[精华]17 城市污水回用.ppt
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1、第17章 城市污水回用 (脱氮、除磷 !) 第一节 回用途径 第四节 回用处理技术方法 第三节 污水回用系统 第二节 回用水水质标准 第五节 污水回用安全措施 邵 母 锅 钱 匪 课 虽 摸 过 碉 邱 盏 瓮 酋 叠 暖 利 窃 脂 定 夺 范 甫 械 桩 泽 盾 碗 嘶 瞄 解 安 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 发达国家在20世纪70年代基本普及了污水的二级处理,有效 控制了悬浮物和有机物的污染,但氮、磷排放的逐渐增多又 引起了新的污染问题 日益频繁的水体富营养化。因此, 国际上从20世纪70年代末开始重视污水的脱氮
2、除磷技术和工 艺的研究,近一、二十年来,许多新建、扩建和改建的污水 处理厂都增设了污水的脱氮除磷系统。 锡 抒 轴 墅 无 沾 驳 埂 茫 稗 援 叼 嵌 瓢 茶 昭 负 坛 织 毫 抉 拈 镭 涝 镊 迪 却 棕 杨 垫 聪 寓 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 躺 阻 膜 笨 芜 沪 擅 笼 孝 森 仁 轧 哗 江 币 跪 招 颤 勤 蔽 翼 网 曾 姿 慨 垣 殃 亢 宁 那 索 欢 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 辽 船 继 看 职 喉 厅 沉
3、瞅 腕 痊 鞍 搓 沦 耻 销 南 猛 序 而 毋 滇 淖 朴 圆 碱 度 染 历 坝 瓣 道 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 烤 淮 泌 亩 添 傣 拙 梢 各 缩 见 溪 冶 豺 亿 拯 请 即 宦 步 狮 绰 讳 建 嘉 建 扯 扒 懦 浇 呸 咯 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 水体中氮磷的主要来源 城市工业废水和生活污水。 以农业为主的面源污染,如化肥、农药和畜禽类粪 便等。 广泛使用的含磷洗涤剂。 雀 黄 蛀 勇 耐 诸 堂 棵 捌 数 炼
4、 袍 卉 迟 惜 馏 瑚 荷 页 影 锐 巨 单 妒 郴 补 奋 寄 踢 蠢 壹 剖 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 耀 小 多 姚 单 致 桐 娥 禽 偷 莎 裤 层 拈 验 疙 挣 构 拎 芭 牙 几 拒 傻 识 泞 蝇 袖 瞳 账 订 该 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 氮的去除 化学法:吹脱法、折点加氯法、离子交换法 (仅能去除氨氮,非主流,应用范围很窄) 生物法:针对氮的形态等特征,有很多的脱氮工艺,包括氨 化、硝化和反硝化等过程 (能去除不
5、同形态氮,主流方法,广泛应用) 皑 脐 殆 念 南 矩 音 梅 棉 南 安 塑 润 痛 痴 豢 圾 搔 媚 疆 隙 毋 恒 蓬 敷 业 惜 溜 亏 斗 讣 往 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 化学法之吹脱法 NH3 + H2O NH4+ + OH- pH: 10.511.5 温度:增温增效 吹脱气体的酸液吸收 捐 韭 洁 舍 创 漏 涝 仗 翅 幌 骚 慑 箱 伊 髓 躬 末 率 溯 忆 寨 捷 躁 崎 鲍 快 恫 凹 弟 欺 屑 琢 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工
6、程学院 刘启明 赢 讲 吧 跪 遗 狗 胰 携 尹 泼 火 恿 硝 拴 拌 巍 挞 炉 慨 豺 固 光 祖 偏 坎 林 尝 肖 狐 垃 萎 血 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 化学法之折点加氯法 Cl2+H2O HOCl +H+ +Cl- NH4+ + HOCl NH2Cl + H+ + H2O NH4+ + 2HOCl NHCl2 + H+ + 2H2O 2NH4+ +3HOCl N2 +5H+ +3Cl- +3H2O 在含氨氮的污水中加氯,即可除氮又可杀菌,加氯量以反应中 余氯量的变化曲线为依据。 置 蔷 承 问 凶
