污水的深度处理技术分析

第五章 污水的深度处理污水的深度处理是进一步去除常规二级处理所不能完全去除的污水中所含有的悬浮物（SS）、有机物、氮和磷等营养盐以及可溶的无机盐等杂质的净化过程。目前常用的深度处理技术有混凝沉淀（澄清、气浮）、过滤、消毒等传统技术、活性炭技术、生物碳技术、膜技术和生物过滤技术等。第一节 混凝“混凝”就是向水中加入絮凝剂，使水中胶体粒子以及微小悬浮物聚集成大的絮体，从而被迅速分离沉降的过程。混凝技术在给水处理和早期的污水深度处理中是必不可少的工艺环节，一般包括混合、凝聚、絮凝、三个工艺过程。混合是指絮凝剂向水中迅速扩散、并与全部水混合均匀的过程。絮凝剂的混合过程需要通过混合池或混合器等方式实现。凝聚是指水中悬浮颗粒与絮凝剂作用，通过压缩双电层和电中和等机理，失去稳定性而相互结合生成微小絮粒的过程。絮凝是指凝聚生成的微小絮粒在水流的搅动和絮凝剂的架桥作用下，通过吸附架桥和沉淀网捕等机理，逐渐成长为大的絮体的过程。混合、凝聚、絮凝三个过程通称为混凝，而絮凝剂与水混合后生成微小絮体、微小絮体再长大为大絮体的凝聚、絮凝过程又合称为反应，反应一般在反应池中进行。絮凝剂与水混合后生成的絮体被称为矾花。混凝处理通常置于固液分离设施前，与分离设施组合起来、有效地去除原水中的粒度为1nm100m的悬浮物和胶体物质，降低出水浊度和CODCr，除可用在污水深度处理外，也可用于污水处理流程的预处理和剩余污泥处理。混凝处理的基本流程如下：混凝剂配制定量投加原水反应混合固液分离一、工艺原理及过程1、水中胶体的稳定与凝聚水中胶体颗粒细小、表面水化和带电使其具有稳定性。带电胶体与其周围的离子组成双电层结构的胶团。所有带电胶体都带负电，在静电斥力作用下，相互排斥且本身又极为细小，只能在水中作不规则的高速运动而不能依靠重力下沉，因此极为稳定。向水中投加絮凝剂后，产生大量的三价正离子和不溶于水的带正电荷的氢氧化物胶体，前者可以压缩胶体双电层，后者可以与水中杂质发生吸附架桥、网捕等，从而使水中胶体脱稳，并逐渐形成较大的颗粒即矾花，最终在重力作用下从水中分离出来，使污水得到进一步的澄清。2、絮凝剂的配制和投加通常将固体絮凝剂溶解后配成一定浓度的溶液投入水中，溶解池一般配以机械搅拌装置，即以电动机驱动桨板或涡轮搅动溶液加速药剂溶解。絮凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。中小规模的混凝处理系统的絮凝剂投加一般使用计量泵投加方式，人工调整和自动调整都能很容易地实现。计量泵本身带有调节器并刻有显示流量的标度，利用调节器调节柱塞行程就可以以调节药液投量，泵直接自溶液池内抽取药液送至投药点，插入原水管内的加药管切口与逆水流方向成60o。实际生产中自动投药系统很多，其中比较准确的是根据加药混合后形成的矾花特性和沉淀或澄清后出水浊度等情况来调整絮凝剂的投加量。其原理是利用以脉动值换算理论为基础的絮凝粒子检测技术，使用光学原理测定絮凝粒子的粒径、密度等特性，同时利用电极测定能反映水中胶体颗粒脱稳程度的电流信号，综合利用以上两种控制信号调整絮凝剂的投加量。为了更准确地反映实际运行情况，有时还要结合沉淀或澄清后出水浊度的高低来对絮凝剂的投加量进行调整和控制。4、常用的混合方式混合方式有机械搅拌混合、分流隔板混合、水泵混合和管道混合等。机械搅拌混合：机械混合需要配置专门的混合池，在混合池内用电动机驱动搅拌器对加过药剂的原水进行搅拌，以达到药剂与原水均匀的目的。这种混合方式可根据进水流量和浊度的变化而改变搅拌器的转动速度，以达到所需要的G值。常用的机械搅拌方式有螺旋桨式、涡轮式、平直叶桨式、直叶桨框式和水下推进式，桨式搅拌器的线速度为1.53m/s，水下推进式搅拌器的线速度为515m/s。有效池深为25m，混合搅拌时间一般为1030s，处理小规模水量的工业应用常取120s。分流隔板混合：分流隔板混合池利用水流的曲折行进所产生的湍流进行混合，一般是设有三块隔板的窄长形水池，两道隔板间的距离为池宽的2倍，通常隔板间距为0.61m，两端隔板的中间下部开有缝隙，中间隔板的下部两侧开有缝隙，水池中的水流速度大于0.6m/s，缝隙处流速为1m/s左右，转弯处的过水断面积为平流部分过水断面积的1.21.5倍。为避免进入空气，缝隙必须具有100150mm的淹没水深。管道混合：最简单的管道混合即将药剂直接投入水泵压水管中以借助管中流速进行混合。管中流速不宜小于 1m/s，投药点后的管内水头损失不小于0.30.4m。投药点至末端出口距离以不小于50倍管径为宜。为提高混合效果，可在管道内增设孔板或文丘利管。另外一种管道混合是在进入絮凝池的管道上安装一套静态混合器（见图5-1），管道静态混合器中有若干固定混合单元，每一混合单元由若干固定叶片按一定角度交叉组成，使水流成交叉及旋涡反向旋转，以达到混合效果。当加过药剂的原水经过混合器时，能被这些混合单元分割、改向并形成旋涡，以达到使药剂均匀分散于原水中的目的。管道静态混合器混合要求进出水的水头损失为5m以上，否则混合效果较差。当进水量降低后，管道中流速降低、流过管道静态混合器的水头损失变小，混合效果会变差。