17城市污水回用课件.ppt
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- 17 城市 污水 课件
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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。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。氮的去除化学法:吹脱法、折点加氯法、离
2、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(能去除不同形态氮,主流方法,广泛应用)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化学法之折点加氯法Cl2+H2O HOCl+H+Cl-NH4+HOCl NH2Cl+H+H2O NH4+2HOCl NHCl2+H+2H2O2NH4+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。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
3、复杂,处理成本高,基本不会去单一应用。生物脱氮原理 氨化反应 硝化反应 反硝化反应 有机氮 (蛋白质、尿素)细菌分解和水解 氨 氮 同 化 有机氮 有机氮 (NH3-N)(细菌细胞)(净增长)O2 硝化 自溶和自身氧化 亚硝态氮 反硝化 (NO2-)O2 有机碳 硝化 硝态氮 反硝化 氮气 (NO3-)(N2)有机碳 生物脱氮示意图氮循环途径 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 反硝化反应:(亚)硝酸氮在无氧条件下通过反硝
4、化菌还原为气态氮(N2)。6NO3 5CH3OH 5CO2+3N2+7H2O+6OH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(20mg/L)。生物反硝化反应的影响因素温度:保持在20400C之间,150时反应明显下降。溶解氧:一般要
5、求保持3-5时即可认为碳源充足。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
6、,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。化学除磷原理化学除磷工艺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。厌氧环境 好氧环境 有机基质 产酸菌 P 乙酸 P 聚P 聚P PHB PHB 聚P 聚P 聚磷菌 聚磷菌 聚磷菌 聚磷菌 生物除磷原理示意图聚磷菌厌氧生化代谢模式聚磷菌好氧生化代谢模式生物除磷工艺基本上采
7、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。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。图 8-1 UCT 工艺流程图好氧污泥外回流混合液回流厌氧进水缺氧剩余污泥二沉池出水()(混合液回流)(进水初沉池图 8-5
8、OWASA 工艺流程图污泥外回流剩余污泥缺氧厌氧好氧二沉池出水发酵清液混合液内回流污泥排至污泥处理区压空压空混合液污泥泵混合液污泥泵滗水器剩余污泥泵污水导流墙上部出流下部出流混合液回流混合液回流DATIAT导流区图 8-10 DAT-IAT反应池平面布置图DAT-IAT工艺流程图图 8-13 MSBR工艺原理图浓缩池1.5Q池池缺氧池厌氧池缺氧池出水(第一个半周期)回流污泥1.5Q回流污泥0.5Q(第二个半周期)出水进水(第二个半周期)(第一个半周期)1.0Q3.0Q1.5Q(第一个半周期)(第二个半周期)好氧池回流污泥上清液1.0Q1.5Q1.0Q图 8-15 设有水下搅拌器交替式UNITA
9、NK运行过程剩余污泥出水进水由右至左T时后由左至由进水剩余污泥出水T时后城市污水回用第一节 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 第一节第一节 回回 用用 途途 径径污水回用污水回用 污水回用,也称再生利用,是指污水经处理达到回用水水质要求后,回用于工业、农业、城市杂用、景观娱乐、补充地表水和地下水等。中水回用中水:指各种排水经处理后达到规定的水质标准可在生活市政环境等范围内杂用的非饮用水建筑物中水:在一栋或几栋建筑物内建立的中水系统小区中水:在小区内建立的中水系统小区主要指居住小区也包括院校机关大院等集中建筑区,统称建筑小区建筑中
10、水:建筑物中水和小区中水的总称回用途径回用途径 城市污水回用途径广泛,其中,工业、农业和城市杂用是城市污水回用的主要对象。下表是城市污水再生利用分类(GB/T 18919-2002)中提出的城市污水再生利用类别。城市污水再生利用类别 城市污水再生利用类别(续)直接水回用间接水回用达到回用要求的城市污水回用于工业、农业、市政杂用等需水对象,最具潜力的是回用于工业冷却水、农田灌溉及市政杂用等 城市污水按要求进行处理后排入水体,经自净后供给各类用户使用 将经过深度处理的城市污水回灌于地下水层,再抽取使用 几个城市位于同一条大河流域,都使用该水体作为给水水源和净化污水排放水体 深度处理后 第二节第二节
