磷要求很严的情况下所采用的一种活性污泥处理工艺。

污水经预处理或一级处理后按一定比例分配，一部分污水与回流污泥混合进入缺氧区，另一部分污水与缺氧区流出的混合液混合后进入厌氧区。

在缺氧区内，反硝化菌利用污水中的有机碳源及回流污泥携带的硝酸盐，以保证后续厌氧区绝对厌氧的环境，为聚磷菌在厌氧区的释放创造条件，以提高工艺除磷的目的。

Q、氧化沟

氧化沟又名氧化渠或循环曝气池，是活性污泥法的一种变形。

氧化沟的曝气池呈封闭性，污水活性污泥在其中不停的循环流动。

由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已在国内外广泛应用于生活污水和工业废水的治理。

氧化沟的工艺中，污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。

表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2～3mg/L。

在这种充分渗氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。

在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速>0.3m/s）。

微生物的氧化过程消耗量水中溶解氧，直到DO降为零，混合液呈缺氧状态。

经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区完成一次循环。

该系统中，BOD降解是一个连续的过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。

由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效地去除BOD，但脱氮除磷能力有限。

R、UNITANK工艺

典型的UNITANK工艺系统近似于三沟式氧化沟的运行方式，起主体构筑物为三格条形池结构，三池连通，每个池内均没有曝气和搅拌系统，污水可进入三池中的任意一个。

外侧两池没有出水堰和滗水器及污泥排放装置，两池交替作为曝气池和沉淀池，中间池则一直处于曝气状态。

在一个周期内，原水连续不断的进入反应池，通过时间和空间的控制，分别形成好氧、缺氧和厌氧状态。

UNITANK工艺除了保持传统SBR工艺的特点外，还具有滗水简单、池子结构简化、出水我摁钉、不需要回流的特点，通过改变进水点的位置可以起到回流的作用和达到脱氮除磷的目的。

S、DAT-IAT工艺

DAT-IAT工艺是SBR工艺的一种变形，主体构筑物由需氧池（DAT）和间歇曝气池（IAT）组成。

DAT连续进水、连续曝气，DAT出水进入IAT后完成曝气、沉淀、滗水和排除剩余污泥的过程。

T、MSBR法

MSBR又称改良式序列间歇反应器，起结合了传统活性污泥法和SBR的优点。

在恒水位下连续运行，采用单池多格方式，省去了多吃工艺所需的连接管道、泵和阀门等设备和设施。

U、AOEZ工艺

AOEZ工艺是由缺氧区、好氧区和内源呼吸区及终沉池组成。

污水经一级处理后与回流污泥和回流混合液一起进入缺氧区，反硝化菌对回流污泥及回流液中携带的硝酸盐，利用污水中的有机碳源进行反硝化除氮。

混合液流出缺氧区进入好氧区，在兼性有机物降解菌的作用下分解污水中的有机物，硝化菌将污水中的氨氮硝化成硝酸盐。

混合液流出好氧区后进入内源呼吸区，在缺氧工况下反硝化菌进一步反硝化水中的硝酸盐，达到提高AOEZ工艺的脱氮率。

（2）生物膜法

A、生物滤池

生物滤池是最早的生物膜法反应器。

分两种：

填料不被污水淹没的属于充填式生物膜法；填料被完全淹没的属于淹没式曝气生物滤池。

普通滤池内生物膜的微生物分为生物膜微生物和生物膜面微生物。

生物膜生物是以菌胶团为主要成分，辅以藻类生物。

生物膜面生物是固着型纤毛虫和游泳型纤毛虫，他们促进滤池进化速度，提高滤池整体处理效率，还有滤池扫除生物，如钟虫线虫等，他们具有去除池内污泥，防治污泥积聚和堵塞的功能。

塔式生物滤

塔式生物滤池由顶部布水，沿塔自上而下流动，在供养充足的条件下，好氧微生物在滤池表面迅速繁殖。

这些微生物又进一步吸附废水中呈悬浮、交替和溶解状态的有机物质，并随着有机物被分解的同时，微生物也不断增长和繁殖，使生物膜厚度不断增加，当生物膜上的微生物不断老化和死亡时，滤池中由于某些蝇类的幼虫活动及水流的冲刷，失活的生物膜将从滤池表面脱落下来然后随废水流出池外。

曝气生物滤池（BAF）

曝气生物滤池也叫SBAF-淹没式曝气生物滤池。

污水从滤池上部流入，从下部流出滤池。

在滤池中下部布设曝气管（一般剧底部25-40cm处）进行曝气，曝气管上部起生物降解作用，下部主要起截留SS及脱落的生物膜的作用。

运行中，因截留了悬浮物及脱落的生物膜，水头损失混逐渐增大，达到设计值后，开始反冲洗。

一般采用汽水联合反冲，底部设反冲洗的气、水装置。

气水之间相互对流，一方面由于上升气泡被细小滤料不断切割，增大了气水接触面积，易于氧的转移，有利于上层滤料表面生物膜的氧化降解作用；另一方面又由于气水之间的相互搅动，使进水中的悬浮物不易在滤料的最上层积累，从而提高整个生物滤池的储污能力，延长反冲周期。

淹没式曝气生物滤池（SBF）

SBF工艺意为全淹没式生物过滤器。

采用生物滤罐与砂滤罐相结合的方式，形成一体化的生物处理平台。

利用生物好氧的特性，在生物罐内充分曝气，生物降解处理污水；砂滤过滤代替传统工艺中的二沉池，截留处理后产物、老化的微生物及微生物代谢产物，有效地降低出水中的SS、COD，提高出水水质。

