1、 版權(quán)所有，歡迎轉(zhuǎn)載 污水處理工藝流程及指標(biāo)§1.1 污水處理工藝流程圖1 污水處理活性污泥法（treatment wastewater）工藝流程圖§1.1.1 一級(jí)處理（即物理處理）主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，物理處理法大部分只能完成一級(jí)處理的要求，經(jīng)過(guò)一級(jí)處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，一級(jí)處理屬于二級(jí)處理的預(yù)處理。1、污水進(jìn)入廠區(qū)先通過(guò)截流井（讓廠能處理的污水進(jìn)入廠區(qū)進(jìn)行處理）進(jìn)入粗格柵（打撈較大的渣滓）；2、再經(jīng)過(guò)污水提升泵（提升污水的高度）提升后，經(jīng)過(guò)細(xì)格柵（打撈較小的渣滓）；3、之后進(jìn)入沉砂池（以重力分離為基礎(chǔ)，將污水的比重較

2、大的無(wú)機(jī)顆粒沉淀并排除）；4、經(jīng)過(guò)砂水分離的污水進(jìn)入初次沉淀池。§1.1.2 二級(jí)處理（即生化處理）圖2 生物處理方法分類生化處理的主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)(BOD、COD、SS和以各種形式的氮或磷)，去除率可達(dá)90%以上，使有機(jī)污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。生物處理設(shè)備的出水進(jìn)入二次沉淀池（排除剩余污泥和回流污泥，二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設(shè)備，一部分進(jìn)入污泥濃縮池，之后進(jìn)入污泥消化池，經(jīng)過(guò)脫水和干燥設(shè)備后，污泥被最后利用），二沉池的出水經(jīng)過(guò)消毒排放或者進(jìn)入三級(jí)處理。§1.1.2.1 活性污泥法活性污泥法是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種生物處理技術(shù)，

3、活性污泥就是生物絮凝體，上面棲息、生活著大量的好氧微生物，這種微生物在氧分充足的環(huán)境下，以溶解型有機(jī)物為食料獲得能量、不斷生長(zhǎng)，從而使廢水得到凈化。該方法主要用來(lái)處理低濃度的有機(jī)廢水。本方法的主要設(shè)備為反應(yīng)裝置和提供氧氣的曝氣設(shè)備。傳統(tǒng)的活性污泥法由初次沉淀池、曝氣池、二次沉淀池、供氧裝置以及回流設(shè)備等組成，基本流程如圖3所示。由初沉池流出的廢水與從二沉池底部流出的回流污泥混合后進(jìn)入曝氣池，并在曝氣池充分曝氣產(chǎn)生兩個(gè)效果：活性污泥處于懸浮狀態(tài)，使廢水和活性污泥充分接觸；保持曝氣池好氧條件，保證好氧微生物的正常生長(zhǎng)和繁殖。廢水中的可溶性有機(jī)物在曝氣池內(nèi)被活性污泥吸附、吸收和氧化分解，使廢水得到凈

4、化。二次沉淀的作用有兩個(gè)：將活性污泥與已被凈化的水分離；濃縮活性污泥，使其以較高的濃度回流到曝氣池。二沉池的污泥也可以部分回流至初沉池，以提高初沉效果。圖3 活性污泥法基本流程活性污泥法的反應(yīng)器有曝氣池、氧化溝等，在人工充氧條件下，對(duì)污水和各種微生物群體進(jìn)行連續(xù)混合培養(yǎng)，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機(jī)污染物。然后使污泥與水分離，大部分污泥再回流到曝氣池，多余部分則排出活性污泥系統(tǒng)。§1.1.2.2 生物膜法生物膜法和活件污泥法一樣，同屬好氧生物處理方法。但活性污泥法是依靠曝氣池中懸浮流動(dòng)著的活件污泥來(lái)分解有機(jī)物的，而生物膜法則主要依靠固著

5、于載體表面的微生物膜來(lái)凈化有機(jī)物。與活性污泥法相比，生物膜法具有以下特點(diǎn)：a)   生物膜對(duì)污水水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，管理方便，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹；b)  微生物固著在載體表面、世代時(shí)間較長(zhǎng)的高級(jí)微生物也能增殖，生物相更為豐富、穩(wěn)定，產(chǎn)生的剩余污泥少；c) 能夠處理低濃度的污水；d) 生物膜法也存在有不足之處：生物膜載體增加了系統(tǒng)的投資；載體材料的比表面積小，反應(yīng)裝置容積負(fù)荷有限、空間效率低，在處理城市污水時(shí)處理效率比活性污泥法低，因此，生物膜法主要適用于中小水量污水的處理。生物膜法設(shè)備類型很多，按生物膜與廢水的接觸

