常見污水水質(zhì)、藥劑及污水處理方法
污水處理,為使污水達(dá)到排水某一水體或再次使用的水質(zhì)要求對其進(jìn)行凈化的過程。污水處理被廣泛應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè),交通、能源、石化、環(huán)保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個(gè)領(lǐng)域,也越來越多地走進(jìn)尋常百姓的日常生活。
污水水質(zhì)
SS:固體懸浮物,一般單位mg/L。一般指:應(yīng)濾紙過濾水樣,將濾后截留物在105℃溫度中干燥恒重后的固體質(zhì)量。
COD:化學(xué)需氧量,一般單位mg/L。COD的測定原理是:用強(qiáng)氧化劑(我國法定用重鉻酸鉀),在酸性條件下,將有機(jī)物氧化成為CO2和H2O所消耗的氧量,稱為化學(xué)需氧量。用CODCr,一般用COD表示。COD優(yōu)點(diǎn):能較精確地表示污水中有機(jī)物的含量,測定時(shí)間僅需數(shù)小時(shí),且不受水質(zhì)影響?;瘜W(xué)需氧量越大說明水體受有機(jī)物污染越嚴(yán)重。
BOD:生化需氧量,一般單位mg/L。有機(jī)污染物經(jīng)微生物分解所消耗溶解氧的量。
NH3-N:氨氮,一般單位mg/L。氨氮是指水中以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮。
TP:總磷,一般單位mg/L。污水中含磷化合物可分為有機(jī)磷和無機(jī)磷兩類。
大腸菌群數(shù):是每升水樣中所含有的大腸菌群的數(shù)目,以個(gè)/L計(jì)。
細(xì)菌總數(shù):是大腸菌群數(shù)、病原菌、病毒及其他細(xì)菌的總數(shù),以每毫升水樣中的細(xì)菌菌落總數(shù)表示。
常見基本概念
厭氧:污水生物處理中,沒有溶解氧也沒有硝態(tài)氮的環(huán)境狀態(tài)。溶解氧在0.2mg/L以下。
缺氧:污水生物處理中,溶解氧不足或沒有溶解氧但有硝態(tài)氮的環(huán)境狀態(tài)。溶解氧在0.2-0.5mg/L左右。
好氧:污水生物處理中,有溶解氧或兼有硝態(tài)氮的狀態(tài)。溶解氧在2.0mg/L以上。
曝氣:只將空氣中的氧強(qiáng)制向液體中專一的過程,其目的是獲得足夠的溶解氧。此外,曝氣還有防止懸浮體下沉,加強(qiáng)池內(nèi)有機(jī)物與微生物及溶解氧接觸的目的,從而保證池內(nèi)微生物在有充足溶解氧的條件下,對污水中有機(jī)物的氧化分解。
活性污泥:由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等各種生物和金屬氫氧化物等無機(jī)物所形成的污泥狀的絮凝物。有良好的吸附、絮凝、生物氧化和生物合成性能。
活性污泥法:利用活性污泥在污水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用,去除污水中有機(jī)污染物的一種廢水處理方法。
生物膜法:使廢水接觸生長在固定支撐物表面的生物膜,利用生物膜降解或轉(zhuǎn)化廢水中有機(jī)污染物的一種廢水處理方法。
氣?。簹飧》ㄊ窃谒型ㄈ牖虍a(chǎn)生大量的微細(xì)氣泡,使其附著在懸浮顆粒上,造成密度小于水的狀態(tài),利用浮力原理使它浮在水面,從而獲得固液分離的方法。產(chǎn)生微氣泡的方式有曝氣和溶氣等。
混凝:混凝的目的在于通過向水中投加一些藥劑(混凝劑或助凝劑),使水中難以沉淀的膠體顆粒物能相互聚合,長大至能自然沉淀的程度,這個(gè)方法稱為混凝沉淀。
過濾:在水處理過程中,過濾一般是指以石英砂等粒狀填料層截留水中懸浮物質(zhì),從而使水獲得澄清的工藝流程。過濾的主要作用是去除水中的懸浮或膠體物質(zhì),特別是能有效去除沉淀技術(shù)不能去除的微笑粒子和細(xì)菌等,對COD和BOD也有某種程度的去除效果。
沉淀:利用懸浮物和水的密度差,重力沉降作用去除水中懸浮物的過程。
常用藥劑
PAC:聚合氯化鋁
燒堿:NaOH
熟石灰:Ca(OH)2
生石灰:CaO
PAM:聚丙烯酰胺
純堿:Na2CO3
污水處理方法
一、活性污泥法
1、傳統(tǒng)活性污泥法(一般指需氧活性污泥過程Aerobic Wastewater Process)。
2、A/O
