污水的深度处理与回用(污水中杂质的净化过程)

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CELeabharlann 四种炭原子力显微镜扫描照片
B C D E
7.3.2 臭氧氧化处理 1、目的（二级出水回用） 去除残余有机物、脱出污水的色度、杀菌消毒。 2、去除有机物的特征 （1）能够氧化有机物，（蛋白质、氨基酸、木质素、腐殖酸）； （2）氧化有机物并易形成中间产物（甲醛、酸等）可生化性好； （3）氧化效果与PH值有关，PH高，效果好，(OH-)羟基自由基由 臭氧分解产生 （4）臭氧化的副产物问题，溴酸盐上升，浊度上升，AOC升高。 3、脱色效果 砂滤前处理+臭氧脱色效果好 4、消毒效果 砂滤后+O3消毒效果好
亚硝化菌 硝化菌
NO2-+H2O+2H+-△（△F=278.42kj） NO-△F（△F=72.27kj )
NO3-+H2O+2H+-△F（△F=351kj）
（3）硝化菌的特点 ①硝化菌——亚硝酸菌和硝酸菌的统称; ②硝化菌属于——化能自养菌，革兰氏染色阴性，可生芽孢的短
杆状细菌 .
（4）硝化反应的控制指标
2、过滤 （1）特点
①给水过滤技术不宜简单的直接应用于污水处理。 原因：a、滤池截留的污泥粘而易碎，污泥在滤池表面积聚 形成滤膜 b、如果加大水头，污泥又很容易穿透滤层 。
②过滤时一般情况下不需要加药剂 胶体过滤难于去除，浊度上升，需投药剂 溶解性有机物——用活性炭吸附 ③反冲洗难度大，需水气同时冲洗 气:20l/m² .s; 水:10l/m² .s； ④滤料粒径适当放大。 （2）过滤作用 SS、BOD、重金属、细菌 ①去除各类污染物 化学絮凝产生的Al、Fe盐及石灰等沉淀物 去除化学除P时，水中不溶性P ②活性炭或离子交换：预处理设施，可以节省后续的活性炭费用； ③克服生物、和化学处理的不稳定性，提高回用的连续性和可靠性 。
（2）脱氮塔 脱氮塔技术的特点 除氮的效果稳定 操作简便，容易控制 NH3二次污染（可回 收） 使用CaO易结垢（改 用NaOH） 水温下降时，效果差
（3）脱氮塔工作影响因素与设计参数 ①PH值——PH升高到10.5以上，去除率增加缓慢 ②水温——水温升高，效率升高 ③布水状态——滴状下落最好，膜状下落，效果大减 ④布水负荷率——填料6m高以上时，其值不超过180m³ /m² .d ⑤气液比——填料6m高以上时，2200-2300以下为好。
（3）药剂 ①传统药剂：Al2(SO4)3，聚合氯化铝，及助凝剂（活化硅酸等） “七.五”开发药剂——聚合氯化铁（PFC），降低了铁盐的酸性 并清除了残余亚铁及色度. ②新型药剂 ：对浊度、色度、除磷效果明显 天津大学：（PDM）有机高分子絮凝剂，高效脱色、浊度低于5度 后来发展PDMMC(唯一达到4万个分子量)； 中科院：AL13 纳米絮凝剂。 （4）工艺形式 ①沉淀池——平流、辐流、竖流、斜管 ②澄清池——上升流速较给水低，0.4-0.6mm/s 压力溶气气浮 DAF(Dissolves Air Hotation) 涡凹气浮 空气在分散于水中叶 ③气浮池— CAF(Cavitation Air Hotation) 片、轮盘等吸入 引气气浮 IAF(Induced Air Flotation) （5） 混凝机理
丹宁 二级出水中，溶解性有机物：木质素 等难降解有机物 里腐酸 从技术、经验、工程实践中，活性炭和臭氧氧化法适应
7.3 溶解性有机物的去除
7.3.1 活性炭吸附 1、活性炭吸附——由煤或木等材料经一次炭化制成，高温下， 用CO使其活化，使炭形成多孔结构。
2、活性炭技术指标 碘值、亚甲兰值、糖蜜值 3、活性炭孔的分布 大孔（100-1000nm）、过渡孔（100-2nm）、微孔〈2nm〉 4、活性炭吸附处理二级处理水的特点 （1）对分子量〈1500（道尔顿）的环状化合物，不饱和化合物效果 好；对分子量〈3000的直链化合物（糖类）效果好； （2）吸附时有微生物存在——提高处理效果（对有机物）但可能有生 物泄漏的问题（代谢产物有毒性）
对硝化反应抑制
高浓度NH4+—N，高浓度NOx-—N 有机物、络合物阳离子
2、反硝化反应 反硝化反应——指NO3—N和NO2—N在反硝化菌的作用下， 还原成气态N2的过程。 （1）反硝化菌的特点 ①反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌； ②以NO3—N为电子受体，以有机碳为电子供体，不能释放更 多的ATP，合成的细胞物质较少 。 （2）反应过程 （3）反硝化反应的控制指标 污水中的碳源，BOD5/T—N>3-5时，勿需外加 ①碳源 外加碳源，CH OH（反硝化速率高生成CO +H O）， 3 2 2 当BOD5/T—N<3-5时 ②PH值 适当的PH值（6.5-7.5） ——主要的影响因素 PH>8，或PH<6，反硝化速率下降
7.5.3 生物脱氮原理
