水处理基础知识[1]

1 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 1 页共 90 页 水处理基础知识水处理基础知识 1 供培训用许胜先孙可峰姜涛 版次说 明编制人审核人批准人批准日期 编制部 门 公用工程发布日期实施日期 本文件知识产权属宁波禾元化学有限公司所有 未经授权许可或批准 不得对公司以外任何组织或个人提供 任何外 部组织或个人擅自获取 使用 转让文件的行为均属侵权 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 0 页共 92 页 0 目目 录录 一一系统简介系统简介 1 系统简介 3 2 系统设计基础 3 3 系统设计原则 4 二二除盐水 凝结水站除盐水 凝结水站 1 水站概述 5 2 生产工艺原理 6 3 工艺流程说明 24 4 主要设备简介 25 5 主要控制回路简介 31 6 三废排放简介 35 三三循环水场循环水场 1 循环水场概述 36 2 技术分类及特点 40 3 设计基础 46 4 生产工艺原理 46 5 工艺流程说明 53 6 主要设备简介 55 7 主要控制回路简介 56 四四污水处理场污水处理场 1 污水场概述 57 2 生产工艺原理 57 3 工艺流程说明 69 4 工艺流程图 88 5 三废排放简介 90 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 1 页共 92 页 1 一 一 一 一 二 二 三 三 四 四 五 五 六 六 七 七 八 八 九 九 十 十 十一 十一 十二 十二 十三 十三 十四 十四 介介 十五 十五 一 系统简介一 系统简介 1 系统简介系统简介 禾元化学有限公司公用工程水处理系统为年产 30 万吨聚丙烯 50 万吨乙二醇项目的配套项 目 装置内有除盐水 凝结水站 循环水场以及污水处理场 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 2 页共 92 页 2 除盐水 凝结水站包括除盐水站 凝结水站 给水 及消防 加压站 除盐水站采用反渗透 两级混床处理工艺 水站设计能力为 340 m3 h 凝结水站主要通过收 集来自主装置的高温凝液 经换热降温后由活性炭 混床处理生产出合格的除盐水 设计能力 为 400 m3 h 除盐水站 凝结水站为主装置 高温高压锅炉及化验室提供除盐水 供水压力为 0 8 1 2MPa 出水水质 pH 值 7 8 电导率 0 2 s cm SiO2 0 02 mg L Na 10ug L Fe 30ug L Cu 5ug L 硬度 0 mg L 油 0 3mg L 给水 及消防 加压站为全厂提供生产 生活及消防用水 循环水场主要供给主装置 公用工程及各用户循环冷却用水 统计水量为 65960 m3 h 设 计规模为 68000 m3 h 循环冷却水给水温度 33 循环冷却水回水温度 43 供水压力 0 45MPa 回水压力 0 25MPa 循环水系统中氯离子含量 600 mg L 污水处理场包括污水处理系统 雨水系统 1 雨水泵站 2 雨水泵站 雨水检测排放池 污水处理系统处理来自主装置的生产废水 统计水量 476 65 m3 h 全厂生活污水统计水量 13 m3 h 污水处理厂规模按 500 m3 h 设计 全厂系统雨水管网采用暗管排水方式 雨水系统设 2 座雨水提升泵站 1 雨水提升泵站 设计规模 14400 m3 h 2 雨水提升泵站设计规模 9000m3 h 其中雨水监控设施与 2 雨水提升 泵站合建 2 2 系统设计基础系统设计基础 本系统为宁波禾元化学有限公司年产 30 万吨聚丙烯 50 万吨乙二醇项目的配套的公用工程 项目 本系统为项目提供全厂生产 生活用水和消防用水 循环冷却水以及全厂污水处理 其 设计基础主要依据如下 2 1 浙江天圣控股集团有限公司 宁波禾元化学有限公司年产 30 万吨聚丙烯 50 万吨乙二 醇项目可行性研究报告委托书 2 2 专利商提供相关技术资料 2 3 宁波禾元化学有限公司提供的可行性研究报告基础资料及双方往来传真 会议纪要及 电子邮件等 2 4 宁波禾元化学有限公司提供的与该项目有关的基础资料 2 5 国家 行业 地方有关的标准规范 2 6 浙江天圣控股集团有限公司宁波禾元化学有限公司与中国石化洛阳石化工程公司签订 的 设计合同 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 3 页共 92 页 3 2 7 相关会议纪要 3 3 系统设计系统设计原则原则 3 1 严格遵循国家 行业 地方的法律法规 标准规范和相关规定 3 2 给排水及消防设计采用国内外先进可靠的工艺技术 在技术经济上达到世界先进 国 内一流的水平 3 3 满足安全 卫生 环保的要求 落实环境影响报告书及其批文对环保的要求 遵循项 目业主的投资效益和当地的社会效益协调统一 经济效益和环境效益协调统一的原则 在做好 主装置设计的同时 注重节能 环保 安全 消防 抗震 劳动安全及工业卫生的配套设计 三废 排放必须符合国家有关标准的要求 3 4 坚持工厂设计模式改革 优化工艺方案 合理设置操作岗位 尽量做到节约占地 节 省工程投资 减少定员 3 5 采用集中管理监视 分散控制的控制手段 