环保工程师专业知识一课件讲义31-40讲.pdf
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1、 保 存 打 印 关 闭 环保工程师专业知识一精讲班第31讲讲义环保工程师专业知识一精讲班第31讲讲义污水深度处理的基本工艺、处理技术及设计要点3.3.4污水深度处理的基本工艺、处理技术及设计要点3.3.4污水深度处理的基本工艺、处理技术及设计要点 1.城市污水深度处理的基本工艺流程1.城市污水深度处理的基本工艺流程 污水深度处理流程,根据处理要求和程度,可以适当调整以及增减处理单元,例如:某一流程为:格栅沉砂池初沉池生物处理工艺二沉池生物膜法处理设备沉淀池滤池杀菌贮水池。2.城市污水深度处理的技术及设计要点2.城市污水深度处理的技术及设计要点 主要技术 根据处理目的、去除对象所采用的技术是不
2、同的,例如,当城市污水厂的出水水质要求进一步提高或要求满足回用时,可在生物处理法之后增加混凝过滤工序;若处理要求着眼于去除难降解的有机物时,可在生物处理法之后增加活性炭吸附工序,或在活性污泥法中投加粉末活性炭;也可以采用化学氧化法等。悬浮物的去除技术及设计要点 污水经过二级处理后,处理水中残留的悬浮物的粒径从数毫米到微米的生物絮凝体和未被凝聚的胶体颗粒,去除这些悬浮物可提高二级处理水的稳定度。去除时采用的处理技术要根据悬浮物的状态和粒径来进行确定。溶解性有机物的去除技术及设计要点 生活污水中溶解性有机物的主要成分是蛋白质、碳水化合物和阴离子表面活性剂,城市污水经过二级处理后的出水中的溶解性有机
3、物大多是丹宁、木质素、黑腐酸等难以降解的有机物,利用生物处理技术难以去除,一般采用活性炭吸附和臭氧氧化法进行去除。深度处理中的活性炭吸附主要是去除传统活性污泥法出流中的难降解化合物,残余的无机化合物。在应用活性炭吸附前一般都设置滤池,以去除二级出流中悬浮颗粒形态存在的有机物。活性炭有粒状和粉状两种类型,污水的深度处理时多使用粒状炭。活性炭吸附塔的设计参数一般由吸附试验确定,其吸附能力不仅取决于自身的品质,也取决于介质中污染物的组分构成,因此,要取得有针对性的设计参数,通常都要进行活性炭吸附试验。例:用活性炭吸附水中色素的试验方程式为:。今有100L溶液,色素浓度为0.05g/L,欲将色素除去9
4、0,加多少活性炭?(方程式中q是平衡吸附量,c是吸附质的浓度)解:平衡时的c0.05(1-90)0.005(g/L)q3.9=0.276(g/g)另一种溶解性有机物的去除技术是臭氧氧化法,其主要作用是去除污水中残存的有机物,脱除污水的色度,杀菌消毒。当用于降解COD时,每降解1mg/LCOD,需要消耗4mg/L臭氧,接触时间为1560min;当用于消毒时,每一升水的臭氧投加量为515mg,接触时间为615min,或接触35min后,停留1015min。8 溶解性无机盐类的去除技术及设计要点 城市污水中含有的无机盐类,一般介于200400mg/L,有效的除盐技术有反渗透、电渗析和离子交换法等。反
5、渗透是一种膜分离技术,多用于水的除盐处理,其设计要点包括:给水水质要求 给水温度:复合膜545,醋酸纤维素膜540,pH411。水通量 根据不同水源,反渗透膜应采用不同的水通量,水通量越高,污染速度越快,有一个水通量极点,如果高于这个极限值,膜将迅速污染。膜化学清洗的水流量 不同膜元件外径,化学清洗时需要的水流量也不相同,外径为2.5英寸时,水量为1t/h,外径为4英寸时,水量为2t/h,外径为8英寸时,水量为8t/h。抗污染膜的选择 膜数量的计算(估算)膜数量的计算公式为:膜数量脱盐水产量/水通量,以此为基数,再通过膜公司软件核算膜数量。膜的回收率 流量 膜的类型 根据水含盐量选择膜的类型,
