污水厂操作人员培训教材基础知识.doc

目目 录录 第一篇第一篇 环保基本常识环保基本常识 第一章 水污染状况 第一节 水污染现状 第二节 水污染分类 第二章 常用环保术语 第三章 水处理技术概述 第二篇第二篇 废水处理单元技术废水处理单元技术 第一章 筛 除 第二章 水质水量调节 第三章沉淀和气浮 第一节 沉淀 第二节气浮 第四章混凝和混凝剂 第五章 中和及 pH 值的控制 第六章 膜法水处理技术 第一节 概论 第二节 膜分离过程 第三节 膜组件 第七章 废水生物处理技术 第一节 概论 第二节 生物脱氮工艺 第三节 MBR 工艺 第三篇第三篇 水质分析水质分析 第一章 水质分析的基本方法 第二章 水样的采集 保存和预处理 第三章 常用监测项目的分析方法介绍 第一节 化学需氧量 第二节 溶解氧 第三节 五日生化需氧量 第四节 氨氮 第五节 显微镜的使用及微生物形态的观察 污水处理基础知识培训教材 第一篇第一篇 环保基本常识环保基本常识 第一章第一章 水污染状况水污染状况 第一节第一节 水污染现状水污染现状 水是自然界最普遍的物质 但又是生命存在和发展的必要条件 没有水就没有生命 如果地球上没有水 就会和月球一样 成为一个没有生命的死寂球体 所以 水对于人类来说是一种须臾也不能离开不可缺少的重要 物质 它是人类环境的一个重要组成部分 人们的日常生活需要水 人体中含量最多的一种物质是水 它约占体重的三分之二 水是构成人类机体的 基础 又是传递营养和新陈代谢过程的一种介质 水还起着放散热量 调节体温的作用 从医学的观点看 人类 为维护正常生命 每人每天至少需要 5 升水 工业生产更是离不开水 据统计 工业用水一般要占城市用水量的 80 左右 各种工业 无论是发电 冶 金 化工 石油 还是纺织 印染 食品 造纸等等 可以说 几乎没有一种工业完全不需要水 水是农业的命脉 更是充分体现了水对农 林 牧 渔各业的重要性 但我国是水资源贫乏的国家 且南北分布不平衡 根据统计我国人均年淡水资源占有量为 2720 立方米 只 相当于世界人均占有量的百分之一 排到世界第 84 位左右 而广大北方地区持续多年缺水已十分严重 该地区 缺水总面积达 58km2 人均水资源量仅相当于全国人均的 1 5 而淮河流域包括京津两市的年人均水资源仅 300m3 为全国人均水量的 1 7 目前我国有 200 多个城市缺水 40 多个城市严重缺水 每天缺水 2000 多万 m3 由于缺水造成经济损失每年达 200 多亿元左右 水资源匮乏已成为统制社会经济发展的主要因素之一 但另 一方面 我国目前年污水排放量为 400 亿 m3 约每天排放污水 1 亿多 m3 大量未经处理或经处理未达标的污水 排入江河湖海 造成水体严重污染 全国 85 436 条 河流受到不同程度污染 65 以上的人饮用受污染的水 水污染促使水资源短缺进一步加剧 形成恶性循环 危害生态环境 影响人民生活和身体健康 制约工业发展 据专家推测我国每年由于水污染造成的直接经济损失约 150 亿元 在 1985 2000 年间 水污染造成的损失达 2735 亿元 我国水污染现状是 局部有所改善 整体仍在恶化 随着乡镇企业的发展和工业重心的转移 污染已有向 农村 向内地转移的趋势 由地表水受污染向地下水受污染转移 我国的湖泊大多呈营养化 面积也不断萎缩 近海水域亦受污染 赤潮频发 例如 由于沿淮河数省 1 2 千家工厂排放废水 使淮河水质已劣于三类水标准 有时污水团下溯时迫使水厂暂时关门 老百姓饮用水都发生问题 太湖 滇池 巢湖等富营养化日趋严重 有时 疯狂的藻类使水厂的取水管边造成堵塞 因此 治理水污染 保护水资源已是迫在眉睫的问题 第二节第二节 水污染分类水污染分类 一 自然污染和人为污染一 自然污染和人为污染 由于水的流动性很大 溶解能力又很强 因此在自然循环中水与大气 土地和岩石接触的每一个环节都会 有各种杂质混入和溶入 使自然界几乎不存在纯粹的水 而特别是在社会循环中 更会有大量的社会和各种生产 的废弃物排入水体 而使水受到污染 前面说过 自然环境是一个动态平衡体系 对其中各种物质的变化具有一定的自动调节能力和缓冲作用 这种能力称为 环境容量 水体也有这种在一定程度下能自身降低污染程度的能力 通常称为水的自净能力 当进入水体的外来杂质含量超过了水体的自净能力而使水质恶化 对人类环境和水的利用产生不良影响 这就叫水的污染 水体作为一种宝贵的资源 用途是很多的 主要有 1 生活和饮用给水 2 工业用水 包括冷却用 水 3 农业用水 包括灌溉用水 4 渔业用水 5 水生生物和海生生物的生存和繁殖 6 娱乐 旅游和水上运动 7 水能利用 8 航运 各种不同的用途对水量和水质都有一定的要求 污水处理基础知识培训教材 