图5-1 管式静态混合器 5、常用反应池的类型絮凝设施的基本要求是，原水与药剂经混合后，通过絮凝设施应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。反应池类型有水力搅拌式和机械搅拌式两大类，常用的有隔板反应池、机械搅拌反应池和折板反应池三种，也有将不同形式反应池串联在一起成为组合式反应池的。隔板反应池：隔板反应池又有平流式隔板、竖流式隔板和回转式隔板三种形式，其原理是在水流通道内设置隔板，使水流在其中上下或迂回流动，而且流速逐渐减小，有利于水中颗粒形成粗大的絮体。隔板反应池的反应时间为2030min，进口流速为0.50.6m/s，出口流速为0.20.3m/s。平流式隔板转弯处的过水断面积为平直段的1.21.5倍，池低向排泥口的坡度为2%3%。隔板絮凝池的优点是构造简单，管理方便，通常用于大、中型处理厂。当水量过小时，隔板间距过狭不便施工和维修。缺点是流量变化大时絮凝效果不稳定，絮凝时间较长，池子容积较大。机械搅拌反应池：机械搅拌反应池是将多个单独的机械反应池串联起来，每个池内都设有搅拌机，搅拌强度从头至尾依此降低，按照搅拌机的安装方式可分为立式和卧式两种。传动装置多采用多级或无级调速，以便根据水量、水温、药剂等变化情况随时调节搅拌的强度。搅拌桨叶宽为100300mm，桨叶总面积为反应池截面积的10%20%。一般桨叶上端在水面以下0.3m，下端距池底0.5m。对应36级的搅拌强度，搅拌桨叶中心处线速度（相当于池内水平流速）一般由第一级的0.50.6m/s逐渐减小到0.10.2m/s，最大不能超过0.3m/s。各级搅拌速度梯度值G一般为2030-1。折板反应池：折板反应池是利用在反应池中设置一些扰流单元来达到絮凝所需要的紊流状态，使能量损失得到充分利用，能耗与药耗有所降低，停留时间缩短。折板反应池的常用形式有多通道和单通道的平折板式、波纹板式、栅条式、网格式等，多布置成竖流式。折板反应池在池底要必须设置排泥设施。穿孔旋流反应池是由若干个方格组成，各格之间的隔墙上沿池壁开孔，水流沿池壁切线方向进入后形成旋流。第一格孔口尺寸最小，流速最大，水流在池内旋转速度也最大；而后孔口尺寸逐渐增大，流速逐格减小。栅条反应池则相当于在穿孔旋流反应池的每个竖井安装若干层栅条，每个竖井栅条数自进水端至出水端逐渐减少，前段为密栅，中段为疏栅，末段不安装栅。组合式：不同形式的反应池串联使用，可以取长补短、充分发挥每一种反应池的优点。比如往复式隔板反应池与回转式隔板反应池的组合运用，可以避免往复式隔板反应池在絮凝反应后期，容易将已结大、容易破碎的絮体打碎的问题。水量较小时，将穿孔旋流反应池（折板反应池的一种型式）与回转式隔板反应池的组合运用，前段可以避免使用隔板反应池时隔板间距离过小或水深过浅的矛盾，后段可以避免使用穿孔旋流反应池时水流上下左右频繁转弯对后期絮凝产生的不良作用。二、工艺控制影响混凝效果的因素很多，以水力条件、PH值、碱度、水温和混凝剂投加量最为主要。1、水力条件充分的絮凝时间和必要的速度梯度。非常靠近的两层水流之间的流速差叫速度梯度，用“G”表示。G值越大，颗粒相互碰撞的几率就越大，混凝效果可以好些。但G值过大也不好，因为两层水流间的流速相差过大，势必产生较大的剪力，已经絮凝的大矾花由于剪力而破碎且难以再重新组合。同时，絮凝时间对混凝效果也有很大影响，絮凝时间长则颗粒的碰撞机会就多。所以包含流速和时间两个因素GT值能比较全面反应絮凝效果。混合要快速、充分。混合是使絮凝剂与原水充分混合均匀的过程，是絮凝和固液分离的前提，通常要求在加药后的极短时间内完成，混合搅拌时间一般为1030s，最长为120s，适宜的速度梯度G为5001000s-1。混合后，进入反应室（池）前不宜形成大颗粒矾花，否则矾花进入反应室（池）时容易被打碎而难以再絮凝，影响沉淀效果与增加混凝剂的耗用量。因为混凝剂水解作用的时间极为短促，混凝剂加入水中后是否能以最快的速度同整个原水充分混合，直接关系到混凝效果的好坏。缓慢、不恰当的混合将导致投药量增加、反应效果不好。在废水深度处理中，一般要求混合时间为1060秒。絮凝池的流速应严格控制，一般要求由大变小。在较大的流速下，使水中的胶体颗粒发生较充分的碰撞吸附；在较小的流速下，使胶体颗粒能结成较大的絮粒。反应是使水中杂质颗粒结成大尺寸矾花的过程，要求水流平稳，延续时间也较长。反应池的平均速度梯度G一般为1060s-1，水流速度为1530mm/s，反应时间为1530min，并控制GT值在104105范围内。通常反应池与固液分离设施合建或相距很近。2、PH值水的PH值对混凝效果的影响程度，视混凝剂品种而异。对硫酸铝而言，用以去除浊度时，最佳PH值在6.57.5之间；用以去除色度时，最佳PH值在4.55.5之间。采用聚合氯化铝时，其对水的PH变化适应性较强。采用三价铁盐混凝剂时，用以去除水中的浊度时，PH值要求在6.08.4之间；用以去除水中的色度时，PH值要求在3.55.0之间。3、碱度絮凝剂投入水中后由于水解作用，氢离子的数量会增加。如果这时水中有一定的碱度去中和，PH值就不会降低。所以在水中缺碱度时必须向水中投加石灰等碱性物质以提高水中PH值，确保混凝效果。