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第三章 污水處理廠的技術(shù)管理
第一節(jié)污水處理廠的工藝條件與單元效率管理
1.酸堿廢水中和原理是什么？
中和一般采用石灰堿液作為中和劑，其基本原理是酸堿中和反應(yīng)，生成鹽和水。離子反應(yīng)式如下：
2.污泥脫水絮凝原理是什么？
污泥采用脫水機(jī)需通過藥劑絮凝后才能實(shí)現(xiàn)泥水分離。一般采用的絮凝劑是陰(陽)離子聚丙烯酰胺(PAM)，其分子有著強(qiáng)烈的吸附、架橋作用，且分子鏈很長，與廢水懸浮顆粒接觸，懸浮顆粒被吸附在分子鏈周圍，在懸浮顆粒間起到架橋作用，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使細(xì)小的懸浮顆粒凝聚成較大顆粒的絮凝體，從而提高了懸浮物沉淀效果和污泥脫水性能。
3.廢水均質(zhì)調(diào)節(jié)原理是什么？
無論工業(yè)企業(yè)還是居民生活廢水排放的水量、水質(zhì)都是隨時間的推移不斷變化，有高峰流量和低峰流量，也有高峰濃度和低峰濃度。流量和濃度的不均勻往往會給處理設(shè)備帶來不少的困難，或使其無法保持在最優(yōu)的工藝條件下運(yùn)行；或使其短時無法工作，甚至遭受破壞。為了改善廢水處理設(shè)備的工作條件，需要對水量、水質(zhì)進(jìn)行均和調(diào)節(jié)。均質(zhì)調(diào)節(jié)在污水處理廠采用的構(gòu)筑物稱為調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池的種類一般有以下三種。
(1)水量調(diào)節(jié)池一般要求只調(diào)節(jié)水量，只需設(shè)置簡單的水池，保持必要的調(diào)節(jié)池容積并使出水均勻即可。如泵站前吸水池。
(2)水質(zhì)調(diào)節(jié)池為使廢水水質(zhì)達(dá)到均勻，調(diào)節(jié)池在構(gòu)造上和功能上采取如下措施。
①穿孔導(dǎo)流槽式調(diào)節(jié)池。即同時進(jìn)入調(diào)節(jié)池的廢水，由于流程長短不同，使前后進(jìn)入調(diào)節(jié)池的廢水相混合，以此來均和水質(zhì)。
②增加攪拌設(shè)備�？稍谡{(diào)節(jié)池內(nèi)增設(shè)空氣攪拌、機(jī)械攪拌、水利攪拌等。
(3)事故調(diào)節(jié)池如果生產(chǎn)過程中發(fā)生泄漏或事故等周期性沖擊負(fù)荷時，設(shè)置事故調(diào)節(jié)池，可起分流貯水作用，待事故結(jié)束后，將事故廢水小流量排出，以保護(hù)處理系統(tǒng)不受沖擊。
4.廢水中和裝置基本工藝流程是什么？
如圖2-1所示，根據(jù)廢水水量、水質(zhì)情況，中和裝置基本工藝流程要具備均質(zhì)反應(yīng)池、混合反應(yīng)池、沉淀池以及污泥脫水裝置。
5.酸堿廢水處理的一般原則是什么？
(1)高濃度酸堿廢水，應(yīng)優(yōu)先考慮回收利用的廢水處理法，根據(jù)水質(zhì)、水量和不同工藝要求，進(jìn)行廠區(qū)或地區(qū)性調(diào)度，盡量重復(fù)使用，如重復(fù)使用有困難，或濃度偏低、水量較大，可采用濃縮的廢水處理法回收酸堿。
(2)低濃度的酸堿廢水，如酸洗槽的清洗水、堿洗槽的漂洗水，應(yīng)進(jìn)行中和廢水處理。對于中和處理，應(yīng)首先考慮以廢治廢的廢水處理原則。如酸、堿廢水相互中和或利用廢堿(渣)中和酸性廢水，利用廢酸中和堿性廢水。在沒有這些條件時，可采用中和劑處理廢水。
6.酸性廢水如何中和處理？
酸性廢水的中和劑有石灰(CaO)、石灰石(CaCO3)、碳酸鈉(Na2CO3)、苛性鈉(NaOH)，也可以用化學(xué)軟水排出的廢渣(成分為CaCO3)及有機(jī)化工廠乙炔站排出的電石渣。另外，熱電廠的爐灰渣、硼酸廠的硼泥、鋼廠或電石廠的碎石灰等，均可用來中和酸性廢水。