1984 年颁布的 中华人民共和国水污染防治法 中所阐明的 水污染 是指水体因某种物质的介入 而导致 其化学 物理 生物或者放射性等方面特性的改变 从而影响水的有效利用 危害人体健康或者破坏生态环境 造成水质恶化的现象 很明显 这里也是把水的污染与水的有效利用相联系的 水的污染有两类 一类是自然污染 另一类是人为污染 自然污染主要是自然原因造成的 如特殊的地质使某些地区有某种化学元素大量富集 天然植物的腐烂过 程中产生某种有害物质 以及降雨淋洗大气和地面后挟带各种物质流入水体等 都会影响当地水质 造成自然污 染的有害物质含量一般称为自然本底值或背景水平 例如一般天然水中 氟的本底值为 0 15 0 4 毫克 升 镉的 本底值为 0 007 0 013 毫克 升 人为污染是人类生活生产活动中产生的废物对水的污染 它们包括生活污水 工业废水 农田排水和矿山 排水 此外 废渣和垃圾倾倒在水中或岸边 甚至堆积在土地上 废气排放到大气中 这些经降雨淋洗后流入水 体 也会造成污染 当前 对水体造成较大危害的不是自然污染 而是人为污染 二 水体污染物质的分类和影响二 水体污染物质的分类和影响 水污染主要可分化学性污染 物理性污染和生物性污染三大方面 1 化学性污染 化学性污染 未经处理的工业废水 矿山废水 农田排水和生活污水主要有下列物质 如任意排入水体 就会引起水体 化学性污染 1 无机污染物质 污染水体的无机物质主要为酸 碱和一些无机盐类 酸污染主要来自矿山排水和工业 废水 矿山排水中的酸主要是含硫矿物经空气氧化与水作用而形成 含酸多的工业废水有酸洗 粘胶纤维及酸法 造纸等 雨水淋洗含二氧化硫较多的空气后 流入水体也能形成水体中酸的污染 碱污染主要来自碱法造纸 化 学纤维生产 制碱 制革 炼油等工业废水 酸碱污染使水体的 pH 值发生变化 破坏其自然缓冲作用 抑制或 杀灭细菌和其它微生物的生长 妨碍水体自净 还会腐蚀船舶和建筑物 影响渔业 破坏生态 矿山排水和一些 工业废水中还常含有不少无机盐类 这些无机盐类大量排入水体后 将提高水的硬度和增加水的渗透压 降低水 中的溶解氧 对淡水生物有不良影响 2 无机有毒物质 污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的有毒物质 其中汞 镉 铅等危害性较大 其它还有砷 特别是三价 钡 铬 六价 硒 四价 六价 钒 氟化物 氰化物等 有毒重金属在自然界中一般不会消失 也可能通过食物链而富集 积累 这类物质会直接作用于人体而引起严重 的疾病或有促进慢性病的作用 3 有机有毒物质 污染水体的有机有毒物质种类很多 主要是各种有机农药 多环芳烃 酚类等 这些 物质来自农田排水和有关的工业废水 它们之中有些是化学性质稳定的 如有机氯农药和多氯联苯等都是自然界 中本来没有而人工合成的物质 极难被生物所分解 有些有机物质如稠环芳烃和芳香胺等中有不少被认为是致癌 物质 4 需氧污染物质 生活污水 牲畜污水和某些工业废水中所含的碳水化合物 蛋白质 脂肪 木质素和 酚等有机物质可在微生物的生物化学作用下进行分解 在其分解过程中需要消耗氧气 故称之为需氧污染物质 如果这类污染物质排入水体过多 将会消耗水中的溶解氧 造成溶解氧缺乏 从而影响水中鱼类和其它水生生物 的生长 水中的溶解氧耗尽后 有机物将时行一步恶化 需氧污染物质是水体中最大量 最经常和最普遍的一种 污染物质 5 植物营养物质 生活污水及某些工业废水中经常含有一定量的磷 氮等植物营养物质 施用磷肥和氮 肥的农田排水中也会有残留的磷和氮 近一 二十年来 合成洗涤剂得到了大量的使用 因其中加有三聚磷酸盐 等添加剂而使在含洗涤剂的污水中也含有不少的磷 水体中含磷 氮的量较高时 对一般河流的影响还不大 但 对湖泊 水库 港湾 内海等水流漫的水域 则影响较大 这些水体内往往会因磷 氮等植物营养物质的含量过 高而使藻类等浮游生物及水生物大量繁殖 这种情况称为水体的 富营养化 一般认为 总磷和无机氮含量分别 在 20 和 300 毫克 米 3以上 就有可能出现富营养化作用 大量繁殖的藻类 通常以兰绿藻为主 等水生生物 污水处理基础知识培训教材 使鱼类生活的空间减少 且这种兰绿藻不适宜作鱼类食料 有些还有毒性 藻类死亡腐败后又分解出大量营养物 质 促使藻类进一步发展 如此恶性循环的结果 使水体外观呈红色和其它色泽 通气不良 溶解氧下降 引起 水质恶化 鱼类大量死亡 在七十年代 北美的伊利湖就因富营养化问题而被美国一些环境研究者认为该湖正面 临 湖泊死亡 阶段 日本漱湖内海频繁发生的 红潮 更被称为 死亡的水域 经济损失极大 我国渤海和天津海 于 1975 年和 1977 年也曾分别发生过红潮现象 1984 年 7 