6、含盐量小于10g/L时,选用苦咸水反渗透膜,含盐量大于10g/L时,选用海水反渗透膜。阻垢剂的选择 根据反渗透给水水质和反渗透浓缩倍率,选择反渗透阻垢剂(或分散剂)和设计定期快速冲洗浓水侧的系统,在小容量工程中,根据原水水质可以用降低水回收率和定期快速冲洗防垢。电渗析也是常用的脱盐技术:常用的电渗析脱盐工艺系统有如下几种:一次脱盐系统 又包括5类系统:浓水不循环全部排地沟的体内或体外多级串联一次脱盐系统:该系统的优点是浓水的浓缩倍率小于2倍。浓水循环体内或体外多级串联一次脱盐系统:该系统的优点是浓水的浓缩倍率可为57倍,使浓水排放量为脱盐水量的20以下。体外升压浓水循环半对流多级串联一次脱盐系
7、统:优点是提高了设备的制水能力,减少了浓水排放量,浓淡水半对流运行。体外升压浓水并联循环多级串联一次脱盐系统:适用于大型装置。级内分段、多级串联一次脱盐系统:适用于高含盐量和小容量设备。循环脱盐系统 该系统中浓水和淡水都经过再循环,适用于小容量的水处理。带有部分循环的体外升压多级串联脱盐系统 特点是利用部分脱盐水再循环提高脱盐率,可以减少一次脱盐的串联级数。极水系统 电渗析脱盐工艺系统的设计计算内容包括:给出定型隔板的参数方程 或每张隔板脱盐率的前提下,计算多级一次脱盐所需的流程长度或串联级数,确定各级的合理组装方式和工作参数(即电压电流);对于高含盐量的水,通过最佳电流密度亦即经济电流密度的
8、选择计算,使制水成本最低,在此基础上选定流速v值,确定各级的膜组装方式、串联级数和工作参数;对定型的单元体内串联设备,根据水质确定高含盐量下的经济产水量。实现离子交换水处理工艺的关键在于:恰当地选择离子交换剂,合理地组合工艺系统,选择适合的离子交换设备,遵循最佳的运行再生操作制度,采取必要的防止树脂污染措施。用离子交换处理方法除盐,其处理对象的含盐浓度一般为100300mg/L。污泥处理工艺流程及主要设计内容3.3.5污泥处理工艺流程及主要设计内容3.3.5污泥处理工艺流程及主要设计内容 污泥总量为初沉池污泥量加二沉池剩余污泥量。当初沉池污泥与二沉池污泥混合进入污泥浓缩池时,总污泥量为初沉池污
9、泥量和剩余污泥的体积量之和,当二沉池污泥浓缩后再与初沉池污泥混合进入污泥消化系统时,总污泥量为初沉池污泥量和剩余污泥浓缩后体积量之和。常见工艺流程有以下几种:生污泥浓缩消化机械脱水最终处置 生污泥浓缩机械脱水最终处置 生污泥浓缩消化机械脱水干燥焚烧最终处置 生污泥浓缩自然干化堆肥农田利用 根据不同的处理目的,污泥处理方法主要有污泥浓缩、污泥消化与污泥机械脱水三种。3.3.6污泥处理工艺与构筑物设计3.3.6污泥处理工艺与构筑物设计 1.污泥浓缩1.污泥浓缩 污泥浓缩的方法有重力浓缩、气浮浓缩和机械浓缩三种,其中重力浓缩最常用。重力浓缩池主要有以下几种形式:辐流式。竖流式:当浓缩池较小时,可采用
10、。带中心管的间歇式浓缩池。不带中心管间歇式浓缩池。设计要点:进泥为剩余污泥时,进泥含水率一般为99.299.6,浓缩后污泥含水率为9798。进泥为初沉污泥时,进泥含水率一般为9597,浓缩后污泥含水率为9295。进泥为混合污泥时,进泥含水率一般为9899,浓缩后污泥含水率为9496。浓缩时间大于12h,小于24h。浓缩池有效水深不小于3m,一般4m为宜。污泥室容积,应根据排泥方法和排泥间隔时间确定,排泥间隔定期排泥时一般为8h。集泥装置:不设刮吸泥机时,池底设泥斗,泥斗壁与水平面的倾角应小于50。当采用吸泥机时,池底坡度为0.003。当采用刮泥机时,池底坡度不宜小于0.01。排泥管内管径不小于
