高浓度化工废水处理工艺装备Word文档格式.docx
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中和
催化氧化塔
A/O生化
排放
六、高活性铁床
1
高活性铁床，又名持续高活性内电解，国外称为CMRO。
这是一种属于电化学法的污水予处理装置。
多用于工业污水处理，特别是那些带有色度、苯环等难以生化降解的高浓度污水。
2
随着工业的发展，污水处理的难度也越来越大。
众所周知，生化是常用的、有效的、便宜的一种处理方法，但不是万能的。
许多工业污水不但浓度高，而且难生化，甚至用水解也解决不了问题。
这时就要求助各种各样的前处理或后处理了。
铁床就能在很多场合下担当起这一重要角色。
但贯用的铁床，虽然有这种效能，但填料“结疤”“钝化”问题一直没有很好解决，限制了它的推广使用。
本专利采用了有效的措施，成功地解决了这一技术难题，使它在某制药污水处理装置中连续运行了多年，至今没有“结疤”和“钝化”现象，发挥了重要作用。
3
技术特性
当污水通过含铁和炭的填料时，铁成为阳极，碳成为阴极，并有微电流流动，形成了千千万万个微小电池，产生“内电解”，发生腐蚀，也就是氧化还原反应：
阳极反应
Fe-2e一Fe2+
E0（Fe2+/Fe）=-0.44V
阴极反应
2H++2e→H2↑
E0（H+/H2）=0.00V
当有氧气时
O2+4H++4e→2H2O
E0（O2）=1.23V
O2+2H2O+4e→40H-
E0（O2/OH-）=0.40V
上述反应在酸性和充氧的情况下腐蚀最甚，并具有如下被证实了的功能：
由于有机物参予阴极的还原反应，使官能团发生了变化改变了原有机物性质，降低了色度，改善了B/C值；
一些无机物也参予反应生成沉淀得以去除，如：
Fe2+S2-→FeS↓;
废水的胶体粒于和微小分散的污染物受电场作用，产生电泳现象，向相反电荷的电极移动，并聚集在电极上使水澄清；
阳极生成的新生态Fe2+经石灰中和生成的Fe（OH）3，有极强的吸附能力，使水得以澄清；
阴极生成的氢气，具有气浮效应。
“高活性铁床”具有以下二个优点：
（1）持续高效始终能保持“铁床”填料的活性，不象传统铁床填料，几乎每天都要活化。
（2）结构紧凑一体化，处理效果好，COD去除率在60%左右，B/C值可提高0.1-0.3，色度可去掉80-90%。
七、升流式厌氧污泥床
升流式厌氧污泥床（UpflowAnaerobicSludgeBlanket）是本世纪七十年代开始兴起的一项新型高效的污水处理厌氧生化技术。
它由污泥床、悬浮区和澄清区三个部分组成。
当污水自下而上流经三个区时，首先由污泥床区和悬浮区的厌氧微生物完成对有机物的转化，使之变为甲烷、二氧化碳和水；
或者让硝酸盐及亚硝酸盐为电子受体，释放其中的氮。
最后再由澄清区完成气、固、液的三相分离。
这样的构造有以下特点：
（1）污泥浓度高、比活性大，因而有机负荷高处理效果好。
污泥床的污泥浓度高达10万毫克/升，整体污泥浓度也在2万毫克/升以上，通常在4万到5万毫克/升，是常规的5到20倍，且比活性大，因此：
常温条件下：
COD有机负荷为4～10kg/m3.d，去除率大于85%
中温条件下：
COD有机负荷为8～16kg/m3.d，去除率大于90%（35～37℃）
高温条件下：
COD有机负荷为10～20kg/m3.d,去除率大于90%（～55℃）
（2）能耗低。
由于均衡布水器能让水全面均匀地通过床层与污泥接触，因而无须搅拌和循环，只要将水提升就可以了，所以动力消耗省。
同时又可以回收沼气，常温下的产气率为0.4m3/kgCOD，热值为550千卡/m3沼气。