月下旬又分别在南海珠江口海域和北部湾雷州半岛附 近发现过两次红潮 富营养化作用一旦发生后 由于生物循环而延续的时间可能很长 且难于治理 因此已成为 一个急待解决的难题 6 油类污染物质 随着石油事业的发展 油类物质对水体的污染已日益增多 炼油和石油化工工业 海 底石油开采 油轮压舱洗舱以及大气石油烃的沉降等都可使水体遭到严重的油污染 尤其海洋采油污染为最甚 影响水质 破坏海滩 危害水生生物 已受到各国关注 2 物理性污染物理性污染 1 悬浮物质污染 悬浮物质是指水中含有的不溶性物质 包括固体物质和泡沫等 它们是由生活污水 垃圾和一些工农业生产活动和采矿 采石 建筑 食品 造纸等产生的废物泄入水中或农田的水土流失所引起的 悬浮物质影响水质外观 妨碍水中植物的光合作用 减少氧气的溶入 对水生生物不利 如果悬浮颗粒上吸附一 些有毒有害的物质 则更是有害 2 热污染 来自热电厂 原子能发电站及各种工业过程中的冷却水 若不采取措施 直接排入水体 可 能引起水温升高 溶解氧含量降低 水内存在的某些有毒物质的毒性增加 危害鱼类及水生生物的生长 此称为 热污染 3 放射性污染 大多数水体 特别是海洋 中在自然状态下都含有极微量的天然放射性物质 如钾 40 铷 87 铀238以及镭 氡等 本世纪四十年代以后 由于原子能工业的发展 放射性矿藏的开采 核爆炸的试验 核电站的建立以及同位素在医药 工业 研究等领域中的应用 使放射性废水 废物显著增加 其中对人体健康 有重要意义的放射性物质有锶 90 铯137 碘131等 3 生物性污染生物性污染 生活污水 特别是医院污水 和某些工业废水污染水体后 往往可带入一些病原微生物 例如某些原来存 在于人畜肠道中的病原微生物 如伤寒 副伤寒 霍乱 细菌性痢疾等都可通过人畜粪便的污染而进入水体 随 水流动而传播 传染 常见污染水体的病毒则有肠道病毒 腺病毒和肝炎病毒等 某些寄生虫病如阿米巴痢疾 血吸虫病等以及钩端螺旋体引起的钩端螺旋体病等 也都可通过水进行传播 防止病原微生物对水体的污染 是 保护环境 保障人体健康的一大课题 第二章第二章 常用环保术语常用环保术语 一 环境一 环境 环境 这个词是相对人类的存在而言的 是给环境于人类周围的所在物理因素 化学因素 生物因素和社 会因素的总和 一般是指由大气圈 水圈 土壤圈 岩石圈和生物圈共同组成的自然界 二 环境污染二 环境污染 人类与环境构成体系是一个错综复杂的多元结构的平衡体系 人类改造自然的活动打乱原有的平衡 必然 会引起一定的后果 虽然环境对一定的刺激有调节作用和缓冲能力 可以经过一系列的连锁反应 建立起新的动 态平衡 但若超过了环境本身的缓冲能力 就会由量变而引起质变 从而改变了环境的性质和质量 导致人类的 生活质量和生产能力下降 生产环境污染可分为两大 一类是工业生产 交通 运输和生活所排放的有毒有害物 质超过了环境的自净能力而引起的环境污染 另一类是由于对自然资源不适当的开发活动引起的生态环境的破坏 主要表现为植被破坏 水土流失 土壤退化 沙漠化 气候异常等方面 三 微生物三 微生物 微生物是一类形体微小 结构简单 必须借助显微镜才能看清它们面目的生物 它包括细菌 病毒 藻类 原生动物和后生动物等生物 不是分类学的概念 而是一切微小生物的总称 四 生化处理四 生化处理 污水处理基础知识培训教材 生化处理也称为生物化学处理 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 达到净化水质 消除其对环境 污染和危害的目的 可分为好氧生化处理及厌氧生化处理两大类型 五 化学需氧量 五 化学需氧量 COD 化学需氧量 COD 是指在一定条件 用强氧剂处理水样时所消耗氧化剂的量 以氧的毫克 升表示 化 学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度 水中还原性物质包括有机物 亚硝酸盐 亚铁盐 硫化物等 而 水被有机物污染是很普遍 主要的 因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一 六 生化需氧量 六 生化需氧量 BOD 生化需氧量 BOD 是废水中可生物降解的那部分有机物在微生物作用下氧化分解所需的氧量 BOD5为五 天生化需氧量 这相当于比较容易被微生物分解利用的有机物量 是指在温度 20 1 培养 5 天 水中有机物 被微生物降解所消耗的氧量 以氧的毫克 升 mg L 表示 第三章第三章 水处理技术概述水处理技术概述 废水处理的目的 就是利用各种方法将污水中所含的污染物质分离出来 或将其转化为无害的物质 从而 使污水得到净化 按废水净化程度可将处理分成三级 一级处理 除去油类 