水处理单元技术

不论何种污水，在进入水泵和主体构筑物之前，均需设置格栅以拦截较大杂物，设置筛网以截留较细的悬浮物。适用对象：一般工业企业排出的废水水质、水量、酸碱度或者温度等水质指标随排水时间大幅度波动，为使处理构筑物和管渠不受废水高峰流量或浓度变化的冲击，需设调节池。许多时候，将某些生化预处理过程安排在调节池中某些工厂排出的酸性或碱性废水，经中和处理消除废水中过量的酸和碱，使

值达到中性。酸性废水中和剂：石灰、石灰石、白云石、电石渣、苏打、苛性钠碱性废水中和剂：硫酸、盐酸、烟道气碱废水相互中和：①酸碱废水相互中和；②药剂中和；③酸性废水过滤中和。沉砂池去除污水中泥砂等粗大颗粒，沉淀池去除有机和无机可沉悬浮物和胶体混凝物沉淀池：①自由沉淀；②絮凝沉淀；③成层沉淀；④压缩沉淀（初沉池、二沉池）混凝就是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离除去的过程①有效地去除原水中的悬浮物和胶体物质，粒度：～②有效地去除水中微生物、病原菌和病毒；③去除污水中的乳化油、色度、重金属离子及其他一些污染物；④混凝沉淀可去除污水中磷的～﹪，是最便宜和高效的除磷方法⑤投加混凝剂可改善水质，有利于后续处理。如用石灰作混凝剂，同时提高了污水的

值，有利于吹脱除氮；⑥二级处理出水经混凝沉淀处理后，可获得以下水质：SS≤7mg/L; BOD≤10

mg/L; NHN≤15～

P≤0.5

mg/L基本原理：胶体的稳定与脱稳影响混凝效果的因素：①

值：铝盐（～

时，效果好；＜

时，Al3+存在；＞

时，

影响小；②水温；混凝剂水解多是吸热反应③水中杂质成分、性质和浓度；④混凝剂的种类影响⑤混凝剂的投加量的影响；

以上时，通常先投加有机吸附架桥，在加无机混凝剂压缩双电层而使胶粒脱稳。⑦水利条件对混凝有重要影响。在混合阶段，要求混凝剂与水迅速均匀混合，而到了反应阶段，既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成长机会，又要防止生成的小絮体被打碎，因此搅拌强度要逐步减小，反应时间要长。促使混凝剂迅速向水中扩散，并与全部水混合均匀的过程称为混合。胶粒与混凝剂作用，通过压缩双电层和电中和等机理，失去或降低稳定性，生成微粒或微絮粒的过程称位凝聚。凝聚生成的微粒或微絮粒在架桥物质和水流搅动下，通过吸附架桥和沉淀网捕等机理成长为大絮体的过程称为絮凝。混合、凝聚和絮凝合起来称为混凝。凝聚和絮凝在反应池中完成。澄清池主要用于给水处理，也可用于废水处理，去除原水中的胶体（特别是无机性胶体）颗粒。澄清池具有处理效果好、生产效率高、药剂用量节约、占地面积少等优点，缺点是设备结构较复杂。主要又机械搅拌澄清池、脉冲澄清池、悬浮澄清池。生物处理的目的是去除有机物和植物性营养物，以及通过生物絮凝去除胶体颗粒，同时也可以获得能量和产品，主要机理是微生物代谢。按照微生物对氧的要需求，生物法可分为好氧、厌氧、缺氧

类；按微生物的生长方式分悬浮生长、固着生长、混合生长

类。此外，还可以按操作条件（负荷、温度、连续性）和用途分类。选用生物处理前必须判断废水的可生化降解性（在微生物作用下，某种物

氧化所耗

水质指标

50mg5mg

静置烧瓶

有机物去

振荡培养

半连续活活性污泥

斯特姆测管测厌氧产

微生物生理生化指

影响有机物生化降解性的因素主要有：①有机物种类（化学组成、理化性。

值、、温度、营养物等）

各类有机物的。可降解性参见下表：各类有机物的可降解性及特例

N

N

活法影响因素及工艺参数：⑴入流水质水量：营养：：P＝：：⑵混合液悬浮固体浓度（

谢残留物、有机物和无机物，前三类有机物约占固体的成分的

﹪～﹪。用挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）指标不包括无机物，更准确反映活性物质量，但测定较麻烦。对给定的废水，MLVSS

