九工业废水处理技术Word格式.docx
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e出水口
1.3.3雨水排水系统的基本组成
a房屋雨水管道系统;
b街区雨水管渠系统;
c街道雨水管渠系统;
d排洪沟;
e雨水排水泵站f雨水出水口
1.3.4合流制排水系统:
基本组成部分与分流制相似
1.4污废水的性质与水质指标
1.4.1污废水的物理性质及指标:
水温;
色度;
臭味;
固体含量(悬浮的、胶体的、溶解的)
1.4.2污废水的化学性质及指标:
(1)无机化学性质及指标:
酸碱度(pH);
氮、磷;
硫酸盐与硫化物;
氯化物;
非重金属无机有毒物质(氰、砷化物);
重金属离子等
(2)有机化学性质及指标:
碳水化合物;
蛋白质与尿素;
脂肪和油类;
酚;
有机酸、碱;
表面活性剂;
有机农药;
取代苯类化合物等
(3)有机物污染指标:
生化需氧量BOD5;
化学需氧量COD;
总有机碳等
①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,以氧的毫克/升(mg/L)表示。
②化学需氧量(COD),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。
③总有机碳(TOC)水中的有机物质的含量,以有机物中的主要元素一碳的量来表示,称为总有机碳。
TOC的测定类似于TOD的测定。
在950℃的高温下,使水样中的有机物气化燃烧,生成CO2,通过红外线分析仪,测定其生成的CO2之量,即可知总有机碳量。
1.4.3污废水的生物性质及指标:
大肠杆菌数与大肠杆菌群指数;
病毒;
细菌总数
1.5、水环境法规与标准
1.5.1环境保护立法
我国环境保护的法律体系可分为纵向体系与横向体系
A环境保护法律的纵向体系:
环境保护根本法层次、基本法层次、单行法层次、行政法规层次、部门规章层次和地方性法规(规章)等6个层次
B环境保护立法的横向体系:
涉及水资源,水环境,水污染防治,给水排水的法律法规
1.5.2水污染防治立法
为防治水污染,保护和改善水环境,以保障人体健康和保证水资源的有效利用,我国于1984年颁布首部《水污染防治法》。
1.5.3污水排放标准
A污水综合排放标准;
B城镇污水处理厂污染物排放标准;
C行业水污染物排放标准;
D污水排入城市下水道水质标准
1.6、减少污废水排放量和降低污染物浓度的途径
1.6.1、减少废水量的途径:
废水分流、节约用水、更改生产流程、避免间断排除工艺过程废水
1.6.2、降低废水浓度:
更新生产工艺、改进装置的结构和性能、废水分流系统、废水的均质、回收副产品、控制废水的比例、排水系统的监控;
1.6.3、采用清洁生产工艺
1.7、污废水处理基本方法与系统
1.7.1污废水处理方法概述
污水处理的原则是将污水中所含的各种污染物质与水分离或加以分解,使其变质而失去污染物质的特性。
按原理可分为:
物理处理法、化学处理法、生物化学处理法。
物理处理方法:
筛滤法、沉淀法、上浮法、气浮法、过滤法、反渗透法。
化学处理方法:
中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换、电渗析。
按处理程度可分为:
一级、二级和深度处理
1.7.2污废水处理工艺流程
城市污水厂处理的典型流程:
工业废水的处理流程,应根据水质与水量及处理对象,经调查研究或者试验后决定。
1.7.3污废水处理工艺流程的确定
1、一般的选择方法:
A有机废水处理方法选择
B无机废水处理方法选择
C深度处理方法选择
D更改生产工艺
①有机废水处理:
A、有悬浮物质时,要用滤纸过滤,测定滤液的BOD、COD。
若滤液中的BOD、COD均在要求值以下,这种废水可考虑采用物理化学方法,在悬浮物去除的同时也能将一部分BOD、COD一道去除。
B、若滤液中BOD、COD高于要求值,则需要考虑生物处理。
C、进行生物处理试验,确定能否将BOD、COD同时去除。
