生活污水处理4深度处理

温度
环境因素
溶解氧
毒性物质
pH值
7
★温度 硝化反应的适宜温度范围为30-35℃，在5-35℃的范围
内，反应速率随温度的升高而加快，当温度低于5℃时，硝 化细菌的生命活动几乎停止。对于同时去除有机物和进行硝 化反应的系统，温度低于15℃即发现硝化速率迅速降低。低 温对硝化细菌的抑制更为强烈，在12-14℃时会出现亚硝酸 盐的积聚。
清水池
送到用户
30
除浊
混凝沉淀 过滤
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除有机物
臭氧氧化 活性炭吸附 ××
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污水消毒
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城市污水处理后的消毒
概述
排水系统是地表水中致病生物的主要来源。城市污水 中含有沙门氏菌、志贺氏菌、大肠杆菌、铜绿色极毛杆 菌和肠病毒等各种可引起传染病的微生物。若人们在混 有未经消毒城市污水的水源中取饮用水或游泳，都有可 能造成肠胃炎、伤寒、志贺氏杆菌痢疾、沙门氏茵病、 耳感染和传染性肝炎病的爆发。由于生食受城市污水污 染的水域中的贝类，也有引起疾病爆发的例子，如1992 年上海地区爆发的流行性甲肝。
反渗透、电渗析、离子交换
臭氧氧化、消毒（氯气、次氯酸、紫外）
1
3.有机氮和氨氮去除的原理 污水中氮的存在形式有有机氮、氨氮、天机氮、亚硝
酸盐氮、硝酸盐氮等多种形式，而在城市污水中主要是 以前两种为主。在对环境要求越来越高的今天，国家城 市污水排放标准中，明确规定氨氮的要求，即除氮是必 不可少的。采用活性污泥法来除氮是应用生物脱氮的原 理，经历硝化和反硝化两个生化反应过程。
• 系统为维持较高生物浓度及获得良好的脱氮效果，必须同时进行污泥 回流和硝化液回流，增加了动力消耗及运行费用。
• 抗冲击能力弱，高浓度氨氮和亚硝酸盐进水会抑制硝化菌生长。
2、 新突破
• 同步脱氮除磷 • 短程反硝化。 • ××。
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典型中水处理工艺
二级处理出水 过滤
消毒
杂用水
二级处理出水 混凝
过滤
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原污水
释放磷
（厌氧）
曝气池 （BOD去除
吸收磷）
（好氧）
沉淀池
处理水
回流污泥（含磷污泥）
剩余污泥
含磷污泥 用作肥料
厌氧-好氧除磷工艺流程（Ａ2－Ｏ法）
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脱氮除磷工艺安排
生物学原理 Vs. 工艺安排
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脱氮除磷主要矛盾
碳源 碱度 SRT、回流比等
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脱氮除磷常见工艺
一、AO法
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城市污水处理后的消毒
4
加氯消毒
1.氯消毒原理
氯消毒的目的是使致病的微生物失去活性。不同微生物对 氯的抵抗能力递减的顺序是：①细菌芽孢；②原生动物抱子； ③病毒；④营养细菌。因为在现行的分析方法中，氯消毒的 效率由大肠杆菌的杀灭情况来测量，所以只能保证致病细菌 营养型的灭活。氯消毒一般利用氯气或次氯酸盐。由于氯和 氯消毒的产物对水中有机体有毒并可能对人有致癌作用，在 设计和运行氯消毒设备时要十分小心，以保证最大杀死细菌 而在处理系统出水中氯的浓度最小。
和HN02、重金属、氰化物以及有机物。过高浓度的游离态 NH3对硝化反应会产生基质的抑制作用，在培养和驯化硝 化细菌时十分注意游离态NH3的浓度，不使其产生抑制。
11
★污泥泥龄 为使硝化细菌能在连续流的反应系统中存活并维持—定
的数量，微生物在反应器的停留时间即泥龄应大于硝化细 菌的最小世代期，硝化细菌的最小世代期即其最大比增长 速率的倒数。一般应取系统的泥龄为硝化细菌的最小世代 期的两倍以上，并不得小于3-5d，为保证温度低时都有充 分的硝化反应，泥龄应大于10d.
