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昆药集团药业有限公司运行手册

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昆药集团药业有限公司

废水处理工程

运行手册
(代培训教程)

成都市和谐环保工程技术有限公司
二○一三年十月

目 录
第一章、 污水处理常见指标及含义 4
1.1概述 4
1.2相关名词介绍 4
第二章 废水处理基本知识 5
2.1基本处理方法 5
2.2污水处理一般分级流程 6
第三章、 混凝及沉淀 6
3.1混凝的去除对象 6
3.2水的混凝机理与过程 7
3.3 混凝剂和助凝剂 9
3.4混凝影响因素 9
3.5混凝设备 10
3.6沉淀原理与分类 10
第四章 多微电解的基本知识 12
1、 多微电解法概述 12
2、 技术原理 12
3、 工艺流程 13
4、 工艺特点 13
5、 适用废水的种类 13
第五章 微生物的基本知识 14
5.1、 厌氧反应器微生物 14
5.2活性污泥中常见的微生物 14
5.3、 如何根据活性污泥中的微生物来判断污泥的状况 15
5.4、 影响生物处理的因素 16
5.5 反应器基本原理简介 16
第六章 、 常规项目的分析方法汇编 19
6.1、 化学需氧量( CODcr) 19
6.2、 五日生化需氧量 22
6.3、 溶解氧 27
6.4、 悬浮物的测定 29
6.5、 PH 值的测定 30
6.6、 水质色度的测定 31
第七章、 工程设计及运行 35
7.1设计数据 35
7.2工艺流程图 36
7.3污染负荷分担预估算 37
7.4废水处理流程综述 37
第八章、 各处理单元控制指标及方法 38
8.1综合调节池 38
8.2高浓度调节池 39
8.3多微电解设备 39
8.4水解酸化池 42
8.5 厌氧反应池 43
8.6中沉池(沉淀罐) 50
8.7接触氧化池 53
8.8二沉池 56
8.9过滤池 60
8.10污泥池 60
第九章、 各处理单元日常管理 60
9.1排放口 60
9.2水泵间 61
9.3罗茨鼓风机房 65
9.4污泥脱水设备 70
9.5、 分析检测 78
9.6电力电器操作规程 79
9.7污水站设备操作安全规程 95

第一章、 污水处理常见指标及含义
1.1概述
1.1.1.污染物性质的分类
按化学物质分: 有机物和无机物
按物理形态大小分: 悬浮物、 胶体、 溶解性
1.1.2.废水水质指标
1) 物理性质: 色度, 温度, SS
2) 化学性质: pH、 有机物、 溶解性固体、 有毒物、 N、 P, 有机物: 综合指标: BOD、 COD、 TOD( 总需氧量)
3)生物学指标: 细菌总数、 大肠菌数
1.2相关名词介绍
1.2.1、 微生物
微生物是一类形体微小、 结构简单、 必须借助显微镜才能看清它们面目的生物。它包括细菌、 病毒、 藻类、 原生动物和后生动物等生物, 不是分类学的概念, 而是一切微小生物的总称。
微生物常见的观测方法为显微镜观测法。
1.2.2、 COD( 单位: mg/l)
化学需氧量( CODCr) , 是指在一定条件, 用强氧剂处理水样时所消耗氧化剂的量, 以氧的毫克/升表示。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。水中还原性物质包括有机物, 亚硝酸盐、 亚铁盐、 硫化物等, 而水被有机物污染是很普遍、 主要的, 因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一。CODCr 反映了水中受还原性物质污染的程度。
常见的监测方法为重铬酸钾法。
1.2.3、 BOD( 单位: mg/l)
生化需氧量( BOD) 是废水中可生物降解的那部分有机物在微生物作用下氧化分解所需的氧量。BOD5为五天生化需氧量, 这相当于比较容易被微生物分解利用的有机物量, 是指在温度20±1℃, 培养5天, 水中有机物被微生物降解所消耗的氧量。
常见监测方法为稀释接种法。
1.2.4、 固体悬浮物SS( 单位: mg/l)
也称不可过滤物质, 它表示经过滤截留和103℃蒸发后的物质质量。
常见的监测方法为103～105℃烘干残渣法。
1.2.5、 PH值
PH值是水中氢离子浓度的负对数。Ph=-log10H+
常见的监测方法为玻璃电极法、 便携式PH计法、 PH试纸测定。
1.2.6、 SV( %)
污泥沉降比, 是指将曝气池内混合液在量筒中静置30分钟, 其沉淀污泥与原混合液的体积比。SV30 是衡量污泥沉降性能和浓缩性能的一个指标。
监测方法为量筒沉淀法。
1.2.7、 溶解氧DO( 单位: mg/l)
表示溶解在水中的分子态氧的数量。如果DO太低, 它将抑制微生物的活性, 导致BOD5 去除率低。相反, DO太高会影响污泥沉淀性能。曝气池DO突然升高表明出现一个严重中毒症状; DO突然下降表明有机负荷已进入曝气池, 使得微生物需氧量增加。
常见监测方式是使用便携式溶氧仪测定。
1.2.8、 氨氮( NH3-N) (单位: mg/l)
氨氮以游离氨( NH3) 或胺盐( NH4+) 形式存在于水中。水中氨的来源主要为生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物, 某些工业废水, 如焦化废水和合成氨化肥厂废水等, 以及农田排水。另外, 在无氧环境中, 水中存在的亚硝酸盐亦可受微生物作用, 还原为氨。在有氧环境中, 水中氨亦可转变为亚硝酸盐, 或继续转变为硝酸盐。在废水中氨氮含量较高的前提下, 推荐氨氮的监测方法为蒸馏—酸滴定法。
常见的氨氮测定方法为钠氏试剂比色法。
第二章 废水处理基本知识
2.1基本处理方法
1). 物理法: 沉淀、 气浮、 筛网
2). 化学法: 处理溶解性物质或胶体
中和、 吹脱、 混凝、 消毒
3). 生物处理方法: 好氧、 厌氧、 兼氧
2.2污水处理一般分级流程