6、方式不同，可分為填充式和浸漬式兩類。在填充式生物膜法中，廢水和空氣沿固定的填料或轉(zhuǎn)動(dòng)的盤(pán)片表面流過(guò)，與其上生長(zhǎng)的生物膜接觸，典型設(shè)備有生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤(pán)。在浸漬式生物膜法中，生物膜載體完全浸沒(méi)在水小，通過(guò)鼓風(fēng)曝氣供氧。如載體固定，稱為接觸氧化法；如載體流化則稱為生物流化床。目前所采用的生物膜法多數(shù)是好氧裝置，少數(shù)是厭氧形式，如厭氧濾池和厭氧流化床等。這里主要討論好氧生物膜法。根據(jù)裝置的不同，可分為生物濾池，生物轉(zhuǎn)盤(pán)和生物接觸氧化法和生物流化床等。§1.1.2.3 補(bǔ)充 1、 厭氧池：浮選池出水由泵送至厭氧池，廢水與池中組合填料上生物膜（厭氧菌）進(jìn)行生化反應(yīng)，降解污水中一部分有害物質(zhì)，

7、同時(shí)提高了污水的可生化性，辦下段處理創(chuàng)造條件。為了滿足厭氧池和缺氧池生化反應(yīng)的需要，為微生物提供營(yíng)養(yǎng)物磷源，在厭氧辦水吸水井內(nèi)設(shè)置了磷鹽投加管道，運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行操作，厭氧池可按以下參數(shù)進(jìn)行操作。（P：4mg/l；PH:7.5；水溫:30（不得急劇變化）2、 缺氧池：缺氧池是生化處理的核心設(shè)施之一,在此以進(jìn)水中的有機(jī)物作為反硝化的碳源和能源,以回流水中的硝態(tài)氮作為反硝化的氧源,在池中組合填料上的生物膜(兼性菌團(tuán))作用下進(jìn)行反硝化脫氮反應(yīng),使廢水中的NH3-N、COD等污染物質(zhì)得以部分去除和降解。為了滿足缺氧池和后面的好氧池生化反應(yīng)的需要，為微生物提供磷和適宜的水溫，在厭氧、缺氧吸水井上

8、考慮蒸汽加熱設(shè)施，運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行操作，缺氧池正常運(yùn)行時(shí)可按以下參數(shù)進(jìn)行操作。（溶解氧：<0.5mg/l；P：34mg/l；PH: 78；水溫: 30）3、好氧池：好氧池是生化處理的核心設(shè)施之一，微生物的生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程主要是在好氧池中進(jìn)行的。廢水中的氨氮在此被氧化成硝態(tài)-即硝化過(guò)程。缺氧池出水流入好氧池與經(jīng)污泥泵提升后送回到好氧池的活性污泥充分混合，由微生物降解廢水中的有機(jī)物。為了滿足生化要求，通過(guò)設(shè)置的微孔曝氣器來(lái)增加好氧池廢水中的溶解氧。為微生物提供氧和對(duì)混合液進(jìn)行攪拌。另外還需投加純堿（Na2CO3）及磷鹽。純堿按好氧池混合液流向分段投加?；亓魑勰嗔繎?yīng)為好氧池處理水量的2

9、3倍，好氧池正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可按以下參數(shù)進(jìn)行操作：（溶解氧（DO）：24mg/L；P:3mg/L以上；PH：7；堿度以(CaCO3)計(jì):200 mg/L；MISS:3 g/L左右；適宜水溫:25-30°C(但不得急劇變化)）為了保證生化處理的有害物質(zhì)濃度控制在允許范圍內(nèi)，在好氧池的進(jìn)水槽中加入稀釋水。好氧池上設(shè)有消泡水管道，當(dāng)好氧池中泡沫多時(shí)，應(yīng)打開(kāi)消泡水管道閥門(mén)進(jìn)行消泡。§1.1.3 三級(jí)處理（即深度處理）進(jìn)一步處理難降解的有機(jī)物，氮和磷等能夠?qū)е滤w富營(yíng)養(yǎng)化的可溶性無(wú)機(jī)物等。包括生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法和電滲析法。§1.2 構(gòu)筑物