11、150mm。浓缩池上清液应回到初沉池前进行处理。设计内容:包括浓缩池的面积计算、浓缩池的深度计算(包括五部分,即:浓缩池工作部分有效水深高度,浓缩池超高,缓冲层高度,刮泥设备所需池底坡度造成的深度以及斗深度)。污泥厌氧消化2.污泥厌氧消化2.污泥厌氧消化 是指污泥在无氧条件下,由兼性菌和专性厌氧菌降解污泥中的有机物,使之产生二氧化碳和甲烷等,使污泥得到稳定。污泥厌氧消化工艺主要有一级消化、二级消化和二相消化等工艺。一般规定:温度,按消化温度分为中温消化和高温消化,一般采用中温消化。温度为3335,有机物负荷2.53kgBOD5/(m3d),消化时间约为20d。投配率,中温消化的投配率以58为宜
12、,相应消化时间为2012.5d,有机物的降解率大于40。搅拌与混合,使消化池内消化菌与有机物充分接触。污泥浓度,污泥固体含量一般采用34。pH与碱度 消化系统中,应保持碱度在2000mg/L以上,使其具有足够的缓冲能力,可有效地防止pH值的下降。碳氮比,一般要求碳氮比为(1020):1为宜。有毒物质 污泥的投配方式,污泥的投配方式有间歇投配和连续投配两种。设计计算内容 池形,消化池的基本池形有圆柱形和蛋形两种。池顶,按池顶结构分为固定盖和浮动盖。消化池的数目与大小 考虑到检修等因素,消化池的数量不应少于两座,消化池的有效容积按照每天加入污泥量及污泥投配率进行计算:,其中 为新鲜污泥量,为污泥投
13、配率 管道布置 消化池附设的管道有污泥管、排上清液管、溢流管和取样管等,污泥管包括进泥管、出泥管和循环搅拌管。污泥管的最小直径为150mm。溢流管的最小管径为200mm。取样管一般设置在池顶,长度最少应伸入最低泥位以下0.5m,最小管径为100mm。搅拌设备 常用的搅拌方法有沼气搅拌,泵加水射器搅拌及联合搅拌等,搅拌设备至少应在25h内将全池污泥搅拌一次。泵加水射器搅拌的参数为:水射器顶端浸没在污泥面以下0.20.3m,污泥泵压力应大于0.2MPa,生污泥量与吸入水射器的污泥量之经为1:31:5。消化池的加热设备及计算 污泥消化池的耗热量,主要考虑使新鲜污泥温度提高到要求的耗热量,补充消化池池
14、盖、池壁、池底管道的热损失,以及热源到池子及其他构筑物的热损失。池外加热法多采用套管式泥水热交换器,污泥在管内流动,流速一般采用1.52m/s,热水在内外两层套管中与内管污泥向相反的方向流动,热水流速一般采用11.5m/s。热水锅炉选择,主要计算锅炉的加热面积:消化池的保温 沼气的收集与贮存设备 3.污泥脱水3.污泥脱水 包括机械脱水和干化等方法。污泥的机械脱水 首先应进行预处理,目的是改善污泥的脱水性能,提高机械脱水效果和能力,主要方法有化学调理法、热处理及冷冻法等,常用的是化学调理法。污泥机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等。污泥的干化 污泥的自然干化适用于有条件的中小规模污水处理厂
15、,主要构筑物是干化场,可以分为自然滤层干化场与人工滤层干化场两种。设计要素包括气候条件与污泥性质等,设计内容包括确定总面积与分块数,干化场的总面积决定于其面积污泥负荷,干化场的分块数一般不少于3块,围墙高度采用0.51m,并应设置排除上层泥水的设施。人工滤层可分为两层,每层厚度宜为0.2m,下层应采用粗矿渣、砾石或碎石等,上层宜采用细矿渣或砂等,排水层下应设不透水层,以防止污染地下水。保 存 打 印 关 闭 保 存 打 印 关 闭 环保工程师专业知识一精讲班第32讲讲义环保工程师专业知识一精讲班第32讲讲义污水及污泥处理常用仪表与过程控制系统3.4污水及污泥处理常用仪表与过程控制系统3.4污水
