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小区污水处理系统讲义 第一章 小区污水处理及技术 一、概 述医院、港口、公园、商业中心、新建的郊外住宅区、高级住宅区、疗养区、学校、农场、渔场、狩猎场等均可称为小区，我们最常遇到的主要是由居住区、疗养院、商业中心、机关学校等一种功能或多种功能构成的相对独立的区域，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准，必须设置独立的污水处理设施，这就是我们所指的小区污水处理。小区污水系统的处理能力，各国并无统一的限定。前苏联曾建议单个构筑物的处理能力不宜超过1400m3/d，美国则把小厂的处理能力限定在3785 m3/d的范围内。根据我国情况，建议把等于或小于4000 m3/d的处理厂定义为小区污水处理厂。小区污水不同于城市污水（常包括部分工业废水），属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，即比城市污水低，污水可生化性良好，处理难度小。小区污水的处理工艺依据小区污水排入水体的功能不同而异，常用处理方法有：化粪池、一级处理（初次沉淀池）、生物二级处理及二级处理后再经消毒回用等。由于小区污水处理水量较小，管理水平不高，所以，在工艺设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺，以防止因污泥处理不善造成二次污染。目前，较为常用的处理工艺有：污水调节池初次沉淀池生物接触氧化池二沉池出水，生物接触氧化是应用最广泛的方法，主要优点是停留时间短、易挂膜，尤其适合设备化，埋地建设倍受环保公司及用户青睐，但由于维修管理及设备防腐等方面的问题，近年来应用受到限制。但如果建成地下钢筋混凝土形式，设置人员通道以便维修，此种地下建设方式在小区水处理中具有较大市场，但这种方式一般处理规模较小，每天排放污水量小于几百吨的小区较为理想。对上千吨的小区污水处理，推荐采用地面建设方式，生物处理部分可采用接触氧化，也可采用SBR或其改进型CASS工艺，曝气方式建议采用低噪音的风机或水下曝气机。污水调节池混凝沉淀过滤出水，对处理程度要求不高，且水量较小时，可采用此工艺，具有占地面积小，异味小，管理简单等优点。另外，在好氧生物处理之前加上酸化水解，有利于降低能耗，提高系统的总去除率。生活小区通常有较大的绿地面积，如果把污水处理后回用于浇灌绿地、道路、冲洗汽车，应在上述处理出水后加上消毒或其它补充措施。二、小区污水处理厂设计原则1. 处理出水要求和处理程度一般来说，不同小区对出水的要求差异较大。应根据我国地面环境质量标准（GB383888）和污水综合排放标准（GB897896）的有关规定和当地环保部门的要求确定处理程度，以确保出水水质。如果出水采用土地处理法处理，则按土地处理法的要求计算；2.污水处理设施的设计和建设必须结合小区的整体规划和建筑特点，即外观设计上要与小区建筑环境相协调，以求美观；3.在污水处理工艺上力求简单实用，以方便管理；4.在高程布置上应尽量采用立体布局，充分利用地下空间。平面布置上要紧凑，以节省用地；5.污水处理厂位置应尽可能位于小区下风向，与其它建筑物有一定的距离，以减少对环境的影响；6.设备化，定型化，模块化，施工安装方便，运行简易，设备性能稳定，适合分期建设；7.处理程度高，污泥产量少，并尽可能采用节能处理技术；8.处理构筑物对水力负荷和有机物负荷的适应范围较大，使系统有较好的经受冲击负荷的能力。9.小区内的人口是逐渐增加的。因此，小区污水处理厂应按可预期的发展规划作为流量设计的基础。根据我国情况，可考虑采用20年的设计周期。三、小区污水处理技术及流程新编建筑给水排水设计规范（征求意见稿）中补充了小区污水处理的内容。因此，本部分内容以此为基础，包括了化粪池的设置、含油废水的预处理、医院污水的消毒和放射性废水、有毒有害废水的预处理、高温废水预处理、一级处理（初次沉淀池）、生物二级处理及二级处理后再经消毒回用等。本节第一部分先介绍新编（设计规范）4.8小型生活污水处理的内容, 然后重点介绍二级生物处理及水回用方面的内容等。（一） 4.8 小型生活污水处理（摘自新编建筑给水排水设计规范（征求意见稿）4.8.1 公共食堂和饮食业的污水以及其它含油污水，应经除油装置后方允许排入污水管道。4.8.2 隔油池设计应符合下列规定：l.污水流量应按设计秒流量计算。2.污水在池内的流速，应根据含油污水性质确定；1）含食用油污水，不得大于0.005ms。2）含汽油、柴油、煤油及其它工业用油的污水，宜采用0.0020 0lms。3.停留时间可按下列规定确定：l）含食用油污水宜为210min。2）含汽油、柴油、煤油及其它工业用油的污水，宜为0.5lmin4.人工除油的隔油池内存油部分的容积，不得小于该池有效容积的25。5.池内污水池进水管应考虑有清通的可能，并应设活动盖板。6.污水夹带其它沉淀物时，在排入隔油池前未经沉淀处理者，应在池内另附加沉淀部分容积。7.油脂及沉淀物清除周期不宜大于6d。8.除油池出水管管底至池底的深度，不得小于0.6m。