酸碱物质以及可以截留的悬浮物 二级处理 除去可溶性有机物和部分可溶性无机物以及经一级处理残留的悬浮物 三级处理 除去难降解的有机物和较高程度的除去可溶性 N 和 P 等无机物 按废水处理时的作用性质 可分成物理法 化学法和生物法 1 物理法物理法 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 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 2 化学法化学法 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 污水处理基础知识培训教材 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 3 生物法生物法 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 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 污水处理基础知识培训教材 第二篇第二篇 废水处理单元技术废水处理单元技术 第一章第一章 筛筛 除除 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 筛除设备的类型一 筛除设备的类型 一 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 二 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 设备和装置二 设备和装置 一 常用的机械格栅设备 1 链条式格栅除污机 2 循环齿耙除污机 3 转臂式弧形格栅 4 钢丝绳牵引式格栅除污机 二 常用的筛网设备 1 固定式筛网 2 旋转筒筛 第二章第二章 水质水量调节水质水量调节 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 均化池类型均化池类型 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 污水处理基础知识培训教材 一 均量池 常用的均量池实际是一座变水位的贮水池 来水为重力流出水由泵抽 池中最高水位不高于来水管的设计 水位 水深一般 2m 左右 最低水位为死水位 见图 3 1 图 3 2 为本法的一种变化 旁通贮留方式 贮留池移到泵后的旁通线上 泵房主泵按平均流量配置 多 余的水量用辅助泵抽入贮池 在来水量低于平均流量时再回流入泵房集水井 这种作法适用于例如工厂两班生产 而污水处理厂 24h 运行的情况 优点是贮留池不受来水管高程限制 一般为半地上式 施工和维护排渣均较方便 缺点是贮留池水量需两次抽升 多耗了能源 图图 3 1 均量池均量池 图图 3 2 旁通贮留方式旁通贮留方式 二 均质池 最常见的一种均质池可称异程式均质池 为常水位 重力流 与沉淀池主要不同之处在于沉淀池水流每一 质点流程都相同 而均质池中水流每一质点的流程则由短到长 都不相同 再结合进出水槽的配合布置 使前后 时程的水得以相互混合 取得随机均质的效果 根据试验和工程实验 其效果是肯定的 这种均质池设在泵前 泵后均可 但应注意 这种池只能均质 不能均量 由于均质的机理有很大的随机性 故均质池的设计关键在于从构造上使周期内先后到达的废水 有机会充 分混合 以下为几种常用的池型 1 同心圆平面布置方式 见图 3 3 2 矩形平面布置方式 见图 3 4 图图 3 3 同心圆平面布置均质池同心圆平面布置均质池 图图 3 4 矩形平面布置均质池矩形平面布置均质池 3 方形平面布置方式 见图 3 5 以上均质池均有大量隔板 在水质清时 虽能保证均质作用 但当废水含杂质多时有维护问题 故隔板底 污水处理基础知识培训教材 宜距池底保持一定距离 根据试验及实践 在正方形及其他形式较小规模均质池中 隔板可以取消 而仍有明显 均质效果 4 结合沉淀池的沿程进水式 我国近年也有将沉淀池与均质池相结合的作法 见图 3 6 在这种池中 均质作用主要靠池沿的沿程进水 使同时进池的污水转变为前后出水 达到与不同时序的污水混合的目的 池中设泥斗及刮泥机 与一般沉淀池相 同 根据运行实测结果看 均质效果也相当好 图图 3 5 方形平面布置均质池方形平面布置均质池 图图 3 6 均质沉淀结合式均质沉淀结合式 5 回流式 将均质池部分出水 用适当低扬程提升机械提升 图 3 7 a 或用池后泵抽部分压力水 当泵的能力较大 有富余能力时 见图 3 7 b 回流至均质池端 重新沿程分配进水 可使均质效果提高 图图 3 7 回流式均质池回流式均质池 