预处理: Preliminary treatment
一级处理: Primary treatment
二级处理: Secondary treatment
三级或深度处理: Tertiary or advanced treatment
深度处理一般以污水回收、 再用为目的。
BOD去除率 SS去除率
一级处理 20－40 50－70
二级处理 75－95 75－95
第三章、 混凝及沉淀
3.1混凝的去除对象
混凝可去除的颗粒大小是胶体及部分细小的悬浮物, 是一种化学方法。
范围在: 1nm~0.1mm( 有时认为在1mm)
混凝目的: 投加混凝剂使胶体脱稳, 相互凝聚生长成大矾花。
水处理中主要杂质: 粘土( 50nm-4 mm)
细菌( 0.2mm-80mm)
病毒( 10nm-300nm)
蛋白质( 1nm-50nm) 、 腐殖酸
3.2水的混凝机理与过程
3.2.1、 铝盐在水中的化学反应
铝盐最有代表的是硫酸铝Al2(SO4)3×18H2O, 溶于水后, 立即离解铝离子, 一般是以[Al(H2O)6]3+存在。在水中, 会发生下列过程。
1)．水解过程
配位水分子发生水解:
[Al(H2O)6]3+――[Al(OH)(H2O)5]2++ H+
其结果是: 价数降低, pH降低, 最终产生――Al(OH)3沉淀
2)．缩聚反应
－OH－发生架桥, 产生高价聚合离子( 多核羟基络合物)
其结果是: 电荷升高, 聚合度增大
同时多核羟基络合物还会继续水解。
因此, 产物包括: 未水解的水合铝离子: 单核羟基络合物; 多核羟基络合物; 氢氧化铝沉淀, 各种产物的比例多少与水解条件( 水温、 pH、 铝盐投加量) 有关。
3.2.2、 混凝机理
水的混凝现象比较复杂。至今尚未有统一认识。
凝聚( Coagulation) 、 絮凝( Flocculation )
混凝: 包括两者
1)．压缩双电层
根据DLVO理论, 加入电解质对胶体进行脱稳。
电解质加入――与反离子同电荷离子­――压缩双电层――z电位¯――稳定性¯――凝聚