4.8.3 温度高于40的排水，应首先考虑将所含热量回收利用，如不可能或不合理时，在排入城镇排水管道之前应设降温池，降温池应设置于室外。4.8.4 降温宜采用较高温度排水与冷水在池内混合的方法进行。冷却水应尽量利用低温废水。所需冷却水量应按热平衡方法计算。4.8.5 降温池的容积应按下列规定确定：l.间断排放污水时，应按一次最大排水量与所需冷却水量的总和计算有效容积。2.连续排放污水时，应保证污水与冷却水能充分混合。4.8.6 降温池管道设置应符合下列要求：l.有压高温污水进水管口直装设消音设施，有两次蒸发时，管口应露出水面向上；无两次蒸发时，管口宜插进水内200mm以上。2.冷却水与高温水混合可采用花管喷洒，采用生活用冷水做冷却水时，应采取防回流污染措施。3.降温池虹吸排水管管口应设在水池底部。4.应设通气管，并引至不妨碍通行处。4.8.7 建筑物生活排水在下列情况下宜设置化粪池：l.城镇、居住小区或厂区无污水处理设施，污水排入江河湖海时；2.城镇污水处理厂设施和市政污水管道已满负荷运行，无法接纳时；3.居住小区、医院等设有生活污水处理设施，需要预处理时。4.8.8 化粪池的设置应符合下列要求：1.化粪池宜设置在接户管的下游端，便于机动车清掏的位置。2.化粪池池外壁距建筑物外墙不宜小于5m，并不得影响建筑物基础。3.化粪池距离地下水取水构筑物不得小于30m。4.化粪池不得设置于建筑物内。4.8.9化粪池有效容积应为污水部分和污泥部分容积之和。其计算参数应符合下列规定；1.每人每日污水量和污泥量，应按表4.8. 91确定。表4.8. 91 每人每日污水量和污泥量分 类生活和生产合流废水生活污水每人每日污水量（L）与用水量相同2030每人每日污泥量（L）0.70.42 污水在池中停留时间应根据污水量确定，宜采用1224h。3 污泥清掏周期应根据污水温度和当地气候条件确定，宜采用312个月。4 新鲜污泥含水率可按95、发酵浓缩后的污泥含水率可按90计算。5 污泥发酵后体积缩减系数宜取0.8。6 清掏污泥后遗留熟污泥量的容积应按污泥部分容积的20计算。7 化粪池实际使用人数占总人数的百分数可按表4.8.92确定。表4.8.92 化粪池使用人数百分数建筑物名称百分数(%)医院、疗养院、养老院、幼儿园（有宿舍）100住宅、集体宿舍、旅馆70办公楼、教学楼、实验楼、工业企业生活间40公共食堂、餐饮业、影剧院、体育场（馆）和其它场所（按座位）104.8.10 化粪池的构造，应符合下列要求：1 化粪池的长度与深度、宽度的比例应按污水中悬浮物的沉降条件和积存数量，经水力计算确定，但深度（水面至地底）不得小于l.3m，宽度不得小于0.75m，长度不得小于l.0m，圆形化粪池直径不得小于1.0m。2 双格化粪池第一格的容量直为计算总容量的75，三格化粪池第一格的容量宜为总容量的60，第二格和第三格各宜为总容量的20。3 化粪池格与格之间应设通气孔洞。4 化粪池进水口、出水口应设置连接并与进水管、出水管相接。5 化粪池进水管口应设导流装置，出水口处及格与格之间应设拦截污泥浮渣的设施。6 化粪池池壁和地底，应防止渗漏。7.8.11 医院污水必须进行消毒处理。消毒处理后，水质应符合现行医院污水排放标准的要求。4.8.12 经消毒处理后的污水，不得排入生活饮用水的集中取水点上游1000m和下游100m的水体范围内。经消毒处理后的污水，如排入娱乐和体育用水水体、渔业用水水体时，还应符合有关标准要求。4.8.13 医院污水处理构筑物，宜与病房、医疗室、住宅等有一定防护距离，并应设置隔离措施。4.8.14 肠道病毒等传染病房的污水，如经技术经济比较认为合理时，可与普通病房污水分别进行处理。4.8.15 医院污水处理流程应根据污水性质、排放条件等因素确定，一般排入城市下水道时，宜采用一级处理；排放到地表水体时，宜采用二级处理。4.8.16 化粪池作为医院污水消毒前的预处理时，化粪池的容积应按污水在池内停留时间不小于36h计算，污泥清掏周期不得小于一年。4.8.17 医院污水清毒一般宜采用氯消毒（液氯、氯片、漂白粉或漂粉精）。如运输或供应有困难时，可采用现场制备次氯酸钠、二氧化氯等消毒方式。如有特殊要求并经技术经济比较认为合理，可采用臭氧消毒法。4.8.18 含放射性物质、重金属及其它有毒、有害物质的污水，如不符合排放标准时，须进行单独处理后，方可排入医院污水处理站或城市排水管道。4.8.19 医院污水处理系统的污泥，宜由城市环卫部门集中处置。当城镇无集中处置条件时，可采用高温堆肥或石灰消化等方法处理。4.8.20 居住小区、公共建筑物生活排水在下列情况下应设置生活污水处理设施。1 城镇近期无污水处理厂；2 生活污水经化粪池处理达不到污水排放标准；3 城市环保、卫生部门规定的大型公共建筑生活污水必须进行处理后排入市政管道时。4.8.21 生活污水处理设施的工艺流程应根据污水性质、回用或排放要求确定，一般应采用生物处理工艺。4.8.22 生活污水处理设施前宜设置调节地，调节池的有效容积应经计算确定，也可取46平均小时污水流量。当采用序批式活性污泥法（SBR）处理工艺时，应根据污水排放规律、处理周期和容积等因素确定。4.8.23 生活污水处理设施的设置应符合下列要求：l 处理站的位置应在常年主导风向的下风向，且应用绿化带与建筑物隔开。