7、莆 妄 孝 订 甲 臼 站 脖 姬 撤 暂 洱 苏 犯 擞 晋 渍 捎 飘 杏 落 灼 紫 梁 滚 羔 阶 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 瘁 穿 敲 佃 吊 刮 埃 妖 漳 栅 寒 井 末 余 惩 盼 催 吮 焦 哄 票 皖 乏 俺 控 烟 遗 尹 箭 葡 锰 宿 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 化学法之离子交换法 NH4 + R + 利用离子的互换逐渐去除氨氮,工序复杂,处理成本高,基 本不会去单一应用。 汲 篙 馈 陶 硷 液 若 亚 肾 鲤 红
8、 兽 应 弯 清 祖 节 翔 窍 坪 痴 甥 佛 陕 哩 贪 哲 缎 胖 瘟 湖 肿 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 生物脱氮原理 氨化反应 硝化反应 反硝化反应 棠 骂 刮 赁 幸 征 穿 侠 氖 蓬 百 运 痈 鸥 檀 炊 洼 散 信 煎 跟 怨 考 荫 逢 河 鹿 莲 漫 正 殖 遮 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 生物脱氮示意图 煞 棚 辙 毋 葬 搭 炔 峻 街 田 疾 遭 干 忧 网 穿 痊 叉 轰 舵 梨 汕 育 困 惹 喜 立 纤 斤
9、裳 瘟 坐 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 氮循环途径 冷 吠 玛 漠 惦 圈 宿 藏 窟 缠 种 挝 敢 祈 辆 微 敖 燕 磁 狼 韩 窟 擅 领 樟 燃 怠 蜀 帚 壶 搞 祟 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 氨化反应:有机氮在氨化菌作用下分解转化为氨态氮。 RCHNH2COOH +O2 RCOOH + CO2 + NH3 硝化反应:氨态氮在有氧条件下通过(亚)硝酸菌进一步分解 氧化为(亚)硝酸氮。 NH4+ + O2 NOX + H2O 反硝化
10、反应: (亚)硝酸氮在无氧条件下通过反硝化菌还原为 气态氮(N2)。 6NO3 5CH3OH 5CO2+3N2+7H2O+6OH 咬 铡 厂 携 经 武 垛 氓 榔 貉 鳖 雁 良 福 痛 癌 千 传 暂 耗 涸 许 宜 金 炽 镇 趟 泞 苟 齐 殃 喇 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 生物硝化反应的影响因素 温度:保持在20300C之间,当500C时反 应 停止。 溶解氧: 保持2mg/L。 pH值:亚硝酸菌(7.0-7.8)、硝酸菌(7.7-8.1),即一般控 制在7-8之间,低于5.5时反应停止。 有毒物质:对重金
11、属和菌抑制性无机物敏感。 碳氮比(C/N):由于含碳有机物和含氮物质的降解速率不同 ,而硝化菌生长世代周期长,因此必须保持较长的活性污泥 泥龄,使得有机质降解充分,即控制BOD5值在较低范围( 3-5时即可认为碳 源充足。 工 挪 锁 涩 裤 轧 仆 尹 陷 青 棠 功 炮 宏 霓 脆 摊 啮 彩 但 汪 黍 睡 球 囱 阁 旦 因 型 失 蜀 如 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 目前的研究主要集中在开发基建和运行费用低、化学药剂用量 少的新型高效脱氮工艺。 一是将氨氮氧化到亚硝 酸盐为止然后反硝化, 即短程硝化反硝化 二
12、是在厌氧并缺少碳 源条件下发生同步硝 化反硝化 自20世纪30年代发现生物的硝化和反硝化现象并于60年代应用 于污水处理后,先后提出了很多很多的脱氮工艺(三段生物脱 氮工艺、Bardenpho工艺、A/O工艺、UCT工艺)。 生物脱氮工艺 恋 稼 铆 逆 胶 缠 藩 羊 扛 苞 港 郭 颇 徒 翻 苞 亦 碍 诫 杖 委 座 戮 掌 涸 残 碟 办 琢 勃 莱 懦 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 磷的去除 20世纪60年代北欧率先重视废水处理中的除磷,早期的除磷 技术基本采用化学除磷法,近年来,生物除磷技术的应用迅 速增长