z电位＝0, 等电状态, 实际上混凝不需要z电位＝0, 只要使Emax=0即可, 此时的z电位称为临界电位。
示例: 河川到海洋的出口处, 由于海水中电解质的混凝作用, 胶体脱稳凝聚, 易形成三角洲。
叔采－哈代法则能够适用, 即: 凝聚能力µ离子价数6
但该理论不能解释: 1) 混凝剂投加过多, 混凝效果反而下降;
2) 与胶粒带同样电号的聚合物或高分子混凝效果好。
这些都与胶粒的吸附力有关, 绝非只来源于静电力, 还来源于范得华力、 氢键及共价键力( 多出现在有聚合离子或高分子物质存在时) 。
2)．吸附-电性中和
这种现象在水处理中出现的较多。
指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、 高分子物质、 胶粒等, 来降低z电位。这一点与第1条机理不同。
在铝盐混凝剂的过程中, 水解的多核羟基络合物主要起吸附电性中和作用。在水处理中由水合的Al3+产生的单纯的压缩双电层作用甚微。
3)．吸附架桥
指高分子物质和胶粒, 以及胶粒与胶粒之间的架桥, 高分子投量过少, 不足以形成吸附架桥, 但投加过多, 会出现”胶体保护”现象。
4)．网捕或卷扫
金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕, 小胶粒与大矾花发生接触凝聚―――澄清池中发生的现象, 根据以上机理, 能够解释在不同pH条件下, 铝盐可能产生的混凝机理。
pH<3 简单的水合铝离子起压缩双电层作用
pH=4－5 多核羟基络合物起吸附电性中和
pH=6.5-7.5 多核羟基络合物起吸附电性中和; 氢氧化铝起吸附架桥、 网捕
天然水体一般pH=6.5-7.8
3.2.3、 混凝过程
1).凝聚( coagulation)
带电荷的水解离子或高价离子压缩双电层或吸附电中和――z电位¯――脱稳――凝聚, 生长成约d=10m
特点: 剧烈搅拌, 瞬间完成®®在混合设备中完成
2)．絮凝( flocculation)
高聚合物的吸附架桥
脱稳胶粒――生长成大矾花d=0.6-1.2mm
特点: 需要一定时间, 搅拌从强®弱 ®®在絮凝中设备完成
3.3 混凝剂和助凝剂
3.3.4、 混凝剂
种类有不少于200－300种。分类如下表:

无机

铝系
硫酸铝、 明矾、 聚合氯化铝( PAC)
聚合硫酸铝( PAS)
适宜pH: 5.5~8

铁系
三氯化铁、 硫酸亚铁、 硫酸铁( 国内生产少) 、 聚合硫酸铁、 聚合氯化铁
适宜pH: 5~11, 但腐蚀性强

有机

人工
合成
阳离子型: 含氨基、 亚氨基的聚合物
国外开始增多, 国内尚少
阴离子型: 水解聚丙烯酰胺( HPAM)

非离子型: 聚丙烯酰胺( PAM) , 聚氧化乙烯( PEO)

两性型:
使用极少
天然
淀粉、 动物胶、 树胶、 甲壳素等

微生物絮凝剂

3.3.5、 助凝剂
能够参加混凝, 也可不参加混凝。
1)．酸碱类: 调整水的pH, 如石灰、 硫酸等
2).加大矾花的粒度和结实性: 如活化硅酸( SiO2 nH2O) 、 骨胶、 高分子絮凝剂
3).氧化剂类: 破坏干扰混凝的物质, 如有机物。如投加Cl2、 O3等
3.4混凝影响因素
主要包括: 水温、 水化学特性、 杂质性质和浓度、 水力条件( 前面已有叙述)
1)、 水温
低温, 混凝效果差, 原因是: 无机盐水解吸热, 温度降低, 粘度升高――布朗运动减弱
胶体颗粒水化作用增强, 妨碍凝聚
2)、 pH及碱度
视混凝剂品种而异。
无机盐水解, 造成pH下降, 影响水解产物形态。
根据水质、 去除对象, 最佳pH范围也不同。
需碱度来调整pH, 碱度不够时需要投加石灰。
3)、 水中杂质浓度
杂质浓度低, 颗粒间碰撞机率下降, 混凝效果差。
对策: 1) 加高分子助凝剂
2) 加粘土
3) 投加混凝剂后直接过滤
3.5混凝设备
3.5.1、 混凝剂的配制与投配
一般采用液体投加的方式。
1)．投配流程:
药剂－溶解池－溶液池－计量设备－投加设备－混合设备－
2)．剂量与投加方式
计量: 流量计( 转子、 电磁) 、 孔口、 计量泵
投加方式: 泵前投加, 虹吸投加, 水射器投加, 泵投加
3．投加量自动控制
最佳投加量: 既定水质目标的最小混凝剂投加量
一般采用混凝搅拌试验, 确定最佳混凝剂投加量, 然后进行人工调节。
3.5.2、 混合设备
水泵混合: 投药投加在水泵吸水口或管上。
管式混合: 管式静态混合器、 扩散混合器, 混合时间2－3秒
机械混合: 搅拌
3.6沉淀原理与分类
3.6.1、 原理
利用颗粒与水的密度之差, 比重>1, 下沉
比重<1, 上浮
沉淀工艺简单, 应用极为广泛, 主要用于去除100um以上的颗粒
给水处理――混凝沉淀, 高浊预沉
废水处理――沉砂池( 去除无机物)
初沉池( 去除悬浮有机物)
二沉池( 活性污泥与水分离)
3.6.2、 分类
自由沉淀: 离散颗粒、 在沉淀过程中沉速不变
( 沉砂池、 初沉池前期)
絮凝沉淀: 絮凝性颗粒, 在沉淀过程中沉速增加
( 初沉池后期、 二沉池前期、 给水混凝沉淀)
拥挤沉淀: 颗粒浓度大, 相互间发生干扰, 分层
( 高浊水、 二沉池、 污泥浓缩池)
压缩沉淀: 颗粒间相互挤压, 下层颗粒间的水在上层颗粒的重力下挤出, 污泥得到浓缩。
3.6.3沉淀池
1)、 分类
平流式、 竖流式、 辐流式、 斜流式
2).竖流式沉淀池简介