三 均化池 均量 均质 均化池既能均量 又能均质 在池中设置搅拦装置 出水泵的流量用仪表控制 池前须设置格栅 沉砂池 以及 或 磨碎机 以去除砂砾及其他杂质 池后可接二级或三级处理 具体作法一般分为以下两种 1 线内设置 池内在流程线内 见图 3 8 图图 3 8 线内设置均化池线内设置均化池 2 线外设置 池设在旁通线上 见图 3 9 线内设置的均量 均质效果最好 线外设置使泵抽水量大为减少 但均质效果 降低 污水处理基础知识培训教材 图图 3 9 线外设置均化池线外设置均化池 四 间歇式均化池 均量 均质 当水量规模较小时 可以设间歇贮水 间歇运行的均化池 池可分二或三格 交替使用 池中设搅拌装置 池的总容量可根据具体情况 按一至二个周期设置 第三章第三章 沉淀沉淀和气浮和气浮 第一节第一节 沉淀沉淀 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 一 沉淀池一 沉淀池 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 一 初次沉淀池 城市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 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 二 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 近年来 应用较多的是辐流式沉淀池 表 3 1 列出对不同污水量的活性污泥法二次沉淀池的设计参数 根据处理方法和污水流量 可按此表选择堰负荷的 最大值 以减少进入出水堰的水流速度 通常 在池壁内把出水堰建成两侧有堰的排水槽 近年来国外已较广泛 采用 我国天津纪庄子处理厂的辐流式沉淀池也是这种形式 表表 3 1 初次沉淀池和二次沉淀池的适用条件及设计要点初次沉淀池和二次沉淀池的适用条件及设计要点 池型适 用 条 件设 计 要 点 初 次 对污水中密 1 考虑沉淀污泥发生腐败 设置刮 排泥设备 迅速排除污泥 2 考虑固体悬浮物及污泥上浮 设置浮渣去除设备 3 表面负荷以 25 50m3 m2 d 为标准 污水处理基础知识培训教材 沉 淀 池 度大的固体悬 浮物进行沉淀 分离 4 进水端考虑整流措施 采用阻流板 有孔整流壁 圆筒形整流板 5 采用溢流堰 堰上负荷 250m3 m d 为标准 6 长方形池 最大水平流速为 7mm s 7 污泥区容积 静水压排泥时 2d 污泥量 机械排泥时 考虑 4h 排泥量 8 排泥静水压 1 50m 二 次 沉 淀 池 对污水中以 微生物为主体 的 密度小的 因水流作用易 发生上浮的固 体悬浮物进行 沉淀分离 1 考虑沉淀污泥发生腐败 设置刮 排泥设备 迅速排除污泥 2 考虑污泥上浮 设置浮渣去除设备 3 表面负荷以 25 30m3 m2 d 为标准 4 进水端考虑整流措施 采用阻流板 有孔整流壁 圆筒形整流板 5 采用溢流堰 堰上负荷 150m3 m d 6 长方形池 最大水平流速为 5mm s 7 主要溢流设备的布置 防止污泥上浮出流而使处理水恶化 8 考虑 SVI 值增高引起的问题 9 排泥静水压 生物膜法后 1 20m 曝气池后 0 9m 二 沉淀池的类型和结构二 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 表表 3 2 各种沉淀池比较各种沉淀池比较 池型优 点缺 点适 用 条 件 平 流 式 1 沉淀效果好 2 对冲击负荷和温 度变化的适用能力较强 3 施工简易 造价 较低 1 池子配水不易均匀 2 采用多斗排泥时 每个泥斗需要单 独设排泥管各自排泥 操作量大 采用链 带式刮泥机排泥时 链带的支撑件和驱动 件都浸于水中 易锈蚀 1 适用于地下 水位高及地质较 差地区 2 适用于大 中 小型污水处 理厂 竖 流 式 1 排泥方便 管理 简单 2 占地面积小 1 池子深度大 施工困难 2 对冲击负荷和温度变化的适用能力 较差 3 造价较高 4 池径不宜过大 否则布水不匀 适用于处理水量 不大的小型污水 处理厂 辐 流 式 1 多为机械排泥 运行较好 管理较简单 2 排泥设备已趋定 型 机械排泥设备复杂 对施工质量要求高 1 适用于地下 水位较高地区 2 适用于大 中型污水处理厂 第二节第二节 气浮气浮 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 一 适用对象一 适用对象 1 固液分离 污水中固体颗粒粒度小 密度接近或低于水 很难利用沉淀法实现固液分离的各类污水 2 在给水方面 可以用于高含藻水源 