（3）产泥率低，污泥处理方便。
好氧菌的污泥转化率为0.4～0.5kgBOD，而厌氧菌的转化率不足0.1。
且污泥的稳定性、脱水性都很好，易于干化，并可作为肥料或鱼饲料。
（4）生化、澄清为一体，结构紧凑、占地省、投资低。
（5）可以间断运行、抗冲击、易管理。
UASB升流式厌氧污泥床可广泛用于酿造、食品、养殖、医药、化工等行业的高浓度难生化的污水处理工程。
（6）进出水分别配用了专利产品均衡布水器和三相分离器。
（7）升流式厌氧接触/污泥混合床
除均衡布水器和三相分离器之外，分别在容器内投入重质球形填料和轻质球形填料，分别沉积在污泥床区和悬浮在悬浮区的上部，用于强化生物作用，增大抗负荷冲击能力，截滤悬浮污泥。
这种球形填料，由强度极高的镂空塑料外壳和填充在里面的特殊纤维及配料构成，无须支撑和固定，蓄泥量大、安装方便、不堵塞。
污水处理中的泡沫形成原因与控制
前 言
活性污泥法是目前城市污水处理厂应用最为广泛的生物处理方法之一。
据报道，采用活性污泥法的污水处理厂普遍存在泡沫问题，使得污水处理厂的操作、运行和控制都产生了一定的困难，严重影响了出水水质。
对澳大利亚昆士兰州的调查显示，50个采用活性污泥法的污水处理厂中有46个受到不同程度的泡沫问题的影响[1]；
美国108家采用活性污泥法的污水处理厂中有56%受到泡沫问题的困扰[2]。
法国的调查显示，6013个污水处理厂中有20%受到泡沫问题的长期影响，而采用延时曝气方式的污水厂中更是有87%受到泡沫问题影响[3]。
据不完全统计，在我国采用活性污泥法的城市污水处理厂中有近50%出现过不同程度的泡沫问题[4]。
泡沫问题已成为近年来活性污泥法运行操作中较为突出的问题。
采用活性污泥法处理污水过程中，在曝气池与二沉池内出现的泡沫问题很早就引起人们的关注。
早在1969年，Anon就对活性污泥法处理过程中的生物泡沫进行了报道[5]。
近30年来，关于好氧生物处理过程中的泡沫形成问题有大量的报道。
多数研究者认为，当污泥中微丝菌和诺卡氏菌大量存在时会形成稳定的泡沫[6～8]。
然而，对于为何污泥中微丝菌和诺卡氏菌会占优势以及这些菌种是如何形成稳定的泡沫等问题至今仍存在着一定的争议[9]。
另外，目前关于活性污泥法处理污水过程中泡沫问题的研究主要集中于曝气池与二沉池泡沫上，对污泥厌氧消化池中发生的泡沫问题的研究则相对较少。
本文讨论了活性污泥过程中泡沫的产生原因、引起生物泡沫的微生物、发泡影响因素、泡沫的危害及常用的泡沫控制方法，同时也对污泥消化过程中的厌氧泡沫作了一定的介绍。
1活性污泥工艺中泡沫的产生
选择性浮选理论能较好地对活性污泥过程中的发泡现象进行解释[10]。
曝气系统的连续运行使得曝气池内气液两相得以充分的接触，在液相中产生大量的气泡。
进水中带入的或者微生物自身所产生的生物表面活性剂的存在能降低液体的表面张力，使得气泡具有一定的弹性而不易破灭。
另外，气泡上升过程中还会对液体中的固体颗粒进行浮选，在这过程中一些具有疏水表面的固体颗粒就会在气泡间产生架桥作用，减小各个原本分散的气泡间的距离，从而这些固体颗粒就会与气泡结合，产生更为稳定的泡沫。
活性污泥法过程中产生的泡沫可以分成如下4种形式[11]：
（1）启动泡沫。
活性污泥法运行启动初期，由于污水中含有一些表面活性物质，易引起表面泡沫。
泡沫呈白色且质轻，且稳定性较差。
随着活性污泥的成熟，这些表面活性物质经生物降解，泡沫现象会逐渐消失。
（2）反硝化泡沫。
活性污泥处理系统以低负荷串运转时，在沉淀池或曝气不足的地方会发生反硝化作用而产生氮气，氮气的释放在一定程度上减小污泥密度并带动部分污泥上浮，从而出现泡沫现象，这样产生的悬浮泡沫通常不是很稳定。