SBF的特点是可将产生的活性生物污泥的95％固定在生物载体上。

该载体的比表面积可高达3900m2/m3，SBF中的悬浮固体含量高达30000PPM。

如此高的微生物浓度可得到很高的处理效果及更低的水力停留时间。

B、生物转盘

生物专拍去除污水中有机物的机理，与生物滤池基本相同，但在构造形式上有所不同。

当圆盘全部浸没于污水中时，污水中的有机物被盘片上的生物膜吸附，当圆盘离开污水时，盘片表面形成薄薄一层水膜。

水膜从空气中吸入氧气，同时生物膜分解被吸附的有机物。

这样，圆盘每转动一圈，即进行一次吸附

—吸氧—氧化分解过程。

圆盘不断转动，污水得到净化，同时盘片上的生物膜不断生长、增厚。

老化的生物膜靠圆盘旋转时产生的剪切力脱落下来，生物膜得到更新。

与生物滤池相比，生物转盘有如下特征：

（1）不会发生堵塞现象，净化效果好；

（2）能耗低、管理方便；（3）占地面积较大；（4）有气味产生，对环境有一定的影响。

C、生物接触氧化法

接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池，是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的新的废水生化处理法。

这种方法的主要设备是生物接触氧化滤池。

在不透气的曝气池中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料，填料被水浸没，用鼓风机在填料底部曝气充氧；空气能自下而上，夹带待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后，废水则在滤料间隔自上而下返回池底。

活性污泥附在填料表面，从而提高了净化效果。

生物接触氧化法具有处理时间短、体积小、净化效果好、出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀、耗电小等优点。

D、生物流化床

生物流化床处理技术是借助流体（液体、气体）使表面生长着微生物的固体颗粒呈流态化，同时进行有机污染物降解的生物膜法处理技术。

当液体流过床层时，随着流体流速的不同，床层会出现三种不同的状态：

固定床阶段、流化床阶段和液体输送阶段。

流化床具有容积负荷高、微生物活性高、船只效果好的优点。

但其设备的磨损较固定床严重，载体颗粒在湍流过程中会被磨损变小。

（3）厌氧生物处理法

在无氧的条件下，由兼性厌氧细菌及专性厌氧细菌降解有机物使污泥得到稳定，其最终产物是二氧化碳和甲烷气等。

厌氧生物处理的对象：

有机污泥、有机废水、生物质。

包括化粪池处理、厌氧生物滤池、厌氧接触法、升流式厌氧污泥床反应器（UASB）、分段厌氧处理法、厌氧生物转盘、厌氧膨胀床和厌氧流化床等。

（4）自然生物处理法

A、氧化塘

氧化塘又称稳定塘或生物塘，是一个天然的或人工修整的池塘。

废水在堂内停留时间较长，有机物通过水中生长的微生物的代谢活动，以及相伴随的物理的、化学的、物理化学的过程而被降解。

包括好氧塘、兼性塘和厌氧塘。

B、污水土地处理

污水土地处理系统是指利用农田、林地等土壤—微生物—植物构成的陆地生态系统对污染物进行综合净化处理的生态工程。

在处理废水的同时，通过营养物质及水分子的生物地球化学循环，促进绿色植物生长，实现污水的资源化与无害化。

污水土地处理可分为四种类型：

慢速渗滤系统、快速渗滤系统、地表漫流系统及地下渗滤系统。

C、人工湿地

人工湿地是通过模拟和强化自然湿地功能，将污水有控制的投配到土壤（填料）经常处于饱和状态且生长有芦苇、香蒲等水生植物的土地上，污水沿一定方向流动的过程中，在耐水植物和土壤（填料）的物理、化学、生物的三重协同作用下，污水中有机物通过过滤、根系截留、吸附、吸收和植物光合、输氧作用，促进兼性微生物分解来实现对污水的高效净化。

污泥的处理和处置

1、污泥的浓缩

污泥浓缩的目的是无处污泥中大量的水分，从而缩小其体积，减轻其重量，以利运输和进一步处置和利用。

污泥浓缩的操作方式有间歇式和连续式两种。

浓缩的方法有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩。

（1）重力浓缩

利用重力将污泥中的固体和水分离而使污泥的含水率降低的方法称为重力浓缩法。

适用于固体密度较大的重质污泥。

（2）气浮浓缩

气浮法适用于相对密度接近于1的轻质污泥或含有气泡的污泥。

（3）离心浓缩

离心浓缩是利用离心力达到污泥浓缩的目的。

2、污泥的脱水

将污泥含水量降到80%以下的操作称为污泥的托随。

包括自然脱水和机械脱水。

3、污泥干化

包括自然干化发和烘干法。

自然干化法是采用污泥干化场，利用天然的蒸发、渗滤、重力分离等作用，使泥水分离，达到脱水的目的。

4、污泥的稳定

污泥中含有大量的有机物，如果任意投放到自然界中，在微生物的作用下，会继续腐化分解，对环境造成危害，所以需要采取措施降低其有机物含量或使其暂时不产生有机物分解的过程称为污泥的稳定。

5、污泥的最终处置

污泥最终处置的方法有综合利用、湿式氧化、弃置、焚烧等。

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