污水处理工作原理

工程的调试、运行与管理第一节菌种驯育与启动一、厌氧培菌与启动1.选用菌种(污泥用于厌氧发酵罐启动的厌氧活性污泥叫接种物。沼气发酵过程是多种类微生物共同作用的成果,要注意接种物的产甲烷活性,由于产酸菌繁殖快,而产甲烷菌繁殖很慢,假如接种物中产甲烷菌(活性污泥数量太少,常常由于在启动过程中酸化与甲烷化速度的过度不平衡而导致启动的失败。在确定系统运行温度后,要选择同类工程的活性污泥做接种物(菌种。与否是相似的菌种,或富集菌种的多少,决定系统启动速度的快慢。由于各地详细条件差异,监测手段不一样,启动时的操作方式也不会是一种模式,只能是类似。条件具有的地方,处理同类废水,接种同类污泥,以保持厌氧微生物生态环境的一致。当地不具有这样的条件,需要在驯化上下工夫,启动的时间要长些,速度会慢些。厌氧发酵罐排出的活性污泥和污水沟底正在发泡的活性污泥,都可作为选用接种物的对象。接种量约占发酵容积的1/10~1/3,接种量越多,启动速度越快,在此基础上逐渐富集。2.菌种的驯化与富集菌种的驯化富集可在新建的发酵罐内进行,也可在其他的容器内进行。取来的厌氧活性污泥(菌种越多越好,再加入适量的处理原料(数量不不小于菌种数量的10%份额。菌种和原料的混合液在装置内作好保温,再逐渐升温(假如是中温或高温运行,要逐渐升温到35~54℃,并调整pH在6.8~7.2范围。每隔1~2天加入新料液一次,数量仍为装置内料液的5%~10%份额,以此继续下去。驯化富集过程,是为厌氧发酵发明必要的条件,首要条件是合适的温度和pH,每次加入新料液的多少也是由驯化富集起来的菌种液pH的高下所确定。3.沼气发酵启动沼气发酵的启动是指从投入接种物和原料开始,通过驯化和培养,使发酵罐中厌氧活性污泥的数量和活性逐渐增长,直至发酵罐的运行到达设计规定的全过程。这个过程所经历的时间成为启动期。沼气发酵罐的启动一般需要较长时间,若能获得大量活性污泥作为接种物,在启动开始时投入发酵罐中,可缩短启动期。把富集的菌种投入到发酵罐内,对于较小容器的发酵罐,菌种量约占总容积的1/3;较大容积的发酵罐,富集的菌种可以合适不不小于容积的1/3。然后按正常运行状态封闭发酵罐,接通全系统,使富集的菌种逐渐升温到系统的运行温度。中温运行的系统,升温到35℃±1℃;高温运行的系统,升温到54℃±1℃。目前,对菌种升温速度持有不一样观点,一种观点是采用间断升温措施,每次升温2~3℃,接着稳定2~3天,然后反复进行,直至升温至35℃或54℃。另一种观点是主张迅速升温,每小时升温1℃。在启动运行时,要装备监测手段,尤其是对食品工业废水,规定到达排放原则。简朴的做法是控制好发酵料液的温度和pH在最佳范围之内。有条件应以监视挥发酸含量替代监控pH,还应监测排出液的COD含量、清除率及沼气发酵罐的消化负荷。启动运行阶段COD清除率要合适放宽,以满足最佳pH规定。无论是哪种类型的发酵装置,其启动方式都是将接种物和首批料液投入发酵罐后,停止进料若干天。在料液处在静态下,使接种污泥临时汇集和生长,或者附着于填料表面。待大部分有机物被分解清除时,即产气高峰过后,料液的pH在7.0以上,或产气中甲烷含量在50%以上或COD清除率到达80%左右时,再进行持续投料或半持续投料运行。