4、水温水温低，化学反应速度慢，影响絮凝剂的水解，水中杂质和氢氧化物胶体之间彼此碰撞机会也减小；水温低，水的粘度也大，颗粒下降阻力增加，矾花不易下沉。所以水温对混凝效果有明显影响。提高低温水的混凝效果，常用方法是适当增加混凝剂的投加量或投加助凝剂以改善颗粒的碰撞条件，提高矾花的重量和强度。5、其它混凝剂的品种、投药量、配制浓度、投药方式、原水中有无大量的有机物和溶解盐类都会对混凝效果产生影响，因此确保混凝效果的有效方法是加强管理，掌握原水的变化情况，正确投加混凝剂，经常观察矾花生成状况以求得最佳的混凝效果。当原水胶体浓度、碱度和水温较低使混凝效果受到影响时，应当延长混合和絮凝反应的时间或投加助凝剂。混合设备与后续处理设施如反应池、澄清池之间尽可能相邻而建，中间连接管道长度不宜超过120m，在管道内的停留时间2min，管道内流速为0.81.0m/s。反应池与沉淀、气浮等固液分离设施之间必须相邻而建，不能用管道连接。三、日常维护管理1、加药系统按规定的浓度和时间配制絮凝剂与助凝剂溶液。根据原水水质变化、进水量大小和沉淀（气浮）池的出水水质的要求，正确调整和控制好投加量。根据药剂的使用计划，对库存絮凝剂妥善保管。配制絮凝剂及投药时严格执行安全规定，防止伤害。2、絮凝池加强进水水质的分析化验，定期进行烧杯搅拌试验，在模仿现有混合反应过程的搅拌强度下，通过改变絮凝剂或助凝剂的种类及投加量，来确定最佳的混凝条件，并随水质的变化及时调整，以达到最佳的混凝效果。比如进水的SS浓度发生变化时，应适当调整絮凝剂的投加量；当进水水温或pH值发生改变时，可改变絮凝剂或助凝剂的种类。巡检时观察并记录反应池矾花的大小等特征，并与以往的记录资料相对比，如果出现异常变化应及时分析原因和采取相应的对策。比如反应池末端水体浑浊、矾花颗粒细小，通常说明絮凝剂投加量不够，需要增加投药量或再投加助凝剂。反应池末端矾花颗粒较大但很松散，通常说明絮凝剂投加量过大，需要适当予以减少。定期清除反应池内的积泥，避免因反应池有效容积减少使池内流速增大和反应时间缩短而导致的混凝处理效果下降。定期分析核算混合池、反应池的水力停留时间、水流速度梯度、搅拌强度等参数。反应池出水端与沉淀或气浮等后续处理构筑物之间的配水渠最容易积存污泥，如果因此堵塞部分配水口，会使进入后续处理系统的孔口流速加大，导致矾花被打碎，必须及时清理。四、异常现象分析与对策1、反应池末端絮体正常、沉淀池出水携带絮体沉淀池超负荷或水流短路是造成此现象的两个原因，前者解决的措施是增加运行池（格）数，降低表面水力负荷；后者解决的措施是查明短路原因（死角、密度流），采取整流措施。2、反应池末端絮体细小、沉淀池出水浑浊进水碱度偏低，应补充碱度。混凝剂投量不足，应增加投加量。水温过低，应改用无机高分子混凝剂等受水温影响较小的混凝剂。混凝条件改变。当采用水力混合时，流量减小，混凝剂混合强度减小，应提高混合强度；反应池内大量积泥时，絮凝时间缩短，应排除积泥。3、反应池末端絮体松散、沉淀池出水清澈但携带絮体。此现象的原因为混凝剂投加过量，应降低混凝剂投加量。五、分析测量与记录絮凝池应每班记录进出水流量、进出水PH值、温度、絮凝剂用量、运行时间及排泥时间、矾花生成情况等，每班分析进出水CODcr、SS等指标，定期测定进出口流速、停留时间、速度梯度等并记录测定时的气温、水温和水的PH值等。第二节 沉淀水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀。二沉池出水经过投药、混合、反应后，水中微小的悬浮杂质颗粒絮凝成矾花，再进入沉淀池从水中沉淀下来。深度处理中常用的沉淀池有平流式沉淀池、斜管（板）沉淀池等。沉淀池在整个常规深度处理流程中可以去除80%90%的悬浮固体，且水耗和电耗较低。一、工艺控制参数、沉淀时间沉淀时间是指原水在沉淀池中实际停留时间，是沉淀池设计和运行的一个重要的控制指标。过短的停留时间，难以保证出水水质。、表面负荷率表面负荷率是指沉淀池单位平面面积上的出水流量，单位是m3/m2.d），是控制沉淀效果的一个重要指标。上升流速是指沉淀池的水流上升速度，单位是m/h。因此，两者代表的意义都是指沉淀池的处理负荷大小。、水平流速水平流速是指水流在池内流动的速度，单位是mm/s。水平流速的提高有利于沉淀池体积的利用效率。二、常用工艺及控制深度处理中常用的沉淀池有平流式沉淀池、斜管（板）沉淀池等。1、平流式沉淀池平流沉淀池可分为四个区，即进水区、沉淀区、污泥区和出水区，如图5-1所示。上部为沉淀区，下部为污泥区，池前部为进水区，池后部为出水区。经混凝的原水流入沉淀池后，沿进水区整个截面均匀分配，进入沉淀区，然后缓慢地流向出水区。水中的颗粒沉于池底，沉淀的污泥连续或定期排出池外。图5-1 平流式沉淀池示意图在污水深度处理中，平流沉淀池沉淀时间一般为12h，表面负荷为12m3/(m2h)，正常水平流速为1025mm/s内。平流式沉淀池的管理与维护要着重做好以下几点：、掌握原水水质的变化：一般要求24h测量一次原水浊度、PH值、水温、碱度，在水质波动时12h就要进行一次测量。、及时调整加药量：水量和水质变化时，要特别注意调整加药量，尤其要防止断药事故，同时有对应水质变化的防范措施。