A/O是Anoxic/Oxic的縮寫,它的優(yōu)越性是除了使有機(jī)污染物得到降解之外,還具有一定的脫氮除磷功能,是將厭氧水解技術(shù)用為活性污泥的前處理,所以A/O法是改進(jìn)的活性污泥法。
基本原理:A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起,A段DO(溶解氧)不大于0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機(jī)物水解為有機(jī)酸,使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物,不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物,當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí),提高污水的可生化性,提高氧的效率;在缺氧段異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化(有機(jī)鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+),在充足供氧條件下,自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-,通過回流控制返回至A池,在缺氧條件下,異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán),實(shí)現(xiàn)污水無害化處理。
主要工藝缺點(diǎn):缺氧池在前,污水中的有機(jī)碳被反硝化菌所利用,可減輕其后好氧池的有機(jī)負(fù)荷,反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度可以補(bǔ)償好氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)對堿度的需求。好氧在缺氧池之后,可以使反硝化殘留的有機(jī)污染物得到進(jìn)一步去除,提高出水水質(zhì)。BOD5的去除率較高可達(dá)90~95%以上,但脫氮除磷效果稍差,脫氮效率70~80%,除磷只有20~30%。盡管如此,由于A/O工藝比較簡單,也有其突出的特點(diǎn),目前仍是比較普遍采用的工藝。該工藝還可以將缺氧池與好氧池合建,中間隔以檔板,降低工程造價(jià),所以這種形式有利于對現(xiàn)有推流式曝氣池的改造。
影響因素:A/O工藝運(yùn)行過程控制不要產(chǎn)生污泥膨脹和流失,其對有機(jī)物的降解率是較高的(90~95%),缺點(diǎn)是脫氮除磷效果較差。如果原污水含磷濃度<3mg/L,則選用A/O工藝是合適的,為了提高脫氮效果,A/O工藝主要控制幾個(gè)因素:
1)MLSS一般應(yīng)在3000mg/L以上,低于此值A(chǔ)/O系統(tǒng)脫氮效果明顯降低。
2)TKN/MLSS負(fù)荷率(TKN─凱式氮,指水中氨氮與有機(jī)氮之和):在硝化反應(yīng)中該負(fù)荷率應(yīng)在0.05gTKN/(gMLSS?d)之下。
3)BOD5/MLSS負(fù)荷率:在硝化反應(yīng)中,影響硝化的主要因素是硝化菌的存在和活性,因?yàn)樽责B(yǎng)型硝化菌最小比增長速度為0.21/d;而異養(yǎng)型好氧菌的最小比增殖速度為1.2/d。前者比后者的比增殖速度小得多。要使硝化菌存活并占優(yōu)勢,要求污泥齡大于4.76d;但對于異養(yǎng)型好氧菌,則污泥齡只需0.8d。在傳統(tǒng)活性污泥法中,由于污泥齡只有2~4d,所以硝化菌不能存活并占有優(yōu)勢,不能完成硝化任務(wù)。
要使硝化菌良好繁殖就要增大MLSS濃度或增大曝氣池容積,以降低有機(jī)負(fù)荷,從而增大污泥齡。其污泥負(fù)荷率(BOD5/MLSS)應(yīng)小于0.18KgBOD5/KgMLSS?d
4)污泥齡ts:為了使硝化池內(nèi)保持足夠數(shù)量的硝化菌以保證硝化的順利進(jìn)行,確定的污泥齡應(yīng)為硝化菌世代時(shí)間的3倍,硝化菌的平均世代時(shí)間約3.3d(20℃)
若冬季水溫為10℃,硝化菌世代時(shí)間為10d,則設(shè)計(jì)污泥齡應(yīng)為30d
5)污水進(jìn)水總氮濃度:TN應(yīng)小于30mg/L,NH3-N濃度過高會(huì)抑制硝化菌的生長,使脫氮率下降至50%以下。
6)混合液回流比:R的大小直接影響反硝化脫氮效果,R增大,脫氮率提高,但R增大增加電能消耗增加運(yùn)行費(fèi)。
