级处理设施运行管理.ppt

三级处理及污水回用,环境污染治理设施运营培训班课程,(一)污水消毒处理 (二)过滤工艺的运行与管理 (三)混凝沉淀工艺的 运行与管理 (四)城市污水回用技术,(一)污水消毒处理,1、加氯消毒 （1）原理 Cl2 +H2O=HOCl+HCl HOCl=H+Cl- 当水中含有一定量的氨氮时，次氯酸会与其反应生成氯胺化合物：一氯胺、二氯胺和三氯胺。 NH3+HOCl NH2Cl+H2O NH3+2HOCl NHCl2+2H2O NH3+3HOCl NCl3+3H2O,（2）折点加氯,需氯量判断标准为接触15min后可得到化合性有效余氯0.5mg/L,（3）影响消毒效果的因素,a、投加量和时间 b、微生物特性 c、温度 d、PH e、水中杂质 f、消毒剂与微生物混和接触情况 g、处理工艺,（4）消毒设备运行及管理,a、氯投加量 b、接触时间 c、日常运行记录 d、氯的安全使用管理,2、臭氧消毒 臭氧消毒一般剂量为35/,3、紫外线消毒设备运行管理,紫外线是一种波长范围为136390nm的不可见光，按波长范围分为A、B、C三个波段和真空紫外线，A波段320340nm，B波段275320nm，C波段200275nm，真空紫外线100200nm。水消毒所用的是C波段紫外线。 紫外线的杀菌机理：微生物体受到紫外线照射，吸取了紫外线的能量，实质是核酸对紫外线能量的吸收。核酸吸收紫外线后发生突变，其复制、转录封锁受到阻碍，从而引起微生物体内蛋白质和酶的合成障碍；另一方面产生自由基可引起光电离，从而导致细胞死亡。,封闭管道式紫外线消毒装置示意图,明渠式紫外线消毒系统示意图,紫外消毒系统的维护: (1)紫外灯的寿命 紫外线灯管在使用一段时间后，其辐照强度会降低。当其低于25000W/cm2时，应更换灯管。国外紫外线灯管的有效使用时间一般在7500h以上。由于测定紫外线辐照强度比较困难，实际上均以使用时间来更换灯管。计数时除连续使用时间累计外，每开关一次灯管使用时间按3h消耗计算。 (2)石英套管结垢 清洗方式:人工清洗和自动清洗,（二）过滤工艺的 运行与管理,一、过滤的工艺原理及过程,1、什么是过滤： 污水均匀而缓慢的通过一层或几层滤料层，污水中的污染物被截留，污水得到澄清的过程。 2、过滤的机理：污水流过滤料，污染物被去 除，主要是发生以下的几种作用： 阻力截留： 重力沉降： 接触絮凝：,3、滤池大体由：滤料层、承托层、给水系统、 排水系统、冲洗系统及滤池几部分组成。 滤料层和承托层 滤料：即滤池内的过滤材料，滤料质量的好坏直接决 定出水水质。 滤料应该具备的条件： 足够的机械强度；稳定的化学性质 适当的粒径级配（指粒径的的大小和均匀程度）。 粒径范围：滤料中最小颗粒的粒径与 最大颗粒粒径之间的范围 不均匀系数K80：通过滤料样品重量80的 筛孔孔径与通过同一样品重量10的筛孔 孔径之比。K80，越接近1越好,承托层： 在滤料底部一般铺有一层由大颗粒材料组成的承 托层 承托层的作用： A.防止滤料进入底部配水系统造成滤料流失； B.保证反冲洗水的配水均匀。 承托层的材料应该具备的条件： A.在最大强度的反冲洗时，不能松动； B.孔隙要尽量均匀，以便配水均匀。 常用的承托材料主要是天然卵石或 碎石等。承托层材料的粒径，取决于滤料 的粒径及反冲洗配水形式。