污水处理常见实用工艺及关键设备.docx

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污水处理常见实用工艺及关键设备

污水处理常见工艺及关键设备

一、污水处理常见

1、对中心所有污水处理厂的认识水平有一定的提高。

2、解答运行人员在日常工作中的一些疑惑，提高其岗位的适应能力。

3、初步建立一个污水处理的知识体系，对现场运行、维护人员发现和解决问题提供指导。

二、目录

（一）污水处理厂的基本知识

1、污水处理厂的概念

2、污水处理厂建造的必要性

3、污水处理的基本方法

（二）污水处理中的常见工艺

1、生活污水

2、生产废水

3、污泥处理

4、技术前沿

（三）污水处理厂的关键设备

1、曝气池及配套设施

2、水泵

3、压滤机

4、净水器

5、过滤器的功能与原理

6、计量装置

（一）污水处理厂的基本知识

1、污水处理厂的概念

污水处理厂是为了处理和利用污水、污泥所建造的一系列处理构筑物及设施的综合体。

城市污水处理厂一般设置在城市的河流下游地段，以利于最终污水的排放，并要求与建筑群有一定的卫生防护距离。

2、污水处理厂建造的必要性

社会生产生活过程中会产生大量工业废水和生活污水，其中含有形式多样数量庞大的污染物质，这些污染物质如果不经处理，直接排入水体，将使水体遭受严重污染，导致水质恶化，水资源环境遭到破坏，最终人类将没有可供利用的水资源。

3、污水处理的基本方法

现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和深度处理。

一级处理是主要去除污水中得漂浮物和悬浮物的净化过程，主要为沉淀。

二级处理为污水经一级处理后，用生物方法继续去除没有沉淀的微小粒径的悬浮物、胶体物和溶解性有机物质以及氮和磷的净化过程。

只去除有机物的称普通二级处理，去除有机物外，同时去除氮和磷的称为二级强化处理。

深度处理为进一步去除二级处理未能去除的污染物的净化过程。

深度处理通常为由以下处理单元优化组合而成：

混凝沉淀（气浮）、吸附、离子交换、膜技术等。

（二）污水处理中的常见工艺

1、生活污水

①生活污水的概念

生活污水生活污水主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。

②活性污泥法

活性污泥法的基本概念

活性污泥法是模仿天然水体的净水过程，从本质上与自然水体处理污水的过程相似，是自然水体的人工强化。

主要包括硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌。

生物脱氮

硝化细菌在好氧条件下，将氨氮转化为亚硝酸盐，并进一步氧化为硝酸盐。

反硝化细菌在缺氧条件下，将硝酸盐和

亚硝酸盐还原为氮气。

生物除磷

在活性污泥中存活着对磷有过剩摄取能力的聚磷菌，当它处于厌氧状态时，会将聚集体内的磷以正磷酸形态向混合液中放出，结果混合液中正磷酸浓度就会增加。

这种状态继续一定时间后，当处于好氧状态，聚磷菌将摄取混合液中的

正磷酸，结果混合液中正磷酸浓度就会逐渐减少。

当混合液在二次沉淀池进行固液分离后，可得到磷浓度很低的出水。

同时在厌氧条件下，混合液中有机物浓度逐渐降低，这表明，在厌氧状态下有机物也被微生物所摄取。

好氧、缺氧、厌氧参数

好氧：

>0.5mg/l

缺氧：

0.2-0.5mg/l

厌氧：

<0.2mg/l

③生物膜法

污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。

这种处理法的实质是使细菌和菌类一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁殖，并在其上形成膜状生物污泥——生物膜。

污水与生物膜接触，无水中的有机污染物，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。

（如：

安太堡终端污水处理厂）

④自然生物处理

自然条件下的生物处理法主要有水体净化法及土壤净化法两类。

氧化塘和养殖塘，统称为生物稳定塘，其净化机理与活性污泥法相似；土壤渗滤和污水灌溉，统称为废水的土地处理，其净化机理与生物膜法相似。

2、生产废水

①生产废水的概念

生产废水指企、事业单位在生产、科研过程中所有排放口向外环境排放的废水量总和。

生产废水污染较轻，生产污水污染严重。

具有水量小、成分复杂、排放时间不规律等特点，且采用分批排放，各批次废水水质组分均不相同。

②生产废水的一般处理过程

过程：

混凝、沉淀、过滤、消毒

混凝的概念

混凝是指在水中加入某些溶解盐类，使水中细小悬浮物或胶体微粒互相吸附结合而成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程。

