环保设备及应用——混凝

1,混凝,制作：高伟,2,一、概述(一)混凝定义和用途,1）混凝是通过向废水中投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使废水得到净化。混凝的主要对象是废水中的细小悬浮颗粒和胶体微粒，这些颗粒用自然沉降法很难从水中分离出去。2）用途（1）可以用来降低废水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、某些重金属和放射性物质。（2）混凝法还能改善污泥的脱水性能。,3,3）混凝方法的优缺点,优点：设备简单，维护操作易于掌握，处理效果好，间歇或连续运行均可以。缺点：由于不断向废水中投药，经常性运行费用较高，沉渣量大，且脱水较困难。,4,废水,混凝剂L,混合L,反应L,沉降L（澄清）,出水,污泥,(二)混凝的工艺过程,混合目的是使混凝剂尽快与水混合，需要短时间高强度搅拌.,反应阶段的目的是使药剂与水中的细小颗粒或胶体物质作用生成尽可能大的絮体，为沉降分离创造条件，需要低强度长时间搅拌。,澄清的目的是使所生成的絮体与水分离，完成净化过程,5,二、投药方法及设备,（一）投药方法,2、湿投法是将混凝剂和助凝剂配成一定浓度的溶液，然后按处理水量大小定量添加。混凝剂的湿法投加包括药剂的配制、药剂的计量和药剂的投加三个过程。,1、干投法是把经过破碎易于溶解的药剂直接投入废水中。干投法占地面积小，但对药剂的粒度要求较严，投加量较难控制，对机械设备的要求较高，同时劳动条件也较差。目前应用的较少。,6,（二）投药设备,水力调制设备L压缩空气调制设备L机械调制设备,投药量小,投药量大,应采用两个溶液池交替使用,7,混凝剂配制一：水力调制设备,8,混凝剂配制二：压缩空气调制,9,混凝剂配制三：机械调制设备,轴承,轴承,出管,浆叶,浆叶,立轴,底板,返回,10,三、混合槽与反应池,（一）混合槽1、混合槽类型（1）一种是借水泵的吸水管或压水管混合。（2）另一种是在混合槽内进行混合。,机械混合槽L分流隔板式混合槽L多孔隔板式混合槽L,11,（1）分流隔板式混合槽L,溢流管,溢流堰,12,（2）多孔隔板式混合槽,13,（二）反应池,1、作用：水与药剂混合后进入反应池进行反应，其作用是使凝聚颗粒凝结成沉淀性能良好的絮凝体。2、反应池内水流特点：流速由大到小。在较大的反应流速时，使水中的胶体颗粒发生碰撞吸附，在较小的反应流速时，使碰撞吸附后的颗粒结成更大的矾花。3、反应池的型式有机械搅拌、隔板反应池，涡流式反应池等。,14,（1）机械搅拌反应池,15,（2）隔板反应池,（平流式）,回转式,16,（3）带回转式隔板反应池的平流式沉淀池,隔板反应池,穿孔配水墙,吸泥机,导流墙,上部穿孔出水墙,17,（4）涡流式反应池,进水,出水,返回目录,圆周出水槽,出水管,放水阀,18,四、沉降与澄清,（1）设备：澄清池L在澄清池内，可以同时完成混合、反应、沉降分离等过程。包括：混合室、反应室、导流室、分离室四个功能区。（2）特点：优点：占地面积小，处理效果好，生产效率高，节省药剂用量.缺点：对进水水质要求严格，设备结构复杂。,19,（3）分类：悬浮澄清池悬浮泥渣型脉冲澄清池机械加速澄清池泥渣循环型水力循环加速澄池清,20,（i）机械加速澄清池加混凝剂后的水，由进水管流经环形配水槽至第一反应池。在此，受提升叶轮桨搅拌，与数倍于进水量的回流活性泥渣混合，完成初步反应。然后，被提升至第二反应室继续反应。反应后的水经导流室进入分离室。在分离室内，泥渣下沉，清水经集水管流出。下沉的泥渣，大部分经回流缝流入第一反应池；其余进入集泥斗浓集。加速澄清池可调控泥渣回流量，对水量、水质和水温变化的适应性强。但需机械设备。,21,机械加速澄清池示意图,混凝剂,22,（ii）水力循环澄清池,23,（iii）脉冲发生器多为真空泵式脉冲澄清池。由于真空泵造成进水室真空，使加药后的原水进入进水室；当进水室达到最高水位时，进气阀自动开启，使进水室通大气；此时进水室即迅速放水；当水位下降至最低水位时，进气阀自动关闭，真空泵自动开启，使进水室再次造成真空。