（3）表面活性剂泡沫。
能生物降解的洗涤剂的大量使用，或胶体有机质以及各烃类的大量流入都易于引起处理池表面产生泡沫。
如果这种进水偶尔存在，发泡过程仅在短时内造成影响；
若持续存在，长时间地运行会发展成稳定的生物泡沫。
（4）生物泡沫。
由于活性污泥中某些微生物的异常生长，曝气过程中气泡会通过选择性浮选与微生物机体结合生成稳定的泡沫。
这种现象可用压缩为3种组分的系统来描述：
微生物十气泡十絮粒＝稳定的生物泡沫。
生物泡沫粘度大，呈褐色、稳定性强，悬浮颗粒可达50g/L，泡沫层相对密度大约是0.7，一般情况下很难将其吹走。
对于活性污泥法运行过程中的泡沫问题，过去主要归因于进水中表面活性物质的大量存在。
但是近代大量研究表明，曝气过程产生的泡沫，主要是由于污泥中一些微生物的过度增殖而产生的生物泡沫。
近年来，对活性污泥过程中泡沫问题的研究也都主要集中于生物泡沫的产生与控制等方面。
2活性污泥法中的发泡微生物
2.1发泡微生物的类群
生物泡沫的形成主要与活性污泥中微生物的种类和生长情况有关。
很多研究表明，活性污泥中含分枝菌酸放线菌（mycolata）的生长和积聚会造成生物泡沫[12]，因为含分枝菌酸放线菌的细胞壁中所含的长链枝状的分枝菌酸构成了细胞表面疏水性（CSH），而CSH正是泡沫形成的选择性浮选的必要条件[13]。
另有报道认为，微丝菌（Microthrixparvicella）的存在同样也会引起生物泡沫[14]。
由于对微生物分类差异性认识的不足以及检测手段的限制，对于活性污泥过程中的生物泡沫究竟是由哪些微生物引起的问题至今还没有统一的报道。
普遍认同的与生物泡沫有关的菌属主要有：
（1）放线菌。
包括：
Nocardiaamarne，革兰氏阳性，枝状菌丝；
Nocardiapinesis，革兰氏阳性，松枝状；
Rhodococcussp.，革兰氏阳性，枝状菌丝。
（2）丝状菌。
Microthrixparvicella，革兰氏阳性，丝状、无鞘无分枝；
EikelbMmtype0675，革兰氏阳性，有鞘无分枝；
Eikelboomtype0092，革兰氏阴性，无鞘无分枝。
在上述菌种中，最常见的是Nocardiaamarne和Microthrixparvicella。
另外，放线菌中的Nocardiaasteroide、Mycobacteriumsp.、Oerskoviasp.、Gordonasp.及丝状菌中的EikelboomType1851、0581、0803、0041、0914和Nostocoidialimicola等微生物，虽然它们在曝气池中的浓度一般不足以产生生物泡沫，但是在稳定的泡沫中经常发现有它们的存在[15]。
不同地区产生生物泡沫的微生物类群和数量会有所差别。
有报道表明，在比较温暖的气候条件下，Nocardiaamarne是主要的发泡微生物[16]。
根据澳大利亚维多利亚、新南威尔士及昆士兰地区污水厂泡沫问题的调查显示，Nocardiaamarne、Nocardiapinesis和Microthrixparvicella是该地区最常见的发泡微生物[1]。
而在欧洲的城市污水处理厂，生物泡沫问题主要是由于Microthrixparvicella和Rhodococcussp.引起的[17]。
2.2微生物发泡阈值浓度
活性污泥中发泡微生物的浓度必须达到一定的阈值水平以上才能引起生物泡沫[18]。
分子水平生物检测技术的提高为确定微生物发泡阈值浓度问题提供了技术支持。
