【正文】 第五章 污水的深度處理污水的深度處理是進一步去除常規(guī)二級處理所不能完全去除的污水中所含有的懸浮物（SS）、有機物、氮和磷等營養(yǎng)鹽以及可溶的無機鹽等雜質的凈化過程。目前常用的深度處理技術有混凝沉淀（澄清、氣?。⑦^濾、消毒等傳統(tǒng)技術、活性炭技術、生物碳技術、膜技術和生物過濾技術等。第一節(jié) 混凝“混凝”就是向水中加入絮凝劑，使水中膠體粒子以及微小懸浮物聚集成大的絮體，從而被迅速分離沉降的過程?；炷夹g在給水處理和早期的污水深度處理中是必不可少的工藝環(huán)節(jié)，一般包括混合、凝聚、絮凝、三個工藝過程?；旌鲜侵感跄齽┫蛩醒杆贁U散、并與全部水混合均勻的過程。絮凝劑的混合過程需要通過混合池或混合器等方式實現(xiàn)。凝聚是指水中懸浮顆粒與絮凝劑作用，通過壓縮雙電層和電中和等機理，失去穩(wěn)定性而相互結合生成微小絮粒的過程。絮凝是指凝聚生成的微小絮粒在水流的攪動和絮凝劑的架橋作用下，通過吸附架橋和沉淀網捕等機理，逐漸成長為大的絮體的過程?；旌?、凝聚、絮凝三個過程通稱為混凝，而絮凝劑與水混合后生成微小絮體、微小絮體再長大為大絮體的凝聚、絮凝過程又合稱為反應，反應一般在反應池中進行。絮凝劑與水混合后生成的絮體被稱為礬花?；炷幚硗ǔＶ糜诠桃悍蛛x設施前，與分離設施組合起來、有效地去除原水中的粒度為1nm～100μm的懸浮物和膠體物質，降低出水濁度和CODCr，除可用在污水深度處理外，也可用于污水處理流程的預處理和剩余污泥處理。混凝處理的基本流程如下：混凝劑配制定量投加原水反應混合固液分離一、工藝原理及過程水中膠體的穩(wěn)定與凝聚水中膠體顆粒細小、表面水化和帶電使其具有穩(wěn)定性。帶電膠體與其周圍的離子組成雙電層結構的膠團。所有帶電膠體都帶負電，在靜電斥力作用下，相互排斥且本身又極為細小，只能在水中作不規(guī)則的高速運動而不能依靠重力下沉，因此極為穩(wěn)定。向水中投加絮凝劑后，產生大量的三價正離子和不溶于水的帶正電荷的氫氧化物膠體，前者可以壓縮膠體雙電層，后者可以與水中雜質發(fā)生吸附架橋、網捕等，從而使水中膠體脫穩(wěn)，并逐漸形成較大的顆粒即礬花，最終在重力作用下從水中分離出來，使污水得到進一步的澄清。絮凝劑的配制和投加通常將固體絮凝劑溶解后配成一定濃度的溶液投入水中，溶解池一般配以機械攪拌裝置，即以電動機驅動槳板或渦輪攪動溶液加速藥劑溶解。絮凝劑投加設備包括計量設備、藥液提升設備、投藥箱、必要的水封箱以及注入設備等。中小規(guī)模的混凝處理系統(tǒng)的絮凝劑投加一般使用計量泵投加方式，人工調整和自動調整都能很容易地實現(xiàn)。計量泵本身帶有調節(jié)器并刻有顯示流量的標度，利用調節(jié)器調節(jié)柱塞行程就可以以調節(jié)藥液投量，泵直接自溶液池內抽取藥液送至投藥點，插入原水管內的加藥管切口與逆水流方向成60o。實際生產中自動投藥系統(tǒng)很多，其中比較準確的是根據加藥混合后形成的礬花特性和沉淀或澄清后出水濁度等情況來調整絮凝劑的投加量。其原理是利用以脈動值換算理論為基礎的絮凝粒子檢測技術，使用光學原理測定絮凝粒子的粒徑、密度等特性，同時利用電極測定能反映水中膠體顆粒脫穩(wěn)程度的電流信號，綜合利用以上兩種控制信號調整絮凝劑的投加量。為了更準確地反映實際運行情況，有時還要結合沉淀或澄清后出水濁度的高低來對絮凝劑的投加量進行調整和控制。常用的混合方式混合方式有機械攪拌混合、分流隔板混合、水泵混合和管道混合等。⑴機械攪拌混合：機械混合需要配置專門的混合池，在混合池內用電動機驅動攪拌器對加過藥劑的原水進行攪拌，以達到藥劑與原水均勻的目的。這種混合方式可根據進水流量和濁度的變化而改變攪拌器的轉動速度，以達到所需要的G值。常用的機械攪拌方式有螺旋槳式、渦輪式、平直葉槳式、直葉槳框式和水下推進式，～3m/s，水下推進式攪拌器的線速度為5～15m/s。有效池深為2～5m，混合攪拌時間一般為10～30s，處理小規(guī)模水量的工業(yè)應用常取120s。⑵分流隔板混合：分流隔板混合池利用水流的曲折行進所產生的湍流進行混合，一般是設有三塊隔板的窄長形水池，兩道隔板間的距離為池寬的2倍，～1m，兩端隔板的中間下部開有縫隙，中間隔板的下部兩側開有縫隙，縫隙處流速為1m/s左右，～。