两废中心含氟废水预处理项目投标方案（技术方案）

两废中心含氟废水预处理项目投标方案

目录

第一章项目优化后初步设计总说明、图纸及关键问题解决

方案等..........................................9

1.1.污染物与污染指标.........................10

1.1.1.主要污染物.........................10

1.1.2.污染物性质.........................10

1.1.3.污染指标...........................10

1.2.废水水质................................13

1.2.1.生活污水...........................13

1.2.2.工业废水...........................13

1.3.废水水质控制标准........................14

1.3.1.地表水环境质量标准.................14

1.3.2.污水排放标准.......................14

1.4.废水处理方法和污泥处理方法概述...........15

1.4.1.按作用原理分.......................15

1.4.2.按处理程度分.......................16

1.4.3.污泥处理...........................16

1.5.废水处理系统............................18

1.5.1.城市生活污水处理典型工艺流程........18

1.5.2.工业废水处理.......................19

第二章废水的物理处理...........................23

2.1.废水的均化.............................23

1

2.1.1.废水的均化目的.......................23

2.1.2.均量(水量调节).......................23

2.1.3.均质(水质均和).......................23

2.2.格栅和筛网...............................25

2.2.1.格栅................................25

2.2.2.筛网.................................27

2.3.沉淀过程(沉淀处理).......................28

2.3.1.沉淀类型.............................28

2.3.2.沉砂池...............................28

2.4.上浮过程(浮上法).........................31

2.4.1.自然上浮过程.........................31

2.4.2.气浮过程.............................32

2.4.3.气浮法在废水处理中的应用.............39

第三章废水的好氧生物处理(一)——活性污泥法....40

3.1.废水生物处理概述.........................40

3.1.1.废水生物处理的目的和地位............40

3.1.2.废水生物处理的基本原理..............40

3.2.活性污泥法基本原理.......................43

3.2.1.活性污泥基本概念与流程...............43

3.2.2.活性污泥的特点与组成.................45

3.2.3.活性污泥净化废水的机理与过程.........47

3.2.4.活性污泥的性能指标(评价方法).........47

3.3.活性污泥净化反应影响因素与主要设计运行参数50

3.3.1.活性污泥净化反应影响因素.............50

2

3.3.2.主要设计运行参数.....................51

3.4.活性污泥法运行方式(处理系统)...........54

3.4.1.传统活性污泥法(普通活性污泥法).....54

3.4.2.渐减曝气活性污泥法...................54

3.4.3.阶段曝气活性污泥法...................55

3.4.4.吸附再生活性污泥法...................55

3.4.5.完全混合活性污泥法...................55

3.4.6.延时曝气活性污泥法...................56

3.4.7.高负荷活性污泥法.....................56

3.4.8.深水曝气和深井曝气...................57

3.4.9.纯氧曝气活性污泥法...................57

3.4.10.氧化沟.............................58

3.4.11.间歇式活性污泥法(SBR法)...........59

3.4.12.吸附-生物降解工艺(AB法)...........60

3.4.13.水解一好氧工艺.....................61

3.5.曝气原理与曝气池.........................63

3.5.1.氧转移原理...........................63

3.5.2.曝气设备.............................64

3.5.3.曝气池(活性污泥反应器).............65

3.6.二次沉淀池...............................67

3.6.1.二次沉淀池的功能要求.................67

3.6.2.二沉池的实际工作情况.................67

3.6.3.二沉池与初沉池的比较.................67

3.6.4.二沉池不宜加设斜板原因...............68

3

3.7.活性污泥法系统的运行管理.................69

3.7.1.活性污泥的培养驯化...................69

3.7.2.活性污泥处理系统检测.................69

3.7.3.生物相镜检观察.......................69

3.7.4.污泥处理系统的异常情况...............70

第四章废水的好氧生物处理(二)——生物膜法......72

4.1.生物膜法基本原理.........................72

4.1.1.有机物降解机理.......................72

4.1.2.生物膜处理法的主要特征...............73

4.2.生物滤池.................................74

4.2.1.普通生物滤池.........................74

4.2.2.高负荷生物滤池.......................75

4.2.3.塔式生物滤池.........................76

4.2.4.曝气生物滤池(BAF)......................................77

4.3.生物转盘.................................79

4.3.1.概述.................................79

4.3.2.生物转盘的特征.......................80

4.3.3.生物转盘处理系统的工艺流程与组合.....81

4.3.4.生物转盘的新进展.....................81

4.4.生物接触氧化法...........................82

4.4.1.概述.................................82

4.4.2.生物接触氧化的基本构造...............82

4.4.3.生物接触氧化法的特征.................83