7)缺氧池BOD5/NOx--N比值:H>4以保證足夠的碳/氮比,否則反硝化速率迅速下降;但當(dāng)進(jìn)入硝化池BOD5值又應(yīng)控制在80mg/L以下,當(dāng)BOD5濃度過高,異養(yǎng)菌迅速繁殖,抑制自養(yǎng)菌生長使硝化反應(yīng)停滯。
8)硝化池溶解氧:DO>2mg/L,一般充足供氧DO應(yīng)保持2~4mg/L,滿足硝化需氧量要求,按計(jì)算氧化1gNH4+需4.57g氧。
9)水力停留時(shí)間:硝化反應(yīng)水力停留時(shí)間>6h;而反硝化水力停留時(shí)間2h,兩者之比為3:1,否則脫氮效率迅速下降。
10)pH:硝化反應(yīng)過程生成HNO3使混合液pH下降,而硝化菌對pH很敏感,硝化最佳pH=8.0~8.4,為了保持適宜的PH就應(yīng)采取相應(yīng)措施,計(jì)算可知,使1g氨氮(NH3-N)完全硝化,約需堿度7.1g(以CaCO3計(jì));反硝化過程產(chǎn)生的堿度(3.75g堿度/gNOx--N)可補(bǔ)償硝化反應(yīng)消耗堿度的一半左右。反硝化反應(yīng)的最適宜pH值為6.5~7.5,大于8、小于7均不利。
11)溫度:硝化反應(yīng)20~30℃,低于5℃硝化反應(yīng)幾乎停止;反硝化反應(yīng)20~40℃,低于15℃反硝化速率迅速下降。
因此,在冬季應(yīng)提高反硝化的污泥齡ts,降低負(fù)荷率,提高水力停留時(shí)間等措施保持反硝化速率。
3、A2/O
A2O法又稱AAO法,是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一個(gè)字母的簡稱(厭氧-缺氧-好氧法),是一種常用的二級污水處理工藝,可用于二級污水處理或三級污水處理,以及中水回用,具有良好的脫氮除磷效果。該法是20世紀(jì)70年代,由美國的一些專家在AO法脫氮工藝基礎(chǔ)上開發(fā)的。
各反應(yīng)器單元功能
1、厭氧反應(yīng)器,原污水與從沉淀池排出的含磷回流污泥同步進(jìn)入,本反應(yīng)器主要功能是釋放磷,同時(shí)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化;
2、缺氧反應(yīng)器,首要功能是脫氮,硝態(tài)氮是通過內(nèi)循環(huán)由好氧反應(yīng)器送來的,循環(huán)的混合液量較大,一般為2Q(Q為原污水流量);
3、好氧反應(yīng)器——曝氣池,這一反應(yīng)單元是多功能的,去除BOD,硝化和吸收磷等均在此處進(jìn)行。流量為2Q的混合液從這里回流到缺氧反應(yīng)器。
4、沉淀池,功能是泥水分離,污泥一部分回流至厭氧反應(yīng)器,上清液作為處理水排放。
工藝特點(diǎn)
1、本工藝在系統(tǒng)上可以稱為最簡單的同步脫氮除磷工藝,總水力停留時(shí)間少于其他類工藝;
2、在厭氧(缺氧)、好氧交替運(yùn)行條件下,絲狀菌不能大量增殖,不易發(fā)生污泥絲狀膨脹,SVI值一般小于100;
3、污泥含磷高,具有較高肥效;
4、運(yùn)行中勿需投藥,兩個(gè)A段只用輕輕攪拌,以不增加溶解氧為度,運(yùn)行費(fèi)用低;
存在的待解決問題:
1、除磷效果難再提高,污泥增長有一定限度,不易提高,特別是P/BOD值高時(shí)更甚;
2、脫氮效果也難再進(jìn)一步提高,內(nèi)循環(huán)量一般以2Q為限,不宜太高;
3、進(jìn)入沉淀池的處理水要保持一定濃度的溶解氧,減少停留時(shí)間,防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象出現(xiàn),但溶解氧濃度也不宜過高,以防循環(huán)混合液對缺氧反應(yīng)器的干擾。
4、SBR
間歇式活性污泥法,是一種按時(shí)間間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)。
優(yōu)點(diǎn)
1、理想的推流過程使生化反應(yīng)推動(dòng)力增大,效率提高,池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài),凈化效果好。
2、運(yùn)行效果穩(wěn)定,污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀,需要時(shí)間短、效率高,出水水質(zhì)好。