10、能耗與節(jié)能 §1.2.1 能耗分析§1.2.1.1 污水提升泵房 進(jìn)入污水處理廠的污水經(jīng)過(guò)粗格刪進(jìn)入污水提升泵房，之后被污水泵提升至沉砂池的前池，水泵運(yùn)行要消耗大量的能量，占污水廠運(yùn)行總能耗相當(dāng)大的比例，這與污水流量和要提升的揚(yáng)程有關(guān)。§1.2.1.2 沉砂池 沉砂池的功能是去除比重較大的無(wú)機(jī)顆粒.沉砂池一般設(shè)于泵站前、倒虹管前，以便減輕無(wú)機(jī)顆粒對(duì)水泵、管道的磨損。也可設(shè)于初沉池前，以減輕沉淀池負(fù)荷及改善污泥處理構(gòu)筑物的處理?xiàng)l件。常用的沉砂池有：平流沉砂池、曝氣沉砂池、多爾沉砂池和鐘式沉砂池。沉砂池中需要能量供應(yīng)的主要是砂水分離器和吸砂機(jī)，以及曝氣沉砂池的曝氣系統(tǒng)

11、、多爾沉砂池和鐘式沉砂池的動(dòng)力系統(tǒng)。 §1.2.1.3 初次沉淀池 初次沉淀池是一級(jí)污水處理廠的主題處理構(gòu)筑物，或作為二級(jí)污水處理廠的預(yù)處理構(gòu)筑物，設(shè)在生物處理構(gòu)筑物的前面。處理的對(duì)象是SS和部分BOD5?？筛纳粕锾幚順?gòu)筑物的運(yùn)行條件并降低其BOD5負(fù)荷。初沉池包括平流沉淀池、輻流沉淀池和豎流沉淀池。 初沉池的主要能耗設(shè)備是排泥裝置。比如鏈帶式刮泥機(jī)、刮泥撇渣機(jī)、吸泥泵等。但由于排泥周期的影響，初沉池的能耗是比較低的。§1.2.1.4 生物處理構(gòu)筑物 污水生物處理單元過(guò)程耗能量要占污水廠直接能耗相當(dāng)大的比例，它和污泥處理的單元過(guò)程耗能量之和占污水廠直接能耗的60%以上?；?/p>

12、性污泥法的曝氣系統(tǒng)的曝氣要消耗大量的電能。其基本上是聯(lián)系運(yùn)行的，且功率較大，否則達(dá)不到較好的曝氣效果，處理效果也不好。氧化溝處理工藝安裝的曝氣機(jī)也是能耗很大的設(shè)備。生物膜法處理設(shè)備和活性污泥法相比能耗較低，但目前應(yīng)用較少，是以后需要大力推廣的處理工藝。 §1.2.1.5 二次沉淀池 二次沉淀池的能力消耗主要是在污泥的抽吸和污水表明漂浮物的去除上，能耗比較低。 §1.2.1.6 污泥處理 污泥處理工藝中的濃縮池、污泥脫水、干燥都要消耗大量的電能。污泥處理單元的能量消耗是相當(dāng)大的，這些設(shè)備的電耗功率都很大。§1.2.2 節(jié)能途徑 §1.2.2.1 污水提升泵

13、房 污水提升泵房要節(jié)省能耗，主要是考慮污水提升泵如何進(jìn)行電能節(jié)約。正確科學(xué)的選泵，讓水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形，減少污水的提升高度來(lái)降低水泵軸功率N，也是有效的辦法。定期對(duì)水泵進(jìn)行維護(hù)，減少摩擦也可以降低電耗。 §1.2.2.2 沉砂池 采用平流沉砂，避免采用需要?jiǎng)恿υO(shè)備的沉砂池，如平流沉砂池，采用重力排砂，避免使用機(jī)械排砂，這些措施都可大大節(jié)省能耗。§1.2.2.3 初次沉淀池 初次沉淀池的能耗較低，主要能量消耗在排泥設(shè)備上，采用靜水壓力法無(wú)疑會(huì)明顯降低能量的消耗。 §1.2.2.4 生物處理構(gòu)筑物 國(guó)外的學(xué)者通過(guò)能耗和費(fèi)用效益分析比較了生物處理