现在，相关rRNA水平的定量化技术及定量化荧光原位杂交（FISH）技术等检测手段都能用来确定活性污泥中发泡微生物的生物量[19]。
Cha等通过细丝交叉点计数法确定过活性污泥中诺卡氏菌的发泡阈值为1ⅹ106n/gVSS[20]；
Davenport等通过定量化FISH技术确定了含分枝菌酸放线菌的发泡阈值为2ⅹ106n/mL[21]；
Francis等进一步对细菌形成生物泡沫与形成稳定的生物泡沫进行了区分，通过试验分别测定了发泡阈值及稳定发泡阈值。
通过以SSUrRNA为目标的杂交探针检测技术，发现在批式试验中Gordonia（以前称作Nocardia）的发泡阈值和稳定发泡阈值分别为2ⅹ108μm/mL和1ⅹ109μm/mL[16]。
3影响生物泡沫形成的因素
3.1温度
与生物泡沫形成有关的菌类都有各自适宜的生长温度，当环境或水温有利于它们生长时，就可能产生泡沫现象。
一般认为，温度较高时生物泡沫主要由放线菌引起，而温度较低时主要由Microthrixparvicella等丝状菌引起。
Lechev***er认为，只有在温度高于14℃时，放线菌才会引起生物泡沫，同时他还特别提到，Nocardiaamarne的生长温度范围为23～37℃。
Knoop等的研究表明，Microthrixparvicella更适宜在≤12～15℃的较低温度下生长，超过20℃就不会发生增殖[22]。
3.2pH[11,23]
有研究表明，Nocardia和Rhodococcus菌种的最佳pH为7.0～8.5，当pH从7.0下降到5.0～5.6时，能有效地减少泡沫的形成。
另外，Nocardiaamarne的生长对pH极为敏感，最适宜的pH为7.8，当pH为5.0时，能有效控制其生长；
Microthrixparvicella最适宜pH为7.7～8.0。
3.3溶解氧
Nocardia是好氧菌，在缺氧或厌氧条件下不易生长，但也不死亡。
Microthrixparvicella却能忍受缺氧状态[15]。
也有报道认为，较低的曝气池溶解氧浓度是丝状微生物开始增殖的有利因素[17]。
3.4污泥停留时间
由于产生泡沫的微生物普遍存在生长速率较低、生长周期长（见表1）的特点，所以污泥停留时间长有利于微生物的生长。
因此，采用延时曝气方式的活性污泥法更易产生泡沫现象。
另外，一旦泡沫形成，泡沫层的生物停留时间就会独立于曝气池内的污泥停留时间，易形成稳定持久的泡沫。
表1 常见发泡微生物的生长周期[11]
菌 类
生长周期/d
Rhodococcussp.
2～4
Nocardiaamarne
4～7
Microthrixparvicella
6～10
Nocardiapinesis
10～21
3.5污泥负荷
研究表明，在较高的F/M下，Nocardia在放线菌中所占的数量会上升约6％，几乎在放线菌中占绝对优势，并且泡沫也迅速出现。
其他放线菌如果其微环境中底物浓度很高（如为液相中的100倍以上）也会大量增殖并产生泡沫。
而Microthrixparvicella却比较适合在较低的污泥负荷下生长，有报道表明其最佳污泥负荷≤0.1kg/（kg•d）[22]。
3.6底物种类
底物的种类与泡沫的产生有很大关系。
由于大多数发泡微生物具有疏水性，因此疏水性底物更易被这些微生物利用而引发泡沫问题[23]。
大量研究表明，进水中存在高水平可乳化的脂肪类物质如油或者油脂时极易引起泡沫问题[24]。
脂肪酸被认为是Nocardiaamarne的唯一碳源，因此当进水中有脂肪酸存在时，发泡机率就会大大增加[25]，而Rhodococcussp.更适宜以C12-C17的烷烃作为底物[26]。