3、耐沖擊負(fù)荷,池內(nèi)有滯留的處理水,對污水有稀釋、緩沖作用,有效抵抗水量和有機(jī)污物的沖擊。
4、工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整,運(yùn)行靈活。
5、處理設(shè)備少,構(gòu)造簡單,便于操作和維護(hù)管理。
6、反應(yīng)池內(nèi)存在DO、BOD5濃度梯度,有效控制活性污泥膨脹。
7、SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法,利于廢水處理廠的擴(kuò)建和改造。
8、脫氮除磷,適當(dāng)控制運(yùn)行方式,實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替,具有良好的脫氮除磷效果。
9、工藝流程簡單、造價(jià)低。主體設(shè)備只有一個(gè)序批式間歇反應(yīng)器,無二沉池、污泥回流系統(tǒng),調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略,布置緊湊、占地面積省。
不足:
1、自動(dòng)化控制要求高。
2、排水時(shí)間短(間歇排水時(shí)),并且排水時(shí)要求不攪動(dòng)沉淀污泥層,因而需要專門的排水設(shè)備(潷水器),且對潷水器的要求很高。
3、后處理設(shè)備要求大:如消毒設(shè)備很大,接觸池容積也很大,排水設(shè)施如排水管道也很大。
4、潷水深度一般為1~2m,這部分水頭損失被白白浪費(fèi),增加了總揚(yáng)程。
5、由于不設(shè)初沉池,易產(chǎn)生浮渣,浮渣問題尚未妥善解決。
工藝
由于上述技術(shù)特點(diǎn),SBR系統(tǒng)進(jìn)一步拓寬了活性污泥法的使用范圍。就近期的技術(shù)條件,SBR系統(tǒng)更適合以下情況:
1)中小城鎮(zhèn)生活污水和廠礦企業(yè)的工業(yè)廢水,尤其是間歇排放和流量變化較大的地方。
2)需要較高出水水質(zhì)的地方,如風(fēng)景游覽區(qū)、湖泊和港灣等,不但要去除有機(jī)物,還要求出水中除磷脫氮,防止河湖富營養(yǎng)化。
3)水資源緊缺的地方。SBR系統(tǒng)可在生物處理后進(jìn)行物化處理,不需要增加設(shè)施,便于水的回收利用。
4)用地緊張的地方。
5)對已建連續(xù)流污水處理廠的改造等。
6)非常適合處理小水量,間歇排放的工業(yè)廢水與分散點(diǎn)源污染的治理。
5、CASS
循環(huán)式活性污泥法,是將SBR的反應(yīng)池沿長度方向分為兩個(gè)部分,前部分為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū),后部分為主反應(yīng)區(qū)。在主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的潷水器裝置,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水間歇排水的周期循環(huán)運(yùn)行,集曝氣沉淀、排水于一體。
6、氧化溝
特點(diǎn)是:混合液在溝內(nèi)不斷地循環(huán)流動(dòng),形成厭氧、缺氧和好氧段。
二、生物膜法
1、接觸生物法
接觸生物法是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點(diǎn)的一種新的污水生化處理方法。這種方法主要設(shè)備是生物接觸氧化濾池。在不透氣的曝氣池中裝有焦炭、礫石、塑料蜂窩等填料,填料被水侵沒,用鼓風(fēng)機(jī)在填料底部曝氣充氧。
2、膜生物反應(yīng)器
是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。
三、厭氧
厭氧生物處理是利用厭氧性微生物的代謝特性,在無需提供外源能量的條件下,以被還原有機(jī)物作為受氫體,同時(shí)產(chǎn)生有能源價(jià)值的甲烷氣體。
1、化糞池
2、UASB
3、IC內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器
四、深度處理
在一級、二級處理的基礎(chǔ)上,對難降解的有機(jī)物、磷、氮等營養(yǎng)性物質(zhì)進(jìn)一步處理。主要包括過濾、消毒。
1、活性碳過濾器
2、二氧化氯發(fā)生器