污水处理工艺及实际应用

污水处理工艺及实际应用
[摘要]为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求,并对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业,交通、能源、石化、 环保 、城市景观、医疗、餐饮等各个领域,也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。
1.水处水理概述:
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按处理程度的不同,废水处理系统可分为一级处理、二级处理和深度处理(三级处理)。
1.1 1 一级处理只除去废水中的悬浮物,以物理方法为主,处理后的废水一般还不能达到排放标准。对于二级处理系统而言,一级处理是预处理。
1.2 1 二级处理最常用的是生物处理法,它能大幅度地除去废水中呈胶体和溶解状态的有机物,使废水符合排放标准。但经过二级处理的水中还存留一定量的悬浮物、生物不能分解的溶解性有机物、溶解性无机物和氮磷等藻类增值营养物,并含有病毒和细菌。因而不能满足要求较高的排放标准,如处理后排入流量较小、稀释能力较差的河流就可能引起污染,也不能直接用作自来水、工业用水和地下水的补给水源。
1.3 1 三级处理是进一步去除二级处理未能去除的污染物,如磷、氮及生物难以降解的有机污染物、无机污染物、病原体等。废水的三级处理是在二级处理的基础上,进一步采用化学法(化学氧化、化学沉淀等)、物理化学法(吸附、离子交换、膜分离技术等)以除去某些特定污染物的一种“深度处理”方法。显然,废水的三级处理耗资巨大,但能充分利用水资源。
2.污水处理工艺及流程:
2.1物理处理:
2.1.1 格栅
格栅是由一组或多组相平行的金属栅条与金属框架组成的处理设施,安装在污水渠道、泵房及水口的进水处或污水处理厂的前端,用以截留废水中可能堵塞水泵机组和管道阀门的较大悬浮物,以保证后续处理设施的正常运行,并减轻后续构筑物的处理负荷。
2.1.1 .1 分类
盐酸储存罐⑴按格栅间距可分为粗格栅(50~100mm)、中格栅(10~40mm)、细格栅(3~10mm)三种,为了更好地拦截水中的颗粒物,有时采用粗中两道格栅,有时甚至采用粗、中、细三道格栅。
⑵按照清渣方式可分为人工格栅和机械格栅两种。人工格栅实用于中小型污水处理厂,所需截留的污染物较少。机械清渣的格栅,倾角一般为60°~70°,有时为90°。机械清渣格栅过水面积一般应不小于进水管网的有效面积的1.2倍。
2.1.2调节池
2.1.2.1地下调节池
调节池池是最常见的一种形式,它截流效果好,工作稳定,构造较简单 ,便于接受地下管道流入的污水 。池的结构就是一个深埋打下的混凝土池,两端有人孔方便查看水位或者检修池中的曝气装置 ,在池底设置有作为搅拌的曝气装置, 通过格栅进入 的污水在池中的以充分的混合。上接出水管 。污水在池内的流速应控制在0.15~0 .3m /s,污水在池内的停留时间一般为 3 ~ 6h ,有效水深不大于5 米,一般采用 2.5~3.5米 。
2.1.3气浮
2.1.3.1功能一次性杯架
气浮主要是利用容气系统产生的容气水中的微气泡,与水 中的悬浮物絮体粘合在一起,悬浮物随威气泡一起上升至水面,形成浮渣,使水中悬浮物得到去除 。
清水经过射流吸气装置,在一定工作压力的情况下,使空气最大限度的融入水中,通过快速减压释放,形成直径为30um-52um左右的小气泡。伴随着原水中 加入的絮凝剂经过在气浮接触室的反应,絮凝物和小气泡粘合在一起,在浮力的作用下,一起上升至液面形成浮渣 ,浮渣被刮泥机刮至泥槽。下面的清水通过集水池进入清水箱流入下一环节(中间池)。
2.1.3.2 应用
食用油抗氧化剂气浮作为水处理的一种方法, 被广泛应用到造纸中段水、纺防止印染 废水、炼油废水、油污分离、污泥浓缩(处理量为设备处理能力的20%-30%)。
2.1.4 中间池
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中间池是由不同大小的池子组成,它主要用来控制进入下一系统污水的PH值和温度。在池子的底部有曝气装置加热装置。
2.2 生物处理
2.2.1 好氧生物处理
好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下,好氧微生物降解有机物,使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中的有机物作为营养源进行好氧代谢,这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应,逐级释放能量,最终以低能位的无机物稳定下来,达到无害化的要求,以便返回自然环境或进一步处置。好氧生物处理的最终过程可用下图表示。