如此反复进行脉冲式放水。原水由进水室放出后，从配水支管的孔口高速喷出，在稳流板下进行混合和初步反应。然后通过稳流板整流，进入悬浮泥渣区，悬浮泥渣层在脉冲水流作用下，时而膨胀，时而收缩，使颗粒既保持悬浮状态，又能相互碰撞絮凝。因而颗粒被截留，清水则经清水区由集水槽引出。真空式脉冲澄清池，工作可靠，易于调节，但真空设备较复杂，噪声大。,24,钟罩式脉冲澄清池示意图,出水,泥渣,25,脉冲澄清池的工作过程可分为两个阶段，从进水室水位开始上升到虹吸作用开始称为充水阶段，由虹吸作用开始到虹吸作用破坏称为放水阶段。脉冲澄清池两次充水相隔时间称为脉冲周期，约3040s,其中充水时间约为2530s，放水时间510s。,26,五、混凝设备设计一般规定,1、选择澄清池类型时，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，并考虑原水水温变化、制水均匀程度以及是否连续运转等因素，结合当地条件通过技术经济比较确定。2、澄清池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于两个。,3、经过混凝沉淀或澄清处理的水，在进入滤池前的浑浊度一般不宜超过10度，遇高浊度原水或低温低浊度原水时，不宜超过15度。当生产用水允许沉淀或澄清后水的浑浊度高于10度时，本节有关条文中的设计指标可适当放宽。4、设计澄清池时应考虑均匀的配水和集水。,5、澄清池沉泥浓缩室（斗）的容积，应根据进出水的悬浮物含量、处理水量、排泥周期和浓度等因素通过计算确定。6、当澄清池排泥次数较多时，宜采用机械化或自动化排泥装置。7、澄清池应设取样装置。,27,絮凝池宜与沉淀池合建,絮凝池型式的选择和絮凝时间的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定。一、设计隔板絮凝池时，应符合下列要求：1、絮凝时间一般宜为2030分钟；2、絮凝池廊道的流速，应按由大到小的渐变流速进行设计，起端流速一般宜为0.50.6米/秒，末端流速一般宜为0.20.3米/秒；3、隔板间净距一般宜大于0.5米。,28,二、设计机械絮凝池,应符合下列要求：1、絮凝时间一般宜为1520分钟；2、池内一般设34挡搅拌机；3、搅拌机的转速应根据浆板边缘处的线速度通过计算确定，线速度宜自第一档的0.5米/秒逐渐变小至末档的0.2米/秒；4、池内宜设防止水体短流的设施。,第六节活性污泥法污水处理设备,30,一、曝气池的类型L二、推流式曝气池结构L三、完全混合式曝气池结构L四、曝气池的运行管理L,一、曝气池的类型,（一）按废水和回流污泥的进入方式及其在曝气池中的混合方式分L推流式和完全混合式L两大类。（1）推流式曝气池活性污泥曝气池有若干个狭长的流槽，废水从一端进入，在曝气的作用下，以螺旋方式推进，流经整个曝气池，至池的另一端流出，随着水流的过程，污染物被降解。此类曝气池又可分为平行水流(并联)式和转折水流(串联)式两种。,推流式曝气池流程示意图（平行水流式）,出水,剩余污泥,进水,回流污泥,空气,二次沉淀池,曝气池,推流式曝气池流程示意图（转折水流式）,剩余污泥,进水,回流污泥,空气,二次沉淀池,出水,曝气池,34,推流式曝气池的特点,（1）废水中污染物浓度自池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，废水降解反应的推动力较大，效率较高；（2）推流式曝气池可采用多种运行方式；（3）曝气池可以做的比较大，不易产生短路，适合于处理量比较大的情况；（4）氧的利用率不均匀，入流端利用率高，出流端利用率低，会出现池尾供气过量的现象，增加动力费用。,（2）完全混合式曝气池,是废水进入曝气池后在搅拌的作用下迅速与池中原有的混合液充分混合，因此混合液的组成、微生物群的量和质是完全均匀一致的。曝气池中所有部位的生物反应都是同样的，氧吸收率都是相同的。L,完全混合式曝气池的特点,（1）抗冲击负荷的能力强，池内混合液能对废水起稀释作用。