废水处理的运行

废水处理的运行（摘要）教学目的：作为污水自动化检测仪器的运行维护人员，除了掌握仪器外，也应该了解和熟悉，普通污水厂处理生活污水和工业废水的处理工艺及原理。废水生物处理是19世纪末出现的治理污水的技术，发展至今已成为世界各国处理城市生活污水和工业废水的主要手段。国家已把节能减排作为我国可持续发展的战略任务。对已建的废水处理厂，也逐步根据各地的环境容量许可状况，提出了更为严格的排放标准。目前国内已有上万座污水处理厂投入运行，运行状况良莠不齐。存在的问题主要有：原设计工艺不当，投入运行后水质水量与原设计指标有较大出入；操作过程中设备出现故障未能及时修复；运行过程中出现异常问题未能予以妥善解决。一．废水处理的目标和规划就目前的技术水平而言，可以使废水净化至所要求的任何程度，但净化要求每提高一步意味着可能要采取另一种昂贵得多的净化方法。所以目标要与经济能力相适应。废水处理运行成本包括折旧费，大修费，人员工资，材料费，电费和杂支费。不少企业在运行过程中药剂和材料浪费现象严重，如酸碱量控制不当，絮凝剂投加量任意放大，因操作管理不善导致设施大修频繁。不同的废水处理工艺都可以使出水达标，但它们运行成本可能差别很大。二．废水的性质和水质指标。2.2.1废水的物理指标1.温度。温度较高废水会使受纳水体水温升高，引起水环境的热污染。2.色度。将有色污水用蒸馏水稀释后，与参比水样对比，一直稀释到两水样无色差，其稀释倍数，既为其色度。3.浊度。光线透过水体时，水中的悬浮物阻碍光线通过的程度。4.硬度。是指水中钙离子和镁离子的总浓度。水质硬度高，会导致容器产生严重的水垢，并影响产品质量。有时需要软化。5.电导率。电导率的大小表示溶液中离子浓度的高低，间接反映溶解盐的含量。6.嗅和味。嗅和味是感官性指标，可以定性反映某种污染物的多寡。不同的盐分，会给水带来不同的异味，水的异臭，来源于还原性硫和氮的化合物，挥发性有机物和氯气等污染物质。7.固体物质。水中所有残渣的总和，称为总固体。SS是悬浮固体。2.2.2废水的化学指标1．有机物。生活污水和某些工业废水中所含的有机物，如碳水化合物，蛋白质，脂肪等。另外，还有油类污染物，酚类等有害污染物。大部分有机物在微生物作用下最终分解为简单的无机物，二氧化碳和水等。2.化学需氧量（COD）。在规定条件下，使水样中能被氧化的物质氧化所需用氧化剂的量。3.生化需氧量（BOD）。水中微生物分解水体中有机物的生物化学过程所需的溶解氧的量。目前国内外都采用室温20C，培养5天的生化过程需要量为指标，记为BOD5.4．总有机碳（TOC）。水中有机物种类很多，目前还不能全部进行分离鉴定。总有机碳就是测定水中有机物，包括溶解性的和悬浮性的有机物中的总碳，以此来表示水中含有的有机物的总量。由于有机物种类不同，当总有机碳的测定数值相同时，其污染后果常会不一。5.溶解氧（DO）。是指溶解在水中的氧。这是由水体与气体互相交换，或者水体经过化学反应，生物化学反应而使氧溶解在水体中。水体中溶解氧高，表示水体自净能力强，水质好。溶解氧低于一定水平时，鱼类因缺氧而致死。溶解氧为6mg/L时，是鱼类生存的良好环境。6.植物营养元素。污水中的氮，磷为植物营养元素。过多的氮，磷进入天然水体，容易导致富营养化。就污水对水体富营养化来说，磷的作用远大于氮。7.PH值。PH7是酸性，PH7是碱性。一般要求处理后污水的PH值在6~9之间。水质酸化，碱化都会影响自然生态系统。8.重金属。主要指汞，镉，铅，铬，镍及砷等生物毒性显著的元素，也包括有一定毒害性的如锌，铜，钴，锡等。2.2.3废水的生物学指标1.细菌总数。2.大肠菌群。表明水体被粪便污染程度，间接反映如伤寒，痢疾，霍乱病菌等存在的可能性。3.半数致死浓度（LC50）。化学物质的浓度半数导致水中生物死亡。三．废水处理的方法目的：就是利用各种方法将污水中所含的污染物质分离出来，或将其转换为无害的物质，从而使污水得到净化。1.物理法。