提高自动化水平 降低劳动强度 3 6 力求运行可靠 操作简单 维修方便 3 7 优化用水工艺 一水多用 重复利用 如采用酸性水汽提净化水替代新鲜水 用作装 置注水和洗涤水等 并采用污水回用技术 节约淡水资源 减少排污 3 8 设备 材料选型可靠 降低能耗 降低生产成本 节省能源 3 9 充分依托利用宁波化学工业区公用工程及辅助设施 以节省工程投资 提高经济效益 3 10 预防为主 防消结合 的消防工作方针 依托工业园区现有消防站 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 4 页共 92 页 4 二 除盐水 凝结水站二 除盐水 凝结水站 1 1 水站概述水站概述 1 1 简介 除盐水 凝结水站为宁波禾元化学有限公司年产 30 万吨聚丙烯 50 万吨乙二醇项目配套的 除盐水系统 由中国石化集团洛阳石油化工工程公司设计 站内包括除盐水站 凝结水站 给 水 及消防 加压站 除盐水 凝结水站为 DMTO 等主装置 高温高压锅炉及化验室提供除盐 水 给水 及消防 加压站为全厂提供生产生活用水及全厂的消防用水 1 2 设计能力 1 2 1 除盐水站 除盐水站设计能力为 340m3 h 主要由预处理系统 反渗透装置及二级混床离子交换系统 及配套的加药装置以及化学清洗装置组成 其中预处理系统有多介质过滤器 活性炭过滤器 自清洗过滤器组成 本站原水是宁波碧海公司供给的工业水 在原水进入预处理系统前管道中 加入絮凝剂 在管道混合器中均匀混合后 水中的胶状物凝聚 降低了悬浮物含量 提高了过 滤效果 减轻了反渗透膜污染 预处理出水在列管式换热器中与蒸汽换热后由反渗透高压泵进 入反渗透膜除去大部分盐类 反渗透产水在脱碳塔中去除水中的二氧化碳后至中间水池 然后 由中间水泵升压至二级混合离子交换器深度除盐后送达除盐水箱 除盐水站内预处理出水水质 SDI 4 浊度 1NTU 余氯 0 1mg L Fe 0 05 mg L 混床出水水质 pH 7 8 Cond 0 2 s cm SiO2 0 02 mg L 铜 5 g L Fe 0 03 mg L 1 2 2 凝结水站 凝结水站的设计能力为 400m3 h 来自主装置的高温凝液在换热器中与送往用户的二级除盐 水换热后 进入凝液缓冲水箱 然后通过凝液提升泵经过除铁过滤器去除水中的水中悬浮物及 氧化铁颗粒物质 然后再经过活性碳过滤器 混合离子交换器 到除盐水箱 凝结水站来水指 标 总铁 250 mg L Cond 10 s cm SiO2 0 1 mg L COD 10 mg L SS 5 mg L 凝结 水站产水指标 Cond 0 2 s cm SiO2 0 02 mg L 铜 5 g L Fe 0 03 mg L 1 2 3 给水 及消防 加压站 给水站内生产给水设计规模 1850m3 h 正常用水量为 1025 m3 h 最大用量为 1802 m3 h 生产给水泵的能力为 620 m3 h 三用一备 生产水泵 0515 P 04A D 基本参数 流量 Q 620m3 h 扬程 H 40m 电机功率 110KW 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 5 页共 92 页 5 消防供水系统采用独立的稳高压环状供水系统 系统压力为 0 7 1 2Mpa 消防水设计 规模 450L S 厂区最大一处消防火灾时用水量 450L S 消防系统保有水量 12000 m3 消防水泵 设置为一台电动消防泵 两台柴油泵 两台稳压泵 在平时由消防稳压泵维持消防管网压力 本消防水给水泵由 1 台电动消防给水泵 2 台柴油机消防给水泵 2 台消防稳压泵组成 基 本参数如下 序号位号名称型号单位数量 10515 P 01电动消防泵 Q 225L S H 120m N 400KW 台1 20515 P 02A B柴油机消防泵 Q 225L S H 120m N 450KW 台2 30515 P 03A B消防稳压泵 Q 15L S H 80m N 22KW 台2 生活用水有两台无负压增压泵 一用一备 供给 生活水泵 0515 MP 01 基本参数 流量 Q 40m3 h 扬程 H 40m 电机功率 7 5KW 2 2 生产工艺原理生产工艺原理 2 1 除盐水处理单元 2 1 1 多介质过滤器 多介质过滤器是利用石英砂 无烟煤两种滤料去除原水中的悬浮物 滤料高度为1200mm属 于普通快滤设备 主要用于滤除原水中的细小颗粒 悬浮物 胶体 有机物等杂质 保证预处 理出水浊度 1NTU 保证RO系统进水的污染指数 SDI 4 含有悬浮物颗粒的水在管道混合器 中与絮凝剂充分混合 使水中形成胶体颗粒的双电层被压缩 当水从上流经滤料时 水中部分 的固体悬浮物进入上层滤料形成的微小孔眼 受到吸附和机械阻留作用被滤料的表层所截留 同时 这些被截留的悬浮物之间又发生重叠和架桥等作用 就好象在滤层的表面形成一层薄膜 继续过滤着水中的悬浮物质 这就是所谓滤料表面层的薄膜过滤 这种过滤作用不仅滤层表面 有 而当水进入中间滤层也有这种截留作用 为区别于表面层的过滤 称为渗透过滤作用 此 外 由于滤料彼此之间紧密地排列 水中的悬浮物颗粒流经滤料层中那些曲曲弯弯的孔道时 就有着更多的机会及时间与滤料表面相互碰撞和接触 于是 水中的悬浮物就在滤料表面粘附 即接触过滤 当胶体颗粒流过多介质过滤器的滤料层时 