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追忆似水流年木虫 (小有名气)
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化工废水方面的小问题3废水深度处理方面
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废水深度处理技术常用的有几种？各自的优缺点？国内外实际应用情况以及技术关键。 [ Last edited by zzgyb on 2009-2-18 at 15:57 ] |
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金虫 (正式写手)
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（2) 厌氧生物滤池 厌氧滤池构造 厌氧生物滤池是装有填料的厌氧反应器，厌氧微生物以生物膜的形态生长在滤料的表面，废水通过淹没滤料，在生物膜的吸附和微生物的代谢以及滤料的截留三种作用下，废水中的有机污染物被去除。厌氧滤池有升流式、降流式和升流混合式三种，具体结构见图8-38。在升流式厌氧生物滤池中，废水由反应器底部进入，向上流动通过滤料层，微生物大部分以生物膜的形式附着在滤料表面，少部分以厌氧活性污泥的形式存在于滤料的间隙中，它的生物总量比降流式厌氧生物滤池高，因此效率高。但普通升流式生物滤池的主要缺点有：(a)底部易于堵塞；(b)污泥沿深度分布不均匀。通过出水回流的方法可降低进水浓度，提高水流上升速度。升流式厌氧滤池平面形状一般为圆形，直径为6～26m，高度为3～13m。 降流式厌氧生物滤池其布水装置在滤料层上部，发生堵塞可能性比升流式小。 升流混合型厌氧生物滤池在池底的布水系统与滤料层之间留有一定空间以便悬浮状的颗粒污泥能在其中生长、累积。它的优点有：(a)与升流厌氧生物滤池相比，减小了滤料层厚度，与升流式厌氧污泥床相比省去了三相分离器；(b)可增加反应器中总的生物固体量，并减少滤池被堵塞的可能性。 厌氧生物滤池的容积负荷率可通过试验确定或参考类同的工厂运行数据，影响容积负荷率的因素有：废水水质、滤料性质、温度、pH值、营养物质、有害物质等。根据有关资料，当反应温度为30~35℃时，块状滤料负荷率可采用3～6kg COD/(m3.d)，而塑料滤料为5~8kg COD/(m3.d)。 滤料是厌氧生物滤池的主体部分，应具备下列特性：比表面积大、孔隙率高、表面粗糙、化学及生物学的稳定性较强以及机械强度高等。常用的滤料有碎石、卵石、焦炭以及各种形式的塑料滤料，其中碎石、卵石滤料的比表面积较小(40～50m2/m3)、孔隙率低(50％～60％)，产生的生物膜较少，生物固体的浓度不高，有机负荷较低[3～6kg COD/(m3.d)]，运行中易发生堵塞现象。塑料滤科的比表面积和孔隙率都大，如波纹板滤料的比表面积为100~ 200 m2/m3，孔隙率达80％~90％，在中温条件下，有机负荷可达5~15 kg COD/(m3.d)，且不容易发生堵塞现象。 （3）升流式厌氧污泥床(UASB) 1)升流式厌氧污泥床的构造 升流式厌氧污泥床结构如图8-39所示，集生物反应器与沉淀池于一体，是一种结构紧凑的厌氧反应器，反应器主要由以下几部分组成： ①进水配水系统 该系统的形式有树枝管、穿孔管以及多点多管三种形式，其功能是保证配水均匀和水力搅拌。 ②反应区 包括颗粒污泥区和悬浮污泥区，是UASB的主要部位，有机物主要在这里被分解。 ③三相分离器 由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是将气体(沼气)、固体(污泥)和液体(废水)分开，它的分离效果将直接影响反应器的处理效果。 ④出水系统 把沉淀区处理过的水均匀地加以收集，排出反应器，常用出水堰结构。 ⑤气室 也称集气罩，作用是收集气体。 2)UASB的机理和特点 在UASB反应区内存留大量的厌氧污泥，具有良好的凝聚和沉淀性能的污泥在反应器底部形成颗粒污泥，废水从反应器底部进入与颗粒污泥进行充分混合接触后被污泥中的微生物分解。