16、及污泥处理常用仪表与过程控制系统 3.4.1污水及污泥处理流程中的计量和监测仪表3.4.1污水及污泥处理流程中的计量和监测仪表 污水处理厂中各种测定与检测是提供污水与污泥的质与量的信息的重要手段,应明确安装仪表设备的目的,掌握设计与安装仪表的要点。1.污水处理厂的检测项目与取样1.污水处理厂的检测项目与取样 检测项目 有关量的检测项目主要有:处理设施的进水流量,沉砂池水位,沉砂量,排泥量,供气量,回流污泥量,剩余污泥量,浓缩污泥量,产气量,投药量等。污泥与污水的质的检测主要包括经常或连续地检测水温、pH、SS、VSS、DO、BOD、COD、有机氯、总磷以及污泥沉降比等指标。检测的取样 取样方法
17、 常规定时取样,非常规定时取样,整日连续取样,短时间内取混合试样。取样位置 包括进水管道、沉砂池、初沉池入口及出口、曝气池内、回流污泥渠道、二沉池出口、初沉池排泥口、浓缩池等。2.检测仪表的选择2.检测仪表的选择 应该考虑检测的目的,检测的环境条件,检测精度、重现性与响应性,检测对象的特殊性,各种信号的特征,检测范围等,选择合适的仪表。3.污水处理厂常用的检测方法与仪表设备3.污水处理厂常用的检测方法与仪表设备 流量的检测方法与设备 主要有堰板、文丘里管、喷嘴、孔板流量计、转子流量计、巴氏计量槽以及P-B计量槽等。污泥浓度的检测方法与仪表 污泥浓度的检测方式有光学式、超声波式和放射线式等。污泥
18、界面的检测方法与仪表 污泥界面计的工作原理与污泥浓度检测仪类似,也是利用光学和超声波的原理来检测。有机物的检测方法与仪表 常见的有机物检测仪表包括COD计、UV计、TOC计与TOD计等。检测信号的变换方法,常采用信号变换器。污水及污泥处理流程中主要控制回程的选择和设计要点3.4.2污水及污泥处理流程中主要控制回程的选择和设计要点3.4.2污水及污泥处理流程中主要控制回程的选择和设计要点 污水处理厂的自动化程度不同,一般可分为单独控制、联动控制和自动控制三种。1.污水预处理设施1.污水预处理设施 需自控的设备有进水闸门、格栅式除污机以及除砂机等。2.初沉池2.初沉池 需要自动控制的机械设备主要是
19、刮泥机和排泥泵。3.曝气池3.曝气池 曝气池是活性污泥法污水处理厂的核心构筑物,其自动控制对整个处理系统来说是非常重要的,主要控制参数有供气量、回流污泥量和排泥量等。4.二沉池4.二沉池 可以采用定污泥排放量控制、间歇定时排泥控制、定污泥龄控制以及随机排泥控制等实现自动控制。5.接触池5.接触池 可以在接触池的出口处设置余氯检查仪,根据余氯浓度信号,自动改变氯的投加量。6.污泥浓缩池6.污泥浓缩池 主要是指排放浓缩污泥的控制,控制方法主要有:用计时器控制排泥泵的启动与停止,这种方法常用于大型污水处理厂,或者用计时器和预置计数器控制每日排出一定的浓缩污泥,这种方法适用于小型的污水处理厂。7.厌氧
20、消化池7.厌氧消化池 控制方法有污泥投配与排出的控制、搅拌控制及温度控制等。8.污泥调理过程8.污泥调理过程 可以采用药品溶解控制或者投药量控制等实现自动控制。9.脱水机9.脱水机 对于真空过滤机,为了使其保持具有额定的过滤能力,应当控制污泥转筒中保持一定的污泥量,一般通过检测转筒中的污泥量和调节进泥管上的闸阀进行控制。而压滤机需要控制的因素是过滤和压滤时间。3.4.3污水处理厂计算机控制系统的设计要点3.4.3污水处理厂计算机控制系统的设计要点 1.计算机控制系统的分类1.计算机控制系统的分类 主要有分布式控制系统和PLC控制系统 2.计算机控制系统的设计2.计算机控制系统的设计 应当充分考
