污水处理基本知识

1影响混凝的因素和操作程序常用的助凝剂有氯、生石灰、活化硅酸、活化水玻璃、泡花碱等。(1)混凝的影响因素①废水性质的影响废水的胶体杂质浓度、PH值、水温及共存杂质等都会不同程度影响混凝效果。a.胶体杂质浓度过高或过低都不利于混凝。用无机金属盐作混凝剂时，胶体浓度不同，所需脱稳的Al3+和Fe3+的用量亦不同。b.PH值也是影响混凝的重要因素。采用某种混凝剂对任一废水的混凝，存在一个相对最佳PH值，使混凝反应速度最快，絮体溶解度最小，混凝作用最大，经过试验可得到最佳的PH值。往往需要加酸或碱来调整PH值，通常加碱的较多。c.水温的高低对混凝也有一定的影响。水温高时，黏度降低，布朗运动加快，碰撞的机会增多，从而提高混凝效果，缩短混凝沉淀时间。因此一般冬天混凝剂用量比夏天多。但温度过高，超过90℃时，易使高分子絮凝剂老化生成不溶性物质，反而降低絮凝效果。d.共存杂质的种类和浓度1)有利于絮凝的物质除硫、磷化合物以外的其他各种无机金属盐，它们均能压缩胶体粒子的扩散层厚度，促进胶体粒子凝聚。离子浓度越高，促进能力越强，并可使混凝范围扩大。二价金属离子Ca2+、Mg2+等对阴离子型高分子絮凝剂凝聚带负电的胶体粒子有很大的促进作用，表现在能压缩胶体粒子的扩散层，降低微粒间的排斥力，并能降低絮凝剂和微粒间的斥力，使它们表面彼此接触。2)不利于混凝的物质磷酸离子、亚硫酸离子、高级有机酸离子等阻碍高分子絮凝作用。另外，氯、螯合物、水溶性高分子物质和表面活性物质都不利于混凝。3)混凝剂的影响(a)混凝剂种类混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、浓度。如水中污染物主要呈胶体状态，且ζ电位较高，则应先投加无机混凝剂使其脱稳凝聚，如絮体细小，还需投加高分子混凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂。很多情况下，将无机混凝剂与高分子混凝剂并用，可明显提高混凝效果，扩大应用范围。对于高分子混凝剂而言，链状分子上所带电荷量越大，电荷密度越高，链状分子越能充分延伸，吸附架桥的空间范围也就越大，絮凝作用就越好。(b)混凝剂投加量投加量除与水中微粒种类、性质、浓度有关外，还与混凝剂品种、投加方式及介质条件有关。对任何废水的混凝处理，都存在最佳混凝剂和最佳投药量的问题，应通过试验确定。一般的投加量范围是:普通铁盐、铝盐为10-30mg/L；聚合盐为普通盐的1/2-1/3；有机高分子混凝剂通常只需1-5mg/L，且投加量过量，很容易造成胶体的再稳。(c)混凝剂投加顺序当使用多种混凝剂时，其最佳投加顺序可通过试验来确定。一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂并用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当处理的胶粒在50μm以上时，常先投加有机混凝剂吸附架桥，再加无机2混凝剂压缩扩散层而使胶体脱稳。(d)水力条件的影响水力条件对混凝效果有重要影响。两个主要的控制指标是搅拌强度和搅拌时间。搅拌强度常用速度梯度G来表示。在混合阶段，要求混凝剂与废水迅速均匀的混合，为此要求G在500-10000s-1，搅拌时间t应在10-30s。而到了反应阶段，既要创造足够的碰撞机会和良好的吸附条件让絮体有足够的成长机会，又要防止生成的小絮体被打碎，因此搅拌强度要逐渐减小，而反应时间要长，相应G和t值分别应在20-70s-1和15-30min。(2)混凝的操作程序里特迪克(Riddick)制定出一套行之有效的混凝操作程序。必要时应先提高碱度(投加重碳酸盐具有增加碱度和不提高PH值的优点)，其次投加铝制高铁盐，Al3+或Fe3+包围胶体粒子，使微小絮凝体带有正电荷。最后投加活化硅酸和聚合电解质之类的助凝剂，以便增大絮凝体并控制ζ电位。在投加碱和混凝剂后建议快速搅拌1-3min，随后投加助凝剂搅拌20-30min，以促进絮凝。也可以投加阳离子聚合物实现脱稳，它可使达到等电点而不使PH值发生变化。虽然聚合物混凝剂的效力相当于铝盐的10-15倍，但价格很贵。