消毒的概念及常用方法

污水经过物理、生物处理工艺处理后，水质已经得到了一定程度的改善，但水中依然存在一定量的细菌，这些细菌中极有可能存在一些具有致病性的病原菌。

因此在水体排放进入环境中时（包括灌溉至农田），应该对其进行消毒处理。

常用的消毒方法有加氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等。

加氯消毒是目前应用最广泛、最为经济的消毒工艺。

其常用的方法有液氯法和次氯酸法。

加氯能够杀菌的主要原因是氯溶于水中产生了HOCl,而HOCl具有较强的细胞毒性，极易杀死细菌。

臭氧消毒法对微生物的灭活作用主要是由于其较强的氧化性，它不仅能够有效地消灭细菌和病毒，而且能增加水中的溶解氧，具有较好的除色、除臭的效果。

但产生臭氧的臭氧发生器，通常价格较高，且需要消耗较多的电能，故在推广上存在一定的困难。

紫外消毒主要是利用了水银灯。

（3）利用离心力作为动力除去污泥中水分的离心脱水法，常用的是转筒离心法。

②沼气利用

污泥厌氧消化产生的沼气，可称为生物能，是一种无色气体，主要成分CH4，CO2，并含有少量H2S，CH4的燃烧值为35000—40000KJ/m³，沼气的燃烧热值随CH4含量而异。

③自然干化

污泥自然感化的主要构筑物是干化场。

干化场可分为自然滤层干化场和人工滤层干化场两种。

前者适用于自然土质渗透性能好、地下水位低的地区。

人工滤层干化场的滤层是人工铺设的，又可分为敞开式干化场和有盖式干化场两种。

4、技术前沿

①微滤MF（100nm）

微滤又称微孔过滤，是以多孔膜（微孔滤膜）为过滤介质，在0.1~0.3MPa的压力推动下，截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐抱子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。

微滤能截留0.1～1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和无机盐等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，微滤膜两侧的运行压差（有效推动力）一般为0.7bar。

②超滤UF（10nm）

超滤是采用中空纤维过滤新技术，配合三级预处理过滤清除自来水中杂质；超滤微孔小于10nm，能彻底滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，保留水中原有的微量元素和矿物质。

超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。

③纳滤NF（1nm）

纳滤是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右。

与其他压力驱动型膜分离过程相比，出现较晚。

纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来，如CA、CTA膜、芳族聚酰胺复合膜和磺化聚醚砜膜等。

但与反渗透相比，其操作压力更低，因此纳滤又被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”（LooseRO）。