主要利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变污染物的化学性质。如格栅，筛网，砂滤截留各类漂浮物，悬浮物。用沉淀，气浮和离心等方法分离比重与水不同的各类污染物。2.化学法。利用化学反应的作用，通过改变污染物的性质降低其危害性或有利于污染物的分离去除。如向废水中投加各类絮凝剂，使之与水中的污染物起反应，生成不溶于水或难溶于水的化合物，析出沉淀。利用中和作用处理酸性或碱性废水。利用液氯，臭氧等强氧化剂氧化分解污染物。利用电解原理净化水质。3.生物法。利用活性污泥分解和转换污染物。四．废水处理工艺由于废水中的污染物种类繁多，不同的污染物需要用不同的方法处理。而多种废水处理方法组合就构成污水厂处理工艺系统或工艺流程。按照处理任务深度不同，可分为三个层次，如图。沉沙池沉淀池生物曝气池或生物滤池。二次沉淀池。垃圾处理沉渣处理回流污泥污泥消化池或其他处理设备。浓缩池二级处理出水。排放，灌溉。混凝，过滤，离子交换，消毒。或化学药剂处理池。沉渣处理。三级处理出水。排放，再利用。三级处理格栅一级处理二级处理废水一级处理出水。排放灌溉。五．预处理和沉淀池5.1调节池（集水池）设置集水池的目的在于调畜进水与水泵送水之间的不均衡，使水泵启动不会过于频繁。集水池通常设有格栅，以保护管道和水泵不会阻塞或损坏。5.2沉沙池废水中含有不少固体污染物，用较简单的物理沉淀予以去除。废水中的“砂”是指与漂浮物相对应的固体物，沉降速率极快，包括砂粒，煤渣，果核等。去除后可减少后续工艺流程中机械部件，泵的磨损，减少管道的阻塞。其结构分为平流式和竖流式。5.3初沉池初沉池的主要作用为：1.去除可沉物和漂浮物，减轻后续负荷。2.使细小的固体絮凝成较大的颗粒，强化固液分离效果。3.对胶体物质具有一定的吸附去除作用。4.具有调节污水的作用。5.4二沉池二沉池的作用，型式与操作管理内容和初沉池很相似，二沉池污泥较初沉池污泥轻，易于腐败，浮渣较少。另外需从二沉池中连续或至少以较短时间间隔排走污泥，以保证二沉池污泥具有正常的生物活性。六．废水的生物处理活性污泥是由细菌，微型动物为主的微生物与悬浮物质，与胶体物质混杂在一起所形成的具有很强吸附分解有机物的能力和良好沉淀性能的絮体颗粒。6.1生物种类：6.1.1.细菌。如生枝动胶菌，腊状芽孢杆菌，中间埃希氏菌等。6.1.2.微型动物。如植鞭毛虫类，动鞭毛虫类，变形虫类等。6.1.3.真菌。如丝状真菌。6.1.4藻类。藻类是含有光和色素的一类生物，如蓝藻类有席藻，林氏藻等，绿藻类有衣藻，绿球藻等。6.2影响废水生物处理的主要因素6.2.1温度活性污泥微生物的生理活动与温度密切相关，微生物酶系统酶促反应的最佳温度范围是20~30C。高于35C或低于10C，对有机底物的代谢功能有影响，高于45C微型动物死亡，低于5C反应速度降至极低。6.2.2酸碱度废水酸碱度以PH保持在6.0~9.0之间较为适宜。活性污泥中的细菌经驯化后对酸碱度的适应范围可进一步提高。6.2.3溶解氧不同细菌对氧有不同的反应，好氧菌有氧呼吸，环境溶解氧水平大于0.3mg/L。厌氧菌生长不需要分子氧。兼性厌氧菌是在有氧，无氧条件下都能生长的细菌。6.2.4营养物质需要时需投放营养物质，碳，氮，磷比例在100：5：1.6.2.5有毒物质污水中常见有毒物质有：1重金属离子，如铅，镉，砷，铜，等2.有机物类。如酚，甲醛，甲醇，苯等。3.无机物类。如硫化物，氰化钾，氯化钠，硫酸根等。6.2.6氧化还原电位七．活性污泥法7.1好痒菌污泥法在池中设置鼓风曝气人工供氧系统，池子称为曝气池。废水在曝气池停留一段时间后，废水中的有机物被曝气池中的微生物吸附氧化分解成无机物，随后进入沉淀池。在沉淀池中，呈絮状的微生物絮体（活性污泥）下沉，处理后的出水，上清液即可溢流而被排放。空气进水曝气池二沉池出水剩余污泥回流污泥普通活性污泥法的不足之处，主要有：1.对水质变化的适应能力不强。2.所供氧不能充分利用，因为曝气池前端废水水质浓度高，污泥负荷高，需氧量大，而后端则相反。