滤料缝隙对悬浮物起筛滤作用使悬 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 6 页共 92 页 6 浮物易于截留在滤料表面 当在滤料表层截留了一定量的污物形成滤膜 随时间推移过滤器的 前后压差将会很快升高 直至失效 此时需要利用逆向水流反洗滤料 使过滤器内石英砂及无 烟煤层悬浮松动 从而使粘附于石英砂及无烟煤表面的截留物剥离并被水流带走 恢复过滤功 能 正常情况下 当进出口压差达到一定值时停止运行进行反冲洗 反洗后再通过正洗投入运 行 反洗采用反渗透浓水 反洗时 在进水同时送入压缩空气 擦洗滤料 压缩空气强度为 18 25升 秒 米保证了多介质过滤器的反洗质量 有利于排除滤层中的沉渣 悬浮物等 并 防止滤料板结 使其充分恢复截污能力 过滤器底部布水装置采用多孔板 水帽 内装填料 使用的双层滤料是在过滤层上部放置 较轻的大颗粒无烟煤 下部为大比重的小颗粒石英砂 石英砂滤层高度800mm 无烟煤滤层高 400mm 这样可以充分发挥整个滤层的效率 提高截污能力保证良好的过滤效果 且不会在反 洗过程中出现乱层现象 本装置选用 7 台多介质过滤器 6 用 1 备 单台正常出力 80m3 h 平均运行流速 7 0m h 2 1 2 活性碳过滤器 活性炭可以吸附水中的有机物 余氯和少量油污 降低 COD 含量 去除水中的臭味 色度 以及残留的浊度 防止余氯对复合膜的氧化 活性碳过滤器运行一段时间后活性炭表面被吸附 质所占据 吸附量就达到了极限状态 以后吸附量就不在随吸附质浓度的提高而增加了 这时 将通过逆流反洗和气水擦洗的方式把吸附在活性炭表面的 反洗水也是采用反渗透浓水 本装 置由 5 台活性炭过滤器 4 用 1 备 单台正常出力 120m3 h 平均运行流速 12 0m h 2 1 2 1 吸附的机理 溶质从水中移向固体颗粒表面 发生吸附 是水 溶质和固体颗粒三者相互作用的结果 引起吸附的主要原因在于溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲合力 溶质的溶解程 度是确定第一种原因的重要因素 溶质的溶解度越大 则向表面运动的可能性越小 相反 溶 质的憎水性越大 向吸附界面移动的可能性越大 吸附作用的第二种原因主要由溶质与吸附剂 之间的静电引力 范德华引力或键力所引起 与此相对应 可将吸附分为三种基本类型 交换 吸附 物理吸附 化学吸附 在实际的吸附过程中 上述几类吸附往往同时存在 难于区分 2 1 2 2 影响吸附的因素 影响吸附的因素是多方面的 吸附剂结构 吸附剂性质 吸附过程的操作条件等都影响吸 附效果 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 7 页共 92 页 7 2 1 2 2 1 吸附剂的性质 由于吸附现象发生在吸附剂的表面上 所以吸附剂的比表面积越大 吸附能力就越强 吸 附容量也就越大 因此比表面积是吸附作用的基础 在能满足吸附质分子扩散的条件下 吸附 剂比表面积越大越好 例如 粉状活性炭比粒状活性炭性能好 主要原因就在于它的比表面积 比粒状活性炭的大 吸附剂的种类不同 吸附效果就不同 一般来说 极性分子型吸附剂易吸附极性分子型吸 附质 非极性分子型吸附剂易吸附非极性的吸附质 另外 吸附剂的颗粒大小 孔隙结构及表 面化学性质对吸附也有很大影响 2 1 2 2 2 吸附质的性质 某种吸附剂对不同的吸附质的吸附能力是不同的 吸附质在水中的溶解度对吸附有较大影 响 一般吸附质的溶解度越低 越容易被吸附 而不易被解吸 通常有机物在水中的溶解度是 随着链长的增长而减小的 而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度的减少而增加 因 此活性炭在原水中对有机物的吸附容量随着同系物分子量的增大而增加 如活性炭从水中吸附 有机酸的吸附容量的次序是 甲酸 乙酸 丙酸Cr3 Al3 Ca2 Mg2 K NH4 Na H Li 2 弱酸性阳离子交换树脂的选择顺序为 H Fe3 Cr3 Al3 Ca2 Mg2 K NH4 Na Li 3 强碱性阴离子交换树脂的选择顺序为 Gr2O72 SO42 Gr2O42 NO3 Cl OH F HCO3 HsiO3 4 弱碱性阴离子交换树脂的选择顺序为 OH Gr2O72 SO42 Gr2O42 NO3 Cl HCO3 a 软化与除碱 含有硬度成分 Ca2 和 Mg2 的水常用 Na 和 H 离子交换器软化 如果原水中碱度不高 软 化的目的只是为了降低 Ca2 Mg2 含量 则可以采用单级或二级 Na 离子交换系统 一级钠离子 交换可将硬度降至 0 5mmol L 二级则可降至 0 005 mmol L 以下 当原水碱度比较高 必须在 降低 Ca2 Mg2 的同时降低碱度 此时 多采用 H Na 离子联合处理工艺 当对原水进行除盐处理时 则流程中既要有阳离子交换器 又要有阴离子交换器 以去除 所有的阳离子和阴离子 原水依次经过一次阳离子交换器和一次阴离子交换器处理 称为一级 除盐 通过一级除盐处理 出水电导率可达 10 s cm m 以下 SiO20 3 时才适宜采用生化处理 总需氧量 TOD 有机物在高温下燃烧后 产生 CO2 H2O NO2 SO2所消耗的氧量称为总需氧量 以 TOD 表 示 