UASB具有如下优点：(a)污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20～30g/L；(b)容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10 kg COD/(m3.d)，甚至能够高达15～40kg COD/(m3.d)，废水在反应器的水力停留时间短，可大大缩小反应器容积；(c)设备简单，不需要填料和机械搅拌装置，便于管理，不会发生堵塞问题。 3)UASB的运用 为了使UASB能高效运行，形成颗粒污泥是关键问题，因此在系统建成后就应培养颗粒污泥，影响颗粒污泥形成的因素主要有：(a)温度；(b)接种污泥的质量与数量，如有条件采用已培养好的颗粒污泥，可大大缩短培养时间；(c)碱度，进水碱度应保持在750~1000mg/L之间；(d)废水性质；(e)水力负荷和有机负荷，启动时有机负荷不宜过高，一般以0.1~0.3kg COD/(kg MLVSS.d)为宜，随着颗粒污泥的形成，有机负荷可以逐步提高。 七、自然条件下的生物处理 自然条件下的生物处理方法主要有两种：水体净化法和土壤净化法。氧化塘和养殖塘等属于水体净化法；过滤田和灌溉田等属于土壤净化法。水田灌溉则介于两者之间。水体净化法的净化过程和机理与人工条件下的活性污泥法相类似；土壤净化法的净化过程和机理则与人工条件下的生物膜法相类似。 （一）生物塘 1. 生物塘的种类 在天然或人工整修的池塘里，利用塘水中生长的微生物处理有机废水的设施，叫做生物塘。按照生物塘中微生物活动的特征，可将其分为三类：好氧塘--池子浅，阳光透射，负荷小，全部废水都能进行好气生物转化；兼性塘--池子较深，阳光半透射，负荷较大，池的上层进行好气生物转化，底层和污泥层进行厌气生物转化；厌氧塘--池子深，负荷大，废水进行厌气生物转化。 按照生物塘的利用情况，可特其分为单纯处理型和兼作利用型。单纯处理型仅用以处理废水，兼作利用型可以在塘中养殖青绿饲料、藻类、海带、藕及鱼等，因而叫做养殖塘。 生物塘一般都采用藻类生化复氧和水面自然复氧方法以取得微生物需要的氧气，但也有通过人工机械曝气方式进行补充供氧的，后者叫做曝气生物塘。 几种生物塘的特征见表8-7。 生物塘还可分为单级和多级两种。多级(4～5级)的后几级常用作养殖塘。 (1)生物氧化塘 生物氧化塘多指好氧生物塘及深度较浅的兼性塘。池塘中氧可通过水面自然复氧和藻类的生化作用复氧来补给。生物氧化塘中活动的植物性浮游生物是很多的，代表性的种属有：绿藻类的小球藻、栅列藻；鞭毛虫类的衣滴虫属、眼虫属等。 由于微生物在生化过程中不断消耗溶解氧，致使水体表层的溶解氧来不及及时扩散到深层，造成了溶解氧沿深度的分布不均匀。水体表层溶解氧浓度大，是好氧微生物活动的好场所，称为好气带。在深层溶解氧的浓度低，约为0.2毫克/d，属于兼性厌氧微生物活动的场所，称为兼气带。如果池子很深，则最下层及污泥层是厌氧微生物活动的场所，称为厌气带。 一般废水池塘中阳光能够射进的深度不超过0.4~0.5米。在此深度内有大量的藻类生长，溶解氧浓度高，异养微生物代谢旺盛，有机物分解快。所以把深度不大于0.5米的浅水池塘，比叫高速氧化塘。深度在l～2.5米范围内者，既有好氧分解过程，又有厌氧分解过程。这种池塘的生化反应速度较慢，叫做普通氧化塘或兼气氧化塘。普通氧化塘中微生物的共生关系及其分解有机物的过程，示于图8-40。 氧化塘受自然条件影响很大，因而对氧化塘的BOD负荷和停留时间不宜作统一规定，应因地制宜。国外，BOD负荷常在9～19克/米2·日范围内；在我国，经过机械处理的废水为200~250米3/公顷·日；经过生物处理的废水为4000～5000米3/公顷·日。 (2)曝气塘 为了加强复氧强度，可在生物塘上设置机械曝气器。曝气塘内水流紊动激烈，各处充氧比较均匀，水较浑浊，藻类无法生活，其生物学特性更接近于活性污泥法。有机物的去除率和温度、停留时间及废水特性有关。 曝气塘的深度一般为3米，停留时间介于3～8日，BOD负荷多为0.03～0.06公斤/米3(塘)·日，去除率可达90%。 (3)厌氧塘 在厌氧塘中，BOD负荷很高，溶解氧被消耗殆尽，因而只有厌氧菌和兼性厌氧菌对有机物进行厌氧分解，这个过程和污泥的厌氧消化相同。厌氧分解的效率与温度有关，—般建造的池型为了能够保温，要求表面积和体积的比值应尽量小些，池子的深度要大些(2.5~4米)。 (二)污水灌溉 1．污水灌溉的作用 （1）净化废水，保护环境 进行旱田灌溉时，废水的净化原理基本上和生物膜法相同。悬浮物被截留于上土壤表层；胶体和部分溶解物被吸附于土壤颗粒表面；离子态污染物通过离子交换作用，而被土壤颗粒截留下来。 