以橄榄油或者吐温80等疏水性物质作为底物时，Nocardiapinesis生长更快[27]。
跟放线菌不同，Microthrixparvicella具有很高的营养需求，喜欢长链脂肪酸如油酸作为其碳源，因此在含有高负荷脂、油和皂类的情况下，有优先繁殖Microthrixparvicella的危险[28]。
3.7曝气方式
不同曝气方式所产生的气泡不同，而微气泡或小气泡比大气泡更有利于产生生物泡沫，并且泡沫层易集中于曝气强度低的区域[11]。
3.8其他运行条件
曝气池中离心循环泵产生的机械应力会损坏密实的活性污泥絮状体，从破损的细胞中释放出来的表面活性蛋白质、类脂化合韧的增多，能导致放线菌、丝状菌的增殖，产生大量泡沫[29]。
4厌氧泡沫
大量研究表明，泡沫问题不仅发生在曝气池和二沉池中，污泥消化池运行过程中也经常会遇到泡沫问题。
一般认为，污泥消化池中的泡沫问题主要是由如下3点原因造成的：
（1）由于产甲烷阶段是厌氧消化的速度限制步骤，当消化过程超负荷运转时就会因过程失去平衡而造成挥发性脂肪酸（VFA）特别是乙酸的积累；
（2）污泥中疏水物质的存在；
（3）污泥中含有发泡微生物[30]。
Krishna等认为，污泥中诺卡氏菌的存在、消化池的鼓气混合、过度的气体再流通、高污泥负荷、不当的污泥负荷控制以及污泥中有机物含量过高都会引起消化过程中的泡沫问题[31]；
Wanner认为，厌氧消化过程中的生物泡沫同样是由于具有疏水性细胞壁的Nocardia以及Microthrixparvicella等微生物与过程中产生的气泡结合上升至表面积累积而产生的[32]。
5泡沫的危害
活性污泥过程中出现的泡沫会产生如下问题[17]：
（1）刮风时泡沫飞扬会给人不良的美观感受；
（2）污染池壁和过道，会引起一系列安全问题；
（3）妨碍刮渣系统的正常运行；
（4）在寒冷的冬天会因结冰而影响机械装置的正常运行；
（5）影响曝气系统（特别是机械曝气）的充氧效率；
（6）增加出水的BOD和SS，影响出水水质；
（7）气味问题。
另外，在厌氧消化池中产生的泡沫也会导致一系列的运行问题，降低消化池的效率并降低气体产量。
6活性污泥过程中泡沫问题的控制
近年来，活性污泥过程中泡沫问题的控制技术得到了较大的发展，但是这些技术大都有较强的针对性，在使用时应根据现场的实际情况加以选择。
6.1降低污泥停留时间
大量研究表明，降低曝气池的污泥停留时间，能有效控制活性污泥过程中的生物泡沫。
降低污泥停留时间，实质上是种生物筛选策略，即利用发泡微生物平均世代时间较长的特点，抑制发泡微生物在曝气池中的过度增殖或将其排除出去，达到控制生物泡沫的目的。
有文献报道，只要将泥龄控制在9d以下，就能将曝气池中的Nocardia消除[33]。
但降低泥龄也有许多不适用的方面：
当曝气池中需要有硝化作用发生时，则需要相对较长的污泥停留时间，与采用此法是个矛盾；
另外，Microthrixparvicella和其他一些丝状菌的生长受泥龄变化的影响相对较小，如果生物泡沫主要由这些微生物引起，采用此法效果不大[17]。
6.2降低曝气池空气输入率
降低曝气池的空气输入率，能在一定程度上控制生物泡沫的发展。
一方面，降低空气输入率相应减少了曝气池中微气泡生成量，有效降低曝气池中选择性浮选强度，而选择性浮选恰是活性污泥过程中泡沫产生的重要原因；
另外，降低空气输入率能降低曝气池中的溶解氧浓度，抑制Nocardia等菌属的过度增殖[34]。
但是，随着空气输入率的降低，曝气池中的硝化作用会受到抑制，出水浊度也会相应有所提高，这是采用此法控制泡沫问题时需要考虑的地方[33]。
6.3曝气池前增设生物选择器