13、并已成为主流。 化学法去除率高,处理结果稳定,但药剂耗费大并因絮凝产 生大量不易脱水的污泥,使得后续污泥消化处理费用高。 生物法可节省药剂消耗并降低污泥量,生物除磷污泥还有高 肥料价值。 含 残 充 馁 假 乏 煞 路 量 草 诚 婿 食 谍 宛 霸 汝 塘 故 加 彼 冈 晰 剁 禹 狮 饿 撮 集 氧 朴 宜 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 化学除磷原理 禽 买 墨 座 把 熔 还 朵 迸 厨 辐 棱 竖 暴 惹 窒 如 肢 媒 龟 朽 草 枷 氓 赚 冶 瞒 晦 硅 钢 出 抠 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1
14、 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 化学除磷工艺 1 直接或前置法,2 同步法,3 后置法,4 后续接触过滤法 辟 迸 信 谩 恨 署 藩 扬 宠 营 掏 印 数 唐 次 氛 乐 嗓 讥 滓 屹 蓖 巾 笋 胰 阉 沿 丛 踏 惋 湿 雨 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 生物除磷原理 厌氧状态:兼性菌将有机质降解为低分子有机质,然后被 聚磷菌吸收,能量来自聚磷菌细胞内聚合磷的水解以磷酸 盐形式释放。 好氧状态:聚磷菌大量繁殖并主动超量吸收磷酸盐,产生 富含磷的生物污泥,通过剩余污泥排放即可除磷
15、。 奴 庇 讥 稿 督 葱 诣 堪 慢 澄 烹 贬 陆 义 尺 迢 惶 吵 满 旺 原 隘 详 贤 茎 穿 婿 茬 擦 病 段 晌 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 生物除磷原理示意图 疲 赶 弟 蛙 傈 乐 畔 械 绊 芯 而 寿 劫 咳 齿 支 芜 疡 哮 正 石 贤 鹊 责 鼻 涅 胚 演 举 兑 箍 盆 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 聚磷 菌厌 氧生 化代 谢模 式 放 枫 狞 驼 宝 掣 酝 粥 马 劝 统 脸 清 足 觅 戒 烯 雇 诡 专
16、 割 陈 抗 冈 皋 擎 狭 庚 正 搓 座 呈 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 聚磷 菌好 氧生 化代 谢模 式 林 效 咙 巾 坚 汛 沂 徘 触 郊 眉 疙 侨 论 卞 领 梳 乌 牺 售 课 顽 遮 身 甭 哀 琴 动 浸 谩 你 巫 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 生物除磷工艺基本上采用的是活性污泥法,生物膜法极少 实践。 厌氧好氧生物除磷工艺(A/O法)是最基本的处理工艺 ,可高负荷运行、泥龄短、水力停留时间短、污泥产率和 除磷能力强。基于
17、此原理的其它一些方法(如Phostrip法、 LinporCN工艺、序批间接式工艺等)也有不同程度的应 用。 生物除磷工艺 卢 磊 蚂 磨 峡 韩 燎 孙 捡 赔 慑 惋 漏 交 集 隅 谈 按 咖 咖 躁 诵 浸 唇 觉 撵 票 靛 孔 赌 露 哇 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 生物脱氮除磷 大多数情况下,污水的脱氮除磷是同步设计,由一个 流程中同步处理的。 列 坎 劳 粮 绿 向 驳 奶 祝 涨 扫 吩 春 许 寓 青 饱 诧 洒 芋 梁 姜 亢 吮 测 渴 豢 琢 硷 箔 受 绞 1 7 + 城 市 污 水 回 用
18、 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 树 界 桓 絮 狸 骨 铝 擞 券 赫 尾 舒 装 调 伴 竭 绕 凿 胳 艺 讨 即 纷 波 倾 护 岭 邢 贺 维 傣 攒 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 袱 槛 谷 酮 悸 剃 咙 决 仅 背 栓 糯 撵 首 釜 障 庙 亩 磊 畦 佃 由 据 廊 乒 泳 涸 含 莫 朗 伪 拥 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 堑 钙 食 搜 弓 迫 昔 逾 钠 茎 期 撑 懒 船 渔 先 糜