介于

～

之间。⑶有机负荷：有进水负荷和去除负荷两种，前者指单位重量的活性污泥在单位时间内要保证一定的处理效果才能承受的有机物的量；后者指单位重量的活性污泥在单位时间内去除的有机物量。有时也用单位曝气池容积作为基准。⑷剩余污泥排放量和污泥龄：微生物代谢有机物同时增值，剩余污泥排放。量等于新净增污泥量。用新增污泥替换原有污泥所需时间称为泥龄θc。⑸混合液溶解氧浓度⑹水温：在一定范围内，随着温度升高，生化反应速率加快，增值速率也快；另一方面细胞组织入蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升并超过一定的限度时，会产生不可逆的破坏。各类微生物适应的温度范围见下表：类别

最低温度/℃

最适温度/℃

最高温度/℃⑺

值：一般好氧微生物的最适宜＝～；﹤

时，真菌占优势，引起污泥膨胀；另一方面，微生物的活动也会影响混合液的

值。⑻曝气池和二沉池的水力停留时间⑼二沉池的水力表面负荷、固体表面负荷和出水溢流堰负荷活性污泥法的处理效果取决于活性污泥的数量和性能。衡量活性污泥质量的指标主要有：①污泥浓度；②污泥沉降比SV；③污泥体积指数

SVI；④活性污泥的耗氧速率；⑤污泥的沉降速度；⑥活性污泥的生物相；⑦粒度和颜色等。性能良好的活性污泥外观呈黄褐色，粒径 ～，比表面积

～

～，SV＝％～％，SVI＝～。.、活性污泥的培养与驯化活性污泥是通过一定的方法培养与驯化出来的。培养的目的是使卫生物增殖，达到一定的污泥浓度；驯化则是对混合微生物群进行淘汰合诱导，使具有降解废水活性的微生物成为优势。⑴菌种和培养液除了采用纯菌种外，活性污泥菌种大多取自粪便污水、生活污水或性质相近的工业废水处理厂二沉池剩余污泥。培养液一般由上述菌液和诱导比例的营养物如淘米水、尿素或磷酸盐等组成⑵配养与驯化方法，有异步法和同步法。异步法主要应用于工业废水。在培养和驯化期间，应保证良好的微生物生长繁殖条件，如温度（

～℃）、（～）、

值（～及培养条件。、正常运行工艺控制⑴曝气系统的控制⑵回流污泥系统的控制回流系统的控制的

种方式：①保持回流量恒定，适用于水量恒定或波动不大的情况。流量变化大时，会导致活性污泥量在曝气池和二沉池之间重新分配。②保持回流比恒定，只要保持剩余污泥排放量基本不变，可保证相对稳定的处理效果。③定期或随时调节回流量和回流比。效果好，但操作量大。调节回流比有四种方法：①按照二沉池泥位调节。不易造成泥位升高而使污泥流失，出水较稳定，但回流污泥浓度不稳定。②按照沉降比调节，。操作非常方便，当污泥沉降性能不佳时，不易得到高浓度的回流污泥。③按照回流污泥及混合液的浓度条件。④按照污泥沉降曲线，成层沉降曲线的拐点处所对应的沉降比，即为该种污泥的最佳沉降比。⑶剩余污泥排放系统的控制、活性污泥系统问题及解决对策⑴生物相不正常⑵污泥

SVI

值异常原因及对策

见下表：污泥

SVI

值异常原因及对策

SVI

SVI

⑶污泥膨胀及其控制①丝状菌膨胀。活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖，导致膨胀，促成条件包括进水有机物少，

太低，微生物食料不足；进水氮、磷不足；

太低，不利于微生物生长；混合液溶解氧太低，不能满足需要；进水波动太大，对微生物造成冲击。②非丝状菌膨胀。菌胶团细菌本身生理活动异常产生的膨胀。一种是由于进水中含有大量的溶解性有机物，使污泥负荷太高，而进水中有缺乏足够的