污水处理一级处理后的污水BOD去除率30%；二级处理BOD去除率可达90%(处理后水的BOD5含量可能降低到0-30mg/L)；达到排放标准；三级处理BOD5能够从20-30mg/L降至5mg/L，能够去除大部分的氮、磷。好氧处理工艺：是利用好氧性微生物，在外源能量提供游离状态溶解氧作为受氢体的条件下，使废水中的可被生物氧化的有机物经氧化分解成为二氧化碳和水，达到无机化目的。厌氧处理工艺：是利用厌氧性微生物的代谢特性，在无氧的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的沼气。好氧处理与厌氧处理的区别：1.利用的微生物群的不同:好氧处理是由好氧微生物和兼性微生物起作用的；而厌氧处理是两大类群的微生物起作用，先是厌氧菌和兼性菌，后是另一类厌氧菌。2.反应速率不同：好氧处理由于有氧作为受氢体，有机物分解比较彻底，释放的能量多，故有机物转化率快，处理设备内停留时间短，设备体积小。厌氧处理有机物所属单位彻底，释放的能量少，所以有机物转化速率慢，需要的时间长。3.代谢产物不同：好氧处理中，有机物被转化为CO2、NO2、NH3或NO2－、NO3－、PO43－、SO42－等，且基本无害，处理后废水无异臭。厌氧处理中，有机物被转化为CH4、NH3、胺化物或氮气、H2S等，产物复杂，出水有异臭。4.对环境要求不同：好氧处理要求充分供氧，对环境条件要求不太严格。厌氧处理要求绝对厌氧的环境，对环境条件要求甚严。厌氧生化法与好氧生化法相比，具有以下优点：31.适用范围广：好氧法因供氧限制一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既适用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水。2.能耗低：一般厌氧法的动力消耗约为活性污泥法的1/10。3.负荷高：好氧法的有机容积负荷为2-4kgBOD/(m3.d)；厌氧法的有机容积负荷为2-10kgBOD/(m3.d)，高的可达50kgBOD/(m3.d)；4.剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好：好氧法每去除1kgCOD将产生0.4-0.6kg生物量；而厌氧法去除1kgCOD只产生0.02-0.1kg生物量；剩余污泥只有好氧法的5%-20%。同时消化污泥在卫生学上和化学上都是很稳定的。5.氮、磷营养需要量较少：好氧生物法BOD:N:P=100:5:1而厌氧生物法BOD:N:P=100:2.5:0.56.厌氧处理过程有一定的杀菌作用。7.厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。与好氧反应器相比，在停止运行一段时间后能较迅速启动。厌氧生化法与好氧生化法相比缺点有：1.厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理时间比好氧设备长。2.出水往往达不到排放标准，需要进一步处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理。3.厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。好氧反应部分好氧活性污泥系统的观察与评价(1)现场观察---感官指标(2)生物相观测---镜检指标活性污泥生物相是指活性污泥中微生物的种类、数量、优势度及其代谢活力等状况的概貌。生物相能在一定程度上反映出曝气系统的处理质量及运行状况。当环境条件(如进水浓度及营养、pH值、有毒物质、溶氧、温度等)变化时,在生物相上也会有所反映。可通过活性污泥中微生物的这些变化,及时发现异常现象或存在的问题，并以此来指导运行管理。因此，对生物相的观察,已日益受到人们的重视。一般地，处理系统运行正常的活性污泥中，污泥絮粒大、边缘清晰、结构紧密、具有良好的吸附及沉降性能。絮粒以菌胶团细菌为骨架，穿插生长着一些丝状菌，但其数量远少于菌胶团细菌。微型动物中以固着类纤毛虫为主，如钟虫、盖纤虫、累枝虫等，还可见到部分J纤虫在絮粒上爬动，偶尔还可以看到少量的游动纤毛虫等，在出水水质良好时，轮虫生长活跃。下面是几种生物相对活性污泥状况的指标。