水質(zhì)和水量調(diào)節(jié)

1、第二章 預 處 理第一節(jié) 水質(zhì)和水量調(diào)節(jié)廢水的水量和水質(zhì)并不總是恒定均勻的，往往隨著時間的推移而變化。生活污水隨生活作息規(guī)律而變化，工業(yè)廢水的水量水質(zhì)隨生產(chǎn)過程而變化。水量和水質(zhì)的變化使得處理設(shè)備不能在最佳的工藝條件下運行，嚴重時甚至使設(shè)備無法工作，為此需要設(shè)置調(diào)節(jié)池，對水量和水質(zhì)進行調(diào)節(jié)。一、水量調(diào)節(jié)廢水處理中單純的水量調(diào)節(jié)有兩種方式：一種為線內(nèi)調(diào)節(jié)(見圖2-1)，進水一般采用重力流，出水用泵提升。調(diào)節(jié)池的容積可采用圖解法計算，具體參見設(shè)計手冊。實際上，由于廢水流量的變化往往規(guī)律性差，所以調(diào)節(jié)池容積的設(shè)計一般憑經(jīng)驗確定。集水井泵房調(diào)節(jié)池圖2-2 線外調(diào)節(jié)方式另一種為線外調(diào)節(jié)(見圖2-2)。調(diào)

2、節(jié)池設(shè)在旁路上，當廢水流量過高時，多余廢水用泵打入調(diào)節(jié)池，當流量低于設(shè)計流量時，再從調(diào)節(jié)池流至集水井，并送去后續(xù)處理。線外調(diào)節(jié)與線內(nèi)調(diào)節(jié)相比，其調(diào)節(jié)池不受進管高度限制，但被調(diào)節(jié)水量需要兩次提升，消耗動力大。二、水質(zhì)調(diào)節(jié)水質(zhì)調(diào)節(jié)的任務(wù)是對不同時間或不同來源的廢水進行混合，使流出水質(zhì)比較均勻，調(diào)節(jié)池也稱均和池或勻質(zhì)池。水質(zhì)調(diào)節(jié)的基本方法有兩種： 利用外加動力(如葉輪攪拌、空氣攪拌、水泵循環(huán))而進行的強制調(diào)節(jié)，設(shè)備簡單，效果較好，但運行費用高。 利用差流方式使不同時間和不同濃度的廢水進行自身水力混合，基本沒有運行費，但設(shè)備結(jié)構(gòu)較復雜。 圖2-3為種外加動力的水質(zhì)調(diào)節(jié)池，采用壓縮空氣攪拌。在池底設(shè)有曝

3、氣管，在空氣攪拌作用下，使不同時間進入池內(nèi)的廢水得以混合。這種調(diào)節(jié)池構(gòu)造簡單，效果較好，并可防止懸浮物沉積于池內(nèi)。最適宜在廢水流量不大、處理工藝中需要預曝氣以及有現(xiàn)成壓縮空氣的情況下使用。如廢水中存在易揮發(fā)的有害物質(zhì)，則不宜使用該類調(diào)節(jié)他，此時可使用葉輪攪拌。差流方式的調(diào)節(jié)池類型很多。如圖2-4所示為一種折流調(diào)節(jié)池。配水槽設(shè)在調(diào)節(jié)池上部，池內(nèi)設(shè)有許多折流板，廢水通過配水槽上的孔口溢流至調(diào)節(jié)池的不同折流板間，從而使某一時刻的出水中包含不同時刻流入的廢水，也即其水質(zhì)達到了某種程度的調(diào)節(jié)。 另外如圖2-5為一種構(gòu)造較簡單的差流式調(diào)節(jié)池。對角線上的出水槽所接納的廢水來自不同的時間，也即濃度各不相同，這

