第2章废水的预处理

1第2章废水的预处理PreliminaryTreatment2第二章废水的预处理和初级处理本章的问题：•废水处理的第一个步骤是什么？•废水的流量和其中污染物的量是恒定的还是随时间变化的？如何解决流量和污染物量的变化？•对废水进行调节的目的和方式有几种？•废水中最容易除去的污染物如何除去？•酸碱废水如何处理？在工业上是如何实现的？3第二章废水的预处理和初级处理2．1调节2．1．1调节的目的连2．1．2调节的方式连2．1．3调节池体积的确定连2．1．4废水浓度的调节连2．1．5调节池的位置连2．2格栅与筛滤2．2．1格栅连2．2．2筛网连2．2．3筛余物的处置连2．3中和2．3．1概述连2．3．2酸碱中和过程连2．3．3酸碱废水的中和处理连4第二章废水的预处理2．1调节(equalization)2．1．1调节的目的•废水的流量和污染物的含量是随时间变化的。•调节的目的是减少和控制废水水质及流量的波动，以便为后续处理提供最佳条件。5某工业废水流量随时间变化曲线时间废水流量6生活废水流量随时间变化曲线时间/点钟300.050.10.150.204812162024废水流量/(m/s)7调节的具体目的：（a）适当缓冲有机物的波动以避免生物处理系统中的冲击负荷；（b）适当控制pH值或减小中和需要的化学药剂量；（c）削减进入物理化学处理系统的高峰流量并使加药率能与进水相适应；（d）当工厂不生产时还能保证水处理系统的连续供水；8调节的具体目的：（e）控制废水向城市管道系统的排放量，使废水负荷分配比较均匀；（f）避免高浓度有毒废水进入生物处理厂；（g）调节由于季节的变化而引起的流量变化。返回目录92．1．2调节的方式•调节的主要方式是设置废水调节池(equalizationbasin)。•按调节池的位置，调节方式可分为在线调节(onlineequalization)与离线调节(offlineequalization)两种：10废水的在线调节示意图去处废水除调计量理厂杂物节池控制泵站在线调节流程可以大幅度地调节废水的成分和流量，但能源消耗大。11废水离线调节示意图废水除杂物溢流设施调节池泵站计量与控制去水处理厂调节能力较差可以节省能源12实际调节池布置示意图（在线）出水量保持不变调节池水位变化以适应来水量的变化13调节池的搅拌装置：目的：•保证充分均和，避免固体的沉淀。•通过搅拌和曝气也可使还原性物质氧化。•使某些可溶性气体通过吹脱而减少。方法：•常用的搅拌方法有机械曝气法、扩散空气法及涡轮式搅拌器等。最常用的是装设淹没式搅拌器。返回目录142．1．3调节池体积的确定•流量调节所需的调节池体积是根据进口流量累积体积与时间的关系曲线图确定的。•具体步骤：（a）先在一天内分时段测定废水的平均流量，如每小时测定一次；（b）然后计算出一天内废水的累积流量。再以时间为横坐标，累积体积流量为纵坐标作出曲线;L15废水流量测定数据表时段/点钟0-11-22-33-44-5…23-24流量/m3/sq1q2q3q4q5…q24累积流量/m3Q1Q2Q3Q4Q5…Q2416确定调节池体积的图解示意图01224(0)1224时间VV累积体积流量m3实际累积流量曲线平均累积流量曲线172．1．3调节池体积的确定（c）作出按日平均流量计算的累积曲线，其方法是连接实际累积曲线的终点与坐标原点；L（d）做与日均流量线平行并与实际流量曲线相切的直线；L（e）过切点做纵轴的平行线与日均流量线相交，则切点与交点之间的距离在纵坐标上所代表的体积就是所需的调节池体积。L返回目录182．1．4废水浓度的调节•目的：如果废水的流量变化不大，仅是污染物的浓度变化较大，可用另一种调节方式。•方式：•最常见的浓度调节池可称异程式调节池，浓度调节池也称为均质池。这种调节池为常水位，重力流，在调节池中水流每一质点的流程则由短到长，都不相同，再结合进出水槽的布置，使前后时程的水得以相互混合，取得随机均质的效果。