D、COD不能降低到排放标准时,就要考虑采用深度处理的工艺。
②无机废水处理方法选择:
A、有悬浮物质时,要进行沉降试验,若在常规的静置时间内达到要求值,这种废水可以考虑采用自然沉淀法进行处理。
B、若在规定的静置时间内达不到要求值,则要进行凝聚沉淀试验。
C、当悬浮物质去除后,废水中仍含有有害物质时,可考虑采用PH调整、添加硫化物、氧化还原等化学方法。
D、对于上述方法仍不能去除的溶解性物质,为了进一步去除,可考虑采用吸附、离子交换等处理。
E、废水含有油分时,首先要用静置浮选实验分离油,若油分超过要求值,则要进行凝聚试验。
2、有毒物质处理方法的选择:
有毒物质处理时采用的各种试验:
处理实验
试验废水的种类
处理对象物质
实验目的
中和处理实验
酸碱废水
矿山冶炼废水
电镀废水
重金属
决定投药量(绘制中和曲线)
观察性状变化
测定反应时间
氧化还原实验
金属酸洗废水
氰
铬酸
还原态铁
决定分解(氧化)条件
决定投药量
确定预处理效果
吸附处理实验
治药厂废水
化工厂废水
有机重金属
有机磷
PCB
选定吸附剂
测定吸附量(绘制吸附等曲线)
决定吸附条件
凝聚沉淀(气浮)实验
颜料涂料工厂废水
电镀(氰基络盐)废水
中金属
氰基络盐
选定凝聚剂
决定加药搅拌条件
测定沉降(上浮)速度
测定污泥浓缩率
生物实验:
BOD测定、氧摄取速度测定等活性污泥处理实验
煤气废水
制药厂废水
合成化工厂废水
氰(酚)
判别生物处理的可能性
判断驯化时间
确定生物处理条件
1.7.4污泥处理与处置
1、污泥分类:
按成分分为污泥、沉渣
污泥是污水处理过程中的产物。
污泥:
以有机物为主要成分的称为污泥。
易于腐化发臭,颗粒较细,比重小(1.02~1.006),含水率高,不易脱水。
初沉池与二沉池的沉淀物均属污泥。
沉渣:
以无机物为主要成分。
沉砂池与某些工业废水处理沉淀池的沉淀物均属沉渣。
2、污泥处理与处置方法
污泥中含有大量细菌,寄生虫卵以及从生产污水中带来的重金属离子等,需要作稳定与无害化处理。
污泥处理的方法主要是减量化处理(如脱水)、稳定化处理(如厌氧、好氧消化)、综合利用、最终处置等
1.8、污水再生利用
1.8.1城镇污水的再生利用
考虑以下几点:
A污水再生利用原则;
B污水再生利用途径:
农林牧渔用水、城市杂用水、工业用水、环境用水、娱乐景观环境用水;
C再生处理工艺:
基本工艺、其他工艺
1.8.2工业废水处理水的利用
考虑以下几方面:
A制定用水合理化和再利用计划;
B水的循环和利用方式:
再利用、循环使用/封闭循环系统;
C水的回收处理技术
1.9、污废水处理厂(站)的维护管理概述
污水处理厂(站)维护管理的任务和要求,有以下几个方面:
1、维护管理的主要任务;
2、护管理人员的基本要求
3、维护管理的一般要求:
运行管理、维护保养
第二章污废水管渠和泵房
2.1、概述
污废水处理中,经常要应用流体流动的基本原理及其流动规律。
污废水泵房是污水处理的重要设施,泵房工作特点是它所抽升的水是不干净的,一般含有大量的杂质,而且来水的流量逐日逐时都在变化,因而泵房的运行在污水处理设施运行管理中具有重要意义。
2.2、水力学基础知识
2.2.1水的主要物理性质
A水的惯性与密度:
4℃时密度为1g/cm3。
B水的重力特性:
常取9800N/cm3。
C水的黏性D水的压缩性E水的表面张力特性
2.2.2水静力学
1、静水压强及其特性
静水压强:
静止液体作用在每单位受压面积上的压力称为静水压强。
静水压强的两个重要特性:
液体静压强的方向与作用面垂直,并指向作用面;
水动力学液体任意点上各个方向的静压强相等。
2、重力作用下静水压强的分布规律
静水压强分布规律:
p=p0+γh
绝对压强、相对压强、真空值等压面
2.2.3(三)水动力学
1、基本概念
①流线
流场中一条曲线,在同一时刻这条线上各流体质点的流速向量都与此线在该点相切。
流线具有瞬时的概念。
它由空间连续点在同一瞬时所组成。
对于非恒定流,在不同时刻,流线具有不同的形状。
在恒定流中,由于空间点的流速不随时间而变,流线的形状将保持不变,流体质点将沿流线流动。
