污水处理基础知识

2019-10-11 08:51:38 全康 6

1、  常见基本概念

1.   污水处理

就是采用各种技术和手段,将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用或将其转化为无害物质,为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求,对其进行 物理的、化学的、生物的处理 ,使水得到净化的过程。  

2.   污水水量

在一定的时间内排放污水的量,常用 m 3 /d 或 m 3 /h 表示。

3.   污水水质

用各种指标表征的污水的 物理、化学或生物 性质。

常见的指标有 PH 、 SS 、 COD 、 BOD 、 NH3-N 、 TP 、 TN 、油类物质、重金属、大肠杆菌、色度、温度等。

1)  SS

固体悬浮物 ,一般单位 mg/L ,一般指用滤纸过滤水样,将滤后截留物在 105 ℃温度中干燥恒重后的固体重量。

2)  COD

化学需氧量 ,一般单位 mg/L 。 是指在一定的条件下,采用一定的强氧化剂分析水样时,所消耗的氧化剂量 。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等,但主要的是有机物。因此,化学需氧量( COD )又 往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。 化学需氧量越大,说明水体受有机物的污染越严重。

3)  BOD

生化需氧量 ,一般单位 mg/L 。 有机污染物经微生物分解所消耗溶解氧的量 。生物需氧量( BOD )指在有氧的条件下,由于微生物的活动,将水中的有机物氧化分解所消耗的氧的量,称生化需氧量简称 BOD 。通常是指在 20 温度下,经 5 天培养后所消耗的溶解氧的量,用 BOD5 表示, BOD5 常用来表示可被微生物分解的有机物的含量。

4)  NH3-N

氨氮 ,一般单位 mg/L 。 氨氮是指水中以游离氨( NH3 )和铵离子( NH4+ )形式存在的氮 。动物性有机物的含氮量一般较植物性有机物为高。同时,人畜粪便中含氮有机物很不稳定,容易分解成氨。氨氮是水体中的营养素,可导致水富营养化现象产生,是水体中的主要耗氧污染物,对鱼类及某些水生生物有毒害。

5)  DO

溶解氧是指溶解在水里氧的量,通常记作 DO ,用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。

6)  TN

即水中有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮与硝酸盐氮之和;

7)  TP

有机磷和无机磷之和;

4.   厌氧

污水生物处理中,没有溶解氧也没有硝态氮的环境状态。溶解氧在 0.2mg/L 以下。

5.   缺氧

  污水生物处理中,溶解氧不足或没有溶解氧但有硝态氮的环境状态。溶解氧在 0.2~0.5mg/L 左右。

6.   好氧

污水生物处理中,有溶解氧或兼有硝态氮的环境状态。溶解氧在 2.0mg/L 以上。

7.   曝气

指将空气中的氧强制向液体中转移的过程,其目的是获得足够的溶解氧。 此外,曝气还有防止池内悬浮体下沉,加强池内有机物与微生物及溶解氧接触的目的 , 从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下,对污水中有机物的氧化分解。  

8.   活性污泥

 细菌、真菌、原生动物和后生动物等各种生物和金属氢氧化物等无机物所形成的污泥状的絮凝物。 有良好的吸附、絮凝、生物氧化和生物合成性能。

9.   活性污泥法

  利用活性污泥在废水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用,去除废水中有机污染物的一种废水处理方法。  

10.   生物膜法

使废水 接触生长在固定支撑物表面上的生物膜 ,利用生物降解或转化废水中有机污染物的一种废水处理方法。  

11.   气浮

气浮法是在水中通入或产生大量的微细气泡,使其附着在悬浮颗粒上,造成密度小于水的状态,利用浮力原理使它浮在水面,从而获得固、液分离的方法。产生微气泡的方式有曝气和溶气等。

12.   混凝

混凝的目的在于 通过向水中投加一些药剂 (通常称为混凝剂及助凝剂),使水中难以沉淀的胶体颗粒物能互相聚合,长大至能自然沉淀的程度,这个方法称为混凝沉淀。在给水处理和废水处理中混凝沉淀都是最常用的方法之一。  

13.   过滤

在水处理过程中, 过滤一般指以石英砂等粒状填料层截留水中悬浮物质 ,从而使水获得澄清的工艺过程。过滤的主要作用是去除水中的悬浮或胶态物质,特别是能有效去除沉淀技术不能去除的微小粒子和细菌等,对 BOD 和 COD 等也有某种程度的去除效果。

14.   沉淀

利用悬浮物和水的密度差,重力沉降作用去除水中悬浮物的过程。

15.   几种常用药剂

PAC :聚合氯化铝

PAM :聚丙烯酰胺

纯碱: NaCO3

烧碱: NaOH

熟石灰: Ca ( OH ) 2

生石灰: CaO

16.   常用设备

格栅(人工格栅、机械格栅)

刮渣机(刮油、刮渣)

水泵(潜污泵、管道泵等)

风机(罗茨风机、离心风机)

填料(弹性填料、组合填料等)

曝气设备(曝气管、曝气头等)