2 处理站宜设置在绿地、停车坪及室外空地的地下。3 处理站如布置在建筑地下室时，应有专用隔间。4 处理站与给水泵及清水池水平距离不得小于10米。4.8.24 设置生活污水处理设施的房间或地下室应有良好的通风系统，当处理构筑物为敝开式时，每小时换气次数不宜小于15次，当处理设施有盖板时，每小时换气次数不宜小于5次。4.8.25 生活污水处理应设置排臭系统，或设置有效的臭气处理装置，其排放口位置应避免对周围人、畜、植物造成危害和影响。4.8.26 生活污水处理构筑物机械运行噪声不应超过现行的国家标准城市区域环境噪声标准的要求。对建筑物内运行噪声较大的机械应设独立隔间。4.9 中 水4.9.1 居住小区、公共建筑设置中水工程应综合社会效益、环境效益，经技术经济比较后确定。4.9.2 中水工程的水源应优先选用优质杂排水和冷却水，严禁将工业污水、传染病医院污水和放射性污水作为中水水源。4.9.3 中水处理工艺流程应根据水质、水量和中水用途等因素，进行技术经济比较后确定。4.9.4 中水系统设计应进行水量平衡计算。当采用生活饮用水作为中水应急补充给水时，应采取防回流隔断措施。4.9.5 中水原水系统应设分流、溢流和超越管。4.9.6 处理后的中水一般可用于厕所冲洗、绿化、洗车、扫除等用水，其水质应符合现行的生活杂用水水质标准的要求。如用于水景用水，则其水质应符合水景水质要求。4.9.7 中水管道严禁与生活饮用水给水管道连接。中水管道应采用耐腐蚀材料，外壁应涂有浅深色标志。管道系统、中水水箱（池）、水泵、阀门、水表、给水柱均应有明显的“中水”标记，管道上不得装设取水龙头，宜采用壁式或地下式给水柱。三、小区污水处理流程根据小区废水处理的原则，应选择处理效果稳定、产泥少、节能的处理方法。小区系统中的各类建筑物一般均建有化粪池，所以，化粪池应与污水处理方法相结合。几种常用的处理工艺：在流程开始时一般要考虑设置均化池，这是因为小区在水质和水量上的变化都比城市污水处理厂大。均化池一般设在格栅以后。物化和生化处理是去除污染物的核心部分。四、组合式污水处理厂或设备组合式处理厂以装配好的或易于组装的标准定型设备部件出售。在国内埋地设备曾风靡一时，主要优点是施工快，不占地面绿地，很多设计单位和用户非常欢迎，设计人员选设备很简单，而要设计污水处理厂工作量较大，所以，非常喜欢用设备化产品。环保公司制造设备利润丰厚，而土建工程利润较低，因此，企业大做广告和公关。但是实际应用表明，确实存在不少问题，对设备的维修管理困难，对运行情况考核不便，单机处理水量有限，使用寿命等均有待时间验证，因此，对埋地设备一直争议很大，现在，埋地设备热已经降温。建于地下的可检修、便于操作（有人员操作空间）污水处理设计方式应于推荐。上千吨的污水处理厂建议采用地上式。在水量不大，场地十分紧张时仍可考虑用埋地设备。埋地设备的确工艺流程一般均采用两段接触氧化和沉淀工艺，水力停留时间一般为2小时，污水进入设备前，先进行水量调节和提升。五、SBR及CASS处理工艺的原理及参数选择(一)序批式活性污泥法(SBR)1、概述SBR是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）的简称，它是从Fill&Draw (加入及排放) 反应器发展而来的，Fill&Draw比连续流活性污泥产生的还早，主要用于间歇排放的工厂或农村的污水处理，具有工艺简单、运行稳定等优点。20年代后，工业化和城市化的迅猛发展，生活污水和工业废水量増加，采用Fill&Draw系统常需要多个反应池交替运行，当时，有关自动控制设备和技术还很落后，进水、曝气、沉淀、排水等操作都依靠人工完成，规模扩大后，管理十分复杂，因此，连续流反应器(Continous Activated Sludge Reactor,简称CAS)很快替代了Fill&Draw系统。七十年代初，为了解决连续流污水处理工艺（CAS）中存在的一些问题，由美国Robert Irvine教授等人发起，日本、澳大利亚等国都对间歇式活性污泥工艺进行了重新研究和评价，R. Irvine教授等人于1979年发表了第一篇运用间歇活性污泥反应器处理污水的论著。随着研究的不断深入，该工艺的机理和优越性被广泛认识。本世纪80年代各种新型不堵塞曝气器、新型浮动式出水堰（滗水器、撇水器）和自动监控硬件设备和软件技术的出现和发展，使SBR充分显示出优势，并迅速得到开发和应用。1984年美国环保局通过了SBR技术评价，同时，由于联邦政府的资助，SBR成为美国中小型污水处理的首选工艺。1985年日本下水道理事会公布了对间歇式活性污泥法的技术评价报告书，充分肯定了其优点， SBR工艺在日本仍保持着小型污水处理厂世界上数量第一的记录。在澳大利亚，公用事业部引入SBR工艺用于城市污水处理，SBR法已成为城市污水处理的主导工艺，近10年来已建成SBR污水处理厂近600座。我国自1985年建成首座处理肉类加工污水的SBR系统后，又陆续在城市污水及工业废水处理领域得以应用。2、工作原理SBR的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体。