11、 回用水水质标准及规范回用水水质标准及规范一、回用水水质基本要求为达到污水回用安全可靠,城市污水回用水水质应满足以下基本要求:回用水的水质符合回用对象的水质控制指标;回用系统运行可靠,水质水量稳定;对人体健康、环境质量、生态保护不产生不良影响;回用于生产目的时,对产品质量无不良影响;对使用的管道、设备等不产生腐蚀、堵塞、结垢等 损害;使用时没有嗅觉和视觉上的不快感。二、回用水水质标准 回用水水质标准是确保回用安全可靠和回用工艺选用的基本依据。为引导污水回用健康发展,确保回用水的安全使用,我国已制订了一系列回用水水质标准:城市污水再生利用 工业用水水质 (GB/T 199232005);城市污水
12、再生利用 城市杂用水水质 (GB/T189202002);城市污水再生利用 景观环境用水水质 (GB/T 189212002)等。污水再生利用工程设计规范提出:当再生水同时用于多种用途时,其水质标准应按最高要求确定;对于向服务区域内多用户供水的城市再生水厂,可按用水量最大的用户的水质标准确定;个别水质要求更高的用户,可自行补充处理,直至达到该水质标准。1.1.回用于工业用水水质控制指标回用于工业用水水质控制指标 工业用水种类繁多,水质要求各不相同。工业用水种类繁多,水质要求各不相同。经深度处理后的污水主要可回用于冷却用水、洗涤用经深度处理后的污水主要可回用于冷却用水、洗涤用水、锅炉补给水及工艺
13、与产品用水等。水、锅炉补给水及工艺与产品用水等。工业冷却水用量大,使用面广,水质要求相对较低,工业冷却水用量大,使用面广,水质要求相对较低,是国内外污水回用于工业的主要对象。是国内外污水回用于工业的主要对象。二、回用水水质标准 回用水水质标准是确保回用安全可靠和回用工艺选用的基本依据。为引导污水回用健康发展,确保回用水的安全使用,我国已制订了一系列回用水水质标准:城市污水再生利用 工业用水水质 (GB/T 199232005)城市污水再生利用 城市杂用水水质 (GB/T189202002);城市污水再生利用 景观环境用水水质 (GB/T 189212002)等。二、污水回设计规范 为引导污水回
14、用健康发展,确保回用水的安全使用,我国已制订污水回用设计规范:污水再生利用工程设计规范 (GB503352002);建筑中水设计规范 (GB50336-2002)建筑与小区雨水利用工程技术规范 (GB50400-2006)城市污水再生利用 工业用水水质(GB/T 199232005)续表 冷却水和洗涤用水锅炉补给水水工艺与产品用水而又无回用经验可借鉴时,则需要对回用水做补充处理试验,直至达到相关工艺与产品的供水水质指标要求。达标达标不不达标达标一般可以直接使用;必要时也可进行补充处理或与新鲜水混合使用。尚不能直接补给锅炉,应根据锅炉工况,对水源水再进行软化、除盐等处理,直至满足相应工况的锅炉水
15、质标准。尚应根据不同生产工艺或不同产品的具体情况,通过回用试验或者相似经验证明可行时,工业用户可以直接使用;达标达标达标达标上表所列的控制指标2.回用于城市杂用水水质主要控制指标 城市杂用水指经深度处理的城市污水回用于城市绿化、冲厕、道路清扫、车辆冲洗、建筑施工、消防等。一般而言,回用于城市杂用水需要建设双给水系统,国内目前也有采用给水车送水的供水方式,但成本较高。回用于城市杂用水的水质控制指标见下表。城市污水再生利用 城市杂用水水质(GB/T189202002)续表 3.回用于景观环境用水水质主要控制指标回用于景观环境用水水质主要控制指标 景观环境回用指经深度处理的城市污水回用于观赏性景观环
16、境用水、娱乐性景观环境用水、湿地环境用水等。回用于景观环境用水水质主要控制指标见下表。城市污水再生利用 景观环境用水水质(GB/T189212002)续表 续表 4.回用于补充水源水质控制指标 补充水源有补充地表水和补充地下水两类,我国还没有专门的水质控制标准。地表水的补充是将经处理过的城市污水放流到地表水体,水质可按地表水环境质量标准(GB3838-2002),结合环境评价等要求综合确定。地下水回灌可以是直接注水到含水层或利用回灌水池,回灌水可用于工业、农业,以及用于建立水力屏障以防止沿海地区由于地下水过量开采引起的海水侵入。5.回用于农业用水水质主要控制指标 城市污水经净化后回用于农业灌溉
17、的主要水质指标有含盐量、选择性离子毒性、重碳酸盐、pH等。原污水不允许以任何形式用于灌溉,一方面是感官上不好,另一方面是粪便聚集于农田可能直接污染作业工人(农民)或通过灰蝇、喷灌产生的气溶胶传播病原体。我国目前还没有专门的农业回用水水质标准,一般可参照农田灌溉水质标准(GB5084-92),确定回用水水质控制指标。第三节第三节 污水回用系统污水回用系统一、污水回用系统类型一、污水回用系统类型污水回用系统按服务范围可分为三类。1.建筑中水系统 建筑中水系统:在一栋或几栋建筑物内建立的中水系统;处理站一般设在裙房或地下室;中水用作冲厕、洗车、道路保洁、绿化等。2.小区中水系统 在小区内建立的中水系
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