4、樣就達到了水質(zhì)調(diào)節(jié)的目的。為防止調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水短路，可在池內(nèi)設(shè)置一些縱向擋板，以增強調(diào)節(jié)效果。調(diào)節(jié)池的容積可根據(jù)廢水濃度和流量變化的規(guī)律以及要求的調(diào)節(jié)均和程度來確定廢水經(jīng)過一定調(diào)節(jié)時間后平均濃度為 (2-1)式中 qiti時段內(nèi)的廢水流量； citi時段內(nèi)的廢水平均濃度。 調(diào)節(jié)池所需體積Vqiti，它決定采用的調(diào)節(jié)時間ti。當廢水水質(zhì)變化具有周期性時，采用的調(diào)節(jié)時間應等于變化周期，如一工作班排濃液，一工作班排稀液，調(diào)節(jié)時間應為二個工作班。如需控制出流廢水在某一合適的濃度以內(nèi)，可以根據(jù)廢水濃度的變化曲線用試算的方法確定所需的調(diào)節(jié)時間。 設(shè)各時段的流量和濃度分別為q1和c1，q2和c2，等等。則各相

5、鄰2時段內(nèi)的平均濃度分別為(q1c1+ q2c2)/(ql+q2)，(q2c2+ q3c3)/(q2+q3)，依次類推。如果設(shè)計要求達到的均和濃度c/與任意相鄰2時段內(nèi)的平均濃度相比，均大于各平均值，則需要的調(diào)節(jié)時間即為2ti；反之，則再比較c/與任意相鄰3時段的平均濃度，若c/均大于各平均值、則調(diào)節(jié)時間為3ti；依次類推，直至符合要求為止。 最后，還應考慮把調(diào)節(jié)池放在廢水處理流程的什么位置。在某些情況下，將調(diào)節(jié)池設(shè)置在一級處理之后二級處理之前可能是適宜的，這樣污泥和浮渣的問題就會少一些。假如將調(diào)節(jié)池設(shè)置在一級處理之前，在設(shè)計中就必須考慮設(shè)置足夠的混合設(shè)備以防止懸浮物沉淀和廢水濃度的變化，有時

6、還應曝氣以防止產(chǎn)生氣味。第二節(jié) 篩 濾 篩濾是去除廢水中粗大的懸浮物和雜物，以保護后續(xù)處理設(shè)施能正常運行的一種預處理方法。篩濾的構(gòu)件包括平行的棒、條、金屬網(wǎng)、格網(wǎng)或穿孔板。其中由平行的棒和條構(gòu)成的稱為格柵；由金屬絲織物或穿孔板構(gòu)成的稱為篩網(wǎng)。它們所去除的物質(zhì)則稱為篩余物。其中格柵去除的是那些可能堵塞水泵機組及管道閥門的較粗大的懸浮物；而篩網(wǎng)去除的是用格柵難以去除的呈懸浮狀的細小纖維。 根據(jù)清洗方法，格柵和篩網(wǎng)都可設(shè)計成人工清渣或機械清渣兩類。當污染物量大時，一般應采用機械清渣，以減少工人勞動量。 一、格柵 格柵一般斜置在進水泵站集水井的進口處。它本身的水流阻力并不大，水頭損失只有幾厘米，阻力主

7、要產(chǎn)生于篩余物堵塞柵條。一般當格柵的水頭損失達到1015cm時就該清洗。 格柵按形狀，可分為平面格柵和曲面格柵兩種。按格柵柵條的間隙，可分為粗格柵(50100mm)、中格柵(1040mm)、細格柵(310mm)三種。新設(shè)計的廢水處理廠一般都采用粗、中兩道格柵，甚至采用粗、中、細三道格柵。 格柵的去除效率與格柵的設(shè)計很有關(guān)系。格柵的設(shè)計內(nèi)容包括尺寸計算、水力計算、柵渣量計算。圖2-6是格柵的示意圖。1 格柵的間隙數(shù) n可由下式確定： (2-2) Qmax最大設(shè)計流量， m3/s 格柵安置的傾角，度，一般為6070; h 柵前水深， m； v 過柵流速， m/s，最大設(shè)計流量時為0.81.0m/s