所谓序列包括两层含义：一是不同SBR池的运转是按顺序进行，由于污水大都是连续或半连续排放，SBR为2个池或多个池交替运行，因此，从总体上污水连续按顺序依次进入每个反应器，它们相互协调作为一个有机的整体完成污水净化功能。但对每一个SBR池是间歇进水的；二是每个SBR的运行操作分阶段、按时间次序进行。典型SBR工艺的一个完整运行周期由五个阶段组成，即进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段和闲置阶段。从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。典型的运行模式见图1。进水阶段接纳需处理的废水，有调蓄和匀质作用，此阶段可曝气或不曝气；反应阶段是停止进水后的反应过程，根据需要可以在富氧和缺氧条件下进行，也可周期性进行，但一般以富氧为主；沉淀阶段进行泥水分离，分离后的上清液排出池外；排水完成后至再次进水之间为闲置阶段。闲置阶段内可采取措施恢复污泥活性并等待下一周期的开始。在一个运行周期中，各阶段的运行时间和控制参数等都可以根据污水水质和出水要求灵活掌握。SBR工艺的五个运行阶段，可按实际情况省去某一阶段（如闲置期），也可以把反应期与进水期合并，还可在进水期间同时曝气等，控制十分灵活。3、工艺特点从目前的污水好氧生物处理的研究、应用及发展趋势来看，SBR称得上简易、快速、低耗的污水处理工艺。与连续式活性污泥法比较，SBR法具有以下特点：SBR装置结构简单，运转灵活，操作管理方便。投资省，运行费用低。Ketchum等人的统计结果表明：采用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%。可抑制丝状菌生长繁殖，不易发生污泥膨胀，污泥指数SVI较低，有利于活性污泥的沉淀和浓缩。SBR处于好氧/厌氧的交替运行过程中，能够在去除碳物质的同时实现脱氮除磷。SBR处理工艺系统布置紧凑、节省占地。运行稳定性好，能承受较大的水质水量冲击。各项运行控制参数都能通过计算机加以控制，易于实现系统优化运行。由于SBR的诸多优点，近年来在我国得到较广泛的应用，实践表明SBR仍有不足之处。在实际工作中，废水排放规律与SBR间歇进水的要求存在不匹配问题，特别污水量较大时，需多套SBR池并联操作，增加了控制系统的复杂性。连续进水间断排水的改进型间歇式活性污泥法是对SBR技术的发展，保留了SBR的优点，克服了缺点，在工程应用中更加方便。(二)周期循环延时曝气活性污泥法(ICEAS)周期循环延时曝气活性污泥法（Intermittent Cycle Extended Aeration System,简称图案2 ICEAS及CASS原理图ICEAS）是80年代初在澳大利亚发展起来的。1976年建成世界上第一座ICEAS污水处理厂，随后在日本、美国、加拿大、澳大利亚等地得到广泛应用。1986年美国国家环保局正式承认ICEAS工艺属于革新代用技术（I/A）技术。 ICEAS最大的特点是在SBR池内增加了一个生物选择器，实现了连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌, 其容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。据有关资料介绍，污泥膨胀的直接原因是丝状菌的过量繁殖。由于丝状菌比菌胶团的比表面积大，因此，有利于摄取低浓度底物。但一般丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小，在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状菌占优势，这样利用基质作为推动力选择性地培养菌胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌。所以，在ICEAS池进水端增加一个设计合理的生物选择器，可以有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的运行稳定性。ICEAS工艺对污染物质的降解是一个时间上的推流过程，集反应、沉淀、排水于一体，是一个好氧缺氧厌氧交替运行的过程，并具有一定脱氮除磷效果。综上所述，ICEAS工艺流程简单，具有SBR的优点，实现了连续进水，使其在大型污水处理厂的应用成为现实。该工艺强调延时曝气，污泥负荷很低（0.04-0.05kgBOD5/kgMLSS.d），因此，使ICEAS工艺投资低（无初沉池、二沉池及污泥回流设备）的优点在实际工程中无法体现，因此影响了这种工艺的推广应用(三)周期循环曝气活性污泥法(CASS)的提出1.CASS工艺的提出CASS(Cyclic Activted Sludge System)与ICEAS在工艺流程上差别不大，只是污泥负荷不同。ICEAS属周期循环延时曝气，污泥负荷通常控制在0.040.05 kgBOD5/kgMLSS.d以下。 实践证明，如果以此负荷进行设计，其工程投资与其它生物处理方法相比无任何优势，而且还要高,先进技术的工艺失去经济优势后，应用自然受到很大限制，这正是ICEAS工艺在我国推广有一定难度的原因所在。