7.堿性廢水有哪些危害？
堿性廢水和酸性廢水一樣，是所有工業(yè)廢水中最常見的一種污水。如果不經(jīng)過處理就直接排放，將腐蝕管道、渠道和水工建筑物;排入水體后將改變水體的pH值，影響水體的自凈作用，破壞河流的自然生態(tài)，導(dǎo)致水生資源減少或毀滅;滲入土壤則造成土質(zhì)的鹽堿化，破壞土層的疏松狀態(tài)，影響農(nóng)作物的生長和增產(chǎn)。另外，含堿廢水中一般都含有大量的有機(jī)物，會大量消耗水體中的溶解氧，造成魚類缺氧窒息死亡。人類如果飲用濃度偏高的堿性水，新陳代謝將會受到影響，導(dǎo)致消化系統(tǒng)失調(diào)。因此，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗�，使廢水pH值處于6～9之間，方能排放到受納水體。
8.堿性廢水如何中和處理？
中和處理堿性廢水的方法有兩種：投酸中和法和利用酸性廢水及廢氣的中和法。
投酸中和法處理堿性廢水時，常用的酸性中和劑有硫酸、鹽酸及壓縮二氧化碳。采用無機(jī)酸中和堿性廢水的工藝流程與設(shè)備，和投藥中和酸性廢水時基本相同。用CO2氣體中和堿性廢水時，為使氣液充分接觸反應(yīng)，常采用逆流接觸的反應(yīng)塔(CO2氣體從塔底吹入，以微小氣泡上升；而廢水從塔頂噴淋而下)。用CO2作中和劑的優(yōu)點(diǎn)在于，由于pH值不會低于6，因此不需要pH值控制裝置。
煙道氣中含有高達(dá)24%的CO2，有時還含有少量SO2及H2S，故可用來中和堿性廢水，其中和產(chǎn)物Na2CO3、Na2SO4、Na2S均為弱酸強(qiáng)堿鹽，具有一定的堿性，因此酸性物質(zhì)必須超量供應(yīng)。
污泥消化時獲得的沼氣中含有25%～35%的CO2氣體，如經(jīng)水洗，可部分溶入水中，再用以中和堿性廢水，也能獲得一定效果。
9.如何用生石灰配制石灰乳液？
生石灰與水發(fā)生反應(yīng)生成熟石灰的過程，稱為石灰的熟化,又稱消解或消化。其反應(yīng)式如下:
生石灰消解為石灰乳液多用滾筒式石灰消解機(jī)來消化。生石灰通過皮帶傳送進(jìn)入消解機(jī)，根據(jù)石灰質(zhì)量以及消解機(jī)功率，通過加入適量的進(jìn)水，來調(diào)節(jié)堿液濃度。石灰與水的配比為1∶4的比率，根據(jù)石灰的CaO含量可適當(dāng)調(diào)節(jié)水量，保證石灰乳液濃度在2000mmol/L以上。
10.含硫酸性廢水堿中和過程中為何出現(xiàn)結(jié)垢問題？如何防治？
在含硫酸性廢水堿中和處理過程中，最棘手的問題是硫酸鈣結(jié)垢。管道結(jié)垢后使管道縮徑、排量減小及管道堵塞。硫酸鈣垢是黃白色堅(jiān)硬致密的固體，�；煸谔妓猁}垢中。其反應(yīng)式如下：
國內(nèi)外總結(jié)出很多行之有效的除垢方法，一般有物理法和化學(xué)法。對于形成周期短、質(zhì)地較疏松的垢層，最便捷的去除方法是高壓水沖洗，而對于致密、堅(jiān)硬的垢層，可采用機(jī)械破碎方式去除，若物理方法難去除，則可考慮化學(xué)方法來去除。化學(xué)除垢法常用的有燒堿處理法、堿煮-酸洗法和加絡(luò)合劑法等。
11.如何進(jìn)行酸性廢水投藥中和？
酸性廢水中和劑有生石灰(CaO)、碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鈉(Na2CO3)、苛性鈉(NaOH)，也可以利用化工廠排出的電石渣,因地制宜地用來中和酸性廢水。
石灰是最常用的中和劑。采用石灰可以中和任何濃度的酸性廢水，且Ca(OH)2對廢水的雜質(zhì)具有凝聚作用，有利于廢水處理。石灰投加方法一般采用干投法和濕投法。
干投法是根據(jù)廢水的含酸量將石灰直接投入廢水中去，為了保證石灰能均勻地投入池中，一般裝設(shè)石灰振蕩設(shè)備，沉淀后進(jìn)入沉淀池將沉渣和雜質(zhì)沉淀分離。干投法設(shè)備簡單，但反應(yīng)不徹底，反應(yīng)較慢，并且投加量較大，為理論值的1.4～1.5倍，石灰還需經(jīng)破碎、篩分，因而勞動強(qiáng)度大，環(huán)境條件差。