8、，平均設(shè)計流量時為0.3m/s。 b-柵條凈間隙，m，粗格柵b50100mm，中格柵b1040mm，細格柵b310mm。當柵條的間隙數(shù)為n時，則柵條的數(shù)目應為n-1。 2格柵的建筑寬度B可由下式?jīng)Q定:BS(n-1)+bn (m) (2-3) 式中S柵條寬度，m。 3通過格柵的水頭損失h2由下式?jīng)Q定h2k (2-4) 式中 g重力加速度，m/s2； k考慮到由于格柵受篩余物堵塞后，格柵阻力增大的系數(shù)，可用經(jīng)驗式k=3.36v-1.32，一般采用k3； 阻力系數(shù)，其值與格柵柵條的端面形狀有關(guān)，見表2-1所列。表2-1 格柵的阻力系數(shù)計算公式格柵斷面形狀 計算公式 數(shù)值銳邊矩形 242迎水面為半圓形

9、的矩形 1.83圓 形 1.79迎水.背水面均為半圓型的矩形 =1.67正方形 0.64注：表中為柵條的形狀系數(shù) c為收縮系數(shù) 4柵后槽的總高度由下式?jīng)Q定：Hh+h1+h2 (2-5)式中 h1柵前渠道超高m，一般取0.3m。 5柵槽總長度計算公式：Ll1+l2+1.0+0.5+H1/tg (2-6)式中l(wèi)1=1.37(B-B1)(m) l2=l1/2(m) H1柵前槽高，m， Hlh十h2; l1進水渠道漸寬部分長度，m； B1進水渠道寬度，m； 1進水渠展開角，一般用200；l2柵糟與出水渠連接渠的漸縮長度，m。 6每日柵渣量計算； （m3/d） (2-7) 式中 W1柵渣量(m3/103

10、m3污水)，取0.10.01，粗格柵用小值，細格柵用大值，中格柵用中值； K總廢水流量總變化系數(shù)，對生活污水可參考表2-2。表2-2 生活污水流量總變化系數(shù)平均日流量L/s4610152540701202O04007501600K總2.32.22.12.01.891.801.691.591.511.401.301.20 二、篩網(wǎng) 一些工業(yè)廢水含有較細小的懸浮物，它們不能被格柵截留，也難以用沉淀法去除。為了去除這類污染物，工業(yè)上常用篩網(wǎng)。選擇不同尺寸的篩網(wǎng)，能去除和回收不同類型和大小的懸浮物，如纖維、紙漿、藻類等。篩網(wǎng)過濾裝置很多，有振動篩網(wǎng)、水力篩網(wǎng)、轉(zhuǎn)鼓式篩網(wǎng)、轉(zhuǎn)盤式篩網(wǎng)、微濾機等。下面只介

11、紹前面兩種。振動篩網(wǎng)示意圖見圖2-7，它由振動篩和固定篩組成。污水通過振動篩時，懸浮物等雜質(zhì)被留在振動篩上，并通過振動卸到固定篩網(wǎng)上，以進一步脫水。水力篩網(wǎng)示意圖見圖2-8。它也是由運動篩和固定篩組成。運動篩水平放置，呈截頂圓錐形。進水端在運動篩小端，廢水在從小端到大端流動過程中，纖維等雜質(zhì)被篩網(wǎng)截留，并沿傾斜面卸到固定篩以進一步脫水。水力篩網(wǎng)的動力來自進水水流的沖擊力和重力作用。因此水力篩網(wǎng)的進水端要保持一定壓力，且一般采用不透水的材料制成，而不用篩網(wǎng)。水力篩網(wǎng)已有較多的應用實例，但還未有定型的產(chǎn)品。 三、篩余物的處置收集的篩余物運至處置區(qū)填埋或與城市垃圾一起處理；當有回收利用價值時，可送至

12、粉碎機或破碎機被磨碎后再用；對于大型系統(tǒng)，也可采用焚燒的方法徹底處理。第三節(jié) 中 和 中和處理適用于廢水處理中的下列情況。 廢水排入受納水體前，其 PH值指標超過排放標準。這時應采用中和處理，以減少對水生生物的影響。 工業(yè)廢水排入城市下水道系統(tǒng)前，以免對管道系統(tǒng)造成腐蝕,在排入前對工業(yè)廢水進行中和，比之對工業(yè)廢水與其他廢水混合后的大量廢水進行中和要經(jīng)濟的多。 化學處理或生物處理之前,對生物處理而言,需將處理系統(tǒng)的 pH維持在6.58.5范圍內(nèi)，以確保最佳的生物活力。 中和處理方法因廢水的酸堿性不同而不同。針對酸性廢水，主要有酸性廢水與堿性廢水相互中和、藥劑中和及過濾中和三種方法。而對于堿性廢水