本文所述的CASS工艺是结合我们的研究成果和工作实际总结出来的，即在给定的水质条件下达到要求的排放标准，是我们设计参数选择的依据，实验研究和应用表明，在负荷为0.1-0.2kgBOD5/kgMLSS.d 或再高一些，CASS的去除效果并不比ICEAS差, 而且有利于形成絮凝性能好的污泥,出水达到排放标准也是可以的（如COD60mg/L, BOD520 mg/L）。当要求更严格的排放标准或污水回用时可适当降低负荷。因此，负荷的提高使CASS工艺的工程投资比ICEAS节省。2.CASS与传统活性污泥法的比较建设费用底，省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省20%-30%。工艺流程简洁，污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少35%。运转费用省，由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省1025%。有机物去除率高，出水水质好，不仅能有效去除污水中有机碳源污染物，而且具有良好的脱氮、除磷功能。管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀，污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统简单，运行安全可靠。污泥产量低，性质稳定。3.CASS与SBR的比较CASS反应池由预反应区和主反应区组成，预反应区控制在缺氧状态,因此，对难降解有机物的去除效果提高；CASS进水过程连续，因此进水管道上无电磁阀控制元件，单个池子可独立运行，而SBR或CAST进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上池子交替使用，控制系统复杂程度增加。CASS每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3,而SBR则为1/2-3/4，CASS抗冲击能力较好。CASS比CAST系统简单，但脱氮除磷效果不如后者。（四）CASS与SBR曝气方式的选择由于小区大都是居民居住区，对环境的要求比较高，因此，污水厂建设时应充分考虑噪音扰民问题和污水厂操作人员的工作环境，采用水下曝气机代替传统的鼓风机曝气可有效解决噪音污染。另外，由于CASS工艺独特的运行方式，采用水下曝气机可省去复杂的管路及阀门，安装、维修方便，使用灵活，可根据进出水情况开不同的台数，在保证效果的条件下，达到经济运行的目的。（五）CASS与SBR撇水机的选择撇水机是CASS工艺的关键组成部分，其性能是否稳定可靠直接影响到CASS工艺的正常运行。目前，国内外对撇水机仍在进行研究和开发，按照目前所用的原理撇水机可分为三种类型，即浮球式、旋转式和虹吸式。撇水机研制的关键是解决滗水过程中，堰口、导水软管和升降控制装置与水流之间形成的动态平衡，使之可随排水量的不同调整浮动水堰浸没的深度，并随水位均匀地升降，将排水对底层污泥的干扰降低到最低限度，保证出水水质稳定。我院自主研制开发的撇水机属丝杠旋转式，自动撇水装置主要组成部分是：滗水器、可扰动的软管、水位控制器、可伸缩推动杆和驱动电机等。其中滗水器又叫自动浮动式水堰，上部为堰口和防止浮渣进入出水的浮筒，下部出水管兼起支撑作用，部分浸没在水中，通过可伸缩推动杆使方形堰口达到连续均匀地排出反应池中的上清液。实际应用表明，所研制的撇水装置达到了国内外同类产品的先进水平。具有升降平稳、排水均匀、自动控制、价格低廉等优点，该项研究不仅满足了工程的需要，而且具有创新，属专项保密技术之一。五、处理小区污水主要设计参数SBR设计参数：污泥负荷0.10.15kgBOD5/kgMLSS.d, 污泥龄2030天工作周期12小时, 其中, 进水2.5小时(曝气或不曝气),反应6小时, 沉淀0.751小时, 排水2小时,闲置0.50.75小时。出水指标：COD50mg/L, BOD520mg/L， SS10mg/LCASS设计参数：污泥负荷0.10.2kgBOD5/kgMLSS.d, 污泥龄1530天水力停留时间12小时，工作周期4小时，其中曝气2.5小时, 沉淀0.75小时,排水0.50.75小时，出水指标与SBR相近。六 、污泥处理污水处理量上千吨时，一般采用浓缩后脱水处理，小规模时一般浓缩后定期用大粪车运至填埋或作农肥。七、小区污水处理厂址选择和布置小区系统的厂址选择和厂区布置在基本原则上与大厂是一致的。但是考虑到小区系统在服务对象和流程选择上的独特性，在厂址选择和布置时也应考虑到小区系统的特点。1.厂址规划（l）与服务地区的卫生防护区应有一定距离（2）风向（不影响所服务地区和周围地区）（3）交通运输和水电供应。（4）便于兼顾小区其它生活保障设施的统一管理。2.厂区道路和构筑物之间的间距由于小区系统选用较小的设备和构筑物，厂区交通、维修及卫生要求所需的空间相应较小。厂区内应设计充足的车辆通道，路宽设计可以轻型载重汽车的回转半径为依据。主要构筑物之间的间距可考虑在35m之间。絮凝法处理餐饮废水餐饮废水的悬浮杂质分为以高分子脂类及其衍生物为主的油类和蔬菜碎粒、不溶性蛋白、纤维质态的非溶解性有机物两类。废水中以油类为主，导致水的CODcr值较高。