TOD 的值一般大于 COD TOD 的测定方法 向氧含量已知的氧气流中注入定量的废水样 并将其送入以铂为触媒的 燃烧管中 在 900 高温下燃烧 水样中的有机物即被氧化 氧气流原有氧量减去剩余氧量即 为总需氧量 总有机碳 TOC 简称 TOC 是指废水中总的碳含量 测定方法也采用燃烧法 测出 CO2产生量 再折算出 含碳量 悬浮固体 SS 悬浮固体简称 是指每升污水中含有的悬浮固体的量 测定方法为 过滤 洗涤 干燥 称重 无机性水质指标 废水的无机性水质指标有 PH DO 氯化物 碱度 氮和磷 有毒化合物 重金属等 2 2 污水综合排放标准 污水综合排放标准 是 1998 年 1 月 1 日开始实施的综合水污染物排放控制标准 在污水综合排放标准中 将排放污染物按其性质及控制方式分为两类 并按建设年限规定 了部分行业允许排放水量和第一类污染物 第二类污染物最高允许排放浓度 该标准分 1997 年 12 月 31 日之前建设的单位 包括改扩建 和 1998 年 1 月 1 日以后建设 的单位 包括改扩建 并划分为三级 1 入 地面水环境质量标准 中 类水域 划定的保护区和游泳区除外 和排入 海水 水质标准 中二类海域的污水 执行一级标准 2 入 地面水环境质量标准 中 类水域 划定的保护区和游泳区除外 和排入 海 水水质标准 中三类四类海域的污水 执行二级标准 3 排入城市污水处理厂的污水 执行三级标准 地面水环境质量标准 中水质量划分标准 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 60 页共 92 页 60 类 主要适用于源头水 国家自然保护区 类 主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区 珍贵鱼类保护区 鱼虾产卵场等 类 主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区 一般鱼类保护区及游泳区 类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区 类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域 海水水质标准 中海水水质划分标准 一类 适用于海洋渔业水域 海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区 二类 适用于水产养殖区 海水浴场 人体直接接触海水的海上运动或娱乐区 以及与人 类食用直接有关的工业用水区 三类 适用于一般工业用水区 海滨风景旅游区 四类 适用于海洋港口水域 海洋开发作业区 表一 表二分别为 污水综合排放标准 中第一类污染物和第二类污染物的最高允许排放浓 度的部分污染物节选 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 61 页共 92 页 61 第一污染物最高允许排放浓度第一污染物最高允许排放浓度 污染物最高允许浓度 mg L 污染物最高允许浓度 mg L 总汞 0 05 总镉 0 1 总络 1 5 总砷 0 5 总铅 1 总镍 1 苯并芘 0 00003 六价铬 0 5 第二污染物石化企业最高允许排放标准第二污染物石化企业最高允许排放标准 标准分级一级标准二级标准三级标准 期间标准值 污染物 98 年 1 月 1 日后新 改扩建的 单位 mg L 97 年 12 月 31 日前 现有建设 的单位 mg L 98 年 1 月 1 日后新 改扩建的 单位 mg L 97 年 12 月 31 日前 现有建设 的单位 mg L 98 年 1 月 1 日后新 改扩建的 单位 mg L 97 年 12 月 31 日前 现有建设 的单位 mg L PH6 96 96 96 96 96 9 色度 50808080 悬浮物 7070150200400400 BOD520303060300300 COD60100120150500500 石油类 51010102030 挥发酚 0 50 50 50 522 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 62 页共 92 页 62 氰化物 0 50 50 50 511 氨氮 15152525 2 2 1 污水处理方法污水处理方法 废水的处理方法按对污染物实施的作用不同 可分为两类 即分离法和转化法 分离法是 把有害物从废水中分离出来 予以利用或无害化处理 转化法是使有害物转化为无害物 按废水处理时的作用性质 可分成物理法 化学法和生物法 2 2 1 1 物理法 物理法主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质 在其处理过程中不改变污 染物的化学性质 常用的物理法有采用格栅 筛网 砂滤等方法截留各类漂浮物 悬浮物等 利用沉淀 气浮等方法分离比重与水不同的各类污染物质 利用离心法分离各类悬浮物质等 2 2 1 2 化学法 化学法是利用化学反应的作用 去除污染物或改变污染物的性质 它包括向废水中投加各 类絮凝剂 使之与水中的污染物起化学反应 生成不溶于水或难溶于水的化合物 析出沉淀 使废水得到净化的化学沉淀法 利用中和过程处理酸性或碱性废水的中和法 利用液氯 臭氧 