活性污泥法的传统功能——去除水中溶解性有机物 N、P只满足生理要求即可，因此对二者去除率低，仅为20-40%； 5-20% 1、氨化反应 与硝化反应 （1）氨化反应 RCHNH2COOH+O2
氨化菌
RCOOH+CO2+NH3
（2）硝化反应 NH4++3/2O2 NO2-+1/2O2 NH4++2O2
（4）进水特征 ①特征（※） a、 悬浮固体浓度（二级处理水中，SS：6-30mg/l）以浓度监测 过程 b、粒径大小：（双峰分布）（混合10d的活性污泥出水） c、絮体强度:与处理方法及操作方式有关 生物处理 化学沉淀 该值下降 泥龄长 但超过15d下降 d、双峰图
较小粒径：1-15μm 较大粒径：50-150μm 双峰分布——影响过滤机理——二级过滤
活性炭指标测定值
单位 摩擦系数 强度 表观密度 飘浮率 pH值 总灰分 水溶物 碘值 亚甲兰值 丁烷值 四氯化碳 wt% wt% g/l wt% -wt% wt% mg/g mg/g wt% wt% A 83.5 95.4 510 0.0 8.6 9.1 0.05 1001 262 24.2 62.19 B 89.3 99.5 520 1.4 9.2 7.2 0.09 997 259 24.2 62.19 C 85.5 97.9 500 0.0 8.9 11.8 0.08 938 227 23.4 60.14 D 90.2 99.7 520 0.0 9.1 8.7 0.03 958 256 23.7 60.91 E 88.9 98.4 540 0.0 8.9 10.5 0.06 860 207 20.3 52.17
（3）过滤机理 废水过滤——有机物絮体 区别:强度不一样,穿透滤料的性能不同 给水过滤—— 无机泥砂 对二沉池出水过滤——隔滤被认为是去除悬浮固体的主要机理
①隔滤 a、机械隔滤：粒径大于滤料孔径的颗粒被滤料滤去； b、偶然隔滤：粒径小于滤料孔径的颗粒由于偶然接触而被截获。 ②沉淀在滤料内部，颗粒可以沉淀在滤料上； ③碰撞：较重的颗粒不随水运动； ④截获：随水流运动的颗粒与滤料表面接触时被去除； ⑤粘附：当絮凝颗粒通过滤料时，它们就会附着在滤料表面 ⑥化学吸附： a、键吸附 b、化学的相互作用； a、静电作用 ⑦物理吸附： b、动电作用 c、范德华力对其吸附 ⑧絮凝：大颗粒与小颗粒接触时，形成更大颗粒； ⑨生物繁殖：生物滤池内繁殖可使滤料孔隙减少。
3、二级处理技术的局限性 ※合成代谢对氮磷的去处率低，水中氮磷过剩 nCxHyOz+nNH3+n(x+y/4-z/2-5)O2 (C5H7NO2)n+n(x-5)CO2+n/2(y-4)H2O
7.5.2 氮的吹脱去除
1、原理 （1）NH3+H2O NH4++OHPH=7时，以NH4+存在 PH=11时，90%NH3存在 PH升高，去除NH3上升 T上升，去除NH3上升
糖蜜值
单宁酸值 有效粒径 均匀系数 平均粒径 mm mm
158
34.3 0.60 1.88 1.068
153
30.0 1.44 1.12 1.585
152
33.2 1.48 1.15 1.652
148
46.5 1.44 1.15 1.618
145
61.3 1.49 1.15 1.668
五种活性炭的扫描电镜照片（×3000）
（5）深度处理滤池设计 ①预处理——生物处理和滤池之间，通常增设混凝沉淀（澄清或 气浮池） 对比试验 直接过滤：简单、但COD、TP去除率不高，运行复杂 微生物絮凝过滤：去除率高，但周期短，冬季2-4h 纪庄子 絮凝沉淀：过滤周期长，17h以上，全年水质合格 污水厂
②滤速（V）——重要参数，决定滤池面积 絮体强度：其值低时，滤速上升会使絮体颗粒遭受破 坏，污物穿 透滤池，使出水不能达标;生物絮体牢 固（4- 11m/h不影响），化 学絮体强度较弱。 双层滤料：5-10m/h 取决于滤池型式 单层滤料：4-6m/h 压力滤池：24m/h ③生物繁殖：滤池内生物繁殖可使滤料孔隙减少 ④水头损失——取决于滤速和滤料的截污能力，滤料的组成和尺 寸对水头损失影响大。 Ht=H0+∑(hi)t i=1--n Ht——t时间的总水头损失,m H0——开始过滤时，清水总水头损失（管道，闸门，仪表，弯 头，下部排水系统，滤料，构筑物）,m (H0)t——滤层内第I滤料在时间t时的水头损失
※硝化菌对环境条件的变化极为敏感
①溶解氧—— 氧是电子受体，DO不能低于1.0mg/l 硝化需氧量（NOD）——4.57g(氧)/g（N） ②碱度——7.1g碱度（以CaCO3计）/1g氨态氮（以N计）,一 般碱度不低于50mg/l ③PH——对PH变化敏感（硝化菌),最佳值8.0-8.4,效率最高 ④温度——适应20-30℃，15℃时硝化速度下降，低于5℃完全停 止 ⑤有机物——BOD应低于15-20mg/l ⑥污泥龄（SRT）——微生物在反应器内的停留时间（θc） N>(θc)Nmin，硝化菌最小的世代时间(θc)Nmin ⑦重金属机有害物质 重金属