（2）由于全池需氧要求相同，能节省动力；（3）有时曝气池和沉淀池可合建，不需要单独设置污泥回流系统，便于运行管理；（4）连续进水、出水可能造成短路，易引起污泥膨胀。（5）池子体积不能太大，因此一般用于处理量比较小的情况，比较适宜处理高浓度的有机废水。,（二）按供氧方式，曝气池分为,（1）鼓风曝气式L采用空气(或纯氧)作氧源，以气泡形式鼓入废水中。它适合于长方形曝气池，布气设备装在曝气池的一侧或池底。气泡在形成、上升和破坏时向水中传氧并搅动水流。适用于大型曝气池（2）机械曝气式L用专门的曝气机械，剧烈地搅动水面，使空气中的氧溶解于水中。通常，曝气机兼有搅拌和充氧作用，使系统接近完全混合型。适用于小型曝气池（3）联合曝气,38,39,机械曝气,叶轮L机械曝气转刷L表面曝气具有构造简单，动力消耗小，运行管理方便，氧吸收率高的优点，故应用较多。,通常安装在池面，称“表面曝气器”,40,几种叶轮曝气器L,41,倒伞表面曝气机,用途：倒伞叶轮表面曝气机适用于工业废水及城市生活污水的生化处理。具有构造简单，运行管理方便，充氧效率高等特点，因此近几年来在国内得到广泛使用。,42,管式曝气L,用途：适用于同时需要曝气和搅拌的场合，比如平衡池、沉砂曝气池、污泥好氧池，回流沟（渠）、航道，以及一般的活性污泥生物池等。可提供可提升式系统。,43,盘式曝气器,用途：适用于同时需要曝气和搅拌的场合，比如平衡池、沉砂曝气池、污泥好氧池，回流沟（渠）、航道，以及一般的活性污泥生物池等。可提供可提升式系统。,44,转刷曝气机,用途：整套机组的特点是重量轻、强度好、运转平衡、充氧效率高、安装操作方便，可连续或间断运行，广泛应用于城市污水处理，也可用于印染、石油化工、食品加工及造纸、制革等工业废水的处理。,45,（三）曝气设备性能指标,1、衡量曝气设备效能的指标（1）动力效率EA指消耗1kWh电能所转移到液体中去的氧量，单位为kg/kWh。（2）氧转移效率（氧利用率）指鼓风曝气转移到液体中的氧占供给氧的百分数：EA=(Ro/W)100。其中：W供氧量，kg/h；Ro吸氧量，kg/h。一般为515左右。（3）充氧能力指叶轮或转刷在单位时间内转移到液体中的氧量kg/h。,（四）曝气器的选择原则,1、对于较小的曝气池，采用机械曝气器能减少动力费用，并省去鼓风曝气所需的管道系统和鼓风机等设备，维护管理也比较方便。这类曝气器的缺点是，转速高，其动力消耗随曝气池的增大而迅速增大，所以曝气池不能太大。这种曝气器需要较大的表面积，因此曝气池的深度也受到限制。还有，如果曝气池中产生泡沫，将严重降低充氧能力。2、较大的曝气池，一般用鼓风曝气。供应空气的伸缩性较大，曝气效果也较好。鼓风曝气的缺点是需要鼓风机和管道系统。曝气头易堵塞。,47,3、良好的曝气设备除应当具有较高的动力效率和氧转移效率外，还应尽可能满足下列要求：（1）搅拌均匀；（2）构造简单；（3）能耗少；（4）价格低；（5）性能稳定，故障少；（6）不产生噪音及其它公害；（7）对某些工业废水耐腐蚀性强。,48,1、推流式曝气池结构示意图,曝气装置,曝气总管,曝气池壁,曝气池壁,49,膜片微孔暴气器排列图,50,2、推流式曝气池结构特点,1）推流式曝气池为长方廊道形池子，常采用鼓风曝气，扩散装置排放在池子的一侧。这样布置可使水流在池中呈螺旋状前进，增加气泡和水的接触时间。2）曝气池的数目随污水厂大小和流量而定，在结构上可以分成若干单元，每个单元包括几个池子，每个池子常由一至四个折流的廊道组成。3）曝气池的池长可达100m。为了防止短流，廊道长度/宽度5，甚至大于10。,51,4）为了使水流更好的旋转前进，宽/深2，常在1.52之间；池深常在35m。5）曝气池进水口一般淹没在水面以下，以免污水进入曝气池后沿水面扩散，造成短流，影响处理效果。6）曝气池出水设备可用溢流堰或出水孔。通过出水孔的水流流速一般较小(0.10.2m/s)，以免污泥受到破坏。,52,53,1、完全混合式曝气池结构特点,1）完全混合式曝气池常采用叶轮供氧，多以圆形、方形或多边形池子作单元，主要是因为需要和叶轮所能作用的范围相适应。