19穿孔导流槽式调节池20带折流墙的调节池出水21圆型调节池返回目录隔墙222.1.4调节池的位置•调节池的位置必须根据每个处理系统的情况而定。•因为调节池的最佳位置将随废水处理方法、废水的特性和集水系统不同而不同，所以应根据不同的情况认真对比后确定。232．1．4调节池的位置•一般是把调节池设置在初级处理之后其它处理之前，这样可以减少污泥和浮渣的问题。•如果把调节池设在初级处理之前，就必须考虑设置足够的混合和搅拌设备以防止固体沉淀，同时应设置曝气设备以防止产生气味。返回目录242．2格栅与筛滤作用：•筛滤的目的是去除废水中粗大的悬浮物和杂物(detritus)，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。分类：•筛滤的构件包括平行的棒、条、金属网、格网或穿孔板。•由平行的棒和条构成的称为格栅(barscreen)；•由金属丝织物或穿孔板构成的称为筛网(screen)。252．2．1格栅位置：格栅一般斜置在进水泵站集水井的进口处。分类：按形状曲面格栅(curvebarscreen)：筛网呈弧状平面格栅（flatbarscreen)：筛网呈平面262．2．1格栅按栅条的间隙粗(coarse)格栅（50-100mm）按筛余物清理方式分人工清理(manuallycleanedscreen)机械清理(mechanicallycleanedscreen)细(fine)格栅（3-10mm）中(medium)格栅（10-40mm）27人工清渣格栅示意图格栅操作平台滤水板28移动式伸缩臂机械格栅示意图耙斗格栅行走轮29返回目录302．2．2筛网•筛网的孔的形状和大小与格栅不同，最常用的使用金属丝编织成的方孔筛网。作用是除去粒度更小的悬浮物。分类振动筛网(vibrationscreen)水力筛网(hydraulicscreen)转鼓式筛网(drumscreen)转盘式筛网(discscreen)微滤机(microfiltration)31振动筛网示意图32水力筛网构造示意图水筛余物进水管不透水部分33返回目录342．2．3筛余物的处置•收集的筛余物(screenings)运至处置区填埋(landfill)或与城市垃圾一起处理。•当有回收利用价值时，可送至粉碎机或破碎机被破碎后再用。•对于大型水处理系统，也可采用焚烧的方法彻底处理。返回目录352．3中和2．3．1概述•酸性废水有的含无机酸(如硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、氢氟酸、氢氰酸等)，有的含有机酸(如醋酸、甲酸、柠檬酸等)。•碱性废水中含有碱性物质，如苛性钠、碳酸钠、硫化钠及胺类等。酸性废水的危害程度比碱性废水要大。362．3中和•酸含量大于3％–5％的高浓度含酸废水，常称为废酸液；•碱含量大于1％–3％的高浓度含碱废水，常称为废碱液。•废酸液、废碱液往往要采用特殊的方法回收其中的酸和碱。•酸含量小于3％–5％或碱含量小于l％–3％的低浓度酸性废水与碱性废水常采用中和法处理。372．3中和酸碱废水按pH值的不同可分为以下几类：•强酸性废水pH4.5•弱酸性废水pH=4.5－6.5•中性废水pH=6.5－8.5•弱碱性废水pH=8.5－10.0•强碱性废水pHl0382．3中和酸碱废水的来源：•酸性废水主要来源于化工厂、化纤厂、电镀厂、煤加工厂及金属酸洗车间等。•碱性废水主要来源于印染厂、造纸厂、炼油厂和金属加工厂等。中和处理(neutralization)适用于废水处理中的下列情况：（a）废水排入受纳水体前，其pH值指标超过排放标准。这时应采用中和处理，以减少对水生生物的影响；392．3中和（b）工业废水排入城市下水道系统前，为避免对管道系统造成腐蚀；（c）废水在排入前进行中和，要比与其它废水混合后的大量废水进行中和经济的多。（d）化学处理或生物处理之前。对生物处理而言，需将处理系统的pH维持在6.5－8.5范围内，以确保最佳的生物活力。对化学处理而言，也需要在一定的pH范围内才能取得好的处理效果。返回目录402．