低温低浊水源 受污染水源和工业原料盐水的净化 3 液液分离 从污水中分离油类 4 生物处理剩余污泥浓缩 5 要求获得比重力沉淀更高的水力负荷和固体负荷 或用地受到限制的场合 二 分类二 分类 污水处理基础知识培训教材 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比较见表 3 3 表表 3 3 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 第四章第四章 混凝混凝和混凝剂和混凝剂 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 这些絮体在一定的沉 淀条件下可以从水中分离去除 一 混凝剂与助凝剂一 混凝剂与助凝剂 一 常用的无机盐类混凝剂 常用的无机盐类混凝剂见表 4 3 表表 4 3 常用的无机盐类混凝剂常用的无机盐类混凝剂 名称分 子 式 一 般 介 绍 精制硫酸铝Al2 SO4 3 18H2O 1 含无水硫酸铝 50 52 2 适用于水温为 20 40 3 当 pH 4 7 时 主要去除水中有机物 pH 5 7 7 8 时 主要去除水中悬浮物 pH 6 4 7 8 时 处理浊度高 色度低 小于 30 度 的水 4 湿式投加时一般先溶解成 10 20 的溶液 工业硫酸铝Al2 SO4 3 18H2O 1 制造工艺较简单 2 无水硫酸铝含量各地产品不同 设计时一般可采用 20 25 3 价格比精制硫酸铝便宜 4 用于废水处理时 投加量一般为 50 200mg L 5 其他同精制硫酸铝 明矾 Al2 SO4 3 K2SO4 24H2O 1 同精制硫酸铝 2 3 2 现已大部分被硫酸铝所代替 污水处理基础知识培训教材 硫酸亚铁 绿矾 FeSO4 7H2O 1 腐蚀性较高 2 矾花形成较快 较稳定 沉淀时间短 3 适用于碱度高 浊度高 pH 8 1 9 6 的水 不论在冬季或 夏季使用都很稳定 混凝作用良好 当 pH 值较低时 8 0 常使用氯来氧化 使二价铁氧化成三价铁 也可以用同时投加 石灰的方法解决 三氯化铁FeCl3 6H2O 1 对金属 尤其对铁器 腐蚀性大 对混凝土亦腐蚀 对塑 料管也会因发热而引起变形 2 不受温度影响 矾花结得大 沉淀速度快 效果较好 3 易溶解 易混合 渣滓少 4 适用最佳 pH 值为 6 0 8 4 聚合氯化铝 Aln OH mCl3n m 通式 简写 PAC 1 净化效率高 耗药量少 过滤性能好 对各种工业废水适 应性较广 2 温度适应性高 pH 适用范围宽 可在 pH 5 9 的范围内 因而可不投加碱剂 3 使用时操作方便 腐蚀性小 劳动条件好 4 设备简单 操作方便 成本较三氯化铁低 5 是无机高分子化合物 二 常用的有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂 常用的有机合成高分子混凝剂 又称絮凝剂 及天然絮凝剂见表 4 4 表表 4 4 常用有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂常用有机合成高分子混凝剂及天然絮凝剂 名 称分子式或代号 一 般 介 绍 聚丙烯酰胺代号 PAM 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 脱色絮凝剂代号脱色 I 号 1 属于聚胺类高度阳离子化的有机高分子混凝剂 液体产 品固含量 70 无色或浅黄色透明粘稠液体 2 贮存温度 5 45 使用 pH 值 7 9 按 1 50 1 100 稀 释后投加 投加量一般为 20 100mg L 也可与其他混凝剂配 合使用 3 对于印染厂 染料厂 油墨厂等工业废水处理具有其他 混凝剂不能达到的脱色效果 天然植物改性高 分子絮凝剂 1 由 691 化学改性制得 取材于野生植物 制备方便 成 本较低 2 宜溶于水 适用水质范围广 沉降速度快 处理水澄清 度好 3 性能稳定 不易降解变质 4 安全无毒 F691刨花木 白胶粉 天然絮凝剂 F703绒稿 灌木类 皮 根 叶亦可 污水处理基础知识培训教材 三 常用的助凝剂 常用的助凝剂见表 4 5 表表 4 5 常用的助凝剂常用的助凝剂 名 称分 子 式 一 般 介 绍 氯Cl2 1 当处理高色度废水及用作破坏水中有机物或去除臭味 时 可在投混凝剂前先投氯 以减少混凝剂用量 2 用硫酸亚铁作混凝剂时 为使二价铁氧化成三价铁可 在水中投氯 生石灰CaO 1 用于原水碱度不足 2 用于去除水中的 CO2 调整 pH 值 3 对于印染废水等有一定的脱色作用 活化硅酸 活 化水玻璃 泡 花碱 Na2O xSiO2 