流线是水力学分析的基本工具,在流场中绘出足够的流线,就可形象地反映流动形态。
元流
连续流线组成封闭的管状表面,称为流管;
流管内的液流,称为流束;
横截面为无限小的流束,称为元流。
元流断面上各点运动要素可以认为相等,常取为研究对象,进行力学分析。
总流
在固体边界或大气边界内,如管壁内、河槽内、孔口管嘴和堰的周边内无数元流的总和称为总流。
元流是总流的微分概念。
所以水动力学的研究总是先研究元流,然后再推广到总流。
过水断面
与元流或总流各流线正交的横断面,称为元流或总流的过水断面。
它可以是平面也可以是曲面,如果所有流线接近相互平行的直线,则过水断面可视为平面,这段水流流动称为渐变流动。
流量
单位时间经过某一过水断面的液体体积称为体积流量,简称流量,以Q表示。
断面平均流速
总流过水断面上各点流速的平均值,以v表示,v=Q/A,式中A为过水断面面积。
2.2.4污废水管渠水力计算公式
污水管道水力计算的目的,在于合理经济地选择污水管道管径、坡度和埋深。
1、水头损失
固体边壁作为液体的边界条件会对流动产生显著的影响,也是产生水头损失的一个重要因素。
1)沿程水头损失:
hf=λl/d·
(v2/d2g)Darcy-Weisbach公式
2)局部水头损失:
工程问题的水力计算中,常用hj=ξv2/2g
局部阻力系数ξ一般与雷诺数Re和边界条件有关。
2、管道水力计算的基本公式
管道中的污水流动,通常是依靠水的重力从高处流向低处。
污水中含有一定量的固体杂质,但是主要成分是水分,因此,可以按水力学规律来计算城市污水的流动。
管道水力学(均匀流)的两个基本公式如下:
流量公式:
Q=Av
流速公式:
v=C(RI)1/2
Q—设计管段的设计流量,m3/s
A--设计管段的过水断面面积,m2
V—过水断面的平均流速,m/s
R—水力半径,m
I--水力坡度
C--流速系数,称为谢才系数,C=(8g/λ)1/6
2.3、污水泵房
2.3.1概述
污水泵房在污水处理系统中常被称为污水提升泵房,其主要作用是将上游来水提升至后续处理单元所要求的高度,使其实现重力自流。
1组成与分类:
污水泵房的基本组成包括:
机器间、集水池、格栅、辅助间。
按水泵启动前能否自流充水分为:
自灌式泵房和非自灌式泵房
按泵房的平面形状,可分为:
圆形泵房和矩形泵房
按控制方式可分为:
人工控制、自动控制和遥控等。
②污水泵房的基本类型取决于进水管渠的埋设深度、来水流量、水泵机组的型号与台数、水文地质条件以及施工方法等因素。
2.3.2污水泵房的工艺特点
1、水泵的选择
按以下各项确定:
1)泵房设计流量的确定:
按最高日污水量确定。
2)泵房的扬程:
H=HSS+Hsd+∑hs+∑hd,在确定水泵的扬程时,可增大1~2m安全扬程。
3)泵的选择:
污水泵房一般选用立式离心污水泵,流量较大时,可选择轴流泵,泵房不太深时也可选用卧式离心泵。
2、确定积水池容积
污水泵房积水池的容积是根据工作水泵机组停车时启动备用机组所需要的时间来计算的。
一般可采用不小于泵房中最大一台水泵5min出水量的体积。
3、机组与管道布置的特点
1)机组布置特点:
一般不超过3~4台,污水泵房都是从轴向进水,一侧出水所以采用并列的布置形式。
2)管道的布置与设计:
每台水泵应设置一条单独的吸水管,不仅可以改善水利条件,而且可以减少杂质堵塞管道的可能性。
吸水管的设计流速一般采用1.0~1.5m/s。
污水泵房的管道容易被腐蚀,一般避免使用钢管。
4、污水泵房的辅助设备
格栅、水位控制器、计量设备、引水装置、反冲洗装置、排水设备、采暖与通风设施、起重设备
第三章物理化学法
3.1、概述
物理化学法又分为物理法、化学法、和物理化学法。
物理法是指借助物理作用或者通过物理作用时废水发生变化的处理过程。
具有简单、成本低、管理方便、等优点。
化学方法时借助或通过化学反应完成废水的处理过程。
它的处理对象一般是废水中无机的或者有机难降解的溶解性物质。
物理化学方法是利用物理化学的原理和化工单元操作以去除水中的杂质。