3中和2．3．2酸碱中和过程酸＋碱＝盐＋水或H＋＋OH-＝H2O2．3．3酸碱废水的中和处理（1）酸碱废水相互中和（2）酸性废水的中和处理1）药剂中和法特点：药剂中和法能处理任何浓度、任何性质的酸性废水，对水质和水量波动适应性强，中和药剂利用率高。412．3中和主要的药剂：•石灰、苛性钠、碳酸钠、石灰石。•此外，作为综合利用，也可以用碱性废渣、废液作为中和剂，如电石渣液、废碱液等。•最常用的是石灰(CaO)。中和方式：•干法中和湿法中和：422．3中和干法中和是把药剂直接加入到需中和的水中。特点：•设备简单；•但反应较慢，而且不易彻底，投药量大(需为理论量的1.4-1.5倍)；•当石灰成块状时需要破碎；•干法添加时工作条件不好，劳动强度大。一般用湿法中和，即把药剂配成一定浓度的溶液添加。43湿法中和的药剂用量和产渣量：•一般通过实验确定。因为实际情况比较复杂。•也可据有关公式估算。•石灰一般要制备成石灰乳添加。需要指出的是，pH的调节在工业上的实现并不是一件很容易的事，下面看工业上如何实现。44石灰湿法添加时石灰乳制备流程示意图石灰消化槽，浓度为40%-50%石灰乳液槽，制成浓度为5%-10%的石灰乳石灰投加槽，其中有溢流堰，保持液面恒定，并能调节流量泵，输送流量要大于需要量45实际废水中和不易取得满意的效果的原因：（a）对于强酸或强碱的中和，特别是接近中性点时，pH值与中和剂用量之间的关系是非线性的。因此较难控制。L（b）使少量的中和剂与大量的废水在短时间内彻底混合很困难；（c）废水流量有时变化较大；（d）废水的pH值也随时间的变化而变化。实际中常采用分步中和法：L46强酸和强碱的中和曲线02468101214050100150200中和度/％pH47分步中和工艺示意图进水出水石灰乳搅拌482）过滤中和定义：•过滤中和(filtrationneutralization)是指使废水通过具有中和能力的滤料进行中和反应的一种方法。L适用范围：•适用于含酸浓度不大于2–3g/L，并生成易溶盐的各种酸性废水的中和处理。•当废水含大量悬浮物、油脂、重金属盐和其他毒物时，不宜采用。49常用滤料：•石灰石(CaCO3)、白云石、大理石等，一般最常用的是石灰石。滤料的选择原则：•滤料的选择与废水中含何种酸和含酸浓度密切相关。以处理含硫酸废水为例。•当采用石灰石为滤料时，硫酸浓度不应超过1－2g/L，否则就会生成硫酸钙外壳，使中和反应终止。50•当采用白云石(CaCO3•MgCO3)为滤料时，由于MgSO4溶解度很大，故产生的沉淀仅为石灰石的一半，因此废水含硫酸浓度可以适当提高，不过白云石有个缺点就是反应速度比石灰石慢，这影响了它的应用。•当处理含盐酸或硝酸的废水时，因生成的盐溶解度都很大，则采用石灰石、大理石、白云石作滤料均可。•过滤中和均产生CO2，CO2溶于水即为碳酸，使出水pH值在5左右，需用曝气或吹脱的方法脱掉CO2，提高pH值。51过滤中和的设备和分类：•常用设备为中和滤池。水平流向普通中和滤池升流式滤池竖流向升流式膨胀中和滤池降流式52普通中和滤池升流式降流式53普通中和滤池的工艺参数及缺点：•滤料粒径：一般为30–50mm，不得混有粉料杂质。•当废水中含有可能堵塞滤料的物质时，应进行预处理。•过滤速度：是指单位面积的滤池在单位时间内所通过的废水体积，单位一般为m3/（m2·h）（或m/h）。普通中和滤池的过滤速度一般不大于5m/h；•接触时间：不小于l0min；•滤床厚度：一般为l–1.5m54缺点：•表面易结垢；•易堵塞；•过滤速度低。为克服上述缺点，出现了升流式膨胀滤池。特点：•水流由下向上流动，流速高达30–70m/h，再加上生成的CO2气体的作用，使滤料互相碰撞摩擦，表面不断更新，因此中和效果较好。55等速升流式膨胀中和滤池示意图配水系统作用是使废水沿整个滤池截面均匀分布卵石垫层作用是支撑滤料和使水进一步分配均匀，卵石粒径为20－40mm石灰石滤料：粒径为0.5－3mm，平均1.5mm，滤料层厚度开始1－1.2m。清水区