4.4.4.生物接触氧化法的工艺流程.............84

4

4.5.生物流化床...............................85

4.5.1.概述.................................85

4.5.2.生物流化床基本构造..................85

4.5.3.工艺类型.............................85

第五章施工组织设计.............................87

5.1.概述.....................................88

5.1.1.项目概况............................88

5.1.2.相关标准............................88

5.2.设计原则.................................89

5.2.1.节省用地.............................89

5.2.2.采用先进的、成熟可靠的技术...........89

5.2.3.建筑布局实用美观.....................89

5.2.4.节约运行费用.........................89

5.2.5.合理先进的自动控制...................90

5.3.设计范围.................................91

5.3.1.工艺水...............................91

5.3.2.污水.................................91

5.4.总体设计.................................93

5.4.1.设计规模.............................93

5.4.2.水质水量.............................93

5.4.3.污水处理方案.........................93

5.4.4.工艺原理............................94

5.4.5.工艺流程图...........................94

5.5.工程设计.................................95

5

5.5.1.工艺参数设计.......................95

5.5.2.主要工艺单元功能描述及主要设备性能参数95

5.6.经济技术指标...........................100

5.6.1.占地面积...........................100

5.6.2.直接运行费用.......................100

5.7.主要构筑物及设备.......................103

5.7.1.污水处理站主要构筑物及设备一览表...103

5.7.2.拟投入本标段的主要施工设备表.......104

5.7.3.拟配备本标段的试验和检测仪器设备表.107

5.7.4.劳动力计划表.......................107

5.7.5.计划开、竣工日期和施工进度网络图...108

5.7.6.施工总平面图.......................111

5.7.7.临时用地表.........................111

第六章质量保证体系.............................112

6.1.技术服务承诺...........................112

6.1.1.售前技术服务.......................112

6.1.2.实施过程技术服务...................112

6.1.3.质量保证期技术服务.................113

6.1.4.技术服务期技术服务.................113

6.1.5.其他技术服务.......................113

6.1.6.备品备件提供情况...................114

6.2.质量保证措施...........................116

6.2.1.原料、辅助材料的质量控制...........116

6.3.安全管理体系...........................122

6

6.3.1.安全管理体系.......................122

6.3.2.安全预案及措施.....................123

6.3.3.安全经费保障.......................131

6.4.安全生产负责制.........................135

6.4.1.总经理安全生产职责.................135

6.4.2.副总经理安全生产职责...............136

6.4.3.部门经理安全生产职责...............136

6.4.4.员工安全职责.......................137

6.4.5.班组长安全生产职责.................138

6.4.6.生产操作人员安全生产职责...........139

第七章工程调试、试运行方案...................141

7.1.调试步骤注意事项.......................141

7.1.1.调试程序...........................141

7.1.2.主体设备及构筑物调试...............143

7.2.使用操作与运行管理.....................149

7.2.1.污泥沉降比测定方法.................149

7.2.2.日常操作项目.......................149

7.3.故障分析与排除.........................151

7.3.1.不按照流程正常产水.................151

7.3.2.风机不曝气.........................151

7.3.3.溢流报警红灯亮，蜂鸣器报警.........151

7.3.4.泵及风机报警红灯闪亮...............151

7.3.5.总电源灯不亮.......................151

7.3.6.报警指示红灯亮，但蜂鸣器不响.......152

7

7.3.7.系统渗漏...........................152

7.3.8.水泵工作时噪音大，管路震动.........152

7.3.9.压力表无显示.......................152

7.3.10.泵的故障...........................153

第八章售后服务承诺.............................155

8

第一章项目优化后初步设计总说明、图纸及关键问题

解决方案等

一、概念

1、废水——水在社会循环中，丧失了使用价值而被废

弃外排的水，强调废弃的一面。

2、污水——是被污染物污染了的水，强调脏污的一面。

二、分类

按废水的来源分：生活污水、工业废水、初期雨水、城

镇污水

按污染物的化学类别分：有机废水、无机废水

按毒物的种类分：含酚废水、含汞废水

按废水产生的工艺分：焦化废水、冶金废水、制药废水、

食品废水、印染废水、冷却废水等

三、污水的出路

1、排放水体2、灌溉农田3、水产养殖4、

重复利用

四、污水的危害

1、危害人体健康；2、影响工农业生产；3、影响景观

环境；4、影响渔业资源；

5、破坏生态平衡。

9

1.1.污染物与污染指标

1.1.1.主要污染物

固体污染物、需氧污染物、毒性污染物、营养污染物、

生物污染物、感官污染物、酸碱污染物、油类污染物、热污

染物及其它污染物等。

1.1.2.污染物性质

按化学物质分：有机物、无机物

按物理形态大小分：悬浮物、胶体、溶解性

1.1.3.污染指标

1、物理性指标：温度、色度、嗅和味、固体物质

固体物质：总固体(TS);溶解固体物质(DS);悬浮

固体物质(SS);挥发性固体(VS)