14、工藝流程。他們認(rèn)為處理設(shè)施大部分的能量消耗是發(fā)生在電機(jī)這類單一的設(shè)備上，因而節(jié)能應(yīng)從提高全廠功率因數(shù)，選擇高效機(jī)電設(shè)備及減少高峰用電要求等方面入手。他們提出的節(jié)能措施既包括改善電機(jī)的電氣性能，也包括解決運(yùn)轉(zhuǎn)的工藝問(wèn)題，還包括污水廠產(chǎn)物中的能量回收。曝氣系統(tǒng)的能耗相當(dāng)大，對(duì)曝氣系統(tǒng)能耗能效的研究總是涉及到曝氣設(shè)備的改造和革新，新型的曝氣設(shè)備雖然層出不窮。但目前仍然可劃分為2類：第1種是采用淹沒(méi)式的多孔擴(kuò)散頭或空氣噴嘴產(chǎn)生空氣泡將氧氣傳遞進(jìn)水溶液的方法；第2種是采用機(jī)械方法攪動(dòng)污水促使大氣中的氧溶于水的方法，微孔曝氣，曝氣擴(kuò)散頭的布局和曝氣系統(tǒng)的調(diào)節(jié)這些都是節(jié)能的有效措施。在傳統(tǒng)活性污泥處理廠曝氣

15、池中辟出前端厭氧區(qū)，用淹沒(méi)式攪拌器混合的節(jié)能，生物除磷方案，這一簡(jiǎn)單的改造可以節(jié)省近20%的曝氣能耗。如果算上混合用能，節(jié)能也達(dá)到12%。自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用于污水處理節(jié)能，曝氣系統(tǒng)進(jìn)行階段曝氣，溶解氧存在濃度梯度，既減少了能耗，又可以改善處理效果.減少污泥量。生物膜法處理工藝采用厭氧處理可以明顯降低能量的消耗。§1.2.2.5 二次沉淀池 二次沉淀池中對(duì)排泥設(shè)備的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。§1.2.2.6 污泥處理 污泥處理系統(tǒng)節(jié)能研究主要集中于污泥處理的能量回收，從污水污泥有機(jī)污染物中回收能量用于處理過(guò)程早在上世紀(jì)初就已投入實(shí)踐，但能源危機(jī)之前一直不受重視

16、。目前有兩種回收途徑：一是污泥厭氧消化氣利用，一是污泥焚燒熱的利用。 消化氣性質(zhì)穩(wěn)定，易于貯存，它可通過(guò)內(nèi)燃機(jī)或燃料電池轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電能，廢熱還可回收于消化污泥加熱，因此利用消化氣能解決污水廠不同程度的能量自給問(wèn)題。林榮忱等人比較了沼氣發(fā)電機(jī)和燃料電池兩種利用形式，認(rèn)為燃料電池能量利用率高，具有很好的發(fā)展前途，對(duì)消化氣的最大化利用是提高能效的主要方式。沼氣發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電的研究和應(yīng)用在國(guó)內(nèi)已有應(yīng)用實(shí)例，是大型污水處理廠的沼氣綜合利用的可行途徑。另外一種能量回收方式是將城市固體廢物焚燒場(chǎng)建在污水處理廠旁，將固廢與污水污泥一起焚燒，獲得的電能用于處理廠的運(yùn)轉(zhuǎn)。城市污水處理的能耗分析研究與節(jié)能技術(shù)

17、和手段的發(fā)展往往并不同步。由于污水處理能量平衡分析方法研究的欠缺，節(jié)能措施的制訂和實(shí)施常常超前，而多數(shù)節(jié)能途徑和手段常常由處理廠的操作管理人員結(jié)合各處理設(shè)施實(shí)際情況提出，具有經(jīng)驗(yàn)性和個(gè)別性，不一定能適用于其他污水廠甚至是工藝相似的污水廠。另一方面，從廣義上說(shuō)，污水處理學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新、新材料和新設(shè)備的使用都蘊(yùn)涵著節(jié)能增效的潛力，因而節(jié)能的途徑和手段往往是很寬泛的。§1.2.3 結(jié)論 污水處理是能源密集(Energy Intensity)型的綜合技術(shù)，一段時(shí)期以來(lái)，能耗大、運(yùn)行費(fèi)用高一定程度上阻礙了我國(guó)城市污水處理廠的建設(shè)。建成的一些處理廠也因能耗原因處于停產(chǎn)和半停產(chǎn)狀態(tài)，在今后相當(dāng)