每次进料要在预处理阶段升温到高出系统运行温度3~5℃,并使新料液pH调整到6.5~7范围内,每次进料量是发酵罐内料液的5%~10%,进料量的多少,由发酵罐内的料液pH高下来确定。每隔1~2天进料一次,直至发酵罐内的料液向外溢流,这为该系统启动的第一阶段。此后,逐渐缩短每次进料间隔,逐渐增长进料量,直至通过实践得出每天的最大进料量,并能满足发酵罐正常运行。假如是达标排放的环境保护工程,还要满足COD清除率的指标,同步也可以得出发酵罐的最大消化负荷,也就是每天每立方米发酵容积能消化多少公斤COD,用kgCOD/(m3•d表达。在启动过程中,最常见的障碍是负荷过高所引起的发酵液有机酸含量上升、pH减少;这会引起污泥沉降性能差而严重流失。排除的措施为:首先应停止进料,待pH恢复正常后,再以较低负荷开始进料。当发现pH已经降至5.5如下,需要添加石灰水、碳酸钠、碳酸氢钠等碱性物质进行中和。同步也可排出部分发酵液,再加入某些接种物,以起到稀释、补充缓冲物质和增长活性污泥的作用。4.UASB启动和颗粒污泥UASB的启动最大困难时获得大量性能良好的厌氧活性污泥。最佳的措施是从既有的厌氧处理设备中取出大量污泥投入消化器进行启动,如有处理相似废水的污泥则效果更好。启动时应注意,最初污泥负荷应低于0.1~0.2kgCOD/(kgVSS•d,根据挥发酸数值,再逐渐提高负荷。在UASB内虽设有三相分离器,但出水中仍带有一定数量污泥,尤其是在工艺控制不妥时,常会导致大量跑泥。在正常运行时,少许活性污泥会因进水中的悬浮固体或气泡的夹带而随水冲出。污泥过满,也会使出水中污泥增多,这时应及时排放剩余污泥。在冲击负荷的条件下,也许导致污泥过度膨胀,也可大量流失污泥。UASB的成功运行,使得消化器内形成了一种重要由厌氧消化细菌和胞外多聚物构成的微生态颗粒,人们称它为颗粒污泥。颗粒污泥的形成是厌氧消化过程的一种新发现,它实际上是沼气发酵微生物的天然固定化颗粒。在每个成熟的污泥颗粒内生活着厌氧消化生态系所必须的多种微生物类群,胞外多聚物填充于细菌之间并包围于颗粒表面,使每个污泥颗粒成为一种独立的渗透性实体。多种营养物质通过胞外酶水解后,通过渗透作用进入颗粒内供厌氧消化细菌生长繁殖,细菌之间按其食物链关系将其代谢产物互相传递,并将其终产物通过渗透作用从颗粒中排出。这样,颗粒中的每个细菌都成了这个微生态系的一员,它们与外界环境的接触都通过这个系统进行。因而对每个细菌来说,生活条件都相对稳定,使颗粒污泥对环境条件的变化具有更大的适应性。颗粒污泥的形状大小不一,直径在0.2~5mm之间,但成熟的颗粒污泥直径多在2~3mm之间,形状多为近球形。二、好氧活性污泥驯育与启动1.培菌在活性污泥的培养与驯育期间,必须满足微生物生命活动所需的多种条件,并且规定尽量理想化。一是保证足够的溶解氧和保持营养平衡,对于缺乏某些营养物质的工业废水,要适量投加某些营养物质。二是水温、pH值要尽量在最适范围内,且没有大的波动。三是有机负荷要由低而高、循序渐进。培养期间,每隔8小时要对混合液的污泥浓度、污泥指数、溶解氧含量等进行分析化验,同步还要检测进出水的BOD、COD及SS等指标,根据检测成果及时加以调整。(1间歇培养法间歇培养法是将污水注满曝气池,然后停止进水,开始闷曝(只曝气而不进水。闷曝2~3天后,停止曝气,静止1~1.5小时,然后再进入部分新鲜污水,水量约为曝气池容积的1/5即可。