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上图表明,有机物被微生物摄取后,通过代谢活动,约有三分之一被分解、稳定,并提供其生物活动所需的能量;约有三分之二被转化,合成新的原生质,即进行生物自身生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥。好氧生物处理的反应速度较快,所需的反应时间较短,故处理构筑物容积较小,且处理过程中散发的臭味较少,所以目前对中低浓度的
有机废水,或者说BOD5浓度小于500mg/L的有 机废水,基本采用好氧生物处理法 。好氧生物生物对COD、 N 、 P 的需求比例为100:5 :1,因此在好氧生物培养时可以适量的添加一些氮肥和磷肥,可以促进细菌的繁殖。
2.2.1.1 在废水处理工程中,好氧生物处理有活性污泥法和生物膜法两大类,本厂采用的是循环式活性污泥法 。
2.2 .2 厌氧生物处理
厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下,兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。由兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质形成的污泥颗粒,呈灰至黑,有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用,有一定的沉降性能;颗粒厌氧活性污泥的直径在0.5mm 以上,微生物的组成主要有六种:由外到内水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲烷菌 、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物其中产甲烷丝菌是厌氧活性污泥的中心骨架。
在厌氧生物处理的过程中,复杂的有机物被降解、转化为简单的化合物,同时释放能量。
有机物的转化分三个部分进行:部分转化为CH 4 ,这是一种可燃气体,可回收利用;还有部分被分解为CO2 、H 2O、NH3 、H2S等无机物,并为合成细胞提供能量;少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成成分。废水厌氧生物处理过程中有机物的转化如下图所示。
复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶段、发酵阶段(又称酸化阶 段)、 产乙酸阶段、产甲烷阶段 。
2.2.2 .1 优点:
2.2.2.1.1 产生的沼气可用于发电或作为能源,沼气中的主要成分是甲烷,含量 50~75% 之间,是一种很好的燃料。以日排 COD10t 的工厂为例,若 COD 去除率为 80% ,甲烷产量为理论的 80% 时,则可日产甲烷 2240m3, 其热值相当于 3.85t 原煤,可发电 5400 度电。
2.2.2.1.2 对营养物的需求量少,好氧方法 BOD :N :P=100 :5 :1 ,而厌氧方法为( 350~500 ):5:1 ,相比而言对 N 、P的需求要小的多,因此厌氧处理时可以不添加或少添加营养盐。
2.2.2.1.3 产生的污泥量少,运行费用低,繁殖慢;不需要曝气 ,基于这些优点,厌氧处理在食品、酿造、制糖等工业中得到了广泛的应用。但厌氧处理也存在缺点。
2.2.2.2 缺点:
厌氧生物处理的主要缺点就是反应速率太慢,反应时间较长,处理构筑物的容积大,一般只有有机物浓度较高(BOD 5 ≥2000mg/L)才采用厌氧生物处理;出水的有机物浓度高于好氧处理;对温度变化较为敏感(工业中需要设置进水的控温装置, 37 ℃) ;初次启动过程缓慢,处理时间长:好氧处理体系的活性污泥或生物膜通常只需要 7 天就可以培育成功,而厌氧处理体系的活性污泥或生物膜一般需要 8~12 周才可以培育成功。
2.3 曝气设备
2.3.1鼓风曝气
鼓风曝气系统主要由空气净化器、鼓风机、空气输配管系统和扩散器组成。鼓风机供应一定的风量,风量要满足生化反应所需的氧量和能保持混合液处于悬浮状态;风压则要满足克服管道系统和扩散器的摩擦阻损耗以及扩散器上部的静水压;空气净化器的作用是防止
扩散器阻塞。
2.3.1.1 扩散器是整个鼓风曝气系统的关键部件,它的作用是将空气分散成空气泡,增大空气和混合液之间的接触面积,把空气中的氧溶解于水中。根据分散气泡的大小,扩散器可分为几种类型:
1.小气泡扩散器 气泡直径可达到 1.5mm 以下。
2.中气泡扩散器 常用的有穿孔管和莎纶管。穿孔管的孔眼直径为2~ 3mm ,孔口的气体流速不小于 10m /s,以防止堵塞。
3.大气泡扩散器 气泡直径为 15mm 左右。
4.微气泡扩散器 气泡直径在100 um左右。
通常扩散器的气泡越大,氧的传递效率越低,然而它的优点是堵塞的可能性小,空气净化要求低,养护管理比较方便。微小气泡扩散器由于氧的传递效率高,反应时间短,曝气时间可以缩短,但容易堵塞,因而选择何种扩散器要因地制宜 ;曝气装置也可以作为搅拌装置使用,这样的搅拌要比机械搅拌效果好。

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