固体性固体(FS)

2、化学性指标

(1)有机物：BOD、COD、CODMn简称0C、TOC、TOD、

油类污染物、酚类污染物

通常生活污水的BOD5:BOD20≈0.7。BOD5和COD的比

值是衡量废水可生化性的一项重要指标，比值愈高，可生化

性愈好，一般认为，该值B0D5/COD大于0.3即宜进行生化

处理。

第一阶段(碳化阶段)——有机物被氧化成C02、H20、

10

NH3;

第二阶段(硝化阶段)——NH3被氧化为N02-和N03-。

BOD5=70%BOD20

(2)无机物：植物营养元素、pH和碱度、重金属

含氮化合物关于氮的几个指标：

有机氮：主要指蛋白质和尿素。

TN:一切含氮化合物以N计量的总称。

TKN:TN中的有机氮和氨氮，不包括亚硝酸盐氮、硝酸

盐氮。

氨氮：有机氮化合物的分解，或直接来自含氮工业废水。

NOx-N:亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。

含磷化合物

有机磷有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等

含磷化合物

无机磷磷酸盐：正磷酸盐(P043-);磷酸氢盐

(HPO42-);磷酸二氢盐(H2P04-);

偏磷酸盐(P03-)

聚合磷酸盐：焦磷酸盐(P2074一);三磷酸盐(P30105-);

三磷酸氢盐(HP3092-)

3、生物性指标

(1)细菌总数水中细菌总数反映了水体有机污染程

度和受细菌污染的程度。

11

常以细菌个数/mL计。

饮用水：<100个/mL;医院排水：<500个/mL

(2)大肠菌群大肠菌群的值可表明水样被粪便污染

的程度，间接表明有肠道病菌存在的可能性，常以大肠菌群

数/L计。

饮用水：<3个/L;城市排水：<10000个/L;游泳池：

<1000个/L

河流的自净作用

概念：河流中的污染物质在河水向下游流动过程中浓度

自然降低的现象。

按净化机制分类：

物理净化一稀释、扩散、沉淀；

化学净化一氧化、还原、分解

生物净化一水中微生物氧化分解有机物

氧垂曲线：水体受到污染后，水体中溶解氧逐渐被消耗，

到临界点后又逐步回升的过程。

12

1.2.废水水质

1.2.1.生活污水

COD=400-500mg/1,BOD5=200-300mg/1;N=40mg/1;

P=10mg/1SS=200mg/l;

Temperature=10～20℃

1.2.2.工业废水

啤酒废水：COD=2000-3500mg/l;酒精废水：COD=3-6

万mg/1;

味精废水：COD=6-10万mg/1;造纸黑液：COD=10-15

万mg/1。

13

1.3.废水水质控制标准

1.3.1.地表水环境质量标准

水体分类：

I类主要适用于源头水、国家自然保护区；

II类主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护

区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵区；

III类主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护

区、一般鱼类保护区及游泳区；

IV类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触

的娱乐用水区；

V类主要适用于农业用水区及一般景观要求区域。

1.3.2.污水排放标准

1、浓度标准

2、总量控制标准

3、国家排放标准(主要有“污水综合排放标准”等)

4、行业排放标准

5、地方排放标准

污水综合排放标准

I类(13项):对人体健康产生长远影响，不允许稀释，

一律执行严格标准。

II类(26项):长远影响小于I类针对排放区域和新建、

14

现有，执行不同的标准。仍按排放区域不同执行不同的标准。

1.4.废水处理方法和污泥处理方法概述

1.4.1.按作用原理分

(1)物理法：通过物理作用分离污水中主要呈悬浮态

的污染物质。

①筛滤法(截留)——格栅、筛网、砂滤、压滤机

②沉淀法(重力分离)——沉砂池、沉淀池、隔油池

③气浮法——加压溶气气浮

④反渗透法(半渗透膜)

(2)化学法、物理化学法：利用某种化学反应使废水

中污染物质的性质或形态发生改变，而从水中除去的方法。

①混凝

②中和法(处理酸碱废水)

③氧化还原

④电解法(如处理含铬、氰等废水)

⑤吸附法(如脱色，除臭，含砷、汞等)

⑥电渗析法

⑦离子交换

⑧萃取

⑨汽提(吹脱)