8
★溶解氧 硝化反应必须在好氧的条件下进行，一般维持混合液溶
解氧的浓度为2-3mg/L，当溶解氧低到0.5-0.7mg/L已是 硝化细菌最低的忍受权限。
溶解氧对反硝化也有很大的影响，主要由于氧会同硝酸 盐争夺电子供体，而且会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活 动性。系统中溶解氧应保持在0.5mg/L以下，才能保持反 硝化的正常运转。
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城市污水处理后的消毒
4
已有的流行病学数据表明：粪便大肠杆菌数在14个 /100mL以下或大肠杆菌总数在70个/100mL以下，可 以防止贝类所引起的疾病爆发。如果水上运动娱乐场所 水体中的粪便大肠杆菌数在200个/100mL左右，人体接 触患病的概率就比较大了。
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城市污水处理后的消毒
4
消毒剂
2
①硝化过程 硝化过程是在好氧的情况下，经自养型的亚硝化单胞
菌的作用，将氨氮(铵氮)氧化为亚硝酸盐，继而在硝化杆 菌的作用下氧化为硝酸盐。亚硝化菌和硝化杆菌统称为 硝化菌，硝化菌利用无机碳化合物作为碳源，从NH3、 NH4+或NO3的氧化反应中获得能源。
亚硝化反应和硝化反应以下列反应式表示：
3
理论上硝化过程中，将1g氨氮转化为硝酸盐氮需要 4.57g氧(其中亚硝化反应需要3.43g氧，硝化反应需要 1.14g氧)。
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城市污水处理后的消毒
4
分离和计数指示剂有机体的基本技术有三种：多试管法、 膜过滤技术和平皿计数。这三种分离和计数技术给出的结 果都可能小于实际存在于样品中的有机体的数目，因为通 常必须采取的稀释技术不能够将所有的细菌块分开，而且 也肯定不能够裂开细菌可能存在的链、簇或对。在选择了 一种计数技术之后，为了使所要测定的细菌达到一定的浓 度，可将原始样品用林格氏溶液逐步稀释。
很多化学药品和物理作用是很好的消毒剂。如热、阳光、 氯、溴、碘、过锰酸钾、二氧化氯、臭氧和紫外线等都是 有效的消毒剂。在水量不大的消毒场合，二氧化氯的使用 正不断增加。在给水领域，为减少加氯消毒副产物的影响， 臭氧也开始得到越来越多的应用，但由于臭氧生产的耗电 量较大，且水中剩余臭氧降解较快，对细菌的抑制时间较 短。
5
当反硝化利用污水中的有机物作为能源，反硝化的反应式为：
反硝化过程利用了硝酸盐氮中的氧，每还原1g硝酸盐氮可 得到2.6g氧，也可以理解为回收2.6g氧。此外，反硝化还可 以提供一定的重碳酸盐碱度，约为3.47g CaCO3／gN03-N。
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③环境因素对硝化的影响 影响硝化反应的环境因素有：
污泥泥龄
消毒
杂用水
二级处理出水 混凝沉淀
二级处理出水 混凝沉淀
过滤 过滤
消毒
杂用水Байду номын сангаас
碳吸附 消毒 杂用水
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典型锅炉回用水处理工艺
反冲洗水回污水处理站
×××化工有限公司-
多介质滤罐
高级氧化塔
曝气 生物滤池
高效微滤 过滤罐
中水处理工程化工废水 锅炉
反渗透
浓水外排
污水处理站 贮水池
中间 水池
中间 水池
中间 水池
A AO
A
A
O
1
25
0.2
0.5 1.5~2
污泥回流比 （%）
25~100
混合液内循环 回流比（%）
100~200
原废水 处理出水
BOD5 (mg/l) 200
20
SS (mg/l) 250
30
TN (mg/l)
40
15
TP (mg/l)
5
2
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新进展
1、传统的废水脱氮除磷工艺存在的问题
• 硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度，增加基建投资和运 行费用。
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城市污水处理后的消毒
4
粪便污染的细菌指示剂
寄生在温血动物肠内的细菌，包括梭状芽抱杆菌届、假 单胞菌属、变形杆菌属和乳酸杆菌属以及大肠杆菌和粪便 链球菌。所有这些细菌存在于污水和被污水污染的地表水 中，致病的微生物也会存在于被污水污染的水体中。
三种常见的细菌指示剂是粪便大肠杆菌、粪便链球菌和产气荚膜梭状芽抱杆 菌。
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N2 内循环
2Q
原污水 厌氧反应池
缺氧反应池
（释放磷氨化）
（脱氮）
好氧反应池
沉淀池
处理水
（硝化吸收磷 去除BOD ）
回流污泥（含磷污泥）
A－A－O法同步脱氮除磷工艺流程
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二、A-A-O同步脱氮除磷工艺
工艺特点： 工艺流程比较简单； 厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌生长，污泥膨胀较 少发生； 无需投药，运行费用低。
4
②反硝化过程 反硝化反应是由异养型微生物在无分子态氧的条件下把
硝酸盐作为氧化剂，将硝酸盐还原为氮气。 自然界中反硝化细菌普遍存在，例如假单胞菌属、反
硝化杆菌属、螺旋菌属等，它们多数是兼性菌，在溶解 氧浓度极低的环境中利用硝酸盐作为氧化剂，如果存在 氧则利用氧作为氧化剂，所以要使反硝化能较好进行必 须控制好溶解氧。
（1-2）Q回流
NO3-回流
厌氧池 缺氧池 缺氧池 好氧池
二沉池
剩余污泥