,磁铁矿滤料,果壳活性炭滤料,纤维束滤料,无烟煤滤料,焦碳滤料,锰砂滤料,陶粒滤料,核桃壳滤料,石英砂滤料,瓷砂滤料,合金滤料,冲洗系统 滤池在工作一段时间之后，滤料孔隙间截留的污染 物越来越多，污水通过滤料的阻力越来越大。所以，滤 池在工作一段时间之后，要对滤池进行冲洗。 冲洗方法：反冲洗：是冲洗的主要方法。 反冲洗加表面冲洗； 反冲洗辅以空气冲洗。 配水系统：要保证冲洗效果，必须保证配水均匀。常 用配水系统有大阻力配水和小阻力配水。 反冲洗水：一般采用滤池正常工作时的出水。 反冲洗水供水方式：有塔式供水和泵式供水。 冲洗水的用量：一般占过滤处理水量 的36，具体取决于入水水质及滤料等因素。,一般为穿孔管大阻力配水系统。 特点：工作可靠、采用最广、冲洗干净 但冲洗水头要求高，需冲洗水箱或水泵,钢筋混凝土穿孔板：板上铺设一层或两层尼龙网。,滤池： 种类：按照滤速的大小： 慢滤池：过滤速度一般在0.10.2m/h之间， 快滤池：快滤池的过滤速度一般在5m/h之上 注意：滤速不是指污水在滤料间的流速，是指单位时间 内污水通过的滤料深度，也可以理解为单位表面积滤 料，单位时间内能过滤的污水量。 滤速是衡量滤池处理能力的一个指标， 常用的单位为m/h或m3/（m2h）。 在实际应用中，一般多采用快滤池，因 为慢滤池出水水质虽然好，但处理能力太小。,分类： 按照滤料的分层结构： 可分为单层滤料滤池、双层滤料滤池和三层滤料滤 池； 按照控制方式 可分为普通快滤池、虹吸滤池及移动罩滤池； 按照进水工作方式 可分为重力式滤池和压力式滤池等。,过滤,反冲洗,二、工艺控制,1、滤速与处理量的控制 滤速： 是衡量滤池处理能力的一个指标，常用的单位为 m/h或m3/（m2h）。 定义： 单位时间内污水通过的滤料深度，也可以理解为单 位面积滤料，单位时间内能过滤的污水量。 计算： 式中，Q为滤水量（m3/h）；A为滤池的过滤面积（m2）。 在滤池试运行或大修之后的投运之前， 需要对滤速进行实际测定，确定滤池的实 际过水能力，以便于运行管理。,滤速的测定 将滤池液位控制在正常液位之上少许（如5cm）。 迅速关闭进水阀，待液依降至正常液位时，立即按下 秒表计时，记录下降一定深度所需的时间。 重复以上过程34次。 计算滤速。 最佳滤速：一定条件下的滤池，滤速v存在最佳值。 最佳滤速的测定： 开始时，滤池低滤速运行，此时出水水 质可能较好。然后逐渐提高滤速，出水水质 也逐渐降低。当出水水质接近或等于要求的 水质时，即为最佳滤速。 影响最佳滤速的因素 A.入流污水的水质； B.滤料的粒径与级配。,处理量 确定出最佳滤速后，即可得到滤池的最佳污水处理 量，用以运行调度。 计算： 式中，A为滤池的过滤面积；v为所确定的最佳流速（m/h）。 2、工作周期的控制 定义 从开始过滤到需要冲洗，所持续的时间， 即滤池的工作时间。 判断滤池是否需要冲洗的方法 水头损失增至最高允许值时，应进行反冲洗； 出水水质最低允许值时，应立即冲洗； 根据经验，定时冲洗。,影响工作周期的因素：滤速和温度 滤速:滤速越大，工作周期越短。 温度:滤速一定的情况下，工作周期受温度的影响， 温度越低，工作周期越短。冬季短，夏季长。 3、冲洗强度及冲洗历时的控制 冲洗强度： 冲洗强度太小，滤料膨胀不起来，起不到冲洗效果； 冲洗强度太大，将表层细滤料冲走，并 且浪费冲洗水。 冲洗历时的影响： 冲洗历时太短，冲洗不彻底； 历时太长，则浪费冲洗水，而且缩短 工作周期。,可以通过试运行确定最佳冲洗强度及历时。 