因此处理餐饮废水的关键在于除油，为此本文采用絮凝法对餐饮废水进行絮凝破乳。 1 絮凝原理 餐饮废水中污染物主要以胶体形式存在。胶体本身既具有巨大的表面自由能、有较大的吸附能力，又具有布郎运动的特性，从而颗粒间有较多碰撞的机会，似乎可以粘附聚合成大的颗粒，然后受重力作用而下沉。但是由于同类的胶体微粒带着同性的电荷，它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大颗粒；其次，带电荷的胶粒和反离子与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，也阻碍各胶粒的聚合。投加铝盐等无机盐后，发生金属离子水解和聚合反应过程，被吸附的带正电荷的多核络离子能够压缩双电层、降低电位，使胶粒间最大排斥能降低，从而使胶粒脱稳1。使用无机盐絮凝剂处理的同时，有机高分子也常作絮凝剂使用。高分子絮凝剂有较好的架桥和吸附作用，和无机盐絮凝剂共同使用可以加快反应速度，提高处理效果。 2 实验方法 絮凝剂配成1g/L的溶液。烧杯搅拌实验在磁力搅拌器上进行，每次实验水样为200mL，水样取自某星级宾馆的餐饮废水，经初沉后用0.1mol/L稀盐酸和0.1mol/L氢氧化钠精确调pH值到要求值。操作程序为：在快速搅拌下投加絮凝剂反应2min后，改变搅拌速度为慢速，继续搅拌10min，静沉20min后，距上液面约5cm处吸取部分上清液测定剩余浊度及CODcr2。 3 结果与讨论 3.1 絮凝剂的选择各种絮凝剂的用量为2mL，试验温度为2229，取絮凝处理后的上清液，测定CODcr及浊度，结果见表1。 表1 各种豪凝剂的处理效果控制分析项目碱式氯化铝硫酸铁氯化铝硫酸亚铁硫酸铝钾硫酸铝钾+聚丙烯酰胺pH7877.5877上清液CODcr/(mgL-1)620168546038726265272366CODCr去除率/56.351.757.548.954.083.3上清液浊度/NTU32.484.834.9930.9194.225.8浊度去除率/70.995.768.772.20.176.9注：原水水质指标为CODcr14191mg/L，浊度111.62NTU，pH7从表1可以看出，分别采用碱式氯化铝、硫酸铁、氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铝钾、硫酸铝钾+聚丙烯酰胺处理餐饮废水，其中硫酸铝钾+聚丙烯酰胺去除废水CODcr效果最好，这说明单独使用一种无机盐作絮凝剂，效果不如复合絮凝剂使用效果好，为此选用硫酸铝钾+聚丙烯酰胺作絮凝剂。3.2 絮凝条件的优化确定了硫酸铝钾+聚丙烯酰胺作为絮凝剂后，对最佳絮凝条件进行摸索试验。从图1中可看出，随着加药量的增加，絮凝后浊度呈现先增加，后降低，再增加的趋势，说明加药量不是越多越好，其最佳投药量为：200mL水样加入3.2mL硫酸铝钾+聚丙烯酰胺。确定了最佳投药量后，在此基础上实验确定最佳pH值，结果如图2。沉淀速度与pH的关系曲线见图3。 从图2中可以看出，随着pH值的增大，上清液浊度减小，最佳pH值为9左右。而且从图3可以看出pH值增大时，沉淀速度加大。总的来说，加药量、pH值的变化对浊度的去除有很大影响，随着pH值的变大，浊度降低的同时，沉淀速度也大大提高。这说明，pH值变大时，絮体矾花形成速度在提高。随着矾花的聚集，依靠重力，矾花迅速沉降下来，削弱了胶体的电位，从而起到压缩双电层的脱稳和吸附架桥作用。单独使用一种无机絮凝剂，CODcr去除率不高，并且矾花形成的速度比较慢，矾花也比较小，较难进行固液分离，絮体难以回收处理。而使用复合混凝剂，CODcr去除率很高，矾花比较大，沉降速度快，固液分离快，处理起来比较方便。从而说明了有机絮凝剂的分子链上带有电荷，具有一定的压缩微颗粒表面比电层作用，但其主要功能是“吸附”和“架桥”作用，它可以起助凝剂的作用。无机絮凝剂的加入改善了废水中的电荷分布，有机絮凝剂的加入对带有电荷的胶体颗粒进行吸附中和，并通过“架桥絮凝”作用形成大而结实的絮凝体。因而复合使用有机和无机絮凝剂可以有效地提高CODcr去除率，使絮凝后的水易于继续处理，絮体易于脱水。 4 结论 硫酸铝钾+聚丙烯酰胺作絮凝剂可明显降低餐饮废水的CODcr及其浊度。CODcr去除率可达到83.3，浊度去除可达到76.9。碱式氯化铝、硫酸铁、氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铝钾、硫酸铝钾+聚丙烯酰胺6种絮凝剂对餐饮废水絮凝处理的效果都比较好。其中硫酸铝钾+聚丙烯酰胺处理效果最好。其最佳投药量为：每1L水样加入1g/L的复合絮凝剂16mL，最佳pH值为9左右。 絮凝池的合理设计前 言 完成絮凝过程的絮凝池(一般常称反应池)，在净水处理中占有重要的地位。天然水中的悬浮物质及肢体物质的粒径非常细小。为去除这些物质通常借助于混凝的手段，也就是说在原水中加入适当的混凝剂，经过充分混和，使胶体稳定性被坏(脱稳）并与混凝剂水介后的聚合物相吸附，使颗粒具有絮凝性能。而絮凝池的目的就是创造合适的水力条件使这种具有絮凝性能的颗粒在相互接触中聚集，以形成较大的絮凝体(絮粒)。