、，或者

不足。细菌很快把大量有机物吸入体内，又不能代谢分解，向外分泌出过量的多糖类物质。这些物质分子中含羟基而具有较强的亲水性，使活性污泥的结合水高达

﹪（正常为

胶状，无法在二沉池分离。另一种非丝状菌膨胀是进水中含有较多毒物，导致细菌中毒，不能分泌出足够量的粘性物质，形不成絮体，也无法分离。③措施。临时控制措施包括污泥助沉法（加混凝剂和助凝剂）和杀菌法。⑷二沉池异常情况及对策二沉池出水异常主要表现在透明度降低、

和

值升高、大肠菌群数增加等。原因要从二沉池本身和污泥特性两方面分析。出水

异常增高原因判断顺序见下图，判明原因后采取相应的对策。故障解决:（一）

污泥上浮原因：（）由于曝气池中含有硝酸盐，产生氮。（）由于在曝气池底积压时间过长，形成厌气作用，产生

和

（）若产生

，活性污泥便变黑，并发生臭味。通常曝气池的设计不当，回流缝易于被活性污泥堵塞，才发生这种现象。上述几种污泥上浮现象和活性污泥的性质无关，只团污泥中产生气泡，使污泥密度低于水，因此污泥上浮不应与污泥膨胀混为一谈。（二）

污泥膨胀真正的污泥膨胀可分成“菌胶团膨胀”和“丝状菌膨胀”二类。． 菌胶团膨胀菌胶团膨胀的污泥片中含有大量的结合水，正常的活性污泥含有

的结合水，但

的活性污泥，含有的结合水，显微镜观察这种污泥，可见污泥片疏松，表面增大。． 丝状菌膨胀丝状菌膨胀的污泥在量合中沉淀得很慢

SVI

大于

，有时甚至大到

以上，上清液很清洁，膨胀的污泥有时发生甜

或水果香。丝状菌膨胀的污泥片和正常的活性污泥相似，只不过从污泥团块中伸出很多长的丝状菌，有时污泥片几乎全由丝状菌组成。丝的直径约

微米，不分枝。这种丝状菌大多属球衣细菌。球衣细菌可在各种简单的，可溶性的底质中生长繁殖，但在复杂的碳水化合物，脂肪和蛋白质中却生长很慢，它们可利用氨或硝酸盐作为氮源。但需维生素B

或给它蛋氨酸的营养。低于

的条件下生长，它们生长的最适

为

。最适温度为

℃.在

℃以下便不能生长，因此它不是活性污泥低温解体的原因。从上述这些资料可以知道，引起丝状菌膨胀的原因似乎是简单的可溶性的有机化合物。它们易于被子丝状菌同化。所以有利于丝状菌的生长而复杂的可溶性化合物，它们必须在水解以后才能被同化的，这些化合物有利于活性污泥微生物的生长，而且不论是哪一种底物，如果负荷太高都会引起丝状菌膨胀。组成废水的各种成份，由于比例失调，也可引起污泥膨胀，如废水中

比失调，若由于碳水化合物的含量过高，可适当的投加尿素，碳酸铵或氯化铵。如系统进水浓度太高，可减低进水量，至于曝气池的环境（如

，温度溶解氧等）对活性污泥的影响。其它如废水中含有大量的有机物或石油，以及含有大量的腐败物质都可以引起膨胀。在曝气池中过多或过少的充氧。或搅动不充分，短流混凝土合液中固体的含量过低或过高，都可引起膨胀。现在把无锡漂染厂的表面加速曝气池在运转过程中活性污泥发生膨胀的各种原因，补充说明如下：．

长期处于低营养状态的活性污泥，质量比较差，只要曝气池的环境略有变化，污泥的缓冲能力低，易发生膨胀。．

污泥中毒也是引起污泥膨胀的一种原因。如某些染料或膈成洗涤剂对微生物都有毒害，微生物中毒死亡以后便分解，首先菌使膨胀体积增大，密度减少，于是污泥的比重变轻，最后失去沉降性而上浮。