等强氧化剂氧化分解废水污染物的化学氧化法 利用电解的原理 在阴阳两极分别发生氧化和 还原反应 使水体达到以净化的电解法等 超滤 反渗透 电渗析 膜分离 萃取 磁分离 离心分离 过滤 气浮 除油 沉淀 筛除 术 技 理 处 法 理 物 消毒 离子交换 活性碳吸附 混凝 电解 氧化还原 中和 化学沉淀 术 技 理 处 法 学 化 2 2 1 3 生物法 生物法也称为生物化学法 简称为生化法 生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有 效的一种方法 它是利用自然界中存在的各种微生物 将污水中有机物分解和向无机物转化 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 63 页共 92 页 63 达到净化水质 消除其对环境污染和危害的目的 废水土地处理系统 厌氧塘 兼性塘 好氧稳定塘 稳定塘 术 技 理 处 化 净 然 自 水 废 水解酸化法 厌氧流化床 升流式厌氧污泥床 厌氧生物滤池 厌氧接触法 普通消化池 术 技 理 处 氧 厌 生物流化床 生物接触氧化法 生物转盘 生物滤池 生物膜法 序批式活性污泥法 氧化沟工艺活性污泥法 纯氧曝气活性污泥法 深井曝气活性污泥法 延时曝气活性污泥法 再生活性污泥法吸附 分段曝气活性污泥法 完全混合活性污泥法 推流式活性污泥法 活性污泥法 术 技 理 处 氧 好 术 技 理 处 化 生 UASB 废水的处理技术 按处理程度划分 可分为一级 二级 三级处理 一级处理 主要去除废水中悬浮固体和漂浮固体物质 主要包括筛滤 沉淀等处理方法 一 级处理后废水的 BOD 去除率一般只有 30 二级处理 主要去除废水中呈胶体和溶解状态的有机物 主要采用各种生物处理方法 BOD 去除率可达 90 以上 处理水一般可达标排放 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 64 页共 92 页 64 三级处理 在一级 二级处理的基础上 对难降解的有机磷 氮等营养性物质进一步处理 采用的方法有混凝 过滤 浮选 离子交换等 2 2 1 4 常用废水处理单元技术 2 2 1 4 1 筛除技术 筛除设备通常是指由金属栅条构成的格栅和金属筛 网 设备 一般安置在废水处理流程 的前端 用以去除废水中较大的悬浮物 飘浮物 纤维物质和固体颗料物质 从而保证后续处 理构筑物的正常运行 减轻后续处理构筑物的处理负荷 一 筛除设备的类型 1 格栅 按格栅形状 可分为平面格栅和曲面格栅 按栅条间隙 可分为粗格栅 50 100mm 中格栅 10 40mm 和细格栅 3 10mm 按栅渣清除方式 可分为人工清除格栅 机械清 除格栅和水力清除格栅 2 筛网 筛网设备按孔眼大小可分为粗筛网和细筛网 按工作方式可分为固定筛和旋转筛 二 设备和装置 1 常用的机械格栅设备 链条式格栅除污机 循环齿耙除污机 转臂式弧形格栅 钢丝绳牵引式格栅除污机 2 常用的筛网设备 固定式筛网 旋转筒筛 2 2 1 4 2 水质水量调节技术 无论是工业废水 还是城市污水或生活污水 水量和水质在 24 小时之内都有波动 一般 说来 工业废水的波动比城市污水大 中小型工厂的波动就更大 甚至在一日内或班产之间都 可能有很大的变化 这种变化对污水处理设备 特别是生物处理设备正常发挥其净化功能是不 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 65 页共 92 页 65 利的 甚至还可能遭到破坏 同样对于物化处理设备 水量和水质的波动越大 过程参数难以 控制 处理效果越不稳定 反之 波动越小 效果就越稳定 在这种情况下 应在废水处理系 统之前 设置均化调节池 用以进行水量的调节和水质的均化 以保证废水处理的正常进行 此外 酸性废水和碱性废水可以在调节池内中和 短期排出的高温废水也可通过调节以平衡水 温 另外 调节池设置是否合理 对后需处理设施的处理能力 基建投资 运转费用等都有较 大的影响 废水处理设施中调节作用的目的是 1 提供对有机物负荷的缓冲能力 防止生物处理系统负荷的急剧变化 2 控制 pH 值 以减小中和作用中化学品的用量 3 减小对物理化学处理系统的流量波动 使化学品添加速率适合加料设备的定额 4 当工厂停产时 仍能对生物处理系统继续输入废水 5 控制向市政系统的废水排放 以缓解废水负荷分布的变化 6 防止高浓度有毒物质进入生物处理系统 均化是用以尽量减少污水处理厂进水水量和水质波动的过程 其构筑物为均化池 亦称调 节池 调节池的形式和容量的大小 随废水排放的类型 特征和后续污水处理系统对调节 均 和要求的不同而异 主要起均化水量作用的均化池 称为水量均化池 简称均量池 主要起均化水质作用的均 化池 称为水质均化池 简称均质池 一般常有一种误解 认为沉淀池也可起均量或均质的作用 实际上沉淀池的作用主要是分 离固体 既不能均量 均质的作用也很小 且无保证 2 2 1 4 3 沉淀和气浮技术 1 沉淀技术 沉淀就是利用重力沉降将比水重的悬浮颗粒从水中去除的操作 沉淀是废水处理用途最广 泛的单元操作之一 沉淀池按在废水处理流程中的位置 主要分为初次沉淀池和二次沉淀池 1 初次沉淀池 污水中既含有分散颗粒又含有絮凝性颗粒 设计初次沉淀池的容量时 有效容积是表面负 荷 过流率 和沉淀时间的函数 