生物选择器是个混合池，使进入曝气池的污水先与回流活性污泥充分混合，在好氧、厌氧或缺氧的条件下停留一段时间，抑制发泡微生物的过度增殖，选择性发展其他微生物[34]。
在厌氧或缺氧生物选择器中，建立高F/M、低DO或厌氧的条件，使兼性的絮凝体形成菌吸附并贮存水中大部分可溶有机物，通过夺去一部分发泡微生物赖以生存的营养源的方式对发泡微生物进行控制。
好氧生物选择器也以控制某些发泡微生物的生长为最终目的，所不同的是，它所创造的是个好氧的环境。
Paolo等在研究中用污泥负荷为11kgBOD5/（kgMLSS•d）、平均接触时间为18min的缺氧生物选择器有效控制了回流污泥中的Nocardia，但该选择器对Microthrixparvicella则无明显效果；
当采用污泥负荷为24kgBOD5/（kgMLSS•d）、平均接触时间为14min的好氧生物选择器时则能对Microthrixparvicella有较好的控制作用[35]。
6.4选择性泡沫浮选或淘汰（SFW）
通过对发泡污泥进行连续选择性浮选，处理并淘汰泡沫后，生物相中的发泡微生物会大大减少。
Pretorius等通过研究发现，对发泡污泥选择性浮选4h后，其中95%的发泡微生物得到了去除[10]。
6.5回流厌氧消化池上清液
由于消化池上清液对Nocardiaamarne有毒性，因此可以通过向曝气池引入消化池上清液来控制生物泡沫。
需要注意的是，由于上清液COD和NH3-N浓度极高，因此把上清液引入曝气池后可能会恶化最终出水水质[17]。
6.6其他控制方法
除了上述方法之外，向泡沫喷水、加强上部搅拌、添加化学药剂（如H2O2、O3和聚合铝盐等）、投加特别微生物（如肾形虫）、对回流污泥进行氯化以杀伤放线菌及降低污水pH等方法都能对泡沫起一定的控制作用，在运用时可根据实际情况加以选择。
6.7厌氧泡沫的控制
对于污泥厌氧消化池中的泡沫问题，可以采用如下方法进行控制：
降低污泥龄、在消化池顶部安装搅拌器、投加消泡剂（如聚合铝盐）及对污泥进行加热与处理（70℃、5min）。
7问题与展望
对于活性污泥过程中的泡沫问题，目前已经展开了大量的研究并且也取得了一定的成果。
但是活性污泥法中产生泡沫的机理及其影响因素都较为复杂，并且还经常会与污泥膨胀等其他异常情况同时出现，在对其控制上还缺乏广泛有效的手段，很多方面还有待于进一步的研究。
（1）明确活性污泥过程中的泡沫产生机理。
选择性浮选可以较好地解释活性污泥过程中泡沫的产生，因此可以对其进一步展开研究，对选择性浮选过程中的微气泡大小、絮体颗粒大小以及CIH等因素进行量化考察，明确这些指标在发泡过程中所起的作用。
（2）采用现代先进的生物检测技术确定不同情况下发泡微生物的种类，较准确地判断发泡原因，以便能使用具有针对性的措施控制泡沫的产生。
（3）运用数学模型把发泡微生物种类、浓度及各种发泡影响因素与发泡情况有机地联系起来，争取运用数学模型来有效预测、判断活性污泥过程中的发泡状况。
（4）开发使用范围广、不利因素小和经济可行的组合泡沫控制技术来有效控制活性污泥过程中的泡沫问题。
锅炉安全事故应急救援预案
（一）、锅炉超压事故
一、锅炉超压的现象
1、气压急剧上升，超过许可工作压力，压力表指针超过许可工作“红线”，安全阀动作后，压力仍在升高。
2、发出超压报警信号，超压联锁保护装置动作。
3、蒸汽温度升高而蒸汽流量减少。
二、锅炉超压的处理
1、迅速减弱燃烧，手动开启安全阀或放汽阀。
2、加大给水，同时在下汽包加强排
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