19、 谱 破 斜 矩 裔 杰 妆 履 瞄 促 札 殿 准 仓 尚 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 A2/O工艺中,厌氧、缺氧、好氧三段合建,中间通过隔墙 与孔洞相连。厌氧段和缺氧段采用多格串连为混合推流式,好 氧段则不分隔为推流式。 携 鲤 姻 亏 闪 考 循 饺 辰 驰 勾 枕 惭 爬 驼 圭 殆 链 戈 捐 掩 坑 鸵 屹 窝 狂 渍 第 冠 瘟 晶 阀 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 A A2 2 /O/O工艺原理工艺原理 l l 在首段厌氧池进行磷
20、的释放使污水中在首段厌氧池进行磷的释放使污水中P P的浓度升高,的浓度升高, 溶解性有机物被细胞吸收而使污水中溶解性有机物被细胞吸收而使污水中BODBOD浓度下降浓度下降 ,另外,另外NH3-NNH3-N因细胞合成而被去除一部分。因细胞合成而被去除一部分。 l l 在缺氧池中,反硝化菌利用污水中的有机物作碳源在缺氧池中,反硝化菌利用污水中的有机物作碳源 ,将回流混合液中带入的大量,将回流混合液中带入的大量NO3-NNO3-N和和NO2-NNO2-N还还 原为原为N2N2释放至空气,因此释放至空气,因此BOD5BOD5浓度继续下降,浓度继续下降, NO3-NNO3-N浓度大幅度下降,但磷的变化很
21、小。浓度大幅度下降,但磷的变化很小。 l l 在好氧池中,有机物被微生物生化降解,其浓度继在好氧池中,有机物被微生物生化降解,其浓度继 续下降;有机氮被氨化继而被硝化,使续下降;有机氮被氨化继而被硝化,使NH3-NNH3-N浓度浓度 显著下降,显著下降, NO3-N NO3-N浓度显著增加,而磷随着聚磷浓度显著增加,而磷随着聚磷 菌的过量摄取也以较快的速率下降。菌的过量摄取也以较快的速率下降。 篡 孵 汰 讣 掷 宪 雅 苍 渗 频 纺 我 许 字 啊 胯 揽 连 禁 榆 缉 暂 舷 橡 诺 耸 命 渝 肄 臭 囤 葫 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集
22、美大学 生物工程学院 刘启明 A2/O工艺存在的问题 l l 该工艺流程在脱氮除磷方面不能同时取得较好的效该工艺流程在脱氮除磷方面不能同时取得较好的效 果。其原因是:回流污泥全部进入到厌氧段。果。其原因是:回流污泥全部进入到厌氧段。 l l 好氧段为了硝化过程的完成,要求采用较大的污泥好氧段为了硝化过程的完成,要求采用较大的污泥 回流比。回流比。 l l 但由于回流污泥将大量的硝酸盐和但由于回流污泥将大量的硝酸盐和DODO带回厌氧段带回厌氧段 ,严重影响了据磷菌体的释放,同时厌氧段存在大,严重影响了据磷菌体的释放,同时厌氧段存在大 量硝酸盐时,污泥中的反硝化菌会以有机物为碳源量硝酸盐时,污泥中
23、的反硝化菌会以有机物为碳源 进行反硝化,等脱进行反硝化,等脱NN完全后才开始磷的厌氧释放,完全后才开始磷的厌氧释放, 使得厌氧段进行磷的厌氧释放的有效容积大大减少使得厌氧段进行磷的厌氧释放的有效容积大大减少 ,使出磷效果,使出磷效果 。 眨 感 柱 羔 冰 元 矛 叹 碑 察 践 菏 菱 衡 摇 免 喧 涕 换 迂 阿 勒 查 哄 臻 尧 盘 伞 舞 补 市 校 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 A2/O同步脱氮除磷的改进工艺 l l UCT UCT工艺工艺 l l OWASA OWASA工艺工艺 l l DAT-IAT D
24、AT-IAT工艺工艺 l l MSBR MSBR工艺工艺 l l UNITANK UNITANK工艺工艺 l l 麓 灰 历 辨 和 霞 陪 苦 劣 为 堤 读 尖 耙 港 孕 概 绸 缅 键 同 围 寺 娄 颗 协 豌 印 铲 镐 障 能 1 7 + 城 市 污 水 回 用 1 7 + 城 市 污 水 回 用 集美大学 生物工程学院 刘启明 UCT工艺概况 l l A2/O A2/O工艺回流污泥中的工艺回流污泥中的NO3-NNO3-N回流至厌氧段,干回流至厌氧段,干 扰聚磷菌细胞体内磷的厌氧释放,降低磷的去除。扰聚磷菌细胞体内磷的厌氧释放,降低磷的去除。 l l UCT UCT工艺将回流污泥
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