(3)生物法：利用微生物新陈代谢功能，使污水中溶

15

解、胶体状态的污染物质被降解为无害化合物。

①好氧生物处理法——活性污泥法、生物膜法；

②厌氧生物处理法；

③自然条件下生物处理法。

1.4.2.按处理程度分

(1)一级处理(Primarytreatment)——去除呈悬浮

态的固体污染物，也称预处理。

(2)二级处理(Secondarytreatment)——去除呈胶

体或溶解态的污染物，也称常规处理(生物处理)。

(3)三级处理(Tertiarytreatment)——去除氮、

磷等营养物质，难降解的有机物，出水回收利用，也称深度

处理(高级处理)。

BOD去除率(%)SS去除率(%)N(%)P

(%)

一级处理25-4050-70

二级处理75—95(20-30mg/L)75-95

25-5510-30

三级处理>99(5mg/L)>99

50-9594

1.4.3.污泥处理

污泥中含有大量水、有机物、营养物、细菌、寄生虫等。

16

处理方法：

(1)去水处理(浓缩：含水率降到95-98%;脱水：含

水率进一步降到65-85%;干化：含水率进一步降到40-45%

以下等。)

(2)稳定处理(好氧、厌氧消化等)

(3)最终处置(填地、投海、焚烧等)

(4)综合利用

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1.5.废水处理系统

1.5.1.城市生活污水处理典型工艺流程

典型的城市污水主要来源时城市居民生活污水，主要的

去除对象是有机污染物，一般用BOD5和COD为指标。一般

城市污水中的污染物易于生物降解，所以主要采用生物处理

方法。

一级处理二级处理

(物理处理(生物处理

生物处理设备

初次沙池活性污泥法成生物膜法)二次

DL定泄消毒投氯

0砂池

原污水格册

摔或成三级处理

M气利用

污泥消化池

污泥浓帽池

泻定利用

脱水和

一污水流程十燥多

…同泥流程

一消化气0留气污泥处H

图2.5.1城市二级污水处理厂典型工艺流程图

城市生活污水处理典型工艺流图(见下图)

18

一级处理二统处理三统处理

废水生物爆气池化学、吸附、离子

格田沉吵池沉淀池二次沉淀池

或生物滤池交换、消毒等设备

回流污泥

一级处理出水二级处理出水三级处理出水

(排放、灌溉)(排放、濯高(排放、)

泥

污

泥

沉

初

污

余

污泥污泥处置或利用

消化池脱水

1.5.2.工业废水处理

工业废水种类繁多(如印染废水、化工废水、造纸废水、

农药废水等),水质、水量变化大，没有典型的处理系统(不

象城市生活污水，水质、水量较稳定，有典型的处理系)。

一般大多以生物处理为主；

但常有前处理——调节、气浮除油、中和等；

根据需要有后处理——混凝、过滤、活性炭吸附等。

重要课题：难降解有机物工业废水的治理技术，如农药

废水、造纸废水、染料废水等。

19

沼气排放

高浓度啤酒废水达标排放

格栅→集水井调节沉淀池UASBCAS

污泥外运

集泥井污泥浓缩池

上清液

啤酒废水处理典型工艺流程

污混

投药

投药

淀

废水调节池预处理厌氧反应器好氧后处理

出水达标排放

回流水或稀释水

生活污水预处理污泥处理曝气

制药废水处理的基本工艺流程

20

0H-

鞣制废水-贮存池反应沉淀池铬泥滤池铬泥回收

空气-

综合废水格栅预沉池调节池气浮池氧化沟二沉池

污泥回流PAC

污泥浓缩池斜沉池

排放

污泥干化场

泥饼外运

制革废水处理工艺流程

去用

贮气罐户

清水

沼气

v

水一调节池酸化罐中和池UASB反应器沉淀池

个

v

出水灌溉

糖蜜酒精废水处理工艺流程图

21

离子交换废水一中和器

废糖水原液其他废水

三遍废糖水调节池UASB厌氧反应曝气调节池2

板框冲水

药剂

空气空气

反应气浮池沉淀池2接触氧化池沉淀池

废水处理后达标排放

柠檬酸废水处理典型流程

风机房

加药间排放

PPAN、PPPA

综合废水→格栅泵房初沉池曝气池二沉池反应沉淀池

-回流污泥

栅渣(浆回收)

污泥池…泵污泥浓缩池

清液

泥饼外运脱水机均质池

造纸废水处理工艺流程

22

第二章废水的物理处理

2.1.废水的均化

2.1.1.废水的均化目的

为处理设备创造良好的工作条件，使其处于最优的稳定

运行状态，同时，还能减小设备容积，降低成本。

2.1.2.均量(水量调节)

水量调节池是一座变水位的贮水池，来水重力流，出水

用泵抽，贮存盈余，补充短缺。

生产周期T内废水总量WT(m3)

WT=qiti

式中：qi——ti时段内废水的平均流量，m3/h;

ti——时段，h。

在周期T内废水平均流量Q(m3/h)