2）改变叶轮的直径可以适应不同直径(边长)、不同深度的池子需要。长方形曝气池可以分成一系列相互衔接的方形单元，每个单元设置一个叶轮。3）使用完全混合式曝气池时，为了节约占地面积，常常是把曝气池和沉淀池合建。,2、圆形曝气沉淀池L,3、方形曝气沉淀池,4、长方形曝气沉淀池,4、分建式完全混合系统,5、循环混合式曝气池,循环混合式曝气池其平面形状如环形跑道，多采用转刷供氧，转刷L设置在氧化渠的直段上。转刷旋转时混合液在池内循环流动，流速保持在0.3m/s以上，使活性污泥呈悬浮状态。循环混合式曝气池也称氧化渠或氧化沟。,60,氧化渠的典型布置L,62,63,氧化沟厂,氧化沟的特点：1、简化了预处理，氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法长，悬浮有机物可与溶解性有机物同时得到较彻底的去除，排出的剩余污泥已得到高度稳定，因此氧化沟可以不设初次沉淀池，污泥也不需要进行厌氧消化；2、占地面积少，因在流程中省略了初次沉淀池、污泥消化池，有时还可省略二次沉淀池和污泥回流装置，使污水厂总占地面积不仅没有增大，相反还可缩小；,3、从溶解氧的分布看，氧化沟具有推流特性，溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件。通过对系统合理的设计与控制，可以取得最好的除磷脱氮效果。4、另外，氧化沟的曝气方式也不限于转刷一种，也可以用其它方法曝气。氧化沟的构造形式也是多种多样的，根据不同的目的可以设计多种形式的氧化沟。氧化沟技术是近年来发展较快的生物水处理技术之一。,66,四、曝气池的运行管理,（一）活性污泥系统的启动与试运行1、活性污泥的培养与驯化（1）活性污泥的驯化异步培驯法；同步培驯法接种培训法（2）培养方法全流量连续直接培养法；流量分阶段直接培养法；间歇培养法；,接种污泥：同类污水厂的剩余污泥粪便污水等。,目的是为补充营养和排除代谢产物，而需要及时换水。,67,活性污泥示意图,68,2、活性污泥系统的试运行（1）试运行的目的确定最佳的运行条件；（2）作为变数考虑的因素MLSS、空气量、污水注入方式；如是吸附再生法，则吸附与再生的时间比；N、P的投加。根据上述各种参数的组合运行结果，找出最佳运行条件。,69,(二)曝气池中重要运行参数的调节与观测,1、活性污泥状况的镜检观察2、曝气时间（HRT）的调节3、供气量的调节1)保证充氧:出口处的DO2mg/L；其次要保证混合搅拌的要求；2)对于水质、水量相对稳定的大型废水处理厂，每年春秋各调节一次。4、SV的测定与调节5、剩余污泥排放量的调节6、回流污泥量的调节,70,(三)曝气池的水质管理1、水质管理监测项目（1）反映处理效果的项目进出水的BOD5、COD、SS、有毒物质（2）反映污泥情况的项目MLSS、MLVSS、SV、SVI、DO、微生物（3）反映污泥营养和环境条件的项目N、P、pH、水温,71,2、生物相镜检观察,管理中的指示生物1）纤毛虫类2）鞭毛虫类3）肉足类4）分裂菌类原生动物和后生动物出现的顺序：细菌植物型鞭毛虫肉足类动物型鞭毛虫游泳性纤毛虫、吸管虫固着性纤毛虫轮虫,72,活性污泥生长正常、净化功能强，出水水质良好时，主要是有柄着生型的纤毛虫，如钟虫L等；活性污泥生长不好、有机负荷高，DO含量低，细菌多以游离状态存在时，出现的原生动物则主要是游泳型的纤毛虫，如草履虫L、肾形虫等；DO不足时，可能出现的原生动物数量较少，主要有扭头虫L等，它们的出现说明已出现厌氧反应，产生了H2S气体；曝气过度时，活性污泥絮体呈细小分散状，出现的原生动物主要是一些小型变形虫L。,73,曝气过度出现的微生物,优势菌属：轮虫和大量的肉足类微生物现象：在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮微小絮体，出水透明度下降。解决方案：减少曝气，增大负荷量。,轮虫,溶解氧浓度5mg/L,74,肉足类微生物L,75,优势菌属：贝日阿托氏菌、新态虫菌。现象：活性污泥呈灰黑色、并出现腐败的气味。解决方法：增加供氧量。L,DO不足出现