4几种生物相对活性污泥状况的指标活性污泥良好时出现的生物(活性污泥生物)钟虫属、累枝虫、盖虫属、聚缩虫属、独缩虫属、各种微小后生动物和吸管虫类，这些生物是固着性或匍匐类。活性污泥状态变坏时出现的生物(非活性污泥生物)波豆虫属有尾波豆虫。侧滴虫属、豆形虫属、草履虫属等生物是快速游泳性种类。在情况相当恶劣时，可观测到波豆形虫属；如果情况极端恶化，原生动物和后生动物完全不出现。活性污泥由恶化到恢复时出现的生物(中间污泥性生物)漫游虫属、斜叶虫属、管叶虫属、斜管虫属、尖毛虫属等是慢游泳性匍匐类生物。可以观察到这样的生物在1个月左右时间内持续占优势种类。活性污泥分散、解体时出现的生物辐射变形虫等肉足虫类。如果这些生物出现数万个以上，菌胶团小，出流水变混浊。由于形成这种情况是相当慢的，所以这些微生物急剧增加，可使回流污泥量和送气量变小。这种解体现象在某种程度上是可以抑制的。膨胀时出现的生物球衣菌属、丝硫菌属、各种霉等丝状微生物是造成膨胀的生物。在SVI为200以上的场合，发现存在象线头一样的丝状微生物。在膨胀的污泥中所出现的微型动物一般比正常污泥的个数少。溶解氧不足时出现的生物贝氏硫细菌、扭头纤虫属、新态虫属、草履虫属等是喜欢在溶解氧低的时候出现的生物。如果这样的生物出现，此时活性污泥呈现黑色，发生腐败变臭。曝气过剩时出现的生物如果进行长时间连续地过剩曝气，各种变形虫类和轮虫类成为优势种类。BOD负荷过低时出现的生物出现表壳虫属、鲜壳虫属、轮虫类、寡毛类等占优势。当这样的生物多时，称为进行硝化的指标。有害物质流入时出现的生物由于原生动物与细菌相比对外界环境变化的感受性是很高的，所以，通过观察原生动物可以推定有害物质对活性污泥的影响。因为活性污泥生物中感受性最高的是盾纤虫属骤减的场合，证明环境急剧变化或有非常少量的有害物质流入。当大部分生物趋于死亡时，认为活性污泥已破坏，亟待进行恢复。活性污泥中常见微型动物微型藻类5与废水处理工艺有关的原生动物主要肉足虫、鞭毛虫及纤毛虫等三类。大多肉足虫能任意改变形状，一般称之为变形虫。鞭毛虫类原生动物一般都长有一根或几根鞭毛，因此常称之为鞭毛虫。纤毛虫类原生动物的特点是周身表面或部分表面长有纤毛，作为行动或捕食的工具，因此常称之为纤毛虫。纤毛虫有自由游动型和固着型两种(常见的为钟虫)。它们在活性污泥净化功能上是否起作用还未定论，但原生动物多摄取细菌充作营养，当运行条件和处理水质发生变化时，原生动物亦随之发生变化。例如对污水进行静态曝气，一般最初是以鞭毛虫类和根足虫类(如变形虫)占优势；其次是自由游泳型的纤毛虫类(如豆形虫、草履虫)占优势，随着活性污泥的逐渐成熟，匍匐型或固着型的纤毛虫类(如循纤虫、盖纤虫、累枝虫、钟虫)又相继占优势。因此，原生动物在评定活性污泥质量和污水处理效果方面具有一定的意义。原生动物分为：植鞭毛虫类(往往由废水带入如杆囊虫)、动鞭毛虫类(它生活在有机质丰富的污水中，培菌初期和处理效果差时可大量出现活性污泥中常见的有波多虫属和滴虫属等)、变形虫类(处理效果差和培菌初期大量出现，活性污泥中常见的有表壳虫、大变形虫、辐射变形虫)、游动型纤毛虫类(在培菌初期，常看到它在游离细菌及鞭毛虫之后大量出现，随着培菌的进行，BOD浓度不断降低，游离细菌及数量不断减少，使游动纤毛虫的食物也不断减少，其数量亦相应减少。在正常运行时期，可少量见之。在污泥因缺乏营养而老化解絮，处理效果转差时，往往见其数量增多。污泥中常见的有草履虫、肾形虫、豆形虫、漫游虫和裂口虫等)、匍匐型纤毛虫类(在污泥絮体表面爬行或游动，以游离细菌或污泥散屑为食，在正常运行时期可少量出现。活性污泥中常见的有J纤虫、尖毛虫、棘尾虫和游仆虫等)、固着型纤毛虫类(主要指钟虫类原生动物。在活性污泥中是数量最多、最为常见的一类微型动物。其以有机物小颗粒为食，起到清道夫的作用，使出水更为澄清。常见有沟钟虫、大口钟虫、小口钟虫、累枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫和无柄钟虫等)、吸管虫类(固着在污泥絮粒上，以吸管粘食游动型纤毛虫，在污泥培养成熟期后期可见到。常见的种类有吸管虫、壳吸管虫和锤吸管虫等。)。后生动物在废水处理中常见的有轮虫、线虫、飘体虫等，轮虫在系统正常运行时期、有机物含量较低、出水水质良好时才会出现，故轮虫的存在说明处理效果较好。然而有时处理系统因污泥龄较长、负荷较低，污泥因缺