QWT/T

2.1.3.均质(水质均和)

不仅要求有足够的池容，而且要求不同时段流入池内的

废水都能达到完全混合。

混合方式：

水泵搅拌混合

1、用动力混合气搅拌混合

23

机械搅拌混合

2、用水力混合

普通水质调节池

物料平衡：C1QT+COV=C2QT+C2V

式中：Q——取样间隔时间内的平均流量；

C1——取样间隔时间内进入调节池污物浓度；

T——取样间隔时间；

C0——取样间隔开始时调节池内污物浓度；

C2——取样间隔终了时调节池出水污物浓度；

V——调节池容积。

当在一个取样间隔时间内出水浓度C2不变，则上式为：

C2(C1T+COV/Q)/(T+V/Q)

而调节池容积V=Q平均×t停留。

24

2.2.格栅和筛网

2.2.1.格栅

1、格栅的作用

用以截留废水中粗大的悬浮物和漂浮物，减轻后续处理

构筑物的负荷，以免堵塞水泵及管道。

2、安装位置

格栅设在污水处理厂中所有处理构筑物之前，或设在泵

站之前。

3、格栅分类

(1)按形状分

型：栅条在框架的外侧

F-D-型：栅余仕框架的内测

(固定曲面格栅

曲面格栅：

旋转鼓筒式格栅

(2)按栅条净间隙e来分

25

粗格栅：e=50~100mm

中格栅：e=10~-40mm

细格栅：e=3~10mm

(3)按清渣方式来分

人工清渣格栅：格栅倾角α=30~45°

固定式：清渣机宽度与格栅相等

机械清渣格栅格栅倾角x=60°、75°、90°

活动式：清渣机宽度与格栅不相等

4、设计参数

过栅流速：0.6～1.0m/s

栅前渠道内流速：0.4～0.9m/s

栅前倾角：45°~75°,90°

水头损失一般为：0.08～0.15m

栅渣量标准：与格栅间间隙大小有关

栅条间隙e

16～25mm:0.10～0.05m3渣/103m3污水

30～50mm:0.03～0.01m3渣/103m3污水

栅渣含水率80%±,容重960kg/m3

当栅渣量>0.2m3/日，则应采用机械清渣

26

2.2.2.筛网

1、筛网的作用

去除纺织、造纸、制革、洗毛等工业废水中含有细小纤

维状的悬浮物质

2、装置类型

转筒式筛网、振动筛网、水力筛网(靠水力作用旋转)

等。

栅渣的的去除：填埋、焚烧、堆肥、或粉碎后返回废水

中。

27

2.3.沉淀过程(沉淀处理)

①砂粒沉砂池

②化学沉淀

③混凝絮体→沉淀池

④生物污泥/

⑤污泥浓缩→浓缩池

2.3.1.沉淀类型

自由沉淀絮凝沉淀层状沉淀压缩沉淀

2.3.2.沉砂池

1、沉砂池作用

(1)去除污水中比重较大的无机物颗粒物

(2)减轻磨损

(3)减轻沉淀池的负荷

2、沉砂池的主要类型

(1)平流式沉砂池

(2)曝气沉砂池

(3)钟式(旋流)沉砂池

(4)多尔沉砂池

3、平流式沉砂池

平流式沉砂池是最常用的一种沉淀池，它的截流效果好，

工作稳定，构造简单，而且易于排除泥砂。结构特点：平流

28

式沉砂池的水流部分，实际上是一个有所加深加宽的明渠，

两端没有闸板，以控制水流。

4、曝气沉砂池

(1)工作特点

普通沉砂池的一大缺点是其截流的沉砂中夹杂一些有

机物。对被有机物包覆的砂砾的截流效果不高，而且沉渣容

易腐败发臭，难以处置。

曝气沉砂池能够克服上述缺点，沉砂中有机物的含量

低于5%,一般长期存放不腐败。

(2)曝气的作用

①水力旋流使砂粒与有机物分离，沉渣不易腐败；

②预曝气充氧、氧化部分有机物，防止污水厌氧

分解(脱臭)。

(4)设计参数

①vmax旋转=0.25-0.30m/sV水平=0.08-0.12m/s

②停留时间：1～3min

③有效水深2～3m

④宽深比1～1.5,长宽比约为5

5、钟式(旋流)沉砂池

1984年由英国提出，钟式沉砂池是利用机械力控制水流

流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂

装置。调整转速，可达到最佳沉砂效果.