由于大多数沉淀池的池深为 3m 左右 虽然停留时间通常作 为设计时的指标 但表面负荷也是一个有用的标志 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 66 页共 92 页 66 用于生物处理前的沉淀池常采用 2h 的沉淀时间 当只采用初次沉淀处理时 常选用 3h 我国对于前者常采用 1 1 5h 对于后一种情况则为 1 5 5h 2 二次沉淀池 从生物滤池和曝气池带至二次沉淀池中的悬浮固体通常具有良好的凝聚性 因此竖流式沉 淀池特别适宜 但它因有容量小 造价高 施工较困难等缺点 故国外使用也不广泛 应用较 多的是辐流式沉淀池 沉淀池的类型和结构 按水流方向划分沉淀池 有平流式 辐流式 竖流式三种形式 每种沉淀池均包括五个区 即进水区 沉淀区 缓冲区 污泥区和出水区 2 气浮 气浮法是以微细气泡作为载体 粘附水中的悬浮颗粒上 使其视密度小于水 然后颗粒被 气泡挟带浮升至水面与水分离去除的方法 气浮法目前在给水 工业废水和城市污水处理方面都有应用 气浮法按照产气方式不同分为 溶气气浮 充气气浮和电解气浮等主要气浮法 主要气浮法的比较主要气浮法的比较 类型溶气气浮充气气浮电解气浮 产气方式 1 加压溶气 2 真空释气 1 压缩空气通过微孔板 2 机械力高速剪切空气 电解池极板产生的氢 气和氧气 气泡尺寸 加压 50 150 m 真空 20 100 m 0 5 1 0mm 氢气泡 30 m 氧气泡 60 m 表面负荷5 10m3 m2 h 5 10m3 m2 h 10 50m3 m2 h 适用范围 给水净化 生活污水 工业废水处理 可取代 给水和废水处理中的沉 淀和澄清 可用于废水 深度处理的预处理及污 泥浓缩 矿物浮选 生活污水 工业废水处理 如油脂 羊毛等废水的初级处理 表面活性剂的泡沫分离 工业废水处理 含各 种金属离子 油脂 乳酪 色度和有机物 的废水处理 3 混凝技术 混凝的目的在于通过向水中投加一些药剂 通常称为混凝剂及助凝剂 使水中难以沉淀 的胶体颗粒能互相聚合 长大至能自然沉淀的程度 这个方法称作混凝沉淀 在给水处理和废 水处理中混凝沉淀都是最常用的方法之一 混凝处理中包括凝聚和絮凝两个阶段 在凝聚阶段水中的胶体双电层被压缩失去稳定而形 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 67 页共 92 页 67 成较小的微粒 在絮凝阶段这些微粒互相聚结 或由于高分子物质的吸附架桥作用相助 形成 大颗粒絮体 在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除 常用的无机盐类混凝剂 名称 分子式 精制硫酸铝 Al2 SO4 3 18H2O 工业硫酸铝 Al2 SO4 3 18H2O 明 矾 Al2 SO4 3 K2SO4 24H2O 硫酸亚铁 绿矾 FeSO4 7H2O 三氯化铁 FeCl3 6H2O 聚合氯化铝 Aln OH mCl3n m 通式 简写 PAC 常用的有机合成高分子混凝剂 聚丙烯酰胺 1 目前被认为是最有效的高分子之一 在废水处理中常被用作助凝剂 与铝盐或铁盐 配合使用 2 与常用混凝剂配合使用时 应按一定的顺序先后投加 以发挥两种药剂的最大效果 3 聚丙烯酰胺固体产品不易溶解 宜在有机械搅拌的溶解槽内配制成 0 1 0 2 的溶液 再进行投加 稀释后的溶液保存期不宜超过 1 2 周 4 聚丙烯酰胺有极微弱的毒性 用于生活饮用水净化时 应注意控制投加量 5 是合成有机高分子絮凝剂 为非离子型 通过水解构成阴离子型 也可通过引入基 团制成阳离子型 目前市场上已有阳离子型聚丙烯酰胺产品出售 常用的助凝剂 常用的助凝剂有 氯 生石灰 活化硅酸 活化水玻璃 泡花碱 影响混凝效果的主要因素有 水质 pH 值 水温 水力学条件及混凝反应的时间 中和及 pH 值的控制技术 含酸碱废水来源很广 化工厂 化纤厂 电镀厂 炼油厂以及金属酸洗车间等都排出 酸性废水 有的废水含有无机酸如硫酸 盐酸等 有的则含有蚁酸 醋酸等有机酸 有的则兼 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 68 页共 92 页 68 而有之 用化学法去除废水中过量的酸或碱 使其 pH 值达到中性左右的过程称为中和 处理含酸 废水时通常以碱和碱性氧化物为中和剂 而处理碱性废水则以酸或酸性氧化物作中和剂 在工业废水处理中 中和处理常常用于以下几种情况 1 在废水排入水体之前 因为水生生物对 pH 值的变化极其敏感 当大量废水排入后使 水体的 pH 值变得偏酸或偏碱时 会产生不良影响 2 在废水排入城市排水管道之前 由于酸 碱对排水管道产生腐蚀作用 一般城市排 水管道对排入工业废水的 pH 值都有明确的规定 3 在废水需要进行化学或生物处理之前 对于化学处理 例如凝聚 除磷等 要求 废水的 pH 值升高或降低到某一需要的最佳值 对于生物处理 废水的 pH 值通常应维持在 6 5 8 5 范围内 以保证处理构筑物的微生物维持最佳活性 酸性废水中和处理经常采用的中 和剂有石灰 石灰石 白云石 氢氧化钠 碳酸钠等 碱性废水中和处理则通常采用盐酸和硫 酸 酸性废水的中和法可分为三类 酸性废水与碱性废水混合 投药中和及过滤中和 碱性废 水的中和处理法有用酸性废水中和 