yH2 O 1 适用于硫酸亚铁与铝盐混凝剂 可缩短混凝沉淀时间 节省混凝剂用量 2 原水浑浊度低 悬浮物含量少及水温较低 约在 14 以下 时使用 效果更为显著 3 可提高滤池滤速 必须注意加注点 4 要有适宜的酸化度和活化时间 二 影响混凝效果的因素与混凝剂的选择二 影响混凝效果的因素与混凝剂的选择 一 影响混凝效果的主要因素 影响混凝效果的因素比较复杂 其中主要由水质本身的复杂变化引起 其次还要受到混凝过程中水力条件等 因素的影响 1 水质 工业废水中的污染物成分及含量随行业 工厂的不同而千变万化 而且通常情况下同一废水中往往含有多 种污染物 废水中的污染物在化学组成 带电性能 亲水性能 吸咐性能等方面都可能不同 因此某一种混凝剂 对不同废水的混凝效果可能相关很大 另外有机物对于水中的憎水胶体具有保护作用 因此对于高浓度有机废水 采用混凝沉淀方法处理效果往往不好 有些废水中含有表面活性剂或活性染料一类污染物质 通常使用的混凝剂 对它们的去除效果也大多不理想 2 pH 值 pH 值也是影响混凝的一个主要因素 在不同的 pH 值条件下 铝盐与铁盐的水解产物形态不一样 产生的 混凝效果也会不同 由于混凝剂水解反应过程中不断产生 H 因此要保持水解反应充分进行 水中必须有碱去 中和 H 如碱不足 水的 pH 值将下降 水解反应不充分 对混凝过程不利 3 水温对混凝效果也有影响 无机盐混凝剂的水解反应是吸热反应 水温低时不利于混凝剂水解 水的粘 度也与水温有关 水温低时水的粘度大 致使水分子的布朗运动减弱 不利于水中污染物质胶粒的脱稳和聚集 因而絮凝体形成不易 4 水力学条件及混凝反应的时间 把一定的混凝剂投加到废水中后 首先要使混凝剂迅速 均匀地扩散到水中 混凝剂充分溶解后 所产生 的胶体与水中原有的胶体及悬浮物接触后 会形成许许多多微小的矾花 这个过程又称为混合 混合过程要求水 流产生激烈的湍流 在较快的时间内使药剂与水充分混合 混合时间一般要求几十秒至 2 分钟 混合作用一般靠 水力或机械方法来完成 在完成混合后 水中胶体等微小颗粒已经产生初步凝聚现象 生成了细小的矾花 其尺寸可达 5 m 以上 但还不能达到靠重力可以下沉的尺寸 通常需要 0 6 1 0mm 以上 因此还要靠絮凝过程使矾花逐渐长大 在 絮凝阶段 要求水流有适当的紊流程度 为细小矾花提供相碰接触和互相吸附的机会 并且随着矾花的长大这种 紊流应该逐渐减弱下来 污水处理基础知识培训教材 反应时间 T 一般控制在 10 30mim 反应中平均速度梯度 G 一般取 30 60s 1 并应控制 GT 值在 104 10 5范围内 二 混凝剂的选择 针对处理某种特定的废水选择适应的混凝剂时 通常由综合以下几方面的考虑来确定 1 处理效果好 对希望去除的污染物有较高的去除率 能满足设计要求 为了达到这一目标 有时需要 两种或多种混凝剂及助凝剂同时配合使用 2 混凝剂及助凝剂的价格应适当便宜 需要的投加量应当适中 以防止由于价格昂贵造成处理运行费用 过高 3 混凝剂的来源应当可靠 产品性能比较稳定 并应宜于储存和投加方便 4 所有的混凝剂都不应对处理出水产生二次污染 当处理出水有回用要求时 要适当考虑出水中混凝残 余量所造成的轻微色度等影响 例如采用铁盐作混凝剂时 结合以上因素的考虑 通常采用实际废水水样由实验室烧杯试验 对宜于采用的混凝剂及投加量来进行初 步筛选确定 在有条件的情况下 一般还应对初步确定的结果进行扩大的动态连续试验 以求取得可靠的设计数 据 第五章第五章 中和及中和及 pH 值的控制值的控制 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 有的则兼而有之 废水含酸浓度差别很大 从小 于 1 到 10 以上 造纸厂 印染厂 金属加工厂等排出碱性废水 大多数情况下为无机碱 也有些废水含有机 碱 其中某些废水含碱浓度很高 最高可达百分之几 废水中除含酸 碱外 还可能含有酸式盐 碱式盐 以及 其他的无机物 有机物等物质 将酸和碱随意排放会对环境造成污染和破坏 而且也是一种资源的浪费 因此 对酸 碱废水首先应考虑回收和综合利用 当酸 碱废水的浓度较高时 例如达 3 5 以上 往往存在回用和 综合利用的可能性 例如用以制造硫酸亚铁 硫酸铁 石膏 化肥 也可以考虑供其他工厂使用等 当浓度不高 例如小于 2 回收或综合利用经济意义不大时 才考虑中和处理 一 原理一 原理 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 对于中和处理 首先应当考虑以废治废的原则 例如将酸性废水与碱性废水互相中和 或者利用废碱渣 电石渣 碳酸钙碱渣等 中和酸性废水 在没有这些条件时 