、及时排泥：因为排泥不及时、池内积泥厚度升高，会缩小沉淀池过水断面、相应缩短沉淀时间，降低沉淀效果，最终导致出水水质变坏。排泥过于频繁又会增加自耗水量。每12年彻底清理一次沉淀池积泥。2、斜管（斜板）沉淀池污水深度处理中应用较多的是上向流即逆向流斜管沉淀池，有配水区、斜管区、清水区、积泥区等4部分组成，通常布置见图5-2所示。 图5-2 斜管沉淀池一般布置加过混凝剂的原水经过反应后生成良好的矾花由整流配水板均匀流入配水区，然后自下而上通过斜管，原水中杂质与水在斜管内迅速分离，清水从上部经集水区，通过集水槽送出池外，沉淀在斜管壁上的杂质沿壁滑下入积泥区由穿孔排泥管或其它排泥设施定期排出池外。在污水深度处理中斜管沉淀池的表面负荷为2.5m3/(m2h) 左右较为合适。运行中如果斜管顶部出现泥毯则应降低水位、露出管孔，并用压力水进行冲洗。三、异常现象分析与对策1、去除率降低工艺控制不合理。主要是表面负荷太大或者水力停留时间太短，解决的措施是减小入流水量。水流短路，减小了沉淀池的有效容积。通常是因为出水堰板溢流负荷太大，堰板不平整，池设计不合理，有死区，入流温度或SS变化太大，形成密度异重流，进水整流板设置不合理或损坏，风力引起出水不均匀等，解决的措施是根据以上分析原因采取相应的解决办法。排泥不及时。池内积砂或浮渣太多，或者由于设备本身故障，可能堵塞排泥管，影响刮泥机、排泥泵正常工作，解决的措施是加强排泥管理。入流污水严重腐败，其中的有机固体不易沉淀。导致浮渣从堰板溢流的原因可能是浮渣刮板与浮渣槽不密合，浮渣挡板淹没深度不够；入流中油脂类物质多或者清渣不及时。解决的措施是重新修整浮渣挡板或及时清渣，加强排泥管理。2、排泥下降各池排泥不均匀，解决的措施是加强排泥管理，确保排泥同步。泥斗严重积砂，有效容积减小，解决的措施是彻底清理泥斗。刮泥与排泥步调不一致，解决的措施是重新校合排泥间隔。SS去除太低。解决的措施是逐一分析各种原因，根据具体情况采取相应的解决办法。四、分析测量与记录每班测量并记录原水及出水浊度、PH值、水温、碱度、水量、排泥情况等，并定期核算停留时间、表面负荷率、水平流速、浊度去除率等技术指标。第三节 澄清澄清池一种将絮凝混合、反应过程与絮体沉淀分离三个过程综合于一体的水处理构筑物，主要用于去除原水中的悬浮物和胶体颗粒。澄清池具有处理效果好、生产效率高、药剂用量节约和占地面积小等优点，而且已经有标准设计图和定型设备，其不足是设备结构比较复杂，对管理要求较高。一、工艺原理在澄清池中，污泥被提升起来并使之处于均匀分布的悬浮状态，在池中形成高浓度的稳定活性污泥层。原水在澄清池中由下向上流动，污泥层由于重力作用在上升水流中处于动态平衡状态。当已经投加混凝剂的原水通过污泥层时，利用接触絮凝原理，原水中的悬浮物被污泥层截留下来，使水获得澄清。澄清池效率的高低取决于泥渣悬浮层的活性与稳定，因此保持泥渣层处于悬浮、浓度均匀、活性稳定的工作状态是澄清池的最基本要求；必须使污泥层始终处于新陈代谢的状态，即在形成新的污泥的同时，排除老化了的污泥。在污水深度处理工艺中使用最多的是机械搅拌澄清池，这是一种将混合、絮凝反应及沉淀工艺综合在一起的澄清池（见图58）。池中心有一个转动叶轮，将原水和加入药剂及澄清区沉降下来的回流污泥混合，促进形成较大絮体。污泥回流量是进水量的35倍，为保持池内悬浮物浓度稳定，要及时排出多余的污泥。图58 机械搅拌澄清池示意图污水从进水管进入环形配水三角槽，混凝剂通过投药管加到配水三角槽中，再一起流入混合区，进行水、药剂和回流污泥的混合。由于涡轮的提升作用，混合后的泥水被提升到反应区，继续进行混凝反应，并溢流到导流区。导流区的导流板消除反应区过来的环形流动，使污水平稳地沿伞形罩进入分离区。分离区的排气管将污水中带入的空气排出，减少对泥水分离的干扰。分离区面积较大，由于过水面积的突然增大，流速下降，泥渣靠重力自然下沉，上清液由集水槽和出水管流出池外。一少部分泥渣进入浓缩区，定期由排泥管排出，大部分泥渣则在涡轮的提升作用下通过回流缝回流到混合区。根据进水水质和水量的不同，机械搅拌澄清池可以设一个或几个泥渣浓缩区。同时为改善分离区的分离效果，还可以在分离区增设斜板和斜管。二、运行控制1、投药适当投药适当就是絮凝剂的投加量应根据进水量和水质的变化随时调整，不得疏忽，以确保出水合乎要求。2、排泥及时排泥及时就是在生产实践基础上掌握好排泥周期和排泥时间，即防止泥渣浊度过高、又要避免出现活性泥渣大量被排出池外，降低出水水质。控制泥渣浓度有两个方法：、控制泥渣面的高度。一般要求分离室内泥渣面在第二絮凝室外筒底口水平面稍下。当泥渣面上升到预定位置时开始排泥。泥渣面位置可以在分离室泥渣面附近设置活动取样管或在池壁设观察窗来检查。、控制第二絮凝室5min泥渣沉降比。最佳沉降比要根据实际运行经验确定，一般在10%-20%范围内，超过规定的沉降比即应立即排泥。三、操作运行管理1、机械搅拌澄清池初次运行时的注意事项检查池内无水时机械设备的运转情况，电气控制系统应操作安全，机械设备动作灵活。同时进行烧杯试验，确定最佳絮凝剂和其投加量。