29

6、多尔沉砂池

1984年美国提出，沉砂被旋转刮痧机刮到排砂坑，用往

复齿耙把有机物洗掉，洗下来的有机物随污水一起回流到沉

砂池，沉砂池有机物含量<10%,最大设计流速为0.3m/s。

30

2.4.上浮过程(浮上法)

自然上浮过程——在重力作用下，利用污染物质与水之

间自然存在的密度差，使其上浮至水面的过程称为“自然上

浮”。如油品的去除。

气浮过程——利用在废水中产生的大量微小气泡作为

载体，使废水中微细的疏水性悬浮颗粒粘附于气泡上，随气

泡上浮到水面形成泡沫层而加以去除的过程则称为“气浮”。

2.4.1.自然上浮过程

1、概述

(1)处理对象：主要为含油废水(密度小于1)。

(2)废水来源：石油开采炼制、煤化工、石油化工及

轻工等行业的生产过程中排放大量的含油废水。

(3)油在废水中存在的状态

①可浮油——直径>60-100μ(微米),易浮于水面。

②乳化油——呈乳化状态浮于水中，不能上浮，直径5

—18μ。

③溶解油——溶解于污水中。

(4)油品对环境的危害

①形成一层分子膜，污染水质；

②水中溶解氧02含量下降；

③生成C02、形成H2C03、PH↓、浊度↑(微生物降

31

解油时产生);

④不能灌溉，农业灌溉要求含油量中50ppm;

⑤不能生物处理，生物处理要求含油量30-50ppm。

(5)油品自然上浮法分离设备

设备——隔油池；

隔油池结构形式——①普通平流式隔油池，

②斜板隔油池。

2、隔油池

(1)平流式隔油池

污水从池一端流入，从另一端流出，比重小于1的浮油

上浮，水面设集油管，可去除油珠不低于100—150μ。

(2)斜板隔油池

根据浅池理论，池内设斜板，间距20-50mm,水流向下

流

动，油珠向上浮动，异向分离，泥渣滑向池底，可去除

60μ油珠，停留时间短。

2.4.2.气浮过程

(一)气浮的基本原理

1、基本概念

往水中通入空气，产生高度分散的微小气泡，(有时还

需要投加混凝剂或浮选剂),使水中的悬浮物与空气泡粘附

在一起，靠气泡的浮力(视密度<1)一起上浮到水面，形成

32

浮渣而加以去除，实现固液或液液分离的过程。

2、实现气浮分离的必要条件

①必须向水中提供足够数量的微细气泡(气泡理想尺寸

为15～30μm);

②必须使悬浮物呈悬浮状态；

③必须使气泡与悬浮物产生粘附作用，从而附着于气泡

上浮升。

3、悬浮颗粒与气泡粘附的原理

水中悬浮固体颗粒能否与气泡粘附主要取决于颗粒表

面的性质。颗粒表面易被水湿润，该颗粒属亲水性；如不易

被水湿润，属疏水性。亲水性与疏水性可用气、液、固三相

接触时形成的接触角大小来解释。在气、液、固三相接触时，

固、液界面张力线和气、液张力线之间的夹角称为湿润接触

角以θ表示。为了便于讨论，液、气、固体颗粒三相分别用

1,2,3表示。如图所示，如θ<900为亲水性颗粒，不易与

气泡粘附，θ>900为疏水性颗粒，易于与气泡粘附。

在气、液、固相接触时，三个界面张力总是平衡的。以

σ表示界面张力，有：

—θ)+02.3

式中：σ1.3——液、固界面张力；

01.2——液、气界面张力；

σ2.3——气、固界面张力；

33

0——接触角。

水中气泡与颗粒粘附之前单位界面面积上的界面能为

W1=01.3十o1.2,而粘附后则减为W2=02.3,界面能减少

的数值为：△W=W1一W2=σ1.3十σ1.2一σ2.3

得；△W=01.2(1-cosθ)