后来循环进行闷曝、静止沉淀、进水三个过程,但每次进水量应比上次有所增长,而每次闷曝的时间应比上次有所减少,即增长进水的次数。当污水的温度在15~20℃时,采用这种措施通过15天左右,就可使曝气池中的污泥浓度超过1g/L以上,混合液的污泥沉降比(SV到达15%~20%。此时停止闷曝,持续进水持续曝气,并开始回流污泥。最初回流比应当小些,可以控制在25%左右,伴随污泥浓度的增高,逐渐将回流比提高到设计值。(2持续培养法持续培养法是使污水直接通过活性污泥系统的曝气池和二沉池,持续进水和出水;二沉池不排放剩余污泥,所有回流曝气池,直到混合液的污泥浓度到达设计值为止的措施。详细做法有如下三种。a.低负荷持续培养:将曝气池注满污水后,停止进水,闷曝1~2天。然后持续进水持续曝气,进水量控制在设计水量的1/2或更低,不排泥也不回流。等曝气池形成污泥絮体后,开始以低回流比(25%左右回流污泥。当混合液污泥浓度超过1g/L后,开始以设计回流比回流污泥。当混合液的污泥浓度靠近设计值时,可根据详细状况适量排放剩余污泥。b.高负荷持续培养:将曝气池注满污水后,停止进水,闷曝1~2天。然后按设计流量持续进水持续曝气,等曝气池形成污泥絮体后,开始以低回流比(25%左右回流污泥。当混合液的污泥浓度靠近设计值时,可再根据详细状况适量排放剩余污泥。c.接种培养:将曝气池注满污水后,投入大量其他污水处理厂的正常污泥(最佳是没有通过消化的新鲜脱水剩余污泥,再按高负荷持续培养法培养。接种培养能力大大缩短污泥培养时间,但大型处理厂需要的接种量非常大,运送大量污泥往往不太现实,因此此法一般只合用于规模较小的污水处理厂。当污水处理厂改建或扩建时,运用旧曝气污泥为新曝气池提供接种污泥,是常用的做法。当新建污水处理厂有多种系列的曝气池、附近又没有污水处理厂可以提供接种污泥时,可以先在一种系列运用上述措施成功培养污泥后,再向其他系列曝气池提供接种污泥,从而缩短全场的培养时间和减少培养的能耗。2.活性污泥的驯化活性污泥的驯化一般是针对具有有毒或难降解的有机工业废水而言。一般是预先运用生活污水或粪便水培养活性污泥,再用待处理的污水驯化,使活性污泥适应所处理污水的特点。通过长期驯化的活性污泥甚至有也许氧化分解某些有毒有机物,甚至将其变成微生物的营养物质。驯化的措施可分为异步法和同步法两种,两种驯化法的成果都是所有接纳工业废水。a.异步驯化法是用生活污水或粪便水将活性污泥培养成熟后,再逐渐增长工业废水在混合液中的比例。每变化一次配比,污泥浓度和处理效果的下降不应超过10%,并且通过7~10天运行后,能恢复到最佳值。b.同步驯化法是用生活污水或粪便水培养活性污泥的同步,就开始投加少许的工业废水,随即逐渐提高工业废水在混合液中的比例。对生化性好、有毒成分较少、营养也比较全面的工业废水,可以使用同步驯化法同步进行污泥的培养和驯化。否则,必须使用异步驯化法将培养和驯化完全分开。第二节工程厌氧-好氧系统的运行和管理一、厌氧消化系统的运行管理启动后,厌氧消化系统管理的基本规定,在于通过控制各项工艺条件,使厌氧装置稳定运行。只有稳定运行的消化器才会有高的运行效果。不稳定状况的出现,常常由于操作人员在控制上的疏忽,如进料量过多或过少,温度骤然升高或下降等;或因控制条件以外的原因,如停电、停水、进水浓度大幅度波动,进水中混入强酸、强碱、农药、抗菌素等有毒物质。