水流上升速度v
颗粒沉速>v, 下沉; £v, 沉不下来
根据沉淀实验得u0---u设; v设≤u设
沉淀去除率＝1－p0
无沉淀资料时, 对于生活污水, v设＝1.5- 3 m/h, T设＝1 – 2.0 h
由v设→A=Q/v设 注意: A的算法
→直径f
由T设→H＝v设T设
f/H<3, 使水流接近竖流, f<10m
注意: 中心管的流速不宜太大, <30mm/s
适用于小水深, 池深大, 但沉淀效果较差
排泥方便, 占地小。
第四章 多微电解的基本知识
1、 多维电解的构造
多维电解是在传统二维电解槽电极间装填粒状或其它碎屑状工作电极材料并使装填粒状电极材料表面带电, 成为新的一极(第三极), 在工作电极材料表面能发生电化学反应。多维电极处理废水的基本原理是电催化氧化还原反应, 它能够增加电解槽的面体比, 提高电流效率和处理效果。在液固两相或气液固三相反应中, 由于流体在反应器中的复杂流动行为, 一般认为化学反应发生相界面上, 传统平板电极反应器总反应速率主要由物质扩散过程控制, 体系的传质传热速率比较慢。在多维流化床反应器中, 导电颗粒代替了平板电极, 而且在反应器中呈流化状态时, 极大地提高了电极比表面积和传质速率, 电极反应器中溶液的电势分布比较均匀, 溶液主体具有均匀的电场及温度场, 为电解反应提供了一个良好的场所, 也就是说为难降解有机物的降解提供了良好的降解场所。
2、 多维电解的反应原理
多维电解工艺的反应原理是, 接通电源, 废水在酸性条件下, 发生了两种不同的反应, 第一种是和铁碳微电解相近的反应, 但由于电势比铁碳微电解高得多, 因此反应剧烈得多, 但第二种是更重要的羟基自由基产生的反应, 而铁碳微电解不具备该反应, 具体反应如下:
第一种反应:
微阳极: X-2e→X2+( X2+代表正极)
E0 (X2+/X)= -12.0V
微阴极:
2H+ + 2e → 2[H] → H2 (酸性溶液中)
E0 (H+/H2)=0.00V
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O (酸性溶液中)
E0 (O2/H2O)=12.2V
第二种反应:
在分析废水的电化学处理机理时, 还有废水在通电的情况下发生下述反应:
O2＋H2O＋2e → HO2－＋OH－ + HO.
HO2－ → OH－＋[O]
2OH－-2e → H2O＋[O]
这就是多维电解处理高难度难降解废水时起强氧化作用的新生态氧( [O]) 和羟基自由基( HO.) 的来源。
综上所述, 多维电解去除高浓度难降解有机废水中的污染物的主要作用机理为:
还原作用, 多维电解产生的新生态氢使某些显色基团脱色。
氧化作用, 多维电解产生一定量的新生态氧和羟基自由基具有很强的氧化性, 可将一部分有机物直接氧化成二氧化碳水, 同时将一部分顽固的有机物氧化成小分子、 短链的可生化的有机物。