④反渗透RO（0.1nm）

反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。

因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。

根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

⑤磁分离技术

磁分离法又称电磁吸附法，是近年来发展的一种水处理技术。

利用现代磁化技术能实现磁性微粒粗粒化，弱磁性颗粒强磁化，非磁性颗粒磁性化。

磁分离作为物理处理技术在水处理中获得了许多成功应用，显示出许多优点。

该法不仅能直接处理水体中各种微粒的弱磁性、顺磁性物质，而且还能分离不具磁性的细菌、病毒、藻类悬浮物、有机和无机化合物、油脂类、重金属类等，应用范围非常广。

如磁分离法已用于含油废水治理，包括磁性粉末法，被覆油膜磁粉法，

磁流体法，油层悬浮磁粉过滤法，43OFe超微粒子破乳净化法等除油技术。

 磁分离的基本原理就是通过外加磁场产生磁力，把废水中具有磁性的悬浮颗粒吸出，使之与废水分离，达到去除或回收的目的。

对于水中非磁性或弱磁性的颗粒，利用接种技术可使他们具有磁性。

目前具有代表性的磁分离设备是圆盘磁分离器和高梯度磁过滤器。

（三）污水处理厂的关键设备

1、曝气装置

①曝气的概念

曝气是指指将空气中的氧强制向液体中转移的过程，其目的是获得足够的溶解氧。

此外，曝气还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧接触的目的。

从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用。

②曝气池

曝气池是利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。

池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。

③曝气器

矿区常见的曝气器有穿孔管式曝气器，微孔曝气器和竖轴式机械曝气装置。

穿孔管式曝气器、微孔曝气器和竖轴式机械曝气装置。

2、水泵

定义：

泵是输送和提升液体的机器

分类：

按其作用原理可以分为三类，1，叶片式泵，包括离心泵、轴流泵和混流泵等；2，容积式泵，包括转子泵等；3，其它类型泵，包括螺旋泵、射流泵、水锤泵、水轮泵和气升泵等。

其中，叶片式泵使用范围最为广泛。

叶片式泵中，往复泵侧重于高扬程、小流量；轴流泵和混流泵侧重于低扬程、大流量；离心泵使用范围介于两者之间，使用范围最广，品种、系列和规格也最多。

矿上离心式水泵最为常见，如安太堡配水厂、二号井加压泵房、四号井加压泵房等。

①离心式水泵

离心泵是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的。

离心泵的主要组成部分有：

叶轮、泵壳、泵座、轴封装置、减漏环、轴承座、联轴器、轴向力平衡措施等。

泵的基本性能参数有：

杨程、流量、轴功率、效率、转速、允许吸上真空高度，气蚀余量。

②潜污泵

潜水排污泵是一种泵与电机连体,并同时潜入液下工作的泵类产品。

③螺杆泵

螺杆泵是容积式转子泵,它是依靠由螺杆和衬套形成的密封腔的容积变化来吸入和排出液体的。

螺杆泵按螺杆数目分为单螺杆泵、双、三和五螺杆泵。

螺杆泵的特点是流量平稳、压力脉动小、有自吸能力、噪声低、效率高、寿命长、工作可靠；而其突出的优点是输送介质时不形成涡流、对介质的粘性不敏感，可输送高粘度介质。

④加药计量泵

（1）加药泵的分类

根据过流部分分为柱塞式加药泵、机械隔膜、液压隔膜式.

（2）加药计量泵的结构和原理

泵的结构：

由电机、传动箱、缸体等三部份组成。

传动箱部件是由凸轮机构、行程调节机构和速比蜗轮机构组成；通过旋转调节手轮来实行调节挺杆行程，从面改变膜片伸缩距离来达到改变流量的目的。

工作原理：

电机经联轴器带动蜗杆并通过蜗轮减速使主轴和偏心轮作回转运动，由偏心轮带动弓型连杆的滑动调节座内作往复运动。

当柱塞向后死点移时，泵腔内逐渐形成真空，吸入阀打开，吸入液体；当柱塞向前死点移动时，此时吸入阀关闭，排出阀打开，液体在柱塞向进一步运动时排出。

在泵的往复顺还工作形成连续有压力、定量的排放液体。

（3）日常运转中的检查和维护

每天检查曲轴箱，隔膜室润滑油位。

是否有油、料泄漏。

充填室的油位是否达到安全阀肩部。

（4）操作注意事项

开泵前先检查进出料口阀门是否打开。

排出管线堵塞，不得继续运转此泵。

在泵运转时不要接触旋转或往复部件。

当保护设施动作而未查明原因时，不得重新启动该泵。

在运转中禁止关闭排出阀。

3、压滤机

①带式压滤机

带式压榨过滤机脱水过程可分为预处理、重力脱水、楔形区预压脱水及压榨脱水四个重要阶段。

带式压榨过滤机主要由驱动装置、机架、压榨辊、上滤带、下滤带、滤带张紧装置、滤带清洗装置、卸料装置、气控系统、电气控制系统等组成。

②板框压滤机

板框压滤机是工业生产中的实现固体，液体，板框压滤机是悬浮液固、液两相分。

板框压滤机的工作原理：

用于固体和液体的分离。

压滤机过滤后的泥饼有更高的含固率和优良的分离效果。

固液分离的基本原理是：

混合液流经过滤介质（滤布），固体停留在滤布上，并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。

而滤液部分则渗透过滤布，成为不含固体的清液。

③离心式脱水机

离心脱水机是一种新型高效的粗煤泥脱水设备，在污水处理厂中主要用于回收煤泥水中≥0.15mm的粗污泥，亦可广泛用于化工、食品、冶金、污水处理等工业部门类似物料的固液分离。

