水处理单元技术.docx
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水处理单元技术
水处理单元技术
1、格栅、筛网的作用
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。
2、匀质与水量调节
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一并完成（兼具生化预处理、兼具吹脱作用）。
3、中和
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pH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。
4、沉淀
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）
5、混凝
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：
1nm～100μm
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90～95﹪，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pH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;BOD5≤10mg/L;NH3-N≤15～30mg/L;TP-P≤0.5mg/L基本原理：
胶体的稳定与脱稳
影响混凝效果的因素：
1pH值：
铝盐（6.5～7.5时，效果好；＜4时，Al3+存在；＞8时，AlO2-存在）；高分子絮凝剂受pH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；
混凝剂投加顺序的影响：
一般先投加无机，再投加有机，当胶粒在50μm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。
6、澄清
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。
7、活性污泥法
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3类；按微生物的生长方式分悬浮生长、固着生长、混合生长3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，某种物质改变原来的结构和性质的难易程度），鉴定和评价方法见下表：
鉴定和评价有机污染物可生化性的方法
分类
方法
方法要点
方法评价
根据氧化所耗氧量
水质指标
法
采用BOD5/COD作为评价指标：
>0.45好；0.3～
0.45较好；0.2～0.3较差；<0.2不宜。
方法改进：
以BOD28/ThOD来评价
比较简单，但精度不高，可粗略反映有机物的降解性能
瓦呼仪法
根据有机生化呼吸线与内源呼吸的比较来判断有机物的生化降解性能。
测试时，接种物可采用活性污泥，接种量ss为1～3g/L
较好地反映微生物氧化分解特性，但试验水量少对结果有影响
根据有机物去除效果
静置烧瓶筛选试验
以10mL沉淀后的生活污水上清液做接种物，90mL含有50mg酵母膏和5mg受试物的BOD标准稀释水作为反应液，两者混合，室温下培养，1周后测受试物浓度，并以该培养液作为下周培养的接种物，如此连续4周，同时进行已知降解花合物的对照试验
操作简单，但在静态
条件下混合及充氧不好
振荡培养试验
在烧瓶中加入接种物营养液及受试物等，在一定温度下振荡培养，在不同的反应时间内测定反应液中受试物含量，以评价受试物的生化降解性
生物作用条件好，但
吸附对测定有影响
半连续活性污泥法
测试时，采用试验组及对照两套反应器间歇运行，测定反应器内COD、TOD或DOC的变化，通过两套反应器结果比较来评价。
试验结果可靠，但仍不能模拟处理厂实际运行条件
活性污泥
模型试验
模拟连续活性污泥法生物敞开工艺，采用试验
组与对照组，通过两台系统对比合分析来评价。
结果最为可靠，但方
法较为复杂
根据
CO2、CH4量
斯特姆测试法
采用活性污泥上清夜作为接种液，反应时间28天，温度25℃，有机物降解以CO2产量占理论CO2产量的百分率来判断
系统复杂，可反应有
机物无机化程度
史氏发酵管测厌氧产CH4速率
受试物与接种物加入100mL密闭的反应器中，测量所产甲烷的体积。
CO2用NaOH吸收，用排水集气法收集CH4，至产气量不变为止，产气快，累计产气量大者易生化降解
根据
主要有：
ATP测试法、脱氢酶测试法、细菌标
微生物生
准计数平板测试法等
试验结果可靠，但测
理生化指
试程序较为复杂
标
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、理化性质、浓度、共存基质等）；②微生物种类与活性（微生物的来源、数量、种属间的关系、龄期等）；③系统环境（pH值、DO、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
类别
可生物降解性特征
特殊例外
碳水化合物
易于分解，大部分化合物的B/C>50％。
纤维素、木质素、甲基纤维素、ａ－
纤维素生物降解性较差
烃类化合物
对生物氧化有阻抗，环烃比脂烃更甚。
实际上大部分烃类化合物不易分解，小部分如苯、甲苯、乙基苯以及丁苯异戊二烯，经驯化后，可被分解，大部分化合物的B/C≤20％～25％。
松节油、苯乙烯较易被分解
醇类化合物
能够被分解，主要取决于驯化程度，大部分
化合物的B/C>40％
特丁醇、戊醇、季戊四醇表现高度的
阻抗性
酚类化合物
能够被分解。
需短时间的驯化，一元酚、二元酚、甲酚及许多都能够被分解，大部分酚类化合物B/C>40％
2、4、5－三氯苯酚、硝基酚具有较高的阻抗性，较难分解
醛类化合物
能够被分解，大多数化合物的B/C>40％
丙烯醛、三聚丙烯醛需长期驯化
苯醛、3－羟基在高浓度时表现高度阻抗
醚类化合物
对生物降解的阻抗性较大，比酚、醛、醇类物质难于降解，有一些化合物经长期驯化后可以分解
乙醚、乙二醚不能被分解
氨基酸
生物降解性能良好，B/C可大于50％
胱氨酸、络氨酸需较长时间驯化才能
被分解
含氮化合物
苯胺类化合物经长期驯化可分解，硝基化合物中的一部分经驯化后可降解。
胺类大部分能够降解
N、N-二乙基苯胺。
异丙胺、二甲苯
胺实际上不能被降解
氰或晴
经驯化后容易降解
乙烯类
生物降解性良好
巴豆醛在高浓度时可被降解，在低浓
度时产生阻抗作用的有机物
表面活性剂类
直链烷基芳基硫化物经长期驯化后能够被分
解，“特型”化合物则难于降解，高分子量的聚乙
氧酯合酰胺类更为稳定，难于生物降解
含氧化合物
氧乙基类（醚链）对生物降解有阻抗，其高
分子化合物阻抗性更大
卤素有机物
大部分化合物不能被降解
氯丁二烯、二氯乙酸、二氯苯醋酸钠、二氯环已烷、氯乙醇等可被降解
活法影响因素及工艺参数：
⑴入流水质水量：
营养BOD5：
N：
P＝100：
5：
1
⑵混合液悬浮固体浓度（MLSS）：
包括活细胞、无活性又难降解的内源代
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75﹪～85﹪。
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/MLSS介于0.75～0.85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/℃
高温型
30
50～60
70～80
中温型
10
30～40
50
常温型
5
15～30
40
低温型
10
5～10
30
⑺pH值：
一般好氧微生物的最适宜pH＝6.5～8.05；pH﹤4.5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pH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0.02～0.2mm，比表面积20～
100cm2/ml，含水率在99％以上，相对密度1.002～1.006，SV＝15％～30％，SVI＝50～150。
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活性污泥工艺的控制于运行
1、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（15～
35℃）、DO（0.5～3mg/L）、pH值（6.5～7.5）、营养比等。
培养周期决定于水质及培养条件。
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