类中毒，甚至只要

浓度，就可以抑制它们的生长和繁殖。无脊椎动物对合成洗涤剂的反应也是很敏感的，通常合成洗涤剂只要在

以下，对它们就显示毒性。菌胶团在显微镜下观察，可看到菌胶团的形状，一般有分枝状的，垂丝状的，球形的，椭圆形的或蘑菇形等，随着污泥的老化或污泥松散膨胀等情况。菌胶团在形状上也有变化。当处理池中缺少碳素营养时，菌胶团结构较薄而透明在镜下观察，可看到菌胶团缺少胶质，其中杆菌大量从菌胶团中游离分散出来，处理效果下降。当污泥膨胀时，尤其是由于菌胶团本身膨胀而引起的污泥膨胀时，菌胶团

这是由于单位重量球衣细菌的表面积大，耗氧能力强。因此当处理池中溶解氧低时，产生了争奇氧的现象。

工艺概述（好氧）厌氧菌对有机物不可完全降解，还需借助其他方法（好氧曝气或化学法）进一步处理。活性污泥法是使微生物群体又称活性污泥在曝气池内呈悬浮状，并与废水充分接触而使废水得到净化的方法。所谓活性污泥即是向废水中通入空气，经过一段时间后，废水中就会产生一种絮凝体菌胶体，这些絮凝体由大量繁殖的微生物组成，它易于沉淀与废水分离，并使废水得到澄清。活性污泥法去除废水中的有机物（）的过程。初期去除与吸附由于活性污泥表面积很大，而且具有多糖类粘质层，可使废水中悬浮的胶体物质被絮凝和吸附，使之迅速从水中得到去除。其去除量与废水中悬浮胶体的数量有关，如废水中悬浮胶体有机物多则去除率高，如可溶解性的有机物高则去除率低。这种初期的去除只是在一个短短的时间里完成，有机物像一种备用的食物一样，吸附在微生物细胞表面，经过几个小时后才慢慢的摄入进行代谢。微生物的代谢作用活性污泥微生物以废水中的有机物作为营养，在有氧的情况下，将其中一部分有机物合成新的细胞物质，对另一部分有机物则氧化分解提供给合成新细胞所需的能量，并最终形成

和

等稳定的物质。在这个过程中，当新细胞合成增长的过程中同时也有一部分的微生物细胞物质进行氧化分解，并供应能量，这种细胞物质的氧化称为自身氧化或内源呼吸。絮凝体的形成与絮凝体沉降性能废水中有机物通过生物降解，一部分氧化分解形成

和

，另一部分合成细胞物质成为微生物菌体，如果微生物菌体不从废水中分离出去，即有机物仍留在水中，则通过重力沉降法将微生物和废水分离。微生物菌体在适当的污泥负荷、

值、溶解氧等因素的作用下，会形成很好的絮凝体在沉淀池中沉降分离。好氧池曝气充氧方式曝气器的选择在废水处理上，曝气系统的耗电是最主要的成本组成，选择高效节能的曝气器至关重要。一般使用的曝气方式有射流曝气、表面曝气机和可变微孔管状曝气等，现将几种主要曝气方式的比较列表如下。曝气方式的比较

综合考虑运行成本、维修管理及技术是否成熟等因素，设计方案选用管状可变微孔曝气器。在废水处理站的运行中，动力消耗是运行费用主体，而曝气的动力消耗是整个系统动力消耗的主要设备。在运用该曝气设备后，可减少风机的动力消耗，降低整个废水运行费用。管状可变微孔曝气器由广州中环万代环境工程有限公司生产的一种新型、高效的曝气设备。可变微孔曝气管是一种负压设计的曝气设备，是一种具有微孔曝气、防堵塞、有效服务面积大、气泡直径小和氧气利用率高等特点的高效曝气设备。其氧气利用率达

以上同济大学环境保护产品质量监督检验中心在

4m

水深，用清水淹没测试，氧利用率为，并已在工程中长期运行使用，取得了良好曝气效果，现已被广泛运用于工程中。可变微孔曝气管的膜采用高质量的进口原材料，确保了使用寿命。可变微孔上浮式曝气装置可变微孔上浮式曝气装置是我公司根据水中氧气的转移原理及目前各种充氧曝气装置的特点而研究开发出来的，它是一种更为理想的溶氧效率高、检修方便、操作可靠的曝气装置。该装置空气支管装在池“丰”“丰”字型连接成一组，这样的曝气平台再与曝气主管通过法兰连接，检修时，只需将要检修的曝气平台法兰松开，把曝气器从水中提上来即可进行检修、更换，无需排掉池中的废水。这中曝气平台停在水深