4、净水器

①、工艺过程：

混凝、沉淀、过滤、消毒

②、去除对象：

化学混凝所处理的对象，主要是水中的微小悬浮物和胶体杂质。

大颗的悬浮物由于受重力的作用而下沉，可以用沉淀等方法除去。

但是，微小粒径的悬浮物和胶体，能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十小时以上，也不会自然沉降。

这是由于胶体微粒及细微悬浮颗粒具有“稳定性”。

③、混凝设备日常运行中需注意的问题

（1）经常检查溶药系统和投加系统的运行情况，及时排除药液中的沉渣，防止堵塞。

（2）当冬季水温较低，影响混凝效果时，除可采取增加投药量的措施外，还可投加适量的铁盐混凝剂，另外经常检查加药管的运行情况，防止堵塞或冻裂。

（3）根据混合池和反应池的絮体、出水水质等变化情况，及时调整混凝剂的投加量。

（4）严格控制混合和反应的搅拌强度和时间。

（5）做好日常运行记录，包括处理水量、进出水质、投药量、水温、矾花大小及沉淀情况等。

④混凝剂的基本机理

（1）压缩双电层：

胶团双电层的构造决定了在胶粒表面处反离子的浓度最大，随着胶粒表面向外的距离越大则反离子浓度越低，最终与溶液中离子浓度相等。

（2）吸附电中和：

吸附电中和作用指粒表面对异号离子，异号胶粒或链状离分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，因而容易与其它颗粒接近而互相吸附。

（3）吸附架桥作用：

吸附架桥作用机理主要是指高分子物质与胶粒的吸附与桥连。

（4）沉淀物网捕机理当金属盐（如硫酸铝或氯化铁）或金属氧化物和氢氧化物（如石灰）作凝聚剂时，当投加量大得足以迅速沉淀金属氢氧化物（如Al（OH）3、Fe（OH）3、Mg（OH）2或金属碳酸盐（如CaCO3）时，水中的胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。

5、过滤器的功能与原理

过滤是指通过具有空隙的颗粒状滤料层截留废水中细小固体颗粒的处理工艺。

在废水处理中，主要用于去除悬浮颗粒和胶体杂质，特别是用重力沉淀法不能有效去除的微笑颗粒（固体和油类）和细菌。

颗粒材料过滤对废水的BOD和COD等也有一定的去除作用。

6、计量装置

①超声波流量计

超声波流量仪表是以“速度差法”为原理，测量圆管内液体流量的仪表。

它采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术，使流量仪表更能适应工业现场的环境，计量更方便、经济、准确。

②质量流量计

流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里奥利在1832年研究轮机时发现的，简称科氏力。

在1977年由美国高准（MicroMotion）公司的创始人根据此原理研发出世界上第一台可以实际使用的质量流量计。

质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的流量管，中部装有驱动线圈，两端装有检测线圈，变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周质量流量计期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会在振管上产生科氏力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两端的检测线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号的相位差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。

③电磁流量计

电磁流量计是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。

电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制造的用来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表。

④明渠流量计测量系统的组成方法一般由一台流量显示仪、一台流速计、一台液位计组成；也可由一台流量显示仪、最多四台流速计、一台液位计组成的多点流速测量的明渠流量系统。

明渠流量计系统，适用于水库、河流、水利工程、城市供水、污水处理、农田灌溉、水政水资源等矩形、梯形明渠及涵洞的流量测量。

明渠流量计品种很多，常见的有堰式明渠流量计和槽式明渠流量计两大类。

明渠流量计的工作原理是利用明渠技术，通过测量流体液位高度，再经过仪器内部的微处理器运算得到流量。

由于是非接触测量，明渠流量计能在较恶劣的环境中应用。

明渠流量计在微机控制下，发射和接受明渠，根据传输时间计算出明渠流量计距被测液面的距离，从而得到液位高度,由于该液位与流量之间有一定的比例关系，因此可根据计算公式最终得到液体流量Q。

⑤机械水表

自动机械水表是一种新型定量供水的计量表，具体涉及机械自动关闭阀门，人工复位预设吨位的一种新型水表。

目前，常用的机械水表，不能实现定量供水，IC卡水表虽然能实现定量供水，但IC卡表需用电能，由于“水电”不容，这种水表的可靠性一直受到“考验”。