因此,除平常运行坚持对的控制多种运行条件外,还要随时注意消化器内酸化和甲烷化的平衡,及早发现出现的问题,并迅速予以纠正。1.酸化和甲烷化的平衡酸化和甲烷化的失调,重要是由于酸化细菌的繁殖速度远远高于甲烷化细菌的繁殖速度。失调的详细体现是:发酵液挥发酸浓度升高,pH下降;沼气产量明显减少,沼气中的CO2含量升高,CH4含量下降;出水COD浓度升高,悬浮固体沉降性能下降。上述三个方面如能常常检查,均可较早发现不平衡现象的出现。经验表明,测定有机酸的构成,可以预报也许发生的事故。假如有机酸不停上升,就预示着设备超负荷,这就应当采用对应措施,假如控制有机负荷后,短期内消化作用恢复正常,阐明不平衡重要由超负荷所引起。假如控制并调整pH后,消化作用仍不正常,则应检查进料中与否具有有毒物质。2.污泥浓度的调整厌氧消化器内保持足够的污泥量,是保证消化器运行效率的基础,但经长时间运行后,污泥持留量过度时,不仅无助于提高厌氧消化效率,相反会由于污泥沉积使有效容积缩小而减少效率。或者因易于堵塞而影响正常运行,或者因短路使污泥与原料混合状况变差,使出水中带有大量污泥。因此,当消化器运行至一定期间后就应及时、适量地排泥,使污泥沉降的上平面保持在溢流出水口下0.5~1.0m的位置,这样既可保证水力运行的畅通,又可使悬浮污泥有沉降的空间。排泥的措施多从底部排泥管排出,由于无活性的沉渣和少许泥砂沉淀于消化器底部,长期堆积占据消化器空间而无功能,应常常将其排出。一般每隔3~5天排放一次,每次排放量应视污泥在消化器内积累高度而定。假如长期不排除沉淀污泥,会使排泥管堵塞,尤其是在进行薯干酒精废液沼气发酵时,一旦泥砂沉积导致排泥管堵塞,再想排泥十分困难。启动阶段,沼气池内污泥量局限性时,排出的污泥经沉砂后可回流入沼气池内。3.搅拌的控制搅拌的目的重要是为了增长微生物与原料的接触,在厌氧消化器内,由于进料的冲击及所产生沼气的逸出形成某些搅拌作用。因此,在厌氧消化过程中一般不需持续搅拌,在升流式消化期内某些沉降性能良好的原料,则不需要搅拌,某些易悬浮生成结壳的原料需每天定期搅拌几次打破结壳,并使浮渣逐渐分解而沉降。UASB不需要搅拌,USR如无浮渣结壳现象也不需要搅拌,某些常规消化器一般不需要持续搅拌,尤其是在出料时应尽量使发酵原料保持自然沉降状态,这样可以延长SRT和MRT因而获得较高的消化率。4.停运与再启动因检修或季节性生产等原因,厌氧发酵装置也许会有一段时间停运,这种停运对厌氧消化性能的保持并无大影响。因而在停运条件下,厌氧污泥的活性可以保持一年或更长的时间。在停运期内,应使消化器内发酵液的温度保持在4~20℃。据观测,在此温度范围内保留的污泥,重新启动时经3~7天就可恢复到原有的性能;假如在3℃如下恢复的时间就会延长到7~10天,倘若在靠近冰点的温度下保留污泥,则会使污泥性能受到影响,待消化器在启动时,就不能在短期内恢复到原有的效能。此外,在停运期间,还应设法使出料口及导气管等保持封闭,以维持消化期内的厌氧状态。停运后的消化器再启动时,一般只需恢复消化器的运行温度,并根据运行状态逐渐提高负荷,则在较短时间内就能到达停运前的效能水平。二、维修与安全大型沼气工程及所有附属机械设备、计量仪表和电器除临时维修外,都应当分别有维修周期。按规定周期进行大修,不应当等到出现故障或设备损坏再突击修理。