濕投法是首先將生灰石在消解機(jī)內(nèi)進(jìn)行消解，制成濃度為10%～20%、堿度大于2000mmol/L的堿液，用泵打入堿液貯池內(nèi)貯存。當(dāng)生產(chǎn)需要時，用泵將堿液打入反應(yīng)池內(nèi)。濕投法與干投法相比設(shè)備多，但濕投法中和時反應(yīng)迅速、徹底，投加量較少，僅為理論值的1.05～1.10倍。
12.進(jìn)入生化處理前為什么要先進(jìn)行廢水預(yù)處理？
廢水在生化處理前的處理過程一般稱為廢水預(yù)處理，所采用的處理單元組合稱為預(yù)處理工藝。廢水生化處理費(fèi)用低、控制簡單、運(yùn)行穩(wěn)定，一般工業(yè)廢水處理都采用生化法處理。然而，工業(yè)廢水成分復(fù)雜，水中多含有某些對微生物有抑制、毒害作用的有機(jī)物質(zhì)，因此，廢水在進(jìn)入生化處理前必須進(jìn)行必要的預(yù)處理過程。
13.廢水預(yù)處理的目的與任務(wù)有哪些？
預(yù)處理的目的是：將廢水中對微生物有抑制、毒害作用的有機(jī)物質(zhì)盡可能地削減、去除，保證生化處理微生物正常、有效、良好地發(fā)揮功能；同時，預(yù)沉、混凝、澄清、過濾、軟化、消毒等預(yù)處理過程能削減一定量的COD負(fù)荷，減輕生化運(yùn)行負(fù)擔(dān)，提升運(yùn)行效果。
預(yù)處理的任務(wù)是：去除廢水中的懸浮物、膠體物和部分有機(jī)物；降低生物物質(zhì)，如浮游生物、藻類和細(xì)菌；去除重金屬，如鐵、錳等。
14.廢水中污染物有哪幾種存在形式？
廢水中污染物存在形式有懸浮態(tài)、膠體態(tài)、溶解態(tài)。
15.什么是重力分離？
重力分離法是依靠廢水中懸浮物與廢水密度不同這一特點(diǎn)，去除廢水中懸浮物質(zhì)的一種方法。當(dāng)懸浮物的密度大于廢水密度時，在重力作用下，懸浮物下沉形成沉淀物。當(dāng)懸浮物的密度小于廢水密度時，懸浮物上升到水面，通過收集沉淀物與上浮物，可使廢水凈化。重力沉淀法可以去除廢水中的砂粒、化學(xué)沉淀物、化學(xué)混凝處理所形成的化學(xué)絮凝體和生物處理形成的生物污泥，也可以用于污泥濃縮。重力上浮法主要用于去除廢水中的油分及密度小于廢水的成分(如苯等)。重力沉淀與重力上浮的基本原理和特性是相同的。
16.什么是沉淀？
沉淀是水中的固體物質(zhì)(主要是可沉淀固體)在重力作用下下沉，從而與水分離的一種過程。
17.沉淀有哪些類型？
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根據(jù)廢水中可沉淀物質(zhì)的性質(zhì)、凝聚性能的強(qiáng)弱及其濃度的高低，沉淀可分為四種類型。
(1)第一類——自由沉淀廢水中的懸浮固體濃度不大，顆粒之間不具有凝聚性能，在沉淀過程中，固體顆粒不改變形狀和尺寸，顆粒間也不互相黏合，各自進(jìn)行獨(dú)立的沉降，這時認(rèn)為是一種自由沉降過程。顆粒在沉砂池和初次沉淀池內(nèi)的初期沉淀即屬于此類。
(2)第二類——絮凝沉淀廢水中的懸浮固體濃度也不大，但顆粒之間具有凝聚的性能，在沉淀過程中，顆�；ハ囵ず�，結(jié)合成較大的絮凝體，改變顆粒的大小和形狀，從而改變了原有的沉淀速度，這種沉淀過程稱為絮凝沉淀，初次沉淀池的后期沉淀及二次沉淀池的初期沉淀就屬于這種類型。
(3)第三類——集團(tuán)沉淀(也稱成層沉淀)廢水中懸浮顆粒的濃度相當(dāng)高，每個顆粒在沉降過程中都有所減小，原來沉淀速度較大的顆粒下沉?xí)r再也趕不上沉淀速度小的顆粒，在聚合力的作用下，顆粒群結(jié)合成為一個整體，各自保持相對不變的位置，共同下沉。液體與顆粒群之間，形成清晰界面。沉淀的過程，實(shí)質(zhì)上就是這個界面的下降過程�；钚晕勰嘣诙纬恋沓氐暮笃诔恋砭蛯儆谶@種類型。