在设计值内，选择一个冲洗强度，在完成一个工作周期后，按照该强度进行冲洗，在冲洗过程中，观察和测定冲洗水的浊度。 冲洗开始后2min，如果冲洗水的浊度无明显升高，说明冲洗强度不够，应增大冲洗强度。冲洗强度应该逐渐增加，直至冲洗开始后2min内，出现浊度剧增。此时，冲洗强度为最佳冲洗强度。 按照最佳冲洗强度进行冲洗，从冲洗开始到冲洗水浊度不再降低的时间，即为合理的冲洗时间。,三、日常维护管理 1、定期放空滤池，进行全面检查； 2、表层滤料应定期大强度表面冲洗或更换； 3、各种闸、阀应经常维护，保证正常开启。喷头经常 检查是否堵塞。 4、时刻保持滤池的池壁及排水槽的清洁，及时清除生 长的藻类。 5、出现以下情况时，应停池大修： 滤池含泥量增多，泥球过多，靠改善冲洗 已无法解决； 砂面裂缝太多，甚至已脱离池壁； 冲洗后砂面凹凸不平、砂层逐渐降低， 出水中携带大量砂粒； 配水系统堵塞或管道损坏，造成严重冲洗不匀； 滤池已连续运行10年以上。,滤池的大修包括以下内容： 将滤料取出清洗，并将部分子以更换； 将承托层取出清洗，损坏部分子以更换； 对滤池的各部位进行彻底清洗； 对所有管路系统进行完全的检查修理，水下部分予以 防腐处理。 6、将滤料清洗或更换后，重新铺装时应注意以下问题： 应遵循分层铺装的原则，每铺完一层后，首先检查是 否达到要求的高度，然后铺平刮匀， 再进行下一层铺装。,如有条件，应尽量采用水中撤料的方式装 填滤料。装填完毕之后，将水放干，将表层的 极细沙或杂物清除刮掉。 对于双层滤料，装完底层滤料后，应先进 行冲洗，刮除表层的极细颗粒及杂物，再进 行上层滤料的装填。 滤层实际铺装高度应比设计高度高出50mm。 对于无烟煤滤料，投入滤池后，应在水中 浸泡24h以上，再将水排干进行冲洗刮平。 更换完的滤料，初次进水时，应尽量从底 部进水，并浸泡8h以上，方可正式投入使用。,五、分析测量与记录 对滤池的进水和出水，应进行以下项目的分析与检 测： 浊度：每班1次，最好在线连续检测 SS：每天1次 BO5：取混合样，每天1次 COD：取混合样，每天1次 TP：取混合样，每天1次 对以下数据应进行记录、测量或计算： 入流污水的温度；入流污水量i计算出滤速； 记录每池的工作用期； 记录每次冲洗的湿度及历时； 计算冲洗水量占滤池处理污水量的比例。,(三)混凝沉淀工艺的 运行与管理,一、概述,1、什么是混凝沉淀？ 是将化学药剂投入污水中，让化学药剂与污水充 分混合、反应，使污水中悬浮态（大于100nm）和胶态 (1100nm)的细小颗粒凝聚或絮凝形成大颗粒的可沉絮 体，再通过沉淀去除的过程。,去除对象：蛋白质（1nm50nm） 粘土（50nm4m） 细菌（0.2m80m） 病毒 (10nm300nm) 腐殖酸,2、混凝剂 在混凝沉淀过程中投加的化学药剂，称之为混凝剂。,分类,三氯化铁,硫酸亚铁,聚合硫酸铁,硫酸铝,明矾,聚合氯化铝,褐色带有金属光泽的晶体，6H2O。易溶于水，生成的矾花大、沉降性能好，对温度、PH值的适应范围宽。但是具有强腐蚀性，易腐蚀设备，具有刺激性气味。,半透明绿色晶体，俗称绿矾，7H2O。形成矾花较快，易沉淀，对温度适应范围宽，但是，只适用于碱性条件，会使出水的色度升高。具有腐蚀性,是一种无机高分子混凝剂，混凝效果好，无腐蚀性，综合性能较好，但价格较高,高分子无机混凝剂，混凝效果较好，但价格偏高。,总体来说，铁盐形成的絮体比铝盐絮体密实，但腐蚀性强，有颜色。