大型沼气工程每隔3~5年有计划地检修一次,事先应做好寄存厌氧活性污泥的准备,以便检修后及时将污泥泵回沼气池内,可缩短大修后再启动的时间。大修时应将污泥、浮渣、沉渣和底部泥砂打扫洁净,进行防腐、防渗、防漏处理,最终按沼气池试用验收合格后,才能重新装入污泥继续进行。检修进入应尤其注意安全:①检修人员进池前,必须打开消化器的所有孔口,用鼓风机持续吹入新鲜空气8h以上,测定池内空气中的甲烷、H2S、CO2和O2含量合格后方可进入。也可用动物试验,保证操作人员的安全。②检修人员进池应戴防毒面具、戴好安全帽、系好安全带及安全绳,池外必须保护,整个检修期间不得停止鼓风。③池内所有照明用品和电动工具必须防爆。如需明火作业,必须符合公安部门的规定,同步要有应急措施。④有条件时,应当配置有毒有害气体及可燃气体监测器,以保证人身绝对安全。上述有关沼气池的运行管理及检修、安全制度等规定,还需要在实际工作中不停总结、完善。第三节工程重要装置的运行管理、维护保养和安全操作一、沉砂池1.运行管理①除砂设备应持续运行②排除的沉砂不得露天寄存,应及时外运,并采用卫生处置措施。2.维护管理①寒冷地区应采用防冻措施。②沉砂池每月应清池检修一次。3.安全操作在工作台上捞浮渣应注意防滑。二、固液分离机(立式分离机1.运行管理①仔细阅读设备安装、使用阐明书,按设备使用阐明书进行调整、操作、保养。②固液分离机带负荷运行前,应空载试车。③固液分离机在正常工作时应常常检查设备运转状况，根据废水水质、分离后废水水量及时调整进入固液分离机的废水流量。④应根据固液分离机分离出的固形物的含水率，按工艺规定调整设备运行参数。⑤每日工作完毕，应对固液分离机彻底清洗，长期不使用应将废水和废渣彻底清理洁净，防止结冻。2.维护保养①按固液分离机使用阐明书的规定定期保养，添加润滑油（脂）。②固液分离机发生故障或损坏时，应及时维修或更换部件。③当发生过负荷跳闸时，应查找原因，排除故障后方可重新合闸。3.安全操作①固液分离机运行时，操作人员不得靠近设备旋转部位。②固液分离机运行时，操作人员不得站在出料口的正前方以防料液喷出。③固液分离机运行时出现异常现象应立即停机维修。④检修工作必须在停机状态下进行。三、厌氧消化器（包括I级CSTR和II级UASB）1.运行管理①厌氧消化器的启动应符合下列规定：a．厌氧消化器内底部残存杂物应完全清除。b．厌氧消化器在正式运行前应进行试车、试水和气密性试验，当有渗漏或漏气时应进行修复。复试合格后方可投入运行。c．对监视厌氧消化器安全运行的有关各类仪表应进行校正。d．厌氧消化器启动必须采用其他厌氧消化器的厌氧污泥进行接种，接种物料不足时可采用逐渐培养法或一次培养法进行扩大培养。e．当接种污泥运送不便时，可将接种污泥脱水后包装运送。f．无论是在启动或是在正常运行时均要保证厌氧消化器内料液pH值维持在6.8~7.6之间。②厌氧消化器投加废液应按详细工艺规定的数量和时间间隔进行。③厌氧消化器应维持稳定的高温或中温（52℃或者35℃左右）的消化温度。④厌氧消化器的搅拌可持续进行也可间歇进行。一般采用喷射泵搅拌或脉冲进料来完毕，在启动期间或产气局限性时，应辅以循环泵搅拌。⑤厌氧消化器内料液的pH值、挥发酸、总碱度和温度及内部沼气压力、产气量和沼气成分宜每日检测，并根据检测数据及时调整厌氧消化器运行工艺或采用相应措施。