为尽快达到所需要的泥渣浓度，调整进水量为设计值的，并使投药量为正常值的12倍，同时减小叶轮的提升量。开始进水后逐步提高转速，加强搅拌。如果泥渣松散、絮粒较小、进水温度较低或浊度较低，可适量投加粘土或石灰以促进泥渣层的形成，还可以从正在运行的其他机械搅拌澄清池中取一些泥渣投放到新澄清池中，这样也能缩短泥渣层形成的时间。在泥渣的形成过程中，在不扰动澄清区的情况下尽量加大转速和开启度，通过调整转速和开启度，找到适合待处理水质的转速和开启度最佳组合。同时经常取样测定池内各部位的泥渣沉降比，如果第一反应区及池底部泥渣的沉降比开始逐步提高，则表明泥渣正在形成，运行也即将趋于正常。泥渣形成、出水浊度达到设计值后，可逐步将加药量减少到正常值，并逐步增大进水量。每次增加的水量不宜超过设计水量的20%，增加水量的间隔不少于1h，等水量达到设计负荷后，应稳定运行48h以上。当泥渣面高度接近导流筒出口时开始排泥，并用排泥来控制泥渣面在导流筒出口以下。此时第二反应区内泥渣5min沉降比约为10%20%。然后按不同进水浊度确定排泥周期和历时，并以保持泥渣面的高度稳定为原则。2、机械搅拌澄清池运行管理的注意事项如果发现分离区清水层中出现细小絮粒上升使出水水质变混，同时反应区泥渣浓度越来越低，而第一反应区取样观察其中絮粒也很细小，一般说明需要增加絮凝剂的投加量或提高加碱量。当池面出现大的絮粒大量上浮，但颗粒间水色仍很透亮时，往往说明投药量过大，可适当降低药剂的投加量，并根据出水效果随时调整。当发现污泥浓缩斗内排出的污泥含水量较低、污泥沉降比已超过80%时或者发现反应区污泥浓度迅速升高、污泥沉降比已超过20%时，分离区的污泥层也逐渐升高，出水水质开始变差，通常说明排泥量不够，必须缩短排泥周期或延长排泥时间。在正常温度下清水区中出现大量气泡的原因，一是投加的碱量过多，而是池内污泥回流不畅导致污泥沉积池底、日久腐化发酵，形成大块松散腐殖物，并加带腐败气体漂上水面。清水区中絮粒大量上升，甚至引起翻池，发生这种现象的原因有下几点，必须有针对性地解决。进水水温高于池内水温1oC以上，降低了混凝效果，同时导致局部上升流速远大于设计上升流速；强烈日光偏晒，造成池水的异重流动；进水量超过设计量，或配水三角堰局部堵塞导致配水不均出现短流现象；投药中断、排泥不正常及其他原因。澄清池停运824h后，泥渣会被压实，重新运转时应先开启底部放空阀门排出少量泥渣，并控制较大的进水量和适当加大投药量使底部泥渣层松动，然后调整到正常水量的2/3左右运转，等出水水质稳定后再逐渐降低加药量、增大水量到正常值。当池子短期停水时，搅拌机不可停顿，否则泥渣将沉积，压实并使泥渣活性消失。电机与齿轮箱应按规定的时间进行保养和维修，齿轮油每星期检查一次，不足时应及时添加。要经常检查搅拌设备的运转情况，注意声音是否正常、电机是否发热并做好设备的擦拭清洁工作。四、分析测量与记录每班应测量并记录进水流量、进水浊度、PH值、水温、加药量、第二絮凝室沉降比、排泥状况、清水区出口浊度、搅拌机开启度及转速、出水浊度，并定期测定泥渣沉降比、上升流速、回流比。第四节 过滤过滤是使污水通过颗粒滤料或其它多孔介质（如布、网、纤维束等），利用机械筛滤作用、沉淀作用和接触絮凝作用截留水中的悬浮杂质，从而改善水质的方法。过滤除了对悬浮物有去除作用外，对浊度、CODCr、BOD5、磷、重金属、细菌、病毒和其它物质也都有一定的去除作用。用于深度处理的过滤工艺，其原理、设备形式等与给水处理工艺基本相同，只是鉴于要去除的活性污泥碎片粘附力强的特点，尽量使用粗颗粒、大孔径滤料，而且采用的滤速要比给水处理时低1/31/2，反冲洗要使用气水联合或机械搅拌等剥离作用较强的方式。一、工艺原理及过程1、过滤机理过滤过程是一个包含多种作用的复杂过程，它包括输送和附着两个阶段，只有将水中的悬浮颗粒输送到滤料表面，并使之与滤料表面接触才能产生附着作用，附着以后不再移动才能算是真正被滤料截留。悬浮颗粒是在惯性、沉淀、扩散、直接截留等项作用下被输送到滤料表面的。一般来说，悬浮颗粒粒径越大，直接截留作用越明显；粒径大于10mm的颗粒主要靠沉淀和惯性作用被滤料截留，对密度比水大的颗粒更是如此；而粒径更小的颗粒的被截留是通过扩散作用来实现的。 在一个过滤周期内，按整个滤层计，单位体积滤料中所截留的杂质量称为“滤层含污能力”。2、过滤形式在原水中不投加絮凝剂就进行过滤的方式称为直接过滤。在生物处理系统运转良好、二沉池出水水质也较好的情况下，可以对二沉池出水进行直接过滤后实现污水的回收和再利用。原水经过混凝后立即进入滤池的过滤方式称为微絮凝过滤。采用微絮凝过滤通常使用双层滤料或三层滤料滤池，而且必须使用高分子混凝剂或高分子助凝剂。所谓反粒度过滤就是过滤时，沿着过滤水流的方向，颗粒滤料的粒径由粗到细、滤料颗粒之间的孔隙由大到小。反粒度过滤效果较好、运行周期长，而且可以使用待过滤水作为滤料层的反冲洗水，提高过滤工艺的产水率。3、滤池类别根据过滤材料不同，过滤可分为颗粒材料过滤和多孔材料过滤类。污水深度处理中使用的滤池形式主要有单层均质滤料、双层滤料滤池和纤维束滤池、活性炭滤池等纳污能力较大的滤池。