空气如果均匀分布，就造成前端不足后端浪费。于是就有了阶段曝气法。渐减曝气法等。7.2活性污泥生化处理的运行管理维持曝气池合适的溶解氧。保持匀质地进水及合适的营养。改善污泥的质量。显微镜观察污泥中的细菌等。7.3厌氧生物法早期的厌氧消化，主要处理BOD浓度10000以上，固体含量2%~7%的污水，污泥或粪尿等，随着厌氧微生物和厌氧工艺的不断发展，在最近20年，对各低浓度污水，以及有固体含量高达40%的麦秆，作物渣等，都可采样厌氧工艺。产生的沼气也可解决能源问题。7.3.1厌氧生物法的特点优点：（1）代谢合成的污泥较好氧法少，降低污泥处理费。（2）所需氮，磷营养物少，不需要充氧，故耗电少。（3）产生的消化气体是甲烷，可作为高能量燃料。（4）能季节性或间歇性运行，厌氧污泥可以长期存放。（5）对难降解的高分子有机物的分解效果较好。可以处理基质浓度很高的污水或污泥。（6）与好氧法相比，可以在较高温度条件下运行。缺点：（1）厌氧污泥增长很慢，故系统启动时间较长。（2）对温度比较敏感，温度的波动对去除效果影响很大。只能作为预处理，出水还需进一步处理。7.3.2厌氧生物法的工艺流程1.厌氧生物滤池。2.厌氧接触法填料消化气出水进水消化气出水污泥回流剩余污泥混合接触池（消化池）沉淀池进水3.升流式厌氧污泥床反应器，4.分段厌氧消化法等。八．废水生物处理系统的观察和评价操作管理人员每班须数次定时登上处理装置做一观察，了解系统运行状况。内容有：1.色，嗅。正常污泥呈黄褐色。曝气池溶解氧不足，厌氧微生物会滋生，发黑，发臭。当曝气池溶解氧过高或进水过淡，负荷过低，污泥中微生物可因缺乏营养而自身氧化，污泥色泽转淡。良好的新鲜活性污泥略带有泥土味。2.二沉池泥面的观察。上清液清澈透明---运行正常，污泥性状好。上清液混浊----------负荷过高，污泥对有机物氧化，分解不彻底。泥面上升-------------污泥膨胀，污泥沉降性差。污泥成层上浮--------污泥中毒。大块污泥上浮--------沉淀池局部厌氧，导致该处污泥腐败。细小污泥漂浮--------水温过高，C/N不适，营养不足等原因导致污泥解絮。3．曝气池观察在曝气池中：成团气泡上升----液面下曝气管道有堵塞。泡沫量少----------运行正常。泡沫量多------污泥负荷过高，泥龄过短，废水中含洗涤剂。泡沫呈白色----洗涤剂量较多。泡沫呈茶色，灰色----泥龄太长或污泥被打碎，应增加排泥量。泡沫呈其他颜色-------吸附了废水中染料等发色物质。气泡不易破碎-----负荷过高，有机物分解不完全。九．生物脱氮除磷废水中的氮磷营养盐进入水体后会导致水体的富营养化，恶化水质。9.1生物脱氮9.1.1氨化作用：含氮的有机物经微生物降解释放出氨的过程。含氮的有机物一般指动，植物和微生物残体，以及它们的排泄物，代谢物所含的有机氮化物。9.1.2硝化作用：是指NH3氧化成NO2，然后再氧化成NO3的过程。有两类细菌参与。为了到达硝化得目的，一般采用低负荷运行，延长曝气时间。9.1.3反硝化作用：指硝酸盐和亚硝酸盐被还原为气态氮和氧化氮的过程。参与这一过程的菌称为反硝化菌。反硝化最适合的温度为20~35C,低于15C反硝化速率明显降低。生物脱氮有悬浮污泥系统和生物膜系统两类。9.2生物除磷所有生物除磷工艺皆为活性污泥法的修改，即在原有活性污泥工艺的基础上，通过设置一个厌氧阶段，选择能过量吸收并储藏磷的微生物（称聚磷微生物）,以降低出水的磷含量。9.3主流除磷A/O工艺：是使污水和污泥顺次厌氧和好养交替循环流动的方法。在进端，进水与回流污泥混合进入一个推流式的厌氧接触区。为了防止氧气散入厌氧混合液中，可在厌氧区上方加盖。厌氧区内设有混合器，缓慢搅拌使污泥保持不沉。有时厌氧区还被分割成3~4室。厌氧区后面是曝气的好氧区，最后进入沉淀池进行泥水分离。9.4A2/O工艺为了达到同时去磷除氮，可在A/O工艺的基础上增设一个缺氧区，并使好氧