才采用药剂 中和剂 中和处理法 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 选用哪种中和剂要进行经济比较和优缺点的比较 表 3 6 和表 3 7 中列出了常用的中和 剂及消耗量参考数据 表表 3 6 碱性中和剂的单位消耗量碱性中和剂的单位消耗量 中和 1g 酸所需碱性物质的量 g 酸类名称 CaOCa OH 2CaCO3MgCO3CaCO3 MgCO3 硫酸 H2SO4 0 5710 7551 020 860 94 盐酸 HC1 0 771 011 371 151 29 硝酸 HNO3 0 4450 590 7950 6680 732 污水处理基础知识培训教材 醋酸 HCH3COOH 0 4660 6160 830 695 表表 3 7 酸性中和剂的单位消耗量酸性中和剂的单位消耗量 中和 1g 碱所需酸性物质的量 g H2SO4HC1HNO3 碱类名称 100 98 100 36 100 65 NaOH1 221 240 912 53 1 37 2 42 KOH0 880 900 651 80 1 13 1 74 Ca OH 21 321 340 992 74 1 70 2 62 NH32 882 932 125 90 3 71 5 70 二 类型二 类型 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 一 酸 碱性废水中和法 这种中和方法是将酸性废水和碱性废水共同引入中和池中 并在池内进行混合搅拌 中和结果 应该使废 水呈中性或弱碱性 根据质量守恒原理计算酸 碱废水的混合比例或流量 并且实际需要量略大于计算量 当酸 碱废水的流量和浓度经常变化 而且波动很大时 应该设调节池加以调节 中和反应则在中和池进 行 其容积应按 1 5 2 0h 的废水量考虑 二 投药中和法 酸性废水中和处理采用中和剂有石灰 石灰石 白云石 氢氧化钠 碳酸钠等 其中碳酸钠因价格较贵 一般较少采用 石灰来源广泛 价格便宜 所以使用较广 用石灰作中和剂能够处理任何浓度的酸性废水 最常 采用的是石灰乳法 氢氧化钙对废水杂质具有混聚作用 因此它适用于含杂质多的酸性废水 用石灰中和酸的反应 H2SO4 Ca 0H 2 CaSO4 2H2O 2HNO3 Ca OH 2 Ca NO3 2 2H2O 2HC1 Ca OH 2 CaC12 2H2O 当废水中含有其他金属盐类例如铁 铅 锌 铜等时 也能生成沉淀 ZnSO4 Ca OH 2 Zn OH 2 CaSO4 FeC12 Ca OH 2 Fe OH 2 CaC12 PbC12 Ca OH 2 Pb OH 2 CaC12 计算中和药剂的投量时 应增加与重金属化合产生沉淀的药量 三 过滤中和法 这种方法适用于含硫酸浓度不大于 2 3g L 和生成易溶盐的各种酸性废水的中和处理 使酸性废水通过具有中和能力的滤料 例如石灰石 白云石 大理石等 即产生中和反应 例如石灰石与 酸的反应 2HC1 CaCO3 CaC12 H2O CO2 H2SO4 CaCO3 CaSO4 H2O CO2 2HNO3 CaCO3 Ca NO3 2 H2O CO2 白云石与硫酸的反应 2H2SO4 CaCO3 MgCO3 CaSO4 MgSO4 2H2O 2CO2 采用白云石为中和滤料时 由于 MgSO4的溶解度很大 不致造成中和的困难 而产生的石膏量仅为石灰石 反应生成物的一半 因此进水的硫酸允许浓度可以提高 不过白云石的缺点是反应速度比石灰石慢 用石灰石做滤料时 进水含硫酸浓度应小于 2000mg L 用白云石做滤料时 应小于 4000mg L 当进水的 硫酸浓度短期超过限值时 应及时采取措施 降低进水量 多余的废水可在调节池内暂时储存 同时用清洁水 污水处理基础知识培训教材 反冲 稀释 当滤料使用到一定期限 滤料中的无效成分积累过多时 可逐渐降低滤速 以最大限度地消耗掉滤 料 在生产实践中 一般都是根据运行经验 总结出每处理一定的水量补充一定量的滤料 同时 按照每消耗一 定量的滤料 进行一次清渣 过滤中和时 废水中不宜有浓度过高的重金属离子或惰性物质 要求重金属离子含量小于 50mg L 以免在 滤料表面生成覆盖物 使滤料失效 含 HF 的废水中和过滤时 因 CaF2溶解度很小 要求 HF 浓度小于 300mg L 如浓度超过限值 宜采用石 灰乳进行中和 过滤中和法的优点是操作管理简单 出水 pH 值较稳定 不影响环境卫生 沉渣少 一般少于废水体积的 0 1 缺点是进水酸的浓度受到限制 四 碱性废水的中和处理 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 在采用投酸中和