21、虑处理的平面布置、工艺特点、监视方式等情况,了解控制系统的工作内容,做好系统的设备选型。污水及污泥处理常用设备3.5污水及污泥处理常用设备3.5污水及污泥处理常用设备 3.5.1污水处理常用设备3.5.1污水处理常用设备 1.格栅除污机1.格栅除污机 在大型污水处理厂中采用的大型格栅,一般采用机械自动清渣。目前格栅除污机的种类繁多,主要有以下几大类:移动式格栅除污机,一般用于粗格栅除渣,少数于较粗的中格栅。针齿条式格栅除污机,主要用于中格栅以及细格栅的除渣。高链式自动格栅除污机,设计时要注意液位不能太深。弧形格栅除污机,用于细格栅或者较细的中格栅,在中小型污水处理厂使用较多,一般将其装到计量槽
22、前后的渠道上。钢绳式格栅除污机,主要用于中格栅与细格栅。背耙式格栅除污机,多用于小型污水处理厂的中格栅和细格栅。台阶式格栅除污机,不适用于含砂量大的废水处理,属细格栅或超细格栅。耙齿链回转式格栅除污机,具有结构简单、除污能力强、成本低以及噪声低等优点。2.除砂与砂水分离设备2.除砂与砂水分离设备 目前污水厂多采用吸砂型除砂设备,砂水分离设备主要有水力旋流器、螺旋洗砂机、振动筛式砂水分离器等。3.表面曝气设备3.表面曝气设备 主要有转刷曝气机、转盘曝气机和立式表面曝气机等。4.滗水器4.滗水器 是一种随水位升降而升降的浮动排水装置,是序批式生化处理污水工艺的关键设备,主要有虹吸式、自力式和机械式
23、三种,不同类型的滗水器的负荷、滗水范围以及保护高度不同,注意选用。3.5.2污泥处理常用设备3.5.2污泥处理常用设备 1.刮泥机1.刮泥机 是将沉淀池中的污泥刮到一个集中部位的设备,多用于污水处理厂的初沉池,种类较多,常见的有用于矩形平流式沉淀池的链条式和桁车式刮泥机,以及用于圆形辐流式沉淀池的回转式刮泥机。2.吸泥机2.吸泥机 是将沉淀于池底的活性污泥吸出的机械设备,一般用于二沉池,吸出的活性污泥回流至曝气池,常见的有用于平流式二沉池的桁车式吸泥机和用于辐流式沉淀池的回转式吸泥机。3.浓缩机3.浓缩机 有回转式浓缩机和机械浓缩机两种类型。4.污泥脱水机4.污泥脱水机 主要有带式压滤脱水机、
24、离心脱水机、板框压滤脱水机等。3.5.3污水及污泥处理常用设备造型的要点3.5.3污水及污泥处理常用设备造型的要点 1.一般原则1.一般原则 工艺决定设备,保证高的能量效率,操作简单、方便以及设备投资和操作时的卫生条件等。2.特殊原则2.特殊原则 不同类型的设备,选型时考虑的重点不同。选择格栅除污机时主要考虑故障率、水头损失、提升高度、固液分离以及当地条件等因素。选择除砂及砂水分离设备时应考虑工艺需要、操作简便、分离效率等因素。选择刮泥机、吸泥机和浓缩机时主要考虑运行管理要求、提高污泥的高度经济性等因素。选择污泥脱水机主要考虑能耗以及维护管理等因素。3.5.4污水及污泥处理常用设备材质的选择及
25、防腐处理3.5.4污水及污泥处理常用设备材质的选择及防腐处理 在污不处理厂中污水和污泥的处理设备的腐蚀现象普遍存在,因此只有在正确选择材质的条件下做好防腐处理,才能较好地控制设备的腐蚀。1.一般原则1.一般原则 设备的水下部分尽量采用不锈钢或塑料以防腐,水上部分可采用铝合金;不锈钢也需要表面防腐;防腐处理不仅需要高质量的防腐漆,还要做好金属材料的表面除污。2.特殊原则2.特殊原则 不同的设备材质选择和防腐处理有各自的特点。污水及污泥处理常用药剂3.6污水及污泥处理常用药剂3.6污水及污泥处理常用药剂 3.6.1污水混凝沉淀所用药剂3.6.1污水混凝沉淀所用药剂 目前混凝剂的品种超过300种,按
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