投酸中和和烟道气中和三种 2 32 3 污水处理场进出水水质及设计规模污水处理场进出水水质及设计规模 2 3 1 设计规模 污水处理场是针对厂区污水进行设计的 污水预处理场设计规模为 500m3 h 包括污水处 理系统 雨水系统 1 雨水泵站 2 雨水泵站及监测排放池 事故缓冲池系统三个系统 2 3 1 1 污水处理场 污水处理场接纳的污水包括 DMTO 装置 LORU 装置 PP 装置 EO EC 装置及公用工程各单 元生产排水及全厂地面冲洗水 污染雨水 生活污水等 全厂的生产污水和生活污水系统进入污水场处理达到 污水综合排放标准 GB8978 1996 三级标准 排入园区内系统污水管网至宁波北区污水处理场统一处理 生产 生活污水统计水量 489 65m3 h 污水预处理场设计规模按 500m3 h 设计 2 3 1 2 雨水提升泵站 全厂系统雨水管网采用暗管排水方式 全厂雨水系统设 2 座雨水提升泵站 其中 2 雨水泵 站与雨水监控设施合建 1 雨水泵站位于厂区甲醇罐区东侧 1 雨水提升泵站设计规模为 14400m3 h 2 雨水提升泵站设计规模为 9000m3 h 来自全厂区的雨水经管道自流到雨水泵站 吸水池 经提升排入雨水监控池监控合格后 自流排入工业园区景观渠后排海 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 69 页共 92 页 69 2 3 1 3 雨水监控及事故消防水设施 雨水监控主设施主要是通过雨水系统收集厂区未被污染的雨水及不受污染的生产排水 监 控后无污染雨水排入工业园区市政雨水管网 污染的雨水用污染雨水泵送至污水处理场处理 2 雨水泵站与雨水监控设施合建 设计规模 9000m3 h 雨水监控池内应设置 COD 在线分析仪表 和报警 并传至污水处理场控制室 雨水监控池有效容积 6000m3 为了防止污染 保护环境 本工程事故消防水设置有事故池 事故池有效容积 18000m3 当全厂某装置发生火灾时将消防事故水利用雨水系统排至事故池储存 当火灾扑灭后在将消防 事故水用泵提升到污水处理场处理 经监控水质后 如达到回用标准回用 如达到 污水综合 排放标准 GB8978 1996 三级标准后 排入区内系统污水管网至宁波北区污水场统一处理 2 3 2 进出水水质 2 3 2 1 设计进水水质 生产污水设计进水水质见下表 除 pH 外 其余单位均为 mg L 项目 pHCOD 石油类挥发酚硫化物 设计参数 6 9 2000 30 20 20 2 3 2 2 设计出水水质 生产污水监控合格达到 污水综合排放标准 GB8978 1996 三级标准后 排入区内系 统污水管网至宁波北区污水场统一处理 污水综合排放标准 GB8978 1996 三级标准 除 PH 外 其余单位均为 mg L 项目 pHCODSS 石油类挥发酚硫化物 设计参数 6 9 500 400 30 2 0 2 0 另附中水回用水质指标如下 项目 pHCODSS 石油类硫化物 设计参数 6 5 9 50 5 2 0 1 3 3 工艺流程说明 工艺流程说明 本污水处理场的设计参考相关工厂的排污量及其污水处理场的工艺流程 考虑生产成本 操作弹性 决定本污水处理场采用六个不同功能的系统予以设计 这六个系统是预处理系统 厌氧生化处理及沼气回收系统 两级好氧生化处理系统 中水回用及排放系统 污泥处理系统 化学药剂及营养盐投配系统 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 70 页共 92 页 70 污水处理场采用物理法和生物化学法组合处理工艺 即由 预处理 厌氧池 好氧池 射流 曝气池 微孔曝气池 陶粒过滤 活性炭过滤 的处理工艺 3 1 废水预处理系统 预处理系统包括生活污水拦污提升 全部废水水量调节和废水初沉等 主要利用污水的物 理方法去除污水中的大颗粒污物 生活污水经格栅拦污后由集水池收集 通过集水池污水提升泵送至调节池 集水池内设高 低液位指示连锁 根据液位控制提升泵高开低停 来自装置区的其它带压废水从界区北侧直接 进入调节池 调节池停留时间 24h 有效容积 11000m3 一座 根据需要向调节池内投加碱 液 调节池内设 PH 在线仪表 池内同时设水下推进器混合调节污水 调节池内废水由调节池 污水提升泵送至初沉池 一座 出水管上设流量计 初沉池为中间进水周边排水辐流式沉淀 池 内设周边传动刮泥机 3 2 厌氧处理系统 厌氧处理指在无分子氧的条件下 通过厌氧微生物 包括兼性微生物 的作用 将废水中 的各种复杂有机物转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程 本装置采用的厌氧反应器称为上流式厌氧污泥床反应器 简称 UASB 反应器 UASB 主体部 分分为两个区域 即反应区和气 液 固三相分离区 在反应区下部 是沉淀性能良好的污泥 颗粒污泥或絮凝状污泥 形成的厌氧污泥床 当废水由反应器底部进入反应器后 由于水的 向上流动和产生的大量气体上升形成了良好的自然搅拌作用 并使一部分污泥在反应区的污泥 床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层 悬浮液进入分离区后 气体首先进入集气室被分离 含有 悬浮液的废水进入分离区的沉降室 由于气体已被分离 在沉降室摇动很小 