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生物脱氮除磷的应用实例
1、昆明兰花沟废水处理厂
原废水 处理水
TP(mg/l) 2~4 1.0
TN(mg/l) 30
NH3-N 1.0 TKN 6
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生物脱氮除磷的应用实例
2、广州大坦沙废水处理厂
水力停留时间（h）
溶解氧（mg/l）
当次氯酸盐(如次氯酸钙)溶于水中时，也能离解成次氯酸 根：
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城市污水处理后的消毒
4
污水中的一些化学成分可与游离氯反应而形成无消毒 作用的化合物。也就是况，氯与这些化合物之间的反应 速率比氯破坏和杀灭细菌和病毒的速率还要大。Fe2+、 Mn2+、NO2-和S2-是常见的还原剂，很容易与氯化 合使氯失去消毒效果。典型反应如下：
12
N2
A1-O脱氮工艺
原污水
内循环（硝化液循环） 碱
反硝化反应器 （缺氧）
BOD去除,硝 化反应反应器 （好氧）
沉淀池 处理水
回流污泥
缺氧-好氧活性污泥脱氮系统
剩余污泥
13
除磷
生物除磷—聚磷菌
好氧过量吸磷 厌氧释磷 排泥
化学除磷-沉淀
14
①污水中磷的去除生物学原理
利用细菌如不动细菌(Acinetobacter)等，交替地处于 厌氧与好氧的条件下，在厌氧时，细菌吸收低分子的有机 物并以聚β-羟基丁酸(PHB)等形式在体内储存起来，同时 将细胞原生质中聚合磷酸盐以正磷酸盐的方式释放出来， 此时污水中磷的含量升高，BOD的含量降低。然后在好氧 的条件下，细菌将吸收的有机物(PHB)氧化分解，并提供 能源，同时从污水中吸收大量的磷，以聚磷酸盐的形式储 存起来，其吸收的量大于其释放量，这时污水中磷的含量 大大降低，通过把剩余污泥排出系统，向时也将细菌摄入 的磷也排走，从而达到去除磷的目的。
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②影响生物除磷的因素
☆溶解氧的影响
在厌氧段内必须控制厌氧的条件，既没有分子态氧也没有 NO3-等化合态氧，保证细菌吸收有机物和释放磷；在好氧段 必须供给足够的氧，使细菌在好氧的状态吸收磷。
☆氧化态氮的影响
氧化态氮包括硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，在厌氧段内有以上 氧化态氮存在时，有机物首先把它们反硝化，然后才进入磷 的释放，所以氧化态氮的存在消耗了有机物。
9
★pH值 硝化反应的最佳pH值范围为8.0-8.4，pH值低于6时，
硝化速度明显降低，低于6和高于9.6时，硝化反应将停 止进行。硝化反应对碱度的消耗会引起水的pH值的变 化，因此须投加必要的碱量以维持适量的pH值，保证 硝化的正常进行。
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★抑制性的物质 对硝化反应有抑制作用的物质有过高浓度的游离态NH3
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三、Bardenpho同步脱氮除磷工 艺
工艺特点：
各项反应都反复进行两次以上，各反应单元都有其首要功
能，同时又兼有二、三项辅助功能；
脱氮除磷的效果良好。
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四、UCT工艺
—含NO3-N的污泥直接回流到厌氧池，会引起反硝化作用， 反硝化菌将争夺除磷菌的有机物而影响除磷效果，因此 提出UCT（Univercity of Cape Town）工艺。
深度处理的技术
去除对象
有关指标
有 悬浮态有机物
SS、VSS
机 物
溶解态有机物
BOD、COD、TOC、TOD
采用的主要处理技术
混凝沉淀、过滤 混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化
营 养
氮
TN、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐
盐 类
磷
TP、磷酸盐
生物脱N、折点氯化等 生物除磷、化学沉淀
微 量
溶解性无机盐
成 分
微生物
Na+、Ca2+、Cl细菌、病毒
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城市污水处理后的消毒
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氯气极易溶于水20℃，0.1MPa(1大气压)下可溶解 7160mg/L。当它溶于水中时，氯很快水解形成次氯酸：
当氯浓度小于1000 mg/L 而pH值大于3时，水解作 用实际趋向完全。次氯酸在水中离解成次氯酸离子：
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城市污水处理后的消毒
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次氯酸在水中的离解与氢离子浓度有密切的关系。在pH 值小于5时，水中主要以次氯酸的形式存在，在pH值大于 10时，在水中以次氯酸根的形式存在。在水中的HOCl、 OCl-称为游离有效氯。这两种形态的游离氯都有很强的消毒 作用。
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☆泥龄的影响 由于生物除磷是利用排泥达到目的，理论上排泥越多越好，
即泥龄越短越好，但必须保证有足够的污泥量，在维持必要 的污泥负荷的前提下、尽量缩短泥龄； ☆BOD5负荷和有机物的性质
一般认为较高的BOD5负荷对除磷较为有利，当F/M值越 高时有机物与磷的比值越大，而且低分子的有机物、易降解 的有机物对诱导磷的释放能力较强。