,即颗粒完全被水湿润，cosθ→1,△W→0,颗粒不与气

泡粘附，就不宜用气浮法处理；

当θ→180,颗粒完全不被水湿润，cosθ→-1,△W→

201.2,颗粒易于与气泡粘附，宜于气浮法处理；

此外如σ1.2很小，△W亦小，也不利于气泡与颗粒的

粘附。

4、投加化学药剂对气浮效果的促进作用

(1)投加表面活性剂维持泡沫的稳定性

(2)利用混凝剂脱稳

以油的颗粒为例，表面活性物质的非极性端吸附于油粒

上，极性端则伸向水中，极性端在水中电离，使油粒被包围

了一层负电荷，产生了双电层现象，增大了ζ-电位，不仅

阻碍油粒兼并，也影响抽粒与气泡粘附。为此在气浮之前，

宜将乳化稳定体系脱稳、破乳。

(3)投加浮选剂改变颗粒表面性质

(二)气浮的分类与特点

根据气泡产生的方式气浮法分为：

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(1)电解气浮法；

(2)散气气浮法：

①扩散板曝气气浮；

②叶轮气浮。

(3)溶气气浮法：

①溶气真空气浮；

②加压溶气气浮：

A全溶气流程；

B部分溶气流程；

C回流加压溶气流程。

1、电解气浮法

(1)工作原理

阳极和阴极产生氢气和氧的微细气泡，将废水中的污染

物颗粒或先经混凝处理所形成的絮凝体粘附而上浮至水面，

生成泡沫层，然后将泡沫刮除，实现分离去除污染物质。

2H+2eHOH-4e2H

00

电解气浮法产生的气泡尺寸远小于溶气法和散气法。除

了用于固液分离外，电解气浮法还有降低COD、氧化、脱色

和杀菌的作用。对废水负荷变化适应性强，产生污尼量小，

占地少，不产生噪音。

2、散气气浮法

35

(1)微孔曝气气浮法

该法是通过微孔陶瓷、微孔塑料等板管将压缩空气形成

气泡分散于水中实现气浮。此法简单

易行，但所得气泡偏大，气泡直径可达1—10mm,气浮

效果不佳

(2)剪切气泡气浮法

此法是将空气引至高速旋转叶轮，利用旋转叶轮造成负

压吸人空气，废水则通过叶轮上固定盖板上的小孔进入叶轮，

在叶轮搅动和导向叶片的共同作用下，空气被粉碎成细小气

泡。

3、溶气气浮法

根据气泡析出时所处压力不同，溶气气浮法分为：

溶气真空气浮：空气在常压或加压下溶入水中，在负压

下析出。

加压溶气气浮：空气在加压下溶入水中，在常压下析出。

(1)溶气真空气浮

此法优点是：气泡形成、气泡粘附于微粒以及絮

凝体的上浮都处于稳定环境，絮体很少被破坏，气浮

过程能耗小。

其缺点是：容气量小，不适于处理含悬浮物浓度

高的废水；气浮在负压下运行，刮渣机等设备都要在

密封气浮池内，所以气浮池的结构复杂，维护运行困

36

难，故此法应用较少。

(2)加压溶气气浮

①工作原理

在加压条件下，使空气溶于水，形成空气过饱和状态。

然后减至常压，使空气析出，以微小气释放于水中，实现气

浮，此法形成气泡小，约20～100μm,处理效果好，应用广

泛。

②加压溶气气浮工艺流程

A全溶气流程

B部分溶气流程

C回流加压溶气流程

(3)加压溶气气浮系统的设计

①溶气方式

a、采用水泵吸水管上吸入空气；

b、在水泵加压管上设置射流器吸入空气；

c、采用空气压缩机供气。

②空气饱和设备：

加压泵：

溶入空气量V=KTP(L/m3水)

式中：P——空气所受的绝对压力(Pa)

KT——溶解常数，

设计空气量V’=1.25V(L/m3水)

37

③溶气水的减压释放设备：要求微气泡的直径20-100um

●减压阀(截止阀)

每个阀门流量不同，气泡合并现象，阀芯、阀杆、螺栓

易松动。

●专用释放器

TS型溶气释放器>0.15Mpa,释放溶气量的99%

TJ型溶气释放器在0.2Mpa以上低压下工作，净水效果

良好

TV型溶气释放器气泡微细20-40um

(4)气浮池

●平流式气浮池

优点是池身浅，造价低廉，构造简单，管理方便；缺点

是分离区容积利用率不高。

●竖流式气浮池

优点是接触区在池中央，水流向四周扩散，水力条件比

平流式好；

缺点是构造复杂。

(5)平流式矩形气浮池的设计

设计参数：

●H有效=2.0-2.5m;q=5-10m3/m2·h;

t停留=10-20min;L/B=1:(1-1.5)。

●U上升(接触区下端)=20mm/s;

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U上升(接触区上端)=5-10mm/s;

t停留≥2min;

隔板角度600;

隔板直段高度300-500mm。

分离区U下=1-3mm/s(含溶气水回流量)

2.4.3.气浮法在废水处理中的应用

1、气浮法在石油化工废水处理中的应用

气浮法在石油化工废水处理中的应用占用很重要的地

位。在气浮处理之前，一般有调节池和隔油池，在气浮处理

之后，一般有后续生化处理。所以气浮法对于生化处理来讲

仍属于预处理工艺。

2、造纸厂白水处理

3、染色废水处理

4、取代二沉池进行泥水分离

5、污泥浓缩处理

39

第三章废水的好氧生物处理(一)——活性污泥法

3.1.废水生物处理概述

3.1.1.废水生物处理的目的和地位

1、废水生物处理的目的

①絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物；

②稳定和去除废水中的有机物；

③去除营养元素氮和磷。

2、废水生物处理的地位

①特色明显：能降解的污染物种类多、投资省、操作简

便、运行费用低

②应用领域广：工业废水、生活污水的处理；水体净化；

环境修复

③占据份额大：城市生活污水90%;工业污水60%以上

④以二级处理为主，也可用预处理

3.1.2.废水生物处理的基本原理

1、好氧生物处理

好氧氧化包括二个过程，即有机物的分解和原生质的合

成：

而原生质的同化合成是以NH3为氮源产生新的微生物：

40

酯和能量

原生质的分解(内源呼吸):