因此，絮凝池设计是否确当，关系到絮凝的效果，而絮凝的效果又直接影响后续处理的沉淀效果。当然，为了获得良好的絮凝效果，混凝剂的合理选择是重要的，但是也不能忽视絮凝池设计的重要性。在生产实践中，不少水厂由于改进了絮凝池的布置，从而提高了出水水质，降低了药耗，或者增加了制水能力。在混凝沉淀的设计中，也出现了宁可延长一些反应时间以缩短沉淀时间的看法。这些都说明絮凝反应在净水处理中的重要作用。近年来，由于高效能沉淀以及过滤装置的出现，使水厂的平面布置(包括构筑物尺寸及占地面积)大为缩小。相对来说絮凝池所占比例就有所增加。例如，在原平流式沉淀池中，絮凝只占较小的体积。然而在斜管沉淀池中，絮凝部分的体积几乎与沉淀部分的体积相仿。为此，国内不少同志在这方面进行着如何改进絮凝构筑物的研究，并提出了不少设想。对设计工作者来说，亦迫切要求有一个科学的评价方法，以解决如何合理选择絮凝形式的问题。絮凝反应是一个很复杂的过程，它不仅受絮凝池水力条件的控制，而且还与原水性质、混凝剂品种和加药量以及混和过程都有密切关系。从目前国内外的研究情况来看，尚没有一个能定量地反映絮凝过程的完整数学模式，甚至作为定性分析，也还存在不少问题。这些情况就给具体设计工作者带来很多困难。严格地说，目前不少絮凝池的设计，仅是水力的验算，并没有对絮凝过程作完整的分析。因此，往往出现即使原水的絮凝性质很不相同，而其絮凝池的布置却完全相同的情况。根据规范或设计手册规定的设计数据，进行水力计算，是目前絮凝池设计中应用最广泛的方法。应该说它在大多数场合下是可行的，但并不一定是最优的，况且，这些规定也只规定一些主要指标，至于具体的布置还需由设计者确定。例如，一般规定隔板絮凝池的流速由06米秒渐减至02米秒。至于流速如何递减，以及隔板转折的布置和道数等等，都未作明确规定。因而尽管所用主要指标完全相同，却可设计成很不相同的布置形式，至于它们的效果差异则更难以鉴别。为了探讨絮凝池设计的合理方法，福建省净水工艺试验组曾提出了应用“模型絮凝池”的概念。其基本出发点就是认为：合理的反应速度应符合流速渐变的原则，即反应速度由大到小呈直线变化，且反应池进口流速应蚊祝耄隹诹魉傥?.1米秒。凡符合这二个条件的所谓“模型絮凝池”则被认为是理想的絮凝池布置。“模型絮凝池”作为探讨整个絮凝过程变化规律的设想，是有其积极意义的。但是，要把“模型絮凝池”作为理想的絮凝形式，则尚缺乏足够的依据。作为问题之一，它脱离了原水性质的考虑。速度渐变原则应对不同水质条件有不同的要求，而不宜取作常量。譬如，对于原水颗粒浓度不足以及絮凝体不易破碎的情况，将较高流速区的反应时间增加些，显然是有好处的。反之，则应增加较低流速区的比例。另外，隔板絮凝的转折，从“模型絮凝池”的要求考虑，显然是不符合要求的。但是实际上在絮凝的最初阶段，它往往起到了促进絮凝的效果。“模型絮凝池”用流速作为比较的相似关系，与絮凝理论所采用的以速度梯度作为相似关系有所区别。随着絮凝形式的不同，同样的流速，其速度梯度可相差达数倍。因此关于“模型絮凝池”的设想尚有不少问题需要进一步深入研究。目前絮凝池设计中一个普遍问题就是没有考虑进入絮凝池的处理水水质。众所周知，良好的絮凝反应必须具备二个条件，即具有充分絮凝能力的颗粒以及合适的反应水力条件。实际上，它们就是絮凝过程中的“内因”和“外因”。水力条件只有适合欲絮凝颗粒的絮凝要求时，才能促进絮凝的进行。反之则不仅不能促进絮凝的进行，甚至使已经絮凝的颗粒破坏。因此作为具体的絮凝池设计，就必须考虑到处理水的水质条件。但是这却是目前絮凝池设计中最薄弱的环节。本文的目的就是想探索一种能够根据原水条件来确定絮凝池合适指标的方法。应该说本文所述内容仅仅是一个设想，尚缺乏实验的验证。本文的目的是为引起有关同志对这一课题的重视，共同对此加以探讨。由于作者水平有限，时间仓足，所述内容可能存在不少错误，请大家批评指正。为了叙述方便起见，本文首先对这一设想的基本假设作探讨和阐明，然后就建议的方法作一概要介绍。最后就其可能获得的应用作一分析。絮凝的相似关系所谓合理设计，无非是从许多可供选择的方案中，选定一种最能符合要求的方案。同样，絮凝池的合理设计，就是要从诸多的絮凝形式，以及不同的指标中，选择一种最能适合具体絮凝条件而又切实可行的形式和指标。鉴于目前的研究水平，仅用理论的方法还无法解答上述课题，因此还需借助于实验手段。实验的目的就是可以在较小规模下模拟实际的效果，以便对可供选择的方案加以比较。和其它许多实验一样，絮凝的实验也需要解决一个模拟的相似问题。也就是说需要解决怎样在较小规模的试验中，获得与真实絮凝池同样的絮凝结果。对于絮凝反应来说，需待解决的相似关系主要有二个，即处理水的水质条件和絮凝池的水力条件。关于水质条件，一般采用真实水样还是容易办到的。例如选择若干具有代表性处理对象的原水，加注适量混凝剂，并经充分混和，即可供作絮凝的实验。至于水力条件，则不能依靠实际絮凝池来作试验。因设计的目的是要对多种方案进行对比，而这在实际絮凝池中是难以完全实现的。为此，需要寻找合适的水力条件作模拟相似。对于水力条件，一般可以采用雷诺数或弗鲁特数相似，也可采用其它相似准则。至于采用何种相似方法则应视研究对象而定。为此有必要就絮凝过程中水力条件的作用作一分析，以确定相似关系。絮凝的目的是使细小颗粒彼此聚集。