(4)第四類——壓縮沉淀當(dāng)懸浮物濃度很高，顆粒之間距離很小時，顆粒互相接觸，互相支承，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的液體被擠出界面，固體顆粒群被濃縮壓密�；钚晕勰嘣诙纬恋沓匚勰喽分泻驮跐饪s池的濃縮即屬于這一過程。
在二次沉淀池中的活性污泥能夠依次地經(jīng)歷上述四種類型的沉淀，如圖2-2所示�；钚晕勰嗟淖杂沙恋磉^程是比較短促的，很快就過渡到絮凝沉淀階段，而在沉淀池內(nèi)的大部分時間都屬于集團(tuán)沉淀和壓縮沉淀。
從B點(diǎn)開始即為泥水界面的沉淀曲線。
18.什么是沉淀池？
沉淀池是廢水處理最基本的構(gòu)筑物。廢水中的懸浮物質(zhì)，在沉淀池內(nèi)通過重力沉淀過程實(shí)現(xiàn)與廢水分離，從而廢水得到凈化。
19.沉淀池如何分類？
沉淀池按工作情況可分為間歇式和連續(xù)式兩種。間歇式沉淀池的工作情況是，在水注滿池后，讓水在池中靜止一段時間，使水中懸浮物質(zhì)下沉，以后將水完全排空，并清除沉淀下來的污泥，然后，再重新進(jìn)水。這種沉淀池在城市生活污水處理中很少采用，在化工廢水處理中，適用于間歇式沉淀池產(chǎn)生的少量廢水。連續(xù)式沉淀池適用于水量較大的廢水處理。
按沉淀池安設(shè)位置來劃分，沉淀池用于生化處理構(gòu)筑物之前，稱為初次沉淀池，也稱一次沉淀池；用于生化處理構(gòu)筑物之后，則稱為二次沉淀池。
按水流方向，沉淀池可分為平流式、輻流式和豎流式三種。
20.沉淀池可在哪些方面進(jìn)行改進(jìn)？
初沉池是使用最廣泛的一種處理構(gòu)筑物，在二級生化處理中，生化處理效果的好壞，在一定程度上取決于初沉池的工作情況。
普通的初沉池存在兩個缺點(diǎn)：其一是沉淀效率低，一般只有40%～60%；其二是池體龐大，占地面積較大。
為了提高沉淀池的分離效果和處理能力，就必須采取以下措施：一是從原水水質(zhì)方面著手，采取措施，改變廢水中懸浮物質(zhì)的狀態(tài)，使其易于與水分離沉淀，通常是進(jìn)行預(yù)曝氣；二是從沉淀池的結(jié)構(gòu)方面著手，創(chuàng)造更宜于顆粒沉淀分離的邊界條件，通常采取對普通沉淀池進(jìn)行改進(jìn)的各種新型沉淀池。如采用撇水式沉淀池、向心輻流式沉淀池、斜流式沉淀池等。
21.平流式沉淀池的構(gòu)造及工作特征是什么？
平流式沉淀池的平面呈長方形，廢水從池的一端流入，從另一端流出。沉淀池的長多為30～50m,寬一般為5～10m，長寬比不小于4，有效水深不大于3.0m，一般為2.5～3.0m。常見的平流式沉淀池如圖2-3所示。
平流式沉淀池的工作特征是：廢水在池內(nèi)呈水平方向流動，流速保持不變，粒徑和密度較大的顆粒首先在沉淀池前部沉降。因此，沉淀池的前部污泥較多，后部較少。
平流式沉淀池的缺點(diǎn)是：排泥困難，占地面積大。優(yōu)點(diǎn)是：建造容易，廢水容量大，沉淀效果好，工作穩(wěn)定，宜用于大、中型廢水處理廠。
22.豎流式沉淀池的構(gòu)造及工作特征是什么？
豎流式沉淀池的表面多呈圓形，也有方形或多角形的。直徑或邊長一般在8m以下，多介于4～7m之間，池徑與池深比一般不超過3。沉淀池上部呈圓柱狀部分為沉淀區(qū)，下部呈截頭圓錐狀部分為污泥區(qū)，兩區(qū)之間有0.3m的緩沖層(圖2-4)。
廢水從中心管流入，由下部流出，由于反射板的阻攔向四周分布，然后沿池子的整個斷面緩慢上升，澄清后的廢水由池四周溢出。流出區(qū)設(shè)于池周，采用自由堰或三角堰。
貯泥斗傾角為50°～60°，污泥靠靜水壓力由排泥管排出，靜水壓力為1.5～2.0m水頭。為了防止漂浮物外溢，在出口附近設(shè)置擋板，擋板伸入水中深度為0.25～0.3m，伸出水面高度為0.1～0.2m。
豎流式沉淀池的工作特征是：廢水以速度v向上流動，懸浮顆粒也以同樣速度上升，在重力作用下，顆粒又以u的速度下沉。顆粒的沉速為其本身沉速與水流上升速度之和。u>v的顆粒能夠沉于池底而被去除，u=v的顆粒滯留在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)，而u