,使用最多的混凝剂，18个结晶水，白色，带有光泽的晶体，在2040范围内时，混凝效果最佳，水温低于10时，效果很差,3、助凝剂,1、酸或碱 2、加大矾花粒度和结实性 3、氧化剂,助凝剂，不起混凝作用的化学药剂。当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种辅助药剂以提高混凝效果，这种药剂称为助凝剂。所以，我们把能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂称为助凝剂。,分类,絮凝之后形成的大颗粒可沉絮体。,4、矾花,二、混凝沉淀,污水中加入混凝剂： 混凝剂水解出一系列阳离子，可以中和细 小颗粒表面所带的负电荷； 这些阳离子还可以与H2O结合成络合离子， 夺走细小颗粒周围的水分子，破坏水壳。 通过这两方面的作用，细小的颗粒失去 原来的稳定性，相互凝聚，形成较大的矾 花，可以通过沉淀去除。,1、混凝沉淀的原理：,悬浮态和胶态的细小颗粒在水中带负电荷，并且，细小颗粒的外围包着一层水壳，非常稳定不能借自身重力沉淀下来。,2、混凝沉淀的过程,混凝沉淀的过程主要包括三个阶段： 混合阶段； 絮凝阶段； 沉淀阶段。,目的 均匀而迅速地将混凝剂扩散到污水中，让混凝剂与 污水中的细小颗粒充分接触。 混合时间 一般要求在1030s内完成混合，最多不超过2min. 原因：混合时间过长，会导致絮凝反应发生在混合阶段， 此时，产生的矾花容易被打碎，在沉淀池不易与水分离。,混合方式 主要有机械混合和水力混合2大类， 目前，最常用的是机械混合中的桨板式 混合，可以通过调节桨板的转速，来适 应水质、水量的变化。,絮凝阶段 是使细小的颗粒脱稳，生成以通过沉淀去除矾花的 过程。将混凝剂加入污水中，混凝剂与污水充分混合， 污水中大部分处于稳态的细小颗粒物失去稳定，脱稳， 相互碰撞、凝结，逐渐长大生成矾花的过程。,影响絮凝的因素 絮凝时间：保证足够的絮凝时间； 搅拌外力：保证足够的搅拌外力。,絮凝池 絮凝池的种类有很多，有隔板式的、旋转式的、搅拌器式等等。其中，隔板式絮凝池是最常见的形式。,栅条网格絮凝池,污水经絮凝阶段后形成的矾花要通过沉淀池，沉淀 去除，沉淀池去除矾花的效率一般在8090之间。 矾花沉淀和活性污泥在二沉池的沉淀相似，去除矾 花的沉淀池一般采用平流沉淀池、斜管沉淀池和斜板沉 淀池。,平流沉淀池 水平流速一般控制在515mm/S的范围内； 水力表面负荷般在11.5m3/(m2h)之间； 水力停留时间一般在1.01.5h范围内。 斜管沉淀池和斜板沉淀池 在普通沉淀池中安装一些斜管或斜板，以加强沉淀效果。缩短沉淀所需时间。,3、混凝沉淀工艺的工艺流程,1、混凝剂的配制与投配,一般采用液体投加的方式。,投配流程 药剂 溶解池 溶液池 计量设备 投加设备 混合设备,三、混凝设备,计量与投加方式,计量：流量计（转子、电磁）、 孔口计量、 计量泵 投加：泵前投加 虹吸定量投加 水射器投加 泵投加,PAM低位投加系统,混凝剂投加系统,2、混合设备 水泵混合：投药投加在水泵吸水口或管上。 管式混合：管式静态混合器、扩散混合器， 混合时间23秒 机械混合：搅拌,3、絮凝设备 隔板絮凝池 有往复式和回转式两种 回转式的水头损失比往复式的小40左右。 特点：构造简单、管理方便， 但絮凝效果不稳定，池子大。 适应大水厂, 折板絮凝池 与隔板式相比，水流条件大大改善。 