除了颗粒具有絮凝能力外，还必须创造颗粒彼此接触，或者接近(达到颗粒吸附的作用范围以内)的机会。否则，若保持颗粒间的相对位置不变，即使颗粒的絮凝性能极为良好，也无法聚集。可以通过三个途径，使颗粒达到彼此的接触：水分子的热力运动、颗粒的沉速差异和水体的流动。所谓热力运动产生的颗粒碰撞，是由于水分子进行的杂乱而没有规则的运动(布朗运动)，不断撞击附近的胶体颗粒，使颗粒也进行着杂乱而没有规则的运动，从而获得了颗粒彼此碰撞的机会。这种接触机会与温度有关，而与液体的流动无关。因而只要保持温度和时间的因素相同，热力运动造成的碰撞也是相同的。至于沉速差异产生的颗粒碰撞，往往在沉淀池中有明显的作用。然而在絮凝池中，由于其颗粒一般尚属细小，沉速不大，可以说差异所产生的碰撞作用在絮凝池中，不占统治地位可予忽略。一般认为在絮凝池中，对颗粒碰撞起主导作用的主要是水体的流动，也就是由于水体流动所产生的能量损耗而造成的。一般关于水体流动所产生的碰撞公式可表示为： J=2Gd3N2/3(1)式中：J为单位时间单位体积内颗粒接触的机会；d为颗粒的有效粒径；N为单位体积内的颗粒数；G为计算范围内的绝对平均速度梯度。平均速度梯度值可用下式计算：G=(W/)0.5(2)式中：W为单位体积单位时间所消耗的功；为液体的动力粘滞系数。一般认为式(1)只适用于层流，而大多数絮凝池的水源均属紊流。对于紊流条件下颗粒的碰撞频率，Levich提出了如下公式: J=12d3n3(0/)0.5(3)式中：为系数；0为有效能量消耗率。比较式(1)与式(3），除了系数差别外，主要是式(3)所用的功为有效能量，而式（1）则采用计算的能量，两者相差一个效率系数。而在实用上有效能量是难以确定的，仍需用计算的能量来表示。因此，无论是式(1)或式(3)，作为单位时间单位体积内颗粒碰撞的因素都是颗粒的粒径、浓度以及水流的速度梯度。实际上，这里包含了二个方面的内容，即以颗粒的粒径及浓度为代表的参与絮凝的水质条件和以G为代表的絮凝池水力条件。由于粒径和浓度已由真实水样来模拟，因而只要保持G值相似，理论上即可得到同样的颗粒碰撞条件。但是应该指出，颗粒的碰撞并不就是颗粒的聚集。对于不同絮凝能力的颗粒，在同样碰撞次数时，应该得到程度不同的聚集。也就是说它们的有效聚集比例是各不相同的。但是，如采用真实水样作为絮凝的模拟，则这一因素同样可在实验中获得反映。另外，在模拟絮凝水力条件时还需考虑一个重要的现象，即絮凝体的破碎，或絮凝体大小的限制条件。絮凝体所能承受的水流剪力是有限度的。随着絮凝体的增大，相应的抗剪能力会减弱。与水流共同运动的絮凝体，受到液体切应力的作用。因此，当液体的切应力大于絮凝体的抗剪能力时，絮凝体将被破碎。因此在模拟絮凝反应时，除了模拟颗粒碰撞而产生的聚集外，还需要模拟因液体的切应力而产生的破碎。众所周知，液体的切应力可由二部分组成，即粘滞阻力及混掺阻力。对于层流条件，切应力纯由粘滞阻力产生。对于紊流条件，则主要由混掺阻力产生(除边界层附近外)。这二种切应力的大小都决定于液体的速度梯度。在速度梯度G中，所谓消耗的功，也就是指切应力所做的功。因为只有切应力所做的功是不可逆的，也就是由机械能转化为热能。丹保宪仁教授在分析絮凝过程中，考虑到水流切应力对絮粒的破碎影响，引入了颗粒最大成长度Sm的概念，也就是说Sm代表在一定的水流条件下，能形成最大粒径的原始颗粒数。丹保教授通过试验得出，在原水水质条件不变时，Sm是有效能量消耗率0(或速度梯度G)的函数。通过对絮凝过程中一些主要现象的分析，包括颗粒的碰撞，因碰撞产生的聚集、絮凝体尺寸的限制以及水流对絮凝体的剪切，我们得到了可用真实水样模拟水质特征以及用G值模拟水流特征这样两个关系。采用G值来模拟絮凝池的水流絮凝特征，至少在二方面是有用处的，一是可以把真实絮凝池的研究缩小到在实验室内进行，也就是只要维持实验条件的G值与真实池相同。其结果也应相同。另一是可以用作不同絮凝形式的比较，也就是即使絮凝池的水流形态相差甚大，只要其过程的G值相同，(当然还应考虑不同絮凝池形式有效能量利用的差别)效果也应相同。假设和设想作为研究的方法可以是微观的，也可以是宏观的。大多理论研究都以微粒作为对象。由于实际的原水是由不同颗粒所组成，不仅粒径呈一定分布，而且其性质也各不相同。对于水流条件来说，同样存在一个断面内的速度梯度各不相同。可能在同一时刻同一断面上，既有颗粒的絮凝，又有颗粒的破碎。因此，采用微粒的分析方法，问题要复杂的多。甚至在很多情况下难以办到。微观现象的分析，可以帮助我们对问题的考虑(如前节所作的那样)，但试验还应以整个悬浊液在絮凝过程中的平均效果作代表。这样，我们就不必去分析诸如颗粒大小的组成分布，断面各点的速度梯度分布以及絮凝颗粒的沉速分布等等。而分别用平均粒径、平均速度梯度以及平均沉速来表示。对于絮凝效果的评价，一般可以采用颗粒粒径、颗粒沉速以及沉淀后浊度去除率等来表示。无论是颗粒粗径的加大，沉速的加快以及沉淀后浊度去除率的增加都能反映絮凝效果的提高。在理论研究方面，一般以粒径为指标的居多。许多理论公式都与粒径有关。对于后续处理的沉淀计算来说，采用沉速的概念较为有利。因为沉淀池设计希望提供反应后的沉速数据。然而对于测定来说，采用浊度指标最为方便。实际上这三个指标都是相互关联的。沉淀后