第五章 微生物的基本知识
5.1、 厌氧反应器微生物
厌氧颗粒污泥是由产甲烷菌, 产乙酸菌和水解发酵菌等构成的自凝聚体。其良好的沉淀性能和产甲烷活性是升流式厌氧污泥床反应器成功的关键, 颗粒污泥的化学组成和微生物相对其结构和维持起着重要作用, 颗粒化过程是一个多阶段过程, 取决于废水组成, 操作条件等因素, 综述了近几年来厌氧颗粒污泥及其形成机理的研究发展内容包括厌氧颗粒污泥的基本特性和微生物的相, 厌氧颗粒污泥结构及其颗粒化过程。
5.1.1、 颗粒污泥的类型
杆菌颗粒污泥, 粒径约为1-3mm;
松散颗粒污泥, 主要由松散互卷的丝菌组成, 丝菌附着在惰性粒子表面, 也称”丝菌颗粒污泥”, 粒径约为1-5mm;
紧密球状颗粒污泥, 主要由甲烷八叠球菌组成, 粒径较小, 一般为0.01-0.5mm。
5.1.2、 颗粒污泥的性质
颗粒污泥一般呈球形或椭球形, 其颜色呈灰黑或褐黑色, 肉眼可观察到颗粒的便面包裹着灰白色的生物膜。颗粒污泥的比重一般为1.01-1.05, 粒径为0.5-3mm( 最大可达5mm) , 污泥指数( SVI) 为10-20mL/gSS( 与颗粒的大小有关) , 沉降速度多在5-10mm/s。成熟颗粒污泥的VSS/SS值为70-80%。颗粒污泥含有碳酸钙等无机盐晶体以及纤维、 沙粒等, 还含有多种金属离子。颗粒污泥中的碳、 氢、 氮的含量分别为40-50%、 7%和10%左右。
5.2活性污泥中常见的微生物
微生物在调试过程中起着很重要的指示左右, 经过镜检根据活性污泥中的微生物能够发现该活性污泥的好差, 其指示作用有:
(1) 着生的缘毛目多时, 处理效果良好, 出水BOD5和浊度低。(如小口钟虫、 八钟虫、 沟钟虫、 褶钟虫、 瓶累枝虫、 微盘盖虫、 独缩虫)这些缘毛目的种类都固定在絮状物上, 并随之而翻动, 其中还夹杂一些爬行的栖纤虫、 游仆虫、 尖毛虫、 卑气管叶虫等, 这说明优质而成熟的活性污泥。
(2) 小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势菌种。
(3) 如果大量鞭毛虫出现, 而着生的缘毛目很少时, 表明净化作用较差。
(4) 大量的自由游泳的纤毛虫出现, 指示净化作用不太好, 出水浊度上升。
(5) 如出现主要有柄纤毛虫, 如钟虫、 累枝虫、 盖虫、 轮虫、 寡毛类时, 则水质澄清良好, 出水清澈透明, 酚类去除率在90%以上。
(6) 根足虫的大量出现, 往往是污泥中毒的表现。
(7) 如在生活污水处理中, 累枝虫的大量出现, 则是污泥膨胀、 解絮的征兆。
(8) 而在印染废水中, 累枝虫则作为污泥正常或改进的指示生物。
(9) 在石油废水处理中钟虫出现是理想的效果。
(10) 过量的轮虫出现, 则是污泥要膨胀的预兆。
(11) 另在一些对原生动物不宜生长的污泥中, 主要看菌胶团的大小用数量来判断处理效果。
5.3、 如何根据活性污泥中的微生物来判断污泥的状况
( 1) 活性污泥净化性能良好时出现的微生物有钟虫、 累枝虫、 楯纤虫、 盖纤虫、 聚缩虫及各种后生动物及吸管虫类等固着性生物或匍匐型生物, 当这些生物的个数达到1000个/ml以上, 占整个生物个体数80%以上时, 能够断定这种活性污泥具有较高的净化效果。
( 2) 活性污泥净化性能恶化时出现的生物有多波虫、 侧滴虫、 屋滴虫、 豆形虫等快速游泳的生物。这时絮体很碎约100um大小。严重恶化时只出现多波虫、 屋滴虫。极端恶化时原生动物和后生动物都不出现。
( 3) 活性污泥由恶化状态进行恢复时出现的生物为漫泳虫、 斜叶虫、 斜管虫、 尖毛虫等缓慢游泳型或匍匐型生物。
( 4) 活性污泥分散解体时出现的生物为蛞蝓简变虫、 辐射变形虫等肉足类。这些生物出现数万个以上时絮体变小, 使处理水浑浊。当发现这些生物剧增时可经过减少回流污泥量和送气量, 能在某种程度上抑制这种现象。
( 5) 活性污泥膨胀时出现的微生物为球衣菌、 各种霉菌等, 这些丝状微生物引起污泥膨胀, 当SVI在200以上时, 这些丝状微生物呈丝屑状。膨胀污泥中的微型动物比正常污泥少。
( 6) 溶解氧不足时出现的微生物为贝氏硫黄细菌等。这些微生物适于溶解氧浓度低时生存。这些微生物出现是, 活性污泥呈黑色、 腐败发臭。
( 7) 曝气过量时出现的微生物, 若过曝气时间持续很长时, 各种变形虫和轮虫为优势生物。
( 8) 废水浓度过低时大量出现的微生物为游仆虫等。
( 9) BOD负荷低时出现的微生物。表壳虫、 鳞壳虫、 轮虫、 寡毛虫等为优势生物, 这些生物多时也是硝化进行的指标。
( 10) 冲击负荷和毒物流入时出现的生物。因为原生动物对环境条件的变化反应比细菌为快, 因此可经过观察原生动物的变化情况来看冲击负荷和毒物对活性污泥的影响。原生动物中对冲击负荷和毒物反映最灵敏的楯纤虫, 当楯纤虫急剧减少时, 说明发生了冲击负荷和流入少量毒物。
5.4、 影响生物处理的因素
影响好氧生物处理的因素主要是温度、 pH、 营养物、 供氧、 毒物和有机物性质等。
4.4.1、 温度:
根据生长的最适宜温度范围, 细菌可分为嗜冷、 嗜温和嗜热( 或可分为低温、 中温和高温) 三大类。嗜冷菌的最佳生长温度为4～10℃, 嗜热菌为50～55℃, 嗜温菌为20～40℃, 废水好氧生物处理一般在15～35℃内运行, 温度低于10℃或高于40℃, 去除BOD的效率大大降低。20～30℃效果最佳。一般在5～35℃内, 温度每增加10～15℃, 微生物活动能力可增加一倍。