废水处理中采用的单层滤料滤池有两种形式，一种是类似给水给水处理中使用的滤池，但粒径稍大、滤速也适当降低；另一种采用均质滤料的深床过滤，滤料粒径为13mm，滤层厚度为15m，滤速为3.737m/h，不均匀系数K80（筛分滤料时通过滤料重量80%和10%的筛孔直径之比）为22.2最佳。单层滤料的材质为无烟煤、石英砂、陶粒、果壳、活性炭、纤维球、树脂球等。废水处理中采用的双层滤料滤池的滤料组成形式很多，有无烟煤和石英砂、活性炭和石英砂、树脂球和石英砂、树脂球和无烟煤、纤维球和石英砂等，以无烟煤和石英砂组成的双层滤料滤池使用最为广泛。双层滤料截留杂质能力强，杂质穿透深，产水能力大。高效纤维过滤纤维束滤池使用的滤料丝经过加弹和弯曲处理，单丝直径在几m到几十m之间，打破了粒状滤料滤池的过滤精度由于滤料粒径不能进一步缩小的限制，而且过滤阻力很小。微小的滤料直径，极大地增大的滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会，提高了过滤效率和截污容量，而且通过控制技巧可以实现理想的深层过滤（反粒度过滤）。高效纤维束过滤器过滤效率高，过滤初期SS去除率接近100%，进水SS在201000mg/L范围内都可保证出水合格。纤维束滤料的截污容量可以高达20120kg/m3，高效纤维束过滤设备的滤速为20120/h，这两个指标都远高于普通颗粒滤料滤池。高效纤维过滤技术使用纤维束软填料作为过滤元，滤料丝经过加弹和弯曲处理，单丝直径在几m到几十m之间，因而具有巨大的比表面积，每m3滤料的表面积可达80000 m2，打破了粒状滤料滤池的过滤精度由于滤料粒径不能进一步缩小的限制，而且过滤阻力很小。微小的滤料直径，极大地增大的滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会，从而提高了过滤效率和截污容量，而且通过控制技巧可以实现理想的深层过滤（反粒度过滤）。反洗时纤维束可以完全放松清洗，性能恢复较好，纤维束由高强度的丙纶纤维长丝制成，不会出现掉毛现象，使用寿命可长达10年以上。高效纤维束过滤设备可以分压力式纤维束过滤器和重力式纤维束滤池两大类，按滤层密度调节方式可分为加压室式和无加压室式两大类，无加压室式包括机械挤压和水力自助调节两种，其中应用较多的是水力自助式。加压室式纤维束过滤器通过设在滤层内的加压室对纤维束滤料的挤压，使滤层沿水流方向的截面积逐渐缩小，而密度逐渐加大，相应滤层孔隙直径逐渐减小，实现了理想的深层过滤（反粒度过滤）。当滤层需要清洗时，将加压室内的水排出，使纤维束处于放松状态，通过采用气-水混合擦洗，有效地恢复滤层的过滤性能。水力自助式纤维束过滤设备内部设置自助式密度调节装置，该装置不需要额外动力和附加操作，在正常过滤操作发洗操作过程中通过水力即可实现对纤维束滤层的压紧和放松。在过滤操作时，能在1min内将滤层压紧至所需状态，而且有避免靠近活动支撑装置的纤维密度大于滤层主体密度的措施。在反洗操作时，无论滤层积泥量有多大、滤层被压得多密实，均能在1min内将滤层彻底放松，而且能避免靠近纤维束向活动支撑装置上的堆积而有利于泥渣的完全排出。水力自助式纤维束过滤器内部结构及管路如图1-4-2所示。图1-4-2 水力自助式纤维束过滤器结构及管路示意图长纤维束与出水孔板固定，另一端设置于有一定开孔率的压力板上，运行初期，水从上至下通过滤层，活动压力板向下运动，纤维被加压后，密度逐渐加大，滤层沿水流动方向的截面逐渐缩小，相应滤层孔隙直径和孔隙逐渐减小，实现了深层过滤。压力板下降至适当位置时，限位装置使之停止下移；当滤层被污染需清洗再生时，清洗水从下至上通过滤层，这时，活动压力板提升，使纤维拉开并处于放松状态，即可实现清洗。高效纤维过滤技术可有效地去除水中的悬浮物，并对水中的胶体、大分子有机物等杂质有显着的去除作用，可用于各种污水深度处理回用场合，经济有效地去除污水中的悬浮物、CODCr、BOD5、油等有害物质，在具有一定预处理措施的条件下，使过滤出水达到国家杂用水和景观用水、循环冷却水水质要求。活性炭过滤活性炭是一种用木材、果壳、煤、石油等含炭物质在高温缺氧条件下活化而成的非极性吸附剂，具有巨大的比表面积和发达的微孔结构，活性炭的比表面积可达5001700m2/g，微孔容积率约0.150.9mL/g，表面积占总面积的95%以上。活性炭过滤法主要应用在污水处理系统和污水回用深度处理系统的最后一个环节，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包括某些有毒的重金属。基于活性炭本身的特性，此时的注意事项如下：在选用活性炭时，必须综合考虑吸附性能、机械强度、价格和再生性能等多种指标，一般不能只偏向于其中一项性能。污水性质不同，使用的活性炭种类往往也不同。比如用活化焦炭处理造纸污水的效果优于使用活性炭，而用活性炭处理污水的效果优于褐煤基活化焦炭。活性炭表面多呈碱性，水中重金属离子有可能在其表面形成氢氧化物沉淀析出，进而使活性炭的吸附性能下降。因此使用活性炭吸附法处理污水时，水中无机盐含量、尤其是重金属离子含量越低越好（用活性炭专门吸附重金属的系统另当别论）。