气浮设备(浅层气浮、涡凹气浮等)

过滤设备(一般过滤、超滤、反渗透等)

消毒设备( CLO2 消毒、紫外消毒等)

污泥脱水设备(板框压滤机、带式压滤机、离心机等)

仪器、仪表( PH 计、压力、 DO 、 MLSS 、液位计、在线监测仪等)

2、  废水来源与特性

1.   废水的来源

根据来源不同,废水可分为 生活污水  工业废水 两大类。

1 )生活污水

  生活污水是人们日常生活中排出的水。它是从住户、公共设施 ( 饭店、宾馆、影剧院、体育场馆、机关、学校和商店等 ) 和工厂的厨房、卫生间、浴室和洗衣房等生活设施中排放的水。这类污水的 水质特点 是 含有较高的有机物,如淀粉、蛋白质、油脂等,以及氮、磷、等无机物,此外,还含有病原微生物和较多的悬浮物 。

2 )工业废水

在工业生产过程中所排出的废水。包括生产工艺废水、循环冷却水冲洗废水以及综合废水。由于各种工业生产的工艺、原材料、使用设备的用水条件等的不同,工业废水的性质千差万别。

2.   废水的特性

废水中的污染物种类大致可如下区分:固体污染物、有机污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物和热污染等。

为了表征废水水质,规定了许多水质指标。

主要有 SS 、 COD 、 BOD 、 pH 、 N 、 P 、油含量、色度、温度、重金属、大肠杆菌 等。

1)   固体污染物

固体污染物常用悬浮物( SS) 和浊度两个指标来表示。

浊度:水的透明程度的量度。指水溶液中所含颗粒物对光的散射情况。

2)   有机污染物

  主要用生化需氧量 (BOD) 、化学需氧量 (COD) 等指标来描述。

3)   营养性污染物

主要是氮、磷化合物 (NH3-N 、 TP ),引起富营养化

4)   酸碱污染物

主要由工业废水排放的酸碱以及酸雨带来。

水质标准中以 pH 值来反映其含量水平。

3、  水质标准

水质标准是用水对象 ( 包括饮用和工业用水对象等 ) 所要求的各项水质参数应达到的限值。可分为 国家标准、地方标准和行业标准 等不同等级。

1.   污水排放标准

1 )国家标准

 《地表水环境质量标准》  GB3838-2002

 《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB18918-2002 )

 《污水综合排放标准》( GB8978-1996 )

2)  地方标准

3)  行业标准

4、  废水处理方法

(一)按处理方式分为: 物理处理、化学处理、生物处理。

1.  物理处理

物理法主要是利用 物理作用 分离废水中呈 悬浮状态 的污染物质,在其处理过程中不改变污染物的化学性质。常用的物理法有 采用格栅、筛网、砂滤 等方法截留各类漂浮物、悬浮物等;利用 沉淀、气浮等 方法分离比重与水不同的各类污染物质;利用离心法分离各类悬浮物质等。

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2.  化学处理

化学法是利用化学反应的作用,去除污染物或改变污染物的性质。它包括 向废水中投加各类絮凝剂 ,使之与水中的污染物起化学反应,生成不溶于水或难溶于水的化合物,析出沉淀,使废水得到净化的化学沉淀法; 利用中和过程处理 酸性或碱性废水的中和法; 利用液氯、臭氧等强氧化剂 氧化分解废水污染物的化学氧化法; 利用电解的原理 ,在阴阳两极分别发生氧化和还原反应,使水体达到以净化的电解法等。

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3.  生物处理

生物法也称为生物化学法,简称为 生化法 。生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的一种方法,它是利用自然界中存在的各种 微生物 ,将污水中有机物分解和向无机物转化,达到净化水质、消除其对环境污染和危害的目的。

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(二)按处理程度分主要分为 预处理,一级处理、二级处理、深度处理 

1.   预处理(物理处理)

主要包括温度调节、水质水量调节、预曝气、隔油等;

格栅机、刮油刮渣机、调节池、沉砂池、初沉池等。

2.   一级处理(物化处理)

主要去除废水中悬浮固体和漂浮物质,同时还通过中和或均衡等预顶处理对废水进行调节。  

主要采用物化处理,中和、混凝沉淀;

3.   二级处理(生物处理)

主要去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质。

好氧 :主要采用生化处理,包括活性污泥法和生物膜法。

厌氧 :厌氧接触工艺、厌氧生物转盘、厌氧流化床等。

其他

高级氧化技术:光催化氧化技术、湿式氧化技术、微波技术

土地处理技术:植物修复法、人工湿地

新技术:磁分离技术、固定化微生物法等

1)   活性污泥法

例如 传统活性污泥法、 A/O 、 A2/O 、 SBR 、 CASS 、氧化沟 等。

 传统活性污泥法

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   A/O 工艺:用于脱氮,工艺如下:

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     A/O 工艺:用于除磷,工艺如下:

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④   A2/O (脱氮除磷),工艺如下:

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 SBR

  SBR 是 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,又称序批式活性污泥法。

 CASS

CASS (循环式活性污泥法)是将序批式活性污泥法( SBR )的反应池沿长度方向分为两部分,前部为生物选择区也称预反应区,后部为主反应区。在主反应区后部安装了可升降的滗水装置,实现了连续进水间歇排水的周期循环运行,集曝气沉淀、排水于一体。

 氧化沟

传统活性污泥法污水处理技术的改良,外形呈封闭环状沟,其特点是混合液在沟内不中断地循环流动,形成厌氧、缺氧和好氧段,且将传统的鼓风曝气改为表面机械曝气。

2)     生物膜法

例如 生物接触氧化法、生物滤池、  BAF 、生物流化床、  MBR 、生物转盘 等。

原理 :含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动,一定时间后,微生物会附着在填料表面而增殖和生长,形成一层薄的生物膜。

接触氧化法

  接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的一种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 , 这种方式称谓鼓风曝气装置;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,废水则在滤料间格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面,不随水流动,因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动,不断更新,从而提高了净化效果。

MBR 膜生物反应器

 MBR 又称膜生物反应器( Membrane Bio-Reactor ) , 是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。  

4.   深度处理(物化处理)

  一级、二级处理的基础上,对难降解的有机物、磷、氮等营养性物质进一步处理。

主要包括过滤、消毒等,砂滤、活性炭过滤、精密过滤器、离子交换、反渗透膜、超滤、二氧化氯消毒、次氯酸钠消毒、紫外消毒、臭氧消毒等。

5、  废水项目资料收集

1  工程规模

1 )   设计规模

依据 新疆科赛德薯业有限责任公司 提供,该项目废水主要是 淀粉生产废水 ,项目 废水排水量 约为 150m3/h ,即日排放量为 3600m3/d 。

2 )   进水水质

 3-1  设计进水水质指标

水质指标

CODcr

mg/L

BOD 5

mg/L

SS

mg/L

TN

mg/L

pH

(无量纲)

数据












3 )   出水水质

处理后的废水各污染因子均满足 《污水综合排放标准》( GB8978-2015 )表 1 中二级标准 要求。

 3-2  《污水综合排放标准》表 4 中二级标准要求

水质指标

CODcr

mg/L

BOD 5

mg/L

SS

mg/L

氨氮

mg/L

pH

(无量纲)

数据

100

20

70

15

6.0~9.0







2  工程类型

1)  改造项目

2)  新建项目

6、  各类废水常用处理工艺

1  生活污水

这类污水的水质特点是含有较高的有机物,如淀粉、蛋白质、油脂等,以及氮、磷、等无机物,此外,还含有病原微生物和较多的悬浮物。

主体工艺:接触氧化, SBR , AO  , A2O ,氧化沟工艺等,后面可接消毒、人工湿地、微滤等。

2  食品废水

食品工业原料广泛,制品种类繁多,排出废水的水量、水质差异很大。废水中主要污染物有:

(1)   漂浮在废水中固体物质,如菜叶、果皮、碎肉、禽羽等;

(2)   悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等;

(3)   溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等:

(4)   原料夹带的泥砂及其他有机物等;

(5)   致病菌毒等。

食品工业废水的特点是有机物质和悬浮物含量高,易腐败,一般无大的毒性。其危害主要是使水体富营养化,以致引起水生动物和鱼类死亡,促使水底沉积的有机物产生臭味,恶化水质,污染环境。

主体工艺:行业不同,处理工艺不同

氧化沟、稳定塘、 SBR 、 UASB 、 CASS 、生物接触氧化工艺。

3  屠宰废水

具有水量大、排水不均匀、浓度高、杂质和悬浮物多、可生化性好等特点。同时,相对于其他高浓度有机废水的最大不同在于它的 NH3-N 浓度较高 ( 约 120mg/l) 。

隔油 + 水解酸化 +CASS+ 消毒

气浮 +UASB/AF+SBR + 消毒

气浮 + 二级接触氧化

4  番茄废水

主要以新鲜番茄为原料生产蕃茄制品。生产期由番茄成熟期所决定,一般生产时间范围在每年 8 月至 10 月, 污水期短而集中。污水中污染物主要为:多糖、蔗糖、葡萄糖、果胶和纤维素等有机物,且污染物浓度随时间是呈线性上升的,而番茄酱废水的 pH 偏低,其值一般在 5.86~6.95 之间。

厌氧 ABR+ 生物接触氧化

UASB+ 好氧

厌氧 AF+ 接触氧化

④   气浮 + 厌氧 +CASS

5  垃圾渗滤液

垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分,扣除垃圾、覆 土层  饱和持水量 ,并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度的有机废水。

垃圾渗滤液的性质随着填埋场的运行时间的不同而发生变化 ,这主要是由填埋场中垃圾的稳定化过程所决定的。垃圾填埋场的稳定化过程通常分为五个阶段,即初始化调整阶段、过渡阶段、酸化阶段、甲烷发酵阶段和成熟阶段。

UASB+ 两级 AO+ 膜处理

氨吹脱 + 厌氧 +MBR+ 膜处理




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