～5m

50μm的气泡使得氧气接触面积的增大和氧气传送效率的提高。与其他曝气装置相比，该曝气装置具有以下优点：①曝气效果好；②检修方便，维护简单；③不易被腐蚀，使用寿命长等。曝气系统要求：①供氧量在满足曝气池设计流量的生化反应的需氧量以外，还应使混合液含有一定剩余

值，一般按

计。②悬浮状态，不产生沉淀，池中平均流速在。③充氧能力便于条件，又适应需氧量变化的灵活性。④满足需氧要求的前提下，充氧装置的的动力效率和氧利用率应力求提高。⑤充氧装置应易于维修，不易堵塞，出现故障应易于排除。好氧池气水比选择的依据：①进水水质：以

作为设计依据；②好氧池中溶解氧；③停留时间；、梭织布的退、煮、漂废水（气水比～：）

较高，

值很大（有的废水高达～较高，色度高的特点、毛绒毛线的漂染废水，较梭织布的退煮漂废水其

、

值色度都小的多（气水比

～：）、针织物的漂染、棉线的高温染色以及牛仔漂洗废水，好氧池的气水比一般

～：这几类废水

、色度都比较低，

一般在

～，色度为～

倍、牛仔布纱线浆染和缝纫线、拉链布等的染色废水，其特点为：

～）、色度高（～

～

），气水比为

～：、

水解酸化工艺概述厌氧处理工艺在工业废水的运用已有

多年的历史。近

年来，随着微生物学、生物化学等学科发展和工程实践的积累，通过不断的开发，使它在理论和实践上有了很大进步，在处理高浓度有机废水方面取得了良好效果。厌氧处理是利用厌氧菌的作用，去除废水中的有机物，通常需要时间较长。厌氧过程可分为水解阶段、酸化阶段和甲烷化阶段，水解酸化的产物主要是小分子有机物，使废水中溶解性有机物显著提高，而微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞内，而不溶性大分子物质首先要通过胞外酶的，分解才得以进入微生物体内代谢。例如天然胶联剂（主要为淀粉类）

首先被转，化为多糖，再水解为单糖。纤维素被纤维素酶水解成纤维二糖与葡萄糖。半纤维素被聚木糖酶等水解成低聚糖和单糖。水解过程较缓慢，同时受多种因素的影响，是厌氧降解的限速阶段。在酸化这一阶段，上述第一阶段形成的小分子化合物在发酵细菌即酸化菌的细胞内转化为更简单的化合物并分泌到细菌体外，主要包括挥发性有机酸（VFA氢气、碳酸等。酸化过程是由大量发酵细菌和产乙酸菌完成的，他们绝大多数是严格厌氧菌，可分解糖、氨基酸和有机酸。另外，厌氧微生物对苯环化合物也具有降解作用。低分子量的苯环化合物受到厌氧降解时，要经过三个步骤。第一步是：惰性的化合物受到活化，其中包括羧基化反应、厌氧羟基反应和

硫醚键的形成，苯环化合物必须形成一些苯环中间产物，以便接受到还原攻击，这些反应包括脱羟基反应或转羟基反应；第二步：中心苯环中间产物受到厌氧微生物生物还原酶的攻击，形成脂环化合物通过生物作用形成－氧代化合物或直接还原成非脂环化合物被转化为中心代谢物。经研究发现，将厌氧过程控制在水解和酸化阶段，可以在短时间内和相对高的负荷下获得较高的悬浮物去除率，并大大改善和提高废水的可生化性和溶解性。且水解酸化不需要密闭的池，也不需要复杂的三相分离器，出水无厌氧发酵的不良气味，因而也不会影响废水处理厂的环境，所以将厌氧控制在水解酸化阶段。、水解酸化布水方式水解酸化的处理效果主要取决于其生物污泥浓度和布水效果，如果厌氧污泥达不到一定的浓度，布水效果不好，厌氧部分的处理效果将会很差，厌氧污泥的流失也将造成系统无法正常运行。许多厌氧处理工艺达不到要求，原因就是厌氧污泥的浓度低和