为充分发挥活性炭的作用，避免活性炭的过快饱和以减少操作和降低运行费用，必须保证活性炭吸附法进水的水质不能超过设计值。一般进水CODCr浓度不超过5080mg/L。当进水有机物浓度较高时，要加强物理法、化学法及生物法等预处理措施的管理，设法改善其处理效果。当污水中含有较多的悬浮物或胶体时，必须投加混凝剂使用过滤法或气浮法等进行预处理。对于污水深度处理或某些超标污染物浓度经常大幅度变化的处理工艺，对活性炭处理工艺必须设置跨越或旁通管路。当进水水质发生较大变化时，及时停用活性炭处理单元，以节省活性炭床的吸附容量，有效地延长再生或更换周期。由于活性炭与普通碳钢接触可以产生严重的电化学腐蚀，因此与活性炭接触的设备或部件要使用钢筋混凝土结构或不锈钢、塑料等材料。如果必须使用普通碳钢制作时，则必须进行防腐处理，采用环氧树脂衬里防腐时，衬里厚度要大于1.5mm。在使用粉末活性炭时，所有作业都必须考虑防火防爆，所配用的所有电器设备必须符合防爆要求。二、工艺控制1、沉淀池出水浊度沉淀池出水浊度直接影响滤池的过滤质量和运转周期。经过良好絮凝、沉淀后浊度较小，即便以较高的滤速运行，也可获得满意的过滤效果。相反，如果沉淀出水浊度高，滤池内水头损失便很快增长，工作周期显著缩短，出水水质无法保证。为确保滤池出水浊度在3NTU以下、工作周期在24h左右，则沉淀出水口浊度一般应控制在10NTU以下为好。2、滤速滤速大、产水量高、滤池负荷增加，容易影响出水水质，缩短工作周期。滤速低、出水浊度低，工作周期长。实验表明6m/h左右的滤速冲洗用水率是最低的，但从兼顾水质、产量和运行要求出发，普通快滤池滤速应控制在810m/h，而纤维束过滤器滤速可以达到25 m/h。3、冲洗条件经过一个周期，滤层内特别是上部截留了大量你渣和其它杂质，把这些杂质冲洗干净，恢复到过滤前的状态，这是过滤能够持续进行的重要条件。合理的冲洗条件包括要有足够的冲洗强度，滤层膨胀率和冲洗时间。单独用水冲洗应达到表5-4-1所示的条件。表5-4-1 单独用水反冲洗的滤池冲洗控制指标滤料类别冲洗强度（L/s.m2）膨胀度(%)冲洗时间（h）冲洗后的排水浊度（mg/l）砂滤料12-15455-720煤、砂双层滤料13-16506-8204、水温水温也是影响过滤的一个因素。水温低、水的粘度就大，水中杂质不易分离，因此在滤层中的穿透深度就大。冬季水温低，如要维持同样的出水水质，滤速就应该小一些。5、滤前加氯在二级生化出水较差时，应在滤前加氯（最好在混凝沉淀前），这样可以有效抑制微生物滋生，防止滤层堵塞、改善过滤性能，提高出水水质。三、日常维护管理1、滤池的反冲洗何时对滤池进行清洗，可根据原水的水质特点和出水水质要求，采用限定水头损失、出水水质或过滤时间等标准来决定。清洗滤池主要是依靠和过滤水流方向相反的高速水流实现的，这就是所谓的反冲洗。滤池反冲洗的方法用水进行反冲洗，把滤料颗粒冲成悬浮状态后，由滤料间高速水流所产生的剪切力把悬浮物冲下来，并用反冲洗水带走。用水反冲洗辅助以表面冲洗。表面冲洗水由安装在滤料层上面的喷嘴喷出，将滤料层表面予以充分的搅动，促使吸附的悬浮物从滤料颗粒上脱落下来，同时可以节省冲洗水量。表面冲洗周期可以在用水反冲洗周期前1min或2min开始，两个周期持续约2min。用水反冲洗辅助以空气擦洗。在水的反冲洗周期开始之前，先通入压缩空气约3min或4min，把滤料搅动起来，接着用反冲洗水把擦洗下来的悬浮物冲走，同样节省冲洗水量。用气-水联合反冲洗。这种冲洗方式多用在单层滤料滤池，尤其是适用于单层均质滤料。在气-水联合冲洗结束时，要用能使滤床呈流化状态的反冲洗水的流速冲洗约23min，即可去除遗留在滤床中的气泡。滤池辅助反冲洗的方式表面辅助冲洗表面辅助冲洗适用于表面污染严重的普通滤料滤池，为使深层滤料也能得到有效清洗，有的冲洗器设在滤料层表面以下。表面冲洗有固定喷嘴表面冲洗器和悬臂式旋转冲洗器两种，表面冲洗器一般置于滤料层之上，利用压力为0.250.4MPa的水流从喷嘴喷出，滤料颗粒受到喷射水流的剧烈搅动，促使滤料表面附着的悬浮物脱落。固定冲洗器的结构简单，但清洗效果不好。旋转冲洗器距滤层表面约0.5m，转速为5r/min，冲洗强度为0.50.8L/(sm2)，喷嘴处水流速度可达30m/s，能射入滤料层100mm。一般喷嘴与水平倾角为24o25o，孔嘴间距200mm。空气辅助清洗污水处理系统中使用的滤池滤料的粒度往往比普通滤池粗大一些，所以需要的反冲洗强度一般也比较大。为了既保证清洗效果，又能降低反冲洗强度，节约反冲洗用水量，空气辅助清洗是一种很有效的方法。空气辅助清洗的具体方法有三种：a、先用空气冲洗再用水反冲洗。先将滤池水位降到滤层表面以上100mm处，通入压缩空气数min，然后用水反冲洗。此法适用于表面污染重而内层污染轻的滤池；b、空气和水同时反冲洗。从滤层下部同时送入空气和反冲洗水，空气在滤料层内合并成大气泡的过程中，扰动清洗滤料颗粒。此法适用于单层均质滤料的清洗；c、脉动冲洗。脉动冲洗其实是气-水联合反冲洗的改进，即在低流量水反冲洗的同时，间歇地送入空气，反复数次后再进行正常反冲洗。此法适用于负荷较大，滤料表面和内层均污染较重的滤池。