13、，主要有堿性廢水與酸性廢水相互中和、藥劑中和兩種。其中酸性廢水的數(shù)量和危害都比堿性廢水大得多。因此重點介紹酸性廢水的中和處理。 酸性廢水主要來源于化工廠、化纖廠、電鍍廠、煤加工廠及金屬酸洗車間等。堿性廢水主要來源于印染廠、造紙廠、煉油廠和金屬加工廠等。 一、酸性廢水的中和處理 (一)藥劑中和法 藥劑中和法能處理任何濃度、任何性質(zhì)的酸性廢水，對水質(zhì)和水量波動適應性強，中和藥劑利用率高。主要的藥劑包括石灰、苛性鈉、碳酸鈉、石灰石、電石渣等；其中最常用的是石灰(CaO)。藥劑的選用應考慮藥劑的供應情況、溶解性、反應速度、成本、二次污染等因素。 中和藥劑的投加量，可按化學反應式估算。 (2-8) 式中

14、 Ga總耗藥量， kg/d； Q 酸性廢水量, m3/d； c1、c2廢水中酸的濃度和酸性鹽的濃度， kg/m3； 1 2中和lkg酸和酸性鹽所需的堿量， kg/kg； K 不均勻系數(shù)； 中和劑的純度，。 但確定投加量比較準確的方法是通過試驗繪制的中和曲線確定。 中和過程中形成的沉渣體積龐大，約占處理水體積的2，脫水麻煩，應及時清除，以防堵塞管道。一般可采用沉淀池進行分離。沉渣量可根據(jù)試驗確定，也可按下式計算： GGa(十e)十Q(S-c-d) (2-9) 式中 G沉渣量， kg/ d 消耗單位藥劑產(chǎn)生的鹽量， kg/kg， e單位藥劑中雜質(zhì)含量， kg/kg； S-廢水中懸浮物濃廢， kg/

15、m3； c一中和后溶于廢水中的鹽量，kg/m3； d中和后出水懸浮物濃度， kg/m3。石灰的投加可分為干法和濕法。干法可采用利用電磁振蕩原理的石灰振蕩設(shè)備投加，以保證投加均勻。它設(shè)備簡單,但反應較慢，而且不易徹底，投藥量大(需為理論量的1.41.5倍)。當石灰成塊狀時，則不宜用干投法，可采用濕投法，即將石灰在消解槽內(nèi)先消解成4050濃度后，投入乳液槽，經(jīng)攪拌配成510濃度的氫氧化鈣乳液，然后投加。消解槽和乳液槽中可用機械攪拌或水泵循環(huán)攪拌(不宜用壓縮空氣，以免 CO2與 CaO反應生成沉淀)，以防止產(chǎn)生沉淀。投配系統(tǒng)采用溢流循環(huán)方式，即輸送到投配槽的乳液量大于投加量，剩余量溢流回乳液槽，這樣

16、可維持投配槽內(nèi)液面穩(wěn)定，易于控制投加量。 中和反應在反應池內(nèi)進行。由于反應時間較快，可將混合池和反應池合并，采用隔板式或機械攪拌，停留時間采用510min。投藥中和法有兩種運行方式：當廢水量少或間斷排出時，可采用間歇處理，并設(shè)置23個池子進行交替工作。而當廢水量大時，可采用連續(xù)流式處理，并可采取多級串聯(lián)的方式，以獲得穩(wěn)定可靠的中和效果。(二)過濾中和法 過濾中和法是選擇堿性濾料填充成定形式的濾床，酸性廢水流過此濾床即被中和。過濾中和法與投藥中和法相比，具有操作方便，運行費用低及勞動條件好等優(yōu)點，它產(chǎn)生的沉渣少只有廢水體積的0.1，主要缺點是進水硫酸濃度受到限制。常用的濾料有石灰石、大理石、白云