⑥厌氧消化器的污泥应按设计规定定期排出。待排泥管排出物稀时应及时关闭阀门。⑦厌氧消化器溢流管必须保持畅通并应保证厌氧消化器的水封高度，冬季应每月检查。环境温度低于0℃时，应防止水封结冰。⑧厌氧消化器放空清理时应符合下列规定：a．放空清理时，应停止进料，关闭厌氧消化器与贮气柜的管道，打开厌氧消化器顶部检修人孔；b．工作人员进入厌氧消化器清理时，必须按有关规定进行操作；c．当厌氧消化器需长时间停用时，应保持罐内水位不低于罐体高度的1/2，并定期检查及时补充。2.维护保养①厌氧消化器本体、多种管道及阀门应每年进行一次检查和维修。②厌氧消化器的加热设施应常常除垢、清理。③当采用螺旋桨搅拌时，轴承应定期检查，添加润滑油，支撑架的连接螺栓应经常检查和紧固。④蒸汽管道、沼气管道的冷凝水应按设计规定定期排放。⑤厌氧消化器，宜5年彻底清理、检修一次。3.安全操作①厌氧消化器的安全防护和操作规定应符合上述有关规定。②厌氧消化器运行前应将所有试压盲板取出，保证沼气、液体管路畅通。③应定期检查厌氧消化器和沼气管道与否渗漏，保证安全。④厌氧消化器放空清理和维修时，首先关闭通往沼气贮气柜的阀门、停止进料、打开顶部的人孔，此时方可排料清池，待液面降至下部检修人孔如下，再打开下部检修人孔。⑤进入厌氧消化器内维修必须采用安全措施，并应有其他人员在池外协作与监护。照明灯必须采用安全电压防爆型灯具。⑥厌氧消化器排泥时，必须保证厌氧消化器与贮气柜的可靠连通。⑦厌氧消化器的U形防超压管道，应定期检查，保持管路畅通。⑧操作人员在厌氧消化器上巡回检查，上、下梯时注意防止滑倒及高空坠落导致人员伤害。第三节沼气贮气柜一、运行管理①沼气贮气柜的贮气量和沼气压力，应每班准时观测并做好记录。②沼气贮气柜的压力宜保持在350~400mmH2O。③沼气贮气柜的水封应保持在设计的水位高度，应适时地补充清水；冬季当气温低于0℃时应采用防冻措施。④严禁在沼气贮气柜降至低位时排水。二、维护保养①应定期检查沼气贮气柜、沼气管道及阀门与否漏气。②沼气贮气柜外表的油漆或涂料应定期重新涂饰。③沼气贮气柜的升降设施，进出气阀门应常常检查，添加润滑油（脂）。④寒冷地区冬季前应检修沼气贮气柜水封的防冻设施。⑤沼气贮气柜水封池内存水pH应定期测定，当pH不不小于6时应换水。⑥沼气贮气柜运行3~5年应彻底维修一次并重新涂钟罩防护油漆。三、安全操作①沼气贮气柜的安全防护和操作应符合本规程上述有关规定。②工作人员上、下沼气贮气柜巡视、操作或维修时，必须穿防静电的工作服，并不得穿带铁钉的鞋或高跟鞋。③抢修沼气贮气柜应制定安全技术方案，由专业施工队伍进行施工。④严禁将沼气贮气柜水封池中的水随意外排。⑤冬季要注意水封池及排水阀门的防冻，防止发生负压的正压事故。⑥沼气贮气柜的进、出气管应安装阻火器或水封罐，并定期拆卸清洗。⑦沼气贮气柜的避雷针应在雷雨季节前进行检测、保养。第四节沼气发电机一、运行管理①操作人员应熟悉沼气发电机使用阐明书中的有关规定。保证发电的质量如电压、频率。按其操作程序启动沼气发电机。②操作人员应常常检查沼气发电机进气管路，防止沼气泄露及冷凝水过多而影响供气。③沼气发电机工作时应常常巡视、检查沼气发电机的运行状况，发现问题应及时调整或上报有关领导。④沼气发电机在运行中，操作人员应随时掌握负载变化状况并应对沼气发电机的最大负荷进行限制。⑤沼气发