5.4.2、 PH:
废水氢离子浓度对微生物的生长有直接影响。好氧生物处理系统在中性环境中运行最好, 一般在pH6.5～8.5范围内。当pH>9或pH<6.5时, 微生物生长受到抑制。低于6.5时, 真菌在争夺食料中比细菌占优势, 微生物形成的固体沉降性能不好。
5.4.3、 供氧:
好氧生物处理过程中提供足够的溶解氧是至关重要的, 供氧不足会出现厌氧状态, 妨碍好氧微生物正常的代谢过程, 并滋长丝状细菌。为了使微生物正常代谢和沉淀分离性能良好, 一般要求溶解氧维持在2mg/L左右。
5.4.4、 营养物:
微生物的代谢需要一定比例的营养物质。除需要以BOD表示的碳源外, 还需要氮、 磷和其它微量元素。生活污水含有微生物所需要的各种元素; 有些工业废水则缺乏某些关键的元素, 如氮、 磷等, 这是就需要透加适量的氮、 磷等或生活污水。好氧生物处理对氮、 磷的需要量可根据下式估计:
BOD5: N: P=100: 5: 1
5.4.5、 有毒物质:
对生物处理有毒害的物质很多, 其中包括重金属、 氰、 H2S等无机物质和某些有机毒物。毒物的毒害作用与pH值、 水温、 溶解氧、 有无其它毒物及微生物的数量和是否驯化等有很大关系。
5.5 反应器基本原理简介
5.5.1、 厌氧反应器
按功能划分, 反应器由上而下共分为5个区: 混合区、 第1厌氧区、 第2厌氧区、 沉淀区和气液分离区。
( 1) 混合区: 反应器底部进水、 颗粒污泥和气液分离区回流的泥水混合物有效的再此区混合。
( 2) 第1厌氧区: 混合区形成的泥水混合物进入该区, 在高浓度污泥作用下, 大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内泥呈膨胀和渣化状态, 加强了泥水表面接触, 污泥由此而保持着高的活性随着沼气产量的增多, 一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的气液分离区。
( 3) 气液分离区: 被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统, 泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区, 与反应器底部的污泥和进水充分混合, 实现了混合液的内部循环。
( 4) 第2厌氧区: 经过第1厌氧区处理过的废水, 除一部分被沼气提升外, 剩余的都经过三相分离器进入第2厌氧区, 该区污泥浓度较低, 且废水中大部分有机物已经在第1厌氧区被降解, 因此产沼气量小, 沼气经过沼气管导入气液分离区, 对第2厌氧区的扰动很小, 这为污泥的停留提供了条件。
( 5) 沉淀区: 第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进行固液分离, 上清液由出水管排走, 沉淀的污泥返回到第2厌氧区污泥床。
5.5.2、 活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气, 经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群, 具有很强的吸附与氧化有机物的能力。
( 1) 基本组成: a、 曝气池( 反应主体) b、 二沉池: 泥水分离, 保证出水水质; 保证回流污泥, 维持曝气池内的污泥浓度。c、 回流系统: 维持曝气池的污泥浓度; 改变回流比, 改变曝气池的运行工况。d、 剩余污泥排放系统: 是去除有机物的主要途径之一; 维持系统的稳定运行。e、 供氧系统: 主要由供氧曝气机和专用曝气器构成, 向曝气池提供足够的溶解氧。
( 2) 系统有效运行的基本条件: a、 水中含有足够的可溶性易降解的有机物; b、 混合液含有足够的溶解氧; c、 活性污泥在池内呈悬浮状态; d、 活性污泥连续回流, 及时排出剩余污泥, 使混合液保持一定浓度的活性污泥; e、 无有毒有害物质流入。
( 3) 流程: 典型的活性污泥法事由曝气池、 沉淀池、 污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。
污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。从空气压缩机站送来的压缩空气, 经过铺设在曝气池底部的空气扩散装置, 以细小气泡的形式进入污水中, 目的是增加水中溶解氧的含量, 还使混合液处于剧烈搅动的状态, 形成悬浮态。溶解氧、 活性污泥和污水相互混合, 充分接触, 使活性污泥反应得以正常进行。
第一阶段, 污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团表面上, 这是由于其巨大的表面积和多糖等黏性物质。同时一些大分子有机物在细菌胞外酶的作用下分解为小分子有机物。
第二阶段, 微生物在氧充分的条件下, 吸收这些有机物, 并氧化分解, 形成二氧化碳和水, 一部分供自己的增殖繁衍。活性污泥反应进行的结果, 污水中的有机物得以降解去除, 活性污泥本身得以繁衍生长, 污水则得以净化。