它的处理对象主要是废水中无机的或有机难降解的溶解性污染物或胶体物质。
3.2、格栅与筛网
筛除设备通常是指由金属栅条构成的格栅和金属筛(网)设备,一般安置在废水处理流程的前端,用以去除废水中较大的悬浮物、飘浮物、纤维物质和固体颗料物质,从而保证后续处理构筑物的正常运行,减轻后续处理构筑物的处理负荷。
3.2.1格栅
1、格栅是截留污水中粗大污染物的处理设施。
由一组平行的金属棒或栅条制成的框架组成。
2、分类:
①按格栅形状,可分为平面格栅和曲面格栅
②按栅条间隙,可分为粗格栅(50~100mm)、中格栅(10~40mm)和细格栅(3~10mm)
③按栅渣清除方式,可分为人工清除格栅、机械清除格栅和水力清除格栅。
④筛网设备按孔眼大小可分为粗筛网和细筛网;
按工作方式可分为固定筛和旋转筛
3、常用的机械格栅设备
(1)链条式格栅除污机、
(2)循环齿耙除污机、(3)转臂式弧形格栅、(4)钢丝绳牵引式格栅除污机
4、运行控制条件
格栅运行管理和设计的主要参数包括:
栅距:
一般按照先粗后细的原则进行
过栅流速:
0.6~1.0m/s
水头损失:
指格栅前后水位差,与过栅流速有关,一般在0.08~0.15m之间。
栅渣量:
与地区特点、栅条间隙大小、废水流量以及下水道系统的类型等因素有关。
一般采用下式估算:
W=86400QmaxW1/1000Kz(Kz-城市污水流量总变化系数)
5、维护管理
及时清扫,定期检查渠道的沉砂情况,并注意卫生与安全。
3.2.2筛网
1功能
筛网式用金属丝或纤维丝编织而成,孔径一般在0.15~1mm,不同尺寸的筛网,能有效的去除和回收不同类型和大小的悬浮物,如纤维等,具有简单、高效、运行费用低等有点。
2.常见类型
1)振动筛网:
由振动筛和固定筛组成。
2)水力筛网:
由运动筛网和固定筛网组成。
进水端要保持一定的压力。
3、常用的筛网设备:
(1)固定式筛网、
(2)旋转筒筛
4.维护管理
选择耐酸碱、腐蚀的材料,要求进水均匀,进行除油处理;
反冲洗
3.3、均质调节
3.3.1功能
调节、均和水质,为处理设备创造良好的工作条件。
一般通过调节池来实现。
3.3.2常见类型
水量调节池:
水质调节池:
搅拌装置的设置
事故调节池:
事故发生时,保护处理系统不受冲击
3.3.3调节池运行管理要点
1、能够容纳水质水量变化一个周期所排放的全部废水量。
2、对沉淀物的处理,以免减少调节池的有效容积
3、经常巡查。
4、事故调节池的阀门必须能够实现自动控制。
3.4、沉淀与隔油
3.4.1沉淀的功能与原理
1.功能:
废水中密度大于水的悬浮物可以在重力的作用下,通过沉降作用得以分离。
通过这种作用去除废水中悬浮物的方法称为沉淀法。
沉淀通过对废水中的颗粒物(>
10um)的去除,不仅降低了废水中污染物的浓度,同时对保证整个废水处理系统的正常运行页起到了重要作用。
几乎式所有水处理过程不可缺少的基本单元之一。
在实际应用中,进行重力沉降分离的构筑物主要是:
沉砂池、沉淀池。
2.理想沉淀池的原理
由图可知,沉速ut≥u0的颗粒,都可以在B’点前沉淀掉,从而实现从废水中去除颗粒物。
3.4.2沉砂池
1、功能:
是从水中分离相对密度较大的无机颗粒。
工作原理:
以重力分离为基础,将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉,而有机悬浮颗粒则随水流走。
2、常见类型:
平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。
(现代设计的主要有旋流沉砂池。
)
排砂方式有两种:
一种是砂泵排砂;
另一种是气提。
旋流沉砂池是利用机械外力控制水流的流态与流速,加速沙砂的沉淀,并使有机物随水流走的沉砂装置。
3.4.3沉淀池
1、沉淀池由四个功能区组成:
流入区、沉降区、流出区、污泥区。
2、根据在生物处理系统中的位置,分为初次沉淀池和二次沉淀池。
3、根据水流方向,沉淀池主要有四种类型:
平流式;
竖流式;
辐流式;
斜板(管)式。
①、平流式沉淀池沉淀
特点:
效果好,使用较广泛,但占地面积大
②、竖流式沉淀池沉淀
优点:
1、占地面积小,2、排泥方便,3、适用于絮凝性胶替沉淀,
缺点:
1、池深度大,施工比较困难,造价高,2、对水量冲击负荷和水温变化适应能力不强,3、池径不宜过大。
③、辐流式沉淀池沉淀
1、对大型污水处理厂较为经济,2、机械排泥设备已经定型系列化,
1、排泥设备复杂,操作管理技术要求高2、施工质量要求高。
④、斜管式沉淀池沉淀
1、沉淀面积增大;
2、沉淀效率高,产水量大;
3、水力条件好,Re小,Fr大,有利于沉淀;
1、由于停留时间短,其缓冲能力差;
2、对混凝要求高;
3、维护管理较难,使用一段时间后需更换斜板(管)
4、沉淀池的选择原则:
1)根据废水量
2)根据悬浮物与泥渣的性质
3)根据总体布置与地质条件
4)根据造价高低与运行管理水平
5、沉淀池的运行管理
工艺参数:
水力表面负荷、水力停留时间、出水堰板的溢流负荷。
工艺控制:
控制流量、增减沉淀池数量、排泥除渣
3.4.4隔油
1隔油的功能与原理:
采用自然上浮法去除废水中可浮油的方法称为隔油,使用的构筑物称为隔油池。
2隔油池的常见类型:
平流式隔油池、斜板式隔油池
3.隔油池的运行管理
①油池同时具备收油和排泥措施
②必须密封,以防止油气污染和火灾
③采取保温防寒措施
3.5、过滤
3.5.1功能与原理
原理:
通过具有空隙的颗粒状滤料层来截留废水中细小固体颗粒的处理工艺。
用途:
主要用于去除悬浮颗粒和胶体杂质。
对废水中的BOD、COD也有一定的去除。
在过滤过程中,主要通过下列三种左右将污染物去除掉筛滤作用、沉淀作用、接触吸附作用。
3.5.2过滤池常见类型
按滤速大小分;
按滤料的分层结构分;
按水流过滤层的方向分;
按作用水头分。
3.5.3过滤池的主要组成部分:
滤料层;
承托层;
配水系统;
冲洗系统
3.5.4过滤工艺控制与维护
1、流速的控制
当滤速过大时,一方面会使出水质量下降,另一方面会使滤池穿透加快,工作周期缩短,冲洗水量增大;
当滤速过小时,会使处理能力降低,截污作用主要发生在表层,深层滤料未能发挥作用。
2.工作周期的控制
在滤速一定的条件下,过滤周期的长短受水温的影响较大。
冬季水温低,水的粘度大,杂质不易与水分离,容易穿透滤层,周期就较短;
夏季水温高,周期就长。
所以冬季应降低滤速,适当延长周期。
夏季应适当提高滤速,缩短周期,以防止滤料孔隙间截留的有机物缺氧分解。
过滤运行周期的确定一般是:
过滤水头损失达到或超过既定值;
出水水质恶化不能满足既定要求
3.冲洗效果的控制:
主要从冲洗强度、冲洗历时、滤层膨胀率三方面控制。
3.6、中和与pH调节
3.6.1功能与原理
中和法是利用碱性药剂或酸性药剂将废水从酸性或碱性调整到中性附近的一类处理方法。
酸性废水一般采用石灰、石灰石、白云石、苏打、苛性钠中和。
碱性废水采用盐酸或硫酸中和。
石灰因其价廉,使用较为广泛,但是产生的渣的处理与处置十分棘手。
在工业废水处理中,中和处理常常用于以下几种情况:
(1)在废水排入水体之前,因为水生生物对pH值的变化极其敏感,当大量废水排入后使水体的pH值变得偏酸或偏碱时,会产生不良影响;
(2)在废水排入城市排水管道之前,由于酸、碱对排水管道产生腐蚀作用,一般城市排水管道对排入工业废水的pH值都有明确的规定;
(3)在废水需要进行化学或生物处理之前,对于化学处理(例如凝聚、除磷等),要求废水的pH值升高或降低到某一需要的最佳值。
对于生物处理,废水的pH值通常应维持在6.5~8.5范围内,以保证处理构筑物的微生物维持最佳活性。
3.6.2中和处理方法
酸性废水:
碱性废水或废渣中和法;
投碱中和法;
过滤中和法
碱性废水:
利用酸性废水中和碱性废水;
投酸中和法;
酸性废气中和法。
(三)常用中和设备及运行管理
酸碱废水互相中和的设施;
投药中和设备;
中和过滤池
3.7、化学沉淀法
3.7.1功能和原理
向废水中投加某些化学药剂,
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