在污水灌溉过程中，被截留及吸附的污染物和土壤微生物一起，形成很薄的生物膜，进行着有机物的生物转化。在土壤表层，通风条件好，有机污染物浓度高，生物氧化作用强烈，因而去除率高，属于好气生物处理带。该带大体在土壤表层0.2～0.3米范围内；当土壤孔隙大负荷低时，可能更深些。其下部供氧条件差，逐渐进入兼性生物处理带。再往深层，便是厌气生物处理带。 进行水田灌溉时，污水的净化机理和生物塘类似。水中的悬浮物沉于水底，胶体和溶解物分散于水中，前者靠土壤微生物进行净化，后者靠水体微生物来净化。由于农田作物的覆盖，光合作用不充分，所以藻类的作用已不象氧化塘那样重要；而且主要依靠水层浅及风力扰动等有利条件进行大气复氧。水田灌溉中，微生物十分活跃，加之农作物的吸收作用，致使有机氮代谢产物的NH3下降得十分迅速。 （2）给土壤提供了水分和肥分 农作物需要充分的水分以维持其生理过程，一般由根系吸收，通过茎叶，最后向大气蒸发。土壤也需要水分以溶解各种肥料营养物质，供给农作物吸收。土壤微生物也需要湿润的环境，以进行生命活动。可见土壤中的水分是何等的重要。凡是以补给水分为主要目标的灌溉，称为浸润灌溉。 废水中含有农作物需要的各种肥分。据我国一些城市的分折，污水中含总氮30～90毫克/升，氨氮5～50毫克/升，磷4～40毫克/升，钾5～40毫克/升。凡是以施肥为主要目标的灌溉，称为施肥灌溉。 此外，污水灌溉还能改良土壤，使贫瘠板结的土壤形成团粒结构，有利于农作物的生长；污水灌溉还能提高土壤温度，延长作物的生长期等。 污水灌溉也存在一些问题：城市污水中工业废水的组分逐日增多，毒物也随之增加，不但影响农作物的产量和质量，而且有的毒物还能在土壤中积累；其次，污水常年不断，而农田需要则是有季节性的；再其次是灌溉水量与废水量不协调，并不是有多少污水都能包下来的，灌溉过量还会对环境造成新的危害。 2．污水灌溉对水质的要求 (1)不含有害农作物的有毒及有害成分；严格控制重金属和某些有毒化学物质的含量；酸碱度应适中(pH值＝6～8)；温度不高于40℃；悬浮固体浓度不大于200～300毫克/升。 (2)不淤积和堵塞土壤孔隙，不使土壤盐渍化。 (3)不传染疾病。 (4)不污染地下及地面水源。 (5)不含有能在农作物中积累的化学物质。 利用工业废水灌溉时，必须持积极而又慎重的态度。一般应在小型实验的基础上，确定合理的水质标准。要做好调查研究，充分掌握各种原始资料，如：气象资料，地形资料，土壤资料，水文及水文地质资料，污水资料等，以便做好进行污水灌区的规划和设计工作。 从环境保护的角度出发，废水只有经过适当的处理(机械处理或生物处理)之后，才能用于灌溉农田。所以，灌区位置的选择应与废水处理厂的厂址选择结合起来考虑。通常应把灌区选于处理厂的附近，最好把灌溉干渠与污水处理厂出水渠结合起来，使排灌两便，又节约投资。如果处理厂附近有丰富的地下水源或地面水源，灌区应选于较远较高的缺水地区，以防污染水源，并解决农田需要问题。选择灌区还必须考虑终年利用的可能性，最好能做到全年均衡用水。对于地下水位高，土壤渗透好，低洼易涝有给水水源的地区，一般不应选作灌区。 八、生物污泥的处理 生物化学法是目前世界上最经济、有效的水处理方法，因而得到广泛使用。但是，在生化法处理过程中，常会产生大量的污泥和沉渣。据理论计算，每处理1t BOD将生成0.84t细胞体。一般污水厂产生的污泥量约是处理水量的0.3％~0.5％(体积)。污泥的成份相当复杂，不仅含有氮、磷、钾有机物等植物营养成份，以及各类微生物和无机物，还含有重金属离子，病原微生物、寄生虫卵等有毒有害物质，必须加以妥善处理。 目前世界上所采用的污泥处理处置方法大体如图8-41所示，其中应用较多的是厌氧消化法和焚烧法。 焚烧法要消耗大量燃料，如日本1984年焚烧处理污泥量占总量的72％，消耗重油3.8×105 m3，占污水处理厂消耗重油总量的88%。厌氧消化法虽可使能耗大大降低，产生沼气还可用以补偿能源消耗，但消化时间长，占地面积大，冬季还需补充燃料以保温，对含有抑制消化毒物的某些工业废水的污泥还不能进行厌氧消化处理。因此，研究出一种既能有效利用污泥本身能量，又可处理各种污泥的新方法，也是污泥处理中急待解决的一个课题。 |
23楼2009-01-09 08:42:55
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