污泥在此沉降 由斜面返回到反应区 3 2 1 复杂的有机物厌氧降解可分为四个阶段 1 水解阶段 复杂的非溶解性的聚和物被转化为溶解性有机物或简单有机物的过程 水解的过程比较缓慢 多种因素可能仍响水解的速度与程度 水解温度 有机物停留时间 有机物组成 有机物的颗粒大小或溶解程度 PH 值 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 71 页共 92 页 71 氨的浓度 水解产物的浓度 2 酸化 或发酵 阶段 溶解性有机物在微生物的作用下转化为挥发性脂肪酸等物质 的过程 3 乙酸化阶段 酸化的产物被进一步转化为 乙酸 氢气 碳酸以及新的细菌物质 4 产甲烷阶段 在此阶段 乙酸 氢气 碳酸 甲醇和乙醇等被转化为甲烷 二氧化 碳和新的细胞物质 虽然厌氧消化过程可以分为四个阶段 但在厌氧反应器中四个阶段是同时进行的 并保持 某种程度的动态平衡 这一平衡一旦被 PH 温度 有机负荷等外加因素破坏 则首先将使产甲 烷阶段受到抑制 其结果会导致脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化 甚至会导致整个厌氧硝 化过程的停滞 3 2 2 影响厌氧处理的因素有 厌氧进水温度及温度的波动 中温厌氧消化的最适宜温度 35 38 若低于 32 或高于 40 厌氧硝化的效率将明显降低 水温高出生长温度上限 则导致细菌死亡 当温度恢复后细菌活性也不能恢复 而当温度降低 时 细菌则逐渐停止或减弱其代谢活动 细菌处于休眠状态 其生命力可维持相当长时间 当 温度上升至其原来温度时 细菌活性很快恢复 因而厌氧反应器在实际运行中应避免温度超过 生长温度上限 废水的 PH 值与 PH 值缓冲能力 a pH 值的重要性 pH 值是废水厌氧处理最重要的影响因素之一 厌氧处理中水解菌与产酸菌对 PH 有较大范 围的适应性 大多数这类细菌可以在 pH 5 0 8 5 范围内生长良好 一些产酸菌在 PH 小于 5 0 时仍可以生长 但通常对 PH 敏感的甲烷菌适宜生长 PH 值为 6 5 7 5 最好为 6 8 7 2 这些是通常情况下厌氧处理所应控制的 PH 范围 厌氧处理的 pH 范围是指反应器内反应区的 pH 而不是进水的 pH 因为废水进入反应器内 生物化学过程和稀释作用可迅速改变进液的 pH 值 对 pH 值改变最大的影响因素是酸的形成 特别是乙酸的形成 因此含有大量溶解性碳水化合物 例如糖 淀粉 等的废水进入反应器后 pH 将迅速降低 而乙酸的废水进入反应器后 pH 将上升 对于含大量蛋白质或氨基酸的废水 由于氨的形成 pH 会略有上升 因此对不同的情况的废水可选择不同的进水 pH 值 这一进水 pH 值可能高于或低于反应器内污泥所要求的 pH 值 培训教材 1 版 SKCC 007 T 0101 宁波禾元化学宁波禾元化学 有限公司有限公司 水处理基础知识水处理基础知识 第 72 页共 92 页 72 甲烷菌 pH 值的变化非常敏感 pH 值低于下限持续过久 会导致甲烷菌活性丧失殆尽而产 乙酸大量繁殖 引起反应器系统的 酸化 严重酸化发生后 反应器系统难以恢复至原有状 态 pH 值对产甲烷菌的影响与 VFA 的浓度有关 这是因为乙酸以及其它 VFA 在非离解状态下有 毒的 pH 值越低 游离酸所占比例越大 因而在同一总 VFA 浓度下他们的毒性越大 pH 值的波动对厌氧污泥的产甲烷活性也会产生影响 其影响程度取决于 a 波动持续的时 间 b 波动的幅度 一般 pH 越低 影响越大 c VFA 的浓度 d VFA 的组成 b pH 值的缓冲能力 厌氧过程中未经酸化的碳水化合物被酸化菌转化为 VFA 因而为保持一定的酸碱度 废水 需要具有一定的 pH 缓冲能力 即酸或碱性的中间产物积累时防止 PH 剧烈变化的能力 实际上 pH 值突然增加的风险非常小 因为废水厌氧处理一般能够产生足够的二氧化碳 这些二氧化碳能中和例如 Na 这样的强碱离子 仅在某些特别情况下 pH 才后才会有升高到危 险程度 为了维持厌氧反应系统的 pH 增大其碳酸氢盐的缓冲能力 往往向厌氧反应器中加入碳酸 氢纳 碳酸氢纳的价格较很高 实践证明出水循环也可以改进进水缓冲能力 有机负荷 厌氧处理系统正常运转取决与产酸与产甲烷反应速率的相对平衡 若有机负荷过高 则产 酸率将大与用酸率 产甲烷率 挥发酸将积累而使 pH 值下降 破坏产甲烷阶段的正常运行 严重时产甲烷菌停顿 系统失败并难以恢复 此外 有机负荷过高 则过高的水利负荷还会使 消化系统中污泥的流失速率大于增长速率而降低消化效率 厌氧活性污泥浓度 厌氧活性污泥主要由厌氧微生物及代谢和吸附的有机物 无机物组成 厌氧污泥的浓度和 性状与消化的效能有密切关系 性状良好的污泥是厌氧消化的基础保证 厌氧污泥的性质主要 表现它的作用效能与沉淀性能 前者主要取决与活性微生物的比例以及其对低温的适应性和活 微生物中生长速率低的产甲烷菌的数量是否达到与不产甲烷菌数量想适应的水平 活性污泥的 沉淀性能是指污泥混合液在静止状态下的下沉速度 它与污泥的凝聚性能有关 与好氧处理一 样 厌氧活性污泥的沉淀性能也可以 SVI 衡量 在上流式厌氧污泥反应器中 当活性污泥的 SVI 值为 15 20 时污泥具有良好的沉淀性能 废水的营养比 厌氧处理中 C N P 比值一般控制在 200 300 5 1 在厌氧处理时提