经过活性污泥净化作用后的混合液进入二沉池, 混合液中悬浮的活性污泥和其它固体物质在这里沉淀下来与水分离, 澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出, 其中大部分作为接种污泥回流至曝气池, 以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度; 增殖的微生物从系统中排出, 称为”剩余污泥”。事实上, 污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。
活性污泥法的原理形象说法: 微生物”吃掉”了污水中的有机物, 这样污水变成了干净的水。它本质上与自然界水体自净过程相似, 只是经过人工强化, 污水净化的效果更好。
5.5.3、 生物接触氧化法
生物接触氧化法是以附着在载体( 俗称填料) 上的生物膜为主, 净化有机废水的一种高效水处理工艺。具有活性污泥法特点的生物膜法, 兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下, 不论应用于工业废水还是养殖污水、 生活污水的处理, 都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、 占地面积小、 耐冲击负荷、 运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。
( 1) 反应机理: 生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺, 其特点是在池内设置填料, 池底曝气对污水进行充氧, 并使池体内污水处于流动状态, 以保证污水与污水中的填料充分接触, 避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。
该法中微生物所需氧由鼓风曝气[1]供给, 生物膜生长至一定厚度后, 填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢, 产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落, 并促进新生物膜的生长, 此时, 脱落的生物膜将随出水流出池外。
( 2) 特点: a、 由于填料比表面积大, 池内充氧条件良好, 池内单位容积的生物固体量较高, 因此, 生物接触氧化池具有较高的容积负荷; b、 由于生物接触氧化池内生物固体量多, 水流完全混合, 故对水质水量的骤变有较强的适应能力; c、 剩余污泥量少, 不存在污泥膨胀问题, 运行管理简便。 生物接触氧化法具有生物膜法的基本特点, 但又与一般生物膜法不尽相同。一是供微生物栖附的填料全部浸在废水中, 因此生物接触氧化池又称淹没式滤池。二是采用机械设备向废水中充氧, 而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧, 相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料, 也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。三是池内废水中还存在约 2～5％的悬浮状态活性污泥, 对废水也起净化作用。因此生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法, 兼有生物膜法和活性污泥法的优点。
( 3) 原理: 生物接触氧化法净化废水的基本原理与一般生物膜法相同, 就是以生物膜吸附废水中的有机物, 在有氧的条件下, 有机物由微生物氧化分解, 废水得到净化。
生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、 丝状菌、 真菌、 原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中, 丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素; 而在生物接触氧化池中, 丝状菌在填料空隙间呈立体结构, 大大增加了生物相与废水的接触表面, 同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力, 对水质负荷变化有较大的适应性, 因此是提高净化能力的有力因素。
第六章 、 常规项目的分析方法汇编
前言: 本资料是国家标准分析书有关章节的汇编, 共计6项水环境分析监测方法, 供有关人员参照使用。
6.1、 化学需氧量( CODcr)
化学需氧量( COD) , 是指在一定条件下, 用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量, 以氧毫克/升来表示。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。水中还原性物质包括有机物、 亚硝酸盐、 亚铁盐、 硫化物等。水被有机物污染是很普遍的, 因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一。
水样的化学需要氧量, 可受加入氧化剂的种类及浓度, 反应溶液的酸度、 反应温度和时间, 以及催化剂的有无而获得不同的结果。因此, 化学需氧量亦是一个条件性指标, 必须严格按操作步骤进行。
对于工业废水, 中国规定用重铬酸钾法, 其测得的值称铬化学需氧量。