微生物增殖部分

内源呼吸部分+能

原生质

O₂同化合成

有机物

微生物异化合成

能量+代谢产物

!(CO₂,H₂O,NO₃,so²,PO₄³,NH₃)等

余能释放

随水排走

图7-1有机物的好氧分解过程

2、厌氧生物分解

成

原生质

释放微生物原生质

有机物微生物

化合成CO₂.CH₄+能

能量+有机酸，醇，醛及

CO₂NH₃,H₂S等

图7-2有机物厌氧分解图式

41

3、好氧生物处理与厌氧生物处理的区别

(1)起作用的微生物群种不同(2)产物不同(3)反

应速度不同

好氧分解——提供02作H的受体，有机物转化速度快。

厌氧分解——不需供02,无02作H的受体，转化速度

慢，效率低，时间长，副产物多。

(4)对环境条件要求不同

好氧生物处理要求充足供氧，对其它环境条件要求不太

严格；厌氧生物处理要求绝对厌氧环境，对其它环境条件(如

pH值，温度等)要求甚严，一般要求有机物浓度>1000mg/1。

42

3.2.活性污泥法基本原理

1912年英国人ClarkandCage发现对废水进行长时间

曝气会产生污泥并使水质明显改善，其后ArdenandLackett

进一步研究，发现由于实验容器洗刷不干净，瓶壁留下残渣

反而使处理效果提高，从而发现活性微生物菌胶团，定名为

活性污泥。

1916年英国建成第一座污水活性污泥法处理厂。

3.2.1.活性污泥基本概念与流程

1、活性污泥

污水通气一段时间后，形成一种由大量微生物群体构成

的易于沉淀的絮凝体。

2、基本工艺流程

空气一

废水—初沉池曝气池二沉池处理水

剩余污泥

回流污泥

图7-3普通活性污泥法处理系统

43

空气

进水出水

曝气池二次

回流污泥

剩余污泥

活性污泥法的基本流程

活性污泥法的基本组成

①曝气池：反应主体，有机物与活性污泥充分接触，并

吸附和氧化分解有机污染物。

②二沉池：a)进行泥水分离，保证出水水质；b)保证

回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。

③污泥回流系统：a)维持曝气池的污泥浓度；b)改变

回流比，改变曝气池的运行工况。

④剩余污泥排放系统：a)是去除有机物的途径之一；b)

维持系统的稳定运行。

⑤曝气系统：a)提供足够的溶解氧；b)起混合搅拌作

用

活性污泥系统有效运行的基本条件是

①废水中含有足够的可溶性易降解有机物；

44

②混合液含有足够的溶解氧；

③活性污泥在池内呈悬浮状态；

④活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保

持一定浓度的活性污泥；

⑤无有毒有害的物质流入。

3.2.2.活性污泥的特点与组成

1、特点

(1)活性污泥(生物絮凝体)为黄褐色絮凝体颗粒

(2)颗粒小：Φ=0.02～2mm

(3)表面积大：20～100cm2/ml;(2000～10000)m2/m3

污泥

(4)含水率高：99%。

(5)密度：一般为1.002～1.006g/cm3。

2、组成

(1)Ma——活性污泥微生物；

(2)Me——活性污泥代谢产物；

(3)Mi——活性污泥吸附的难降解惰性有机物；

(4)Mii——活性污泥吸附的无机物。

一般有机物约占75-85%,无机物约占15-25%。

3、活性污泥中的微生物

(1)细菌：以异养型的原核细菌为主，107-108个/ml,

可形成菌胶团；

45

(2)真菌：主要是霉菌、一般呈丝状；

(3)原生动物：主要有肉足虫、鞭毛虫、纤毛虫等；

(4)后生动物：如轮虫、线虫。

4、活性污泥的增殖规律及其应用

(1)活性污泥的增殖曲线

①适应期：适应环境的过程，一般数量不增加，个体形

态发生变化；

②对数增长期：F/M较大，营养充分，氧利用最大，微

生物增殖速率和有机物降解速率最大。污泥活动力强，污泥

松散，不易沉降(利