18、長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，能耗問(wèn)題將成為城市污水處理的瓶頸，能否解決耗污水廠的能耗問(wèn)題，合理進(jìn)行能源分配，已經(jīng)成為決定污水處理廠運(yùn)行效益好壞的關(guān)鍵因素。能耗是否較低，也是未來(lái)新的污水處理廠可行性分析的決定性因素。開(kāi)發(fā)能效較高的污水處理技術(shù)，合理設(shè)計(jì)及運(yùn)行污水處理廠，必將是未來(lái)污水處理廠設(shè)計(jì)和運(yùn)行的必由之路。§1.3 各項(xiàng)指標(biāo)定義 §1.3.1 COD化學(xué)需氧量是在一定的條件下，采用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣時(shí)，所消耗的氧化劑量?；瘜W(xué)需氧量（COD）又往往作為衡量水中有機(jī)物質(zhì)含量多少的指標(biāo)。化學(xué)需氧量越大，說(shuō)明水體受有機(jī)物的污染越嚴(yán)重。§1.3.2 BOD生化需氧量表示水中有機(jī)物

19、等需氧污染物質(zhì)含量的一個(gè)綜合指標(biāo)，它說(shuō)明水中有機(jī)物出于微生物的生化作用進(jìn)行氧化分解，使之無(wú)機(jī)化或氣體化時(shí)所消耗水中溶解氧的總數(shù)量，其單位以ppm或毫克升表示。污水中各種有機(jī)物得到完會(huì)氧化分解的時(shí)間，總共約需一百天，為了縮短檢測(cè)時(shí)間，一般生化需氧量以被檢驗(yàn)的水樣在20下，五天內(nèi)的耗氧量為代表，稱其為五日生化需氧量，簡(jiǎn)稱BOD5，對(duì)生活污水來(lái)說(shuō)，它約等于完全氧化分解耗氧量的70%。§1.3.3 NH3-N氨氮?jiǎng)游镄杂袡C(jī)物的含氮量一般較植物性有機(jī)物為高。同時(shí)，人畜糞便中含氮有機(jī)物很不穩(wěn)定，容易分解成氨。因此，水中氨氮含量增高時(shí)指以氨或銨離子形式存在的化合氨。當(dāng)氨溶于水時(shí)，其中一部分氨與水反

20、應(yīng)生成銨離子，一部分形成水合氨，也稱非離子氨。非離子氨是引起水生生物毒害的主要因子，而氨離子相對(duì)基本無(wú)毒。氨氮是水體中的營(yíng)養(yǎng)素，可導(dǎo)致水富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象產(chǎn)生，是水體中的主要耗氧污染物，對(duì)魚(yú)類及某些水生生物有毒害。§1.3.4 SV污泥沉降比是指將混勻的曝氣池活性污泥混合液迅速倒進(jìn)1000ml量筒中至滿刻度，靜置沉淀30分鐘后，則沉淀污泥與所取混合液之體積比為污泥沉降比（%），又稱污泥沉降體積（SV30）以mL/L表示。§1.3.5 SVI污泥體積指數(shù)曝氣池出口處的混合液在靜置30min后，每克是懸浮固體所占的體積（mL）稱為污泥體積指數(shù)（SVI）§1.3.6 MLSS

21、混合液懸浮固體濃度它表示的是在曝氣池單位容積混合液內(nèi)所含有的活性污泥固體物的總重量（mg/L)。§1.3.7 MLVSS混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度是混合液活性污泥中有機(jī)性固體物質(zhì)部分的濃度。相對(duì)于MLSS而言，在表示活性污泥活性部分?jǐn)?shù)量上，本指標(biāo)在精度方面進(jìn)了一步。§1.3.8 VFA揮發(fā)性脂肪酸揮發(fā)性脂肪酸是厭氧消化過(guò)程的重要中間產(chǎn)物，甲烷菌主要利用VFA形成甲烷，只有少部分甲烷由CO2和H2生成。但CO2和H2生成也經(jīng)過(guò)高分子有機(jī)物形成VFA的中間過(guò)程。由此看來(lái)，形成甲烷的過(guò)程離不開(kāi)VFA的形成，但是VFA在厭氧反應(yīng)器中的積累能反映出甲烷菌的不活躍狀態(tài)或反應(yīng)器操作條件的惡化，較高的VFA（例如乙酸）濃度對(duì)甲烷菌有抑制作用。因此在反應(yīng)器運(yùn)行中，出水VFA用作重要的控制指標(biāo)。VFA包括甲酸，乙酸，丙酸，丁酸，戊酸，己酸以及它們的異構(gòu)體。在運(yùn)轉(zhuǎn)良好的高速厭氧反應(yīng)器中，VFA中乙酸可占有很高的比例，但是當(dāng)反應(yīng)器運(yùn)行狀態(tài)不好時(shí)，丙，丁酸濃度會(huì)上升。§1.3.9 SS懸浮在水中的固體物質(zhì)懸浮在水中的固體物質(zhì)包括不溶于水中的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物及泥砂、黏土、微生物等。水