17、石三種，其中前兩種的主要成分是 CaCO3，而第三種的主要成分是 CaCO3、MgCO3。 濾料的選擇與廢水中含何種酸和含酸濃度密切相關(guān)。因濾料的中和反應發(fā)生在濾料表面，如生成的中和產(chǎn)物溶解度很小，就會沉淀在濾料表面形成外殼，影響中和反應的進一步進行。以處理含硫酸廢水為例，當采用石灰石為濾料時，硫酸濃度不應超過12gL，否則就會生成硫酸鈣外殼，使中和反應終止。當采用白云石為濾料時，由于 MgSO4 溶解度很大，故產(chǎn)生的沉淀僅為石灰石的一半，因此廢水含硫酸濃度可以適當提高，不過白云石有個缺點就是反應速度比石灰石慢，這影響了它的應用。當處理含鹽酸或硝酸的廢水時，因生成的鹽溶解度都很大，則采用石灰石

18、、大理石、白云石作濾料均可。 中和濾池主要有普通中和濾池、升流式濾池和滾筒中和濾池三種類型。 普通中和濾池為固定床形式。按水流方向分平流式和豎流式兩種。目前較常用的為豎流式，它又可分為升流式和降流式兩種，見圖2-9。普通中和濾池濾料粒徑一般為3050mm，不能混有粉料雜質(zhì)。當廢水中含有可能堵塞濾料的雜質(zhì)時，應進行預處理。 升流式中和濾池(見圖2-10)與普通中和濾池相比，粒徑小，濾速高，中和效果好。在升流式中和濾池中,廢水自下向上運動，由于流速高，濾料呈懸浮狀態(tài)，濾層膨脹，類似于流化床，濾料間不斷發(fā)生碰撞摩擦，使沉淀難以在濾料表面形成，因而進水含酸濃度可以適當提高，生成的 CO2氣體也容易排出

19、，不會使濾床堵塞；此外，由于濾料粒徑小，比表面大，相應接觸面積也大，使中和效果得到改善。升流式中和濾池要求布水均勻，因此池子直徑不能太大，并常采用大阻力配水系統(tǒng)和比較均勻的集水系統(tǒng)。 為了使小粒徑濾料在高濾速下不流失，可將升流式濾池設(shè)計成變截面形式，上部放大，稱為變速升流式中和濾池。這樣既保持了較高的流速，使濾層全部都能膨脹，維持處理能力不變，又保留小濾料在濾床中，使濾料粒徑適用范圍增大。 滾筒式中和濾池如圖2-11所示。滾筒用鋼板制成，內(nèi)襯防腐層。筒為臥式，長度為直徑的67倍。裝料體積占筒體體積的一半，筒內(nèi)壁設(shè)有擋板，帶動濾料一起翻滾，使沉淀物外殼難以形成，并加快反應速度。為避免濾料流失，在

20、滾筒出水處設(shè)有穿孔板。滾筒式中和濾池能處理的廢水含硫酸濃度可大大提高，而且濾料也不必破碎到很小的粒。但它構(gòu)造復雜，動力費用高，設(shè)備噪聲大，負荷率低（約為36m3/m2·h） (三)利用堿性廢水中和法如廠內(nèi)或區(qū)內(nèi)也有堿性廢水排出，則可利用堿性廢水來中和酸性廢水，達到以廢治廢的目的。此時應進行中和能力的計算，即參與反應的酸和堿的當量數(shù)應相同。如堿量不足，還應補充堿性藥劑；如酸量不足，則應補充酸來中和堿。必須注意對于弱酸或弱堿,由于反應生成鹽的水解，盡管反應達到等當量點，但溶液并非中性， pH值取決于生成鹽的水解度.廢水水質(zhì)和水量的變化決定了采用何種中和設(shè)備。 當水質(zhì)和水量較穩(wěn)定或后續(xù)處理對 pH值要求較寬時，可直接在集水井、管道或混合槽中進行連續(xù)中和反應。 當水質(zhì)和