絮凝时间1015分 但安装维修较困难，折板费用较高 。, 机械絮凝池,速度梯度应递减。,调节容易，效果好，大、中、小水厂均可 但维修是问题。, 不同型式组合絮凝池 往复式回转式隔板 隔板机械,四、混凝沉淀工艺的运行控制,1、影响混凝的因素： 温度 pH及碱度 杂质的性质与浓度,温度,污水温度越低，混凝的效果越差。 原因：无机盐水解吸热 温度降低，粘度升高布朗运动减弱 胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚 对策：提高投药量、添加高分子助凝剂,pH及碱度,A、PH值： pH值对混凝效果的影响很大，每一种混凝剂只有在要求的pH范围内，才能发挥它的混凝作用。 B、碱度： 混凝剂在水解过程中，不断产生出H，使溶液的pH下降，超出混凝剂所要求的pH范围，使混凝剂不能正常的发挥混凝作用，混凝效果下降。 所以，污水中需要足够的碱度缓冲 混凝剂水解过程产生的H，防止pH值 下降时。,水中杂质浓度,杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。,对策 加高分子助凝剂 加粘土等矿物颗粒 投加混凝剂后直接过滤,“低温低浊”- 混凝困难,2、工艺控制 混凝剂的选择和投加 在运行的准备工作中，首先要选择使用哪种混凝剂。 混凝剂的选择 A通过试验确定适合本厂水质的混凝剂的种类； B混凝剂操作使用是否方便； C混凝剂在本地是否生产，质量是否可靠； D经济上是否合理。,混凝剂的配制 混凝剂的配制一般在溶解池或溶液池进行。将混凝 剂倒入溶解池中，加入少量水，使混凝剂溶解。将溶解 好的药液稀释成规定的浓度，不断搅拌； 注意： 配制好的药液不能放置时间太长，否则会降低药效 药液的配制浓度一般在510内，依处理规模可适当调 整。 混凝剂的投加 A重力投加： B压力投加：a水射器投加； b加药泵直投。,加药量的确定 可以通过调节加药量来保证稳定的混凝效果 确定最佳加药量： 最佳加药量：指达到要求的混凝效果，需要的最小加药量 最佳加药量可以通过烧杯实验确定。 如何判断加药量是否合适 在日常运行过程中，我们可以通过矾花的特征变化， 来判断加药量是否合适。 A.加药量过大，矾花在絮凝池的末端即与水 分离、沉淀池出水中携带大量矾花、矾花 呈乳白色，出水浊度升高。 B.加药量不足，絮凝池内矾花细小，污水 呈浑浊模糊状、沉淀池前部无泥水分离发生。,混合强度的控制 混合阶段的混合效果主要与速度梯度和混合时间有关 速度梯度G G值一般控制在5001000s1之间。 搅拌强度越大，G值越大，颗粒之间的速度差越大， 速度快的颗粒越容易赶上速度慢的颗粒，混合效果越好。 G的计算公式： 式中：G为水流速度梯度(s1)； 为污水的动力粘滞系数(kgs/m2)； P为单位体积水流所需要的功率kgm(sm3)。,混合时间T 控制在2min之内。 当G值较小时，可以通过延长混合时 间来弥补，但是，必须保证不能超过 2min，否则絮凝反应可能提前到混合阶 段发生，这样，产生的矾花容易被打 碎，导致在沉淀池中，不能良好的沉淀 分离。,絮凝反应条件的控制 要保证絮凝反应的顺利进行，形成沉降性能良好矾 花，必须满足2个条件： 保证适度的搅拌混合和充足的反应时间。 搅拌强度：由速度梯度G（S1）衡量。 反应时间T ： 式中：Q为污水流量(m3/s)；V为反应池有效容积(m3)。 GT