重铬酸钾法( CODCr)
6.1.1、 原 理
在强酸性溶液中, 一定量的重铬酸钾氧化水样中还原性物质, 过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂、 用硫酸亚铁铵溶液回滴。根据用量算出水样中还原性物质消耗的量。
6.1.2、 干扰及其消除
酸性重铬酸钾氧化性很强, 可氧化大部分有机物, 加入硫酸银作催化剂时, 直链脂肪族化合物可完全被氧化, 而芳香族有机物却不是易被氧化, 吡啶不被氧化, 挥发性直链脂肪族化合物、 苯等有机物存在于蒸气相, 不能与氧化剂液体接触, 氧化不明显。氯离子能被重铬酸盐氧化, 而且能与硫酸银作用产生沉淀, 影响测定结果, 故在回流前向水样中加硫酸汞, 使作为络合物消除干扰。氯离子含量高于 mg/L的样品应先作定量稀释, 使含量降低至 mg/L以下, 再行测定。
6.1.3、 方法的适用范围
用0.25mol/L浓度的重铬酸钾溶液可测定大于20mg/L的COD值。用0.025mol/L浓度的重铬酸钾溶液可测定5-50mg/L的COD值, 但准确度较低。
仪 器
( 1) 回流装置: 带250ml锥形瓶的全玻璃回流装置见图( 如取样量在30ml以上, 采用500ml锥形瓶的全玻璃回流装置) 。
( 2) 加热装置: 电热板或变阻电炉
( 3) 50ml酸式滴定管。
试 剂
( 1) 重铬酸钾标准溶液( 1/6K2Cr2O7=0.25mol/L) : 称取预先在120℃烘干2h的基准或优级纯重铬酸钾12.258g溶于水巾, 移入1000ml容量瓶, 稀释至标线, 摇匀。
( 2) 试亚铁灵指示液: 称取1.485g邻菲罗啉( C12H8N2·H2O, 1, 10- phenanthnoline) , 0.695g硫酸亚铁( FeSO4·7H2O) 溶于水中, 稀释至100ml, 贮于棕色瓶内。
( 3) 硫酸亚铁按标准溶液[( NH4) 2FeSO4·6H2O≈0.1mol/L]: 称取39.5g 硫酸亚铁铵深于水中, 边搅拌边缓慢加入20ml浓硫酸, 冷却后移入1000ml容量瓶中, 加水稀释至标线, 摇匀。临用前, 用重铬酸钾标准溶液标定。
标定方法:
准确吸取10.00ml重铬酸钾溶液于500ml锥形瓶中, 加水稀释至110ml左右, 缓慢加入30ml浓硫酸, 混匀。冷却后, 加入3滴试亚铁灵指示液( 约0.15ml) , 用硫酸亚铁铵溶液滴定, 溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。
C[( NH4) 2Fe(SO4)2]=0.2500×10.00/V
注: C—硫酸亚铁铵标准溶液的浓度( mol/L) ; V=硫酸亚铁铵标准滴定溶液的用量( ml) 。
( 4) 硫酸—硫酸银溶液: 于2500ml浓硫酸中加入25g硫酸银。放置1—2d, 不时摇动使其溶解( 如无2500ml容器, 可在500ml浓硫酸中加入5g硫酸银) 。
( 5) 硫酸汞: 结晶或粉末。
步 骤
( 1) 取20.00ml混合均匀的水样( 或重量水样稀释至20.00ml) 置250ml磨口的回流锥形瓶中, 准确加入10.00ml重铬酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或沸石, 连接磨口回流冷凝管, 从冷凝管上口慢慢地加入30ml硫酸—硫酸银溶液, 轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀, 加热回流2h( 自开始沸腾时计时) 。
注1: 对于化学需要氧量高的废水样, 可先取上述操作所需要体积1/10的废水样和试剂, 于15×150