机械翻动辅助清洗在深度处理过程中使用的滤池，由于水中杂质为活性污泥碎片，当使用上述两种辅助反冲洗方式效果不好时，可用折叶浆式搅拌器在用水冲洗的同时进行剧烈的搅拌和混合，加大滤料颗粒之间接触机会和摩擦力，促使截留的杂质与滤料颗粒的有效分离。使用折叶浆式搅拌器的滤池一般是小型的压力滤池，适用于中小规模的深度处理系统。其缺点是增加了机械设备，而且折叶浆式搅拌器的轴穿过压力滤池的外壁时密封困难，处理不好会漏水。搅拌器的作用是在工作状态下使滤料与水均匀混合，因此除了本身强度足够外，配套电机的功率与所用滤料的堆积密度、转速、滤池直径、桨叶宽度和直径、滤池内水深等因素有关，通常使用折叶浆式搅拌器的滤池使用的滤料多为活性炭、果壳、纤维球等堆积密度小于1.3的轻质滤料。最佳反冲洗强度和历时的确定步骤在过滤运行周期结束后，根据设计值或参考类似滤料滤池的经验值选定一个反冲洗强度进行反洗，同时连续测定冲洗排水的浊度等指标。在反冲洗开始后的2min以内，如果反洗水的浊度无明显升高，则说明反冲洗强度不够。然后加大冲洗强度，直至2min以内反冲洗排水的浊度没有明显升高，且反洗排水中没有“跑料”现象，此时的反洗强度为最佳反冲洗强度。按以上实际测定的最佳反洗强度进行冲洗，自冲洗开始至冲洗排水的浊度不再降低经历的时间，就是反冲洗历时。采用气-水联合反冲洗时，确定反冲洗强度和历时的方法与此类似，但更要注意不能出现“跑料”现象，同时在反洗结束前必须有2min左右的单独水冲洗过程，以保证被气洗打乱的滤料级配重新处于合理状态，这段水反洗时间也要计算在反洗历时内。2、过滤运行管理的注意事项通常滤池存在最佳滤速，滤速过大会使出水质量下降、杂质过早穿透滤层，进而缩短过滤周期、增加反冲洗用水量；而滤速过小会使产水量下降，同时使截污作用主要发生在滤料表层、深层滤料不能发挥作用。一般在滤料粒径和级配一定的条件下，最佳滤速与待处理水的水质有关。在实际运行时，可以先以低速过滤，此时出水水质好，然后逐步提高滤速，出水水质降低到接近或达到要求的水质时，对应的滤速即为最佳滤速。在滤速一定的条件下，过滤周期的长短受水温的影响较大。冬季水温低，水的粘度大，杂质不易与水分离，容易穿透滤层，周期就较短；反之，夏季水温高，周期就长。冬季周期过短时，反冲洗频繁，应降低滤速适当延长滤速。夏季应适当提高滤速，缩短周期，以防止滤料孔隙间截留的有机物缺氧分解。过滤运行周期的确定一般有三种方法：过滤水头损失达到或超过既定值，出水水质恶化不能满足既定要求，参照原水的水温、水质等条件，根据运行经验而定。根据滤池的出水浊度及水头损失等指标及时对滤池进行冲洗，并掌握合理的冲洗强度和正确的冲洗方法。在滤料层一定的条件下，反冲洗强度和历时受原水水质和水温的影响较大。原水污染物浓度大或者水温高时，滤层截污量大，如果反洗水的温度也较高，所需要的反冲洗强度就较大、反冲洗时间也较长。根据进水量和沉淀出水浊度适当控制滤速，并根据滤池的出水浊度及水头损失等指标及时对滤池进行冲洗，并掌握合理的冲洗强度和正确的冲洗方法。每12h观察一次进出水浊度、PH值等各项技术指标，正确填写运行报表。四、异常现象分析与对策1、滤料层产生泥球在滤池的运行一段时间后，滤料层内经常会出现大小不一的泥球，大型滤池中的泥球直径可达1m。泥球由截留的污物和滤料颗粒粘结而成，通常首先在滤料层的表面出现，开始只有几mm大。这些小泥球由于密度较小，反冲洗结束后仍出现在滤料层的表面。如果不及时将这些小泥球打碎破坏掉，在滤池的运行过程中，泥球会逐渐挤出其中的水份而使密度加大，在反洗时从滤料层表面沉入滤料层内部，并会相互粘结长大。大泥球下沉到双层滤料的交界处或滤池的承托层上，最后把把这些部位粘住，形成局部不透水区。泥球的存在会阻塞水流的正常通过，使布水不均匀，并形成恶性循环。大泥球出现的部位往往是冲洗水上升流速低的滤池四角和周边。泥球形成的原因和对策可归纳如下：原水中污染物浓度过高，尤其是油质等粘性物质浓度过高，解决的方法是加强预处理，设法降低原水中这些物质的含量。反冲洗效果不好或反洗水不能排净，对策是提高反洗强度和延长反洗历时。反冲洗配水不均匀，造成部分滤料层长期得不到真正清洗，其表现是反洗后滤料层表面不平或有裂缝，对此是对配水系统进行检修。滤速太低、过滤周期太长，使滤料层内菌藻滋生繁殖后将滤料颗粒粘附在一起结成泥球，对策是提高滤速和加强预氯化等杀菌藻措施。泥球生成速度与滤料粒径的3次方成反比，即细滤料多的滤料层层表面容易结成泥球。对策是增加或加强表面辅助反冲洗效果，当结泥球严重时应更换滤料。双层滤料的交界处由于大颗粒轻质滤料和小颗粒重质滤料容易混杂，进而使水流的过流通道变细而容易使污物结成泥球。对策是延长反冲洗结束前的单独水冲洗时间，提高双层滤料的水力分层效果，结泥球严重时更换双层滤料，改变原有的滤料级配。2、过滤出水水质下降滤料级配不合理或滤料层厚度不够，应当更换滤料的类型或增加滤料层的厚度。进水污染物浓度太高，过滤负荷过大，杂质很快穿透滤料层。对策是加强前级预处理，降低进水中有机物的含量。污水的可滤性差，滤池进水中的杂质颗粒不能被滤料层有效截留，需要加强进水的混凝处理效果，筛选使用更有效的混凝剂。因为反洗配水不均匀，导致反冲洗后滤料层出现裂缝，使污水在过滤过程中出现短路现象，