為避免進入空氣，縫隙必須具有100～150mm的淹沒水深。⑶管道混合：最簡單的管道混合即將藥劑直接投入水泵壓水管中以借助管中流速進行混合。管中流速不宜小于 1m/s，~。投藥點至末端出口距離以不小于50倍管徑為宜。為提高混合效果，可在管道內增設孔板或文丘利管。另外一種管道混合是在進入絮凝池的管道上安裝一套靜態(tài)混合器（見圖51），管道靜態(tài)混合器中有若干固定混合單元，每一混合單元由若干固定葉片按一定角度交叉組成，使水流成交叉及旋渦反向旋轉，以達到混合效果。當加過藥劑的原水經過混合器時，能被這些混合單元分割、改向并形成旋渦，以達到使藥劑均勻分散于原水中的目的。管道靜態(tài)混合器混合要求進出水的水頭損失為5m以上，否則混合效果較差。當進水量降低后，管道中流速降低、流過管道靜態(tài)混合器的水頭損失變小，混合效果會變差。圖51 管式靜態(tài)混合器 常用反應池的類型絮凝設施的基本要求是，原水與藥劑經混合后，通過絮凝設施應形成肉眼可見的大的密實絮凝體。反應池類型有水力攪拌式和機械攪拌式兩大類，常用的有隔板反應池、機械攪拌反應池和折板反應池三種，也有將不同形式反應池串聯(lián)在一起成為組合式反應池的。⑴隔板反應池：隔板反應池又有平流式隔板、豎流式隔板和回轉式隔板三種形式，其原理是在水流通道內設置隔板，使水流在其中上下或迂回流動，而且流速逐漸減小，有利于水中顆粒形成粗大的絮體。隔板反應池的反應時間為20～30min，～，～。～，池低向排泥口的坡度為2%～3%。隔板絮凝池的優(yōu)點是構造簡單，管理方便，通常用于大、中型處理廠。當水量過小時，隔板間距過狹不便施工和維修。缺點是流量變化大時絮凝效果不穩(wěn)定，絮凝時間較長，池子容積較大。⑵機械攪拌反應池：機械攪拌反應池是將多個單獨的機械反應池串聯(lián)起來，每個池內都設有攪拌機，攪拌強度從頭至尾依此降低，按照攪拌機的安裝方式可分為立式和臥式兩種。傳動裝置多采用多級或無級調速，以便根據水量、水溫、藥劑等變化情況隨時調節(jié)攪拌的強度。攪拌槳葉寬為100～300mm，槳葉總面積為反應池截面積的10%～20%。對應3～6級的攪拌強度，攪拌槳葉中心處線速度（相當于池內水平流速）～～。各級攪拌速度梯度值G一般為20～301。⑶折板反應池：折板反應池是利用在反應池中設置一些擾流單元來達到絮凝所需要的紊流狀態(tài)，使能量損失得到充分利用，能耗與藥耗有所降低，停留時間縮短。折板反應池的常用形式有多通道和單通道的平折板式、波紋板式、柵條式、網格式等，多布置成豎流式。折板反應池在池底要必須設置排泥設施。穿孔旋流反應池是由若干個方格組成，各格之間的隔墻上沿池壁開孔，水流沿池壁切線方向進入后形成旋流。第一格孔口尺寸最小，流速最大，水流在池內旋轉速度也最大；而后孔口尺寸逐漸增大，流速逐格減小。柵條反應池則相當于在穿孔旋流反應池的每個豎井安裝若干層柵條，每個豎井柵條數自進水端至出水端逐漸減少，前段為密柵，中段為疏柵，末段不安裝柵。⑷組合式：不同形式的反應池串聯(lián)使用，可以取長補短、充分發(fā)揮每一種反應池的優(yōu)點。比如往復式隔板反應池與回轉式隔板反應池的組合運用，可以避免往復式隔板反應池在絮凝反應后期，容易將已結大、容易破碎的絮體打碎的問題。水量較小時，將穿孔旋流反應池（折板反應池的一種型式）與回轉式隔板反應池的組合運用，前段可以避免使用隔板反應池時隔板間距離過小或水深過淺的矛盾，后段可以避免使用穿孔旋流反應池時水流上下左右頻繁轉彎對后期絮凝產生的不良作用。二、工藝控制影響混凝效果的因素很多，以水力條件、PH值、堿度、水溫和混凝劑投加量最為主要。水力條件⑴充分的絮凝時間和必要的速度梯度。非?？拷膬蓪铀髦g的流速差叫速度梯度，用“G”表示。G值越大，顆粒相互碰撞的幾率就越大，混凝效果可以好些。但G值過大也不好，因為兩層水流間的流速相差過大，勢必產生較大的剪力，已經絮凝的大礬花由于剪力而破碎且難以再重新組合。同時，絮凝時間對混凝效果也有很大影響，絮凝時間長則顆粒的碰撞機會就多。所以包含流速和時間兩個因素GT值能比較全面反應絮凝效果。⑵混合要快速、充分?；旌鲜鞘剐跄齽┡c原水充分混合均勻的過程，是絮凝和固液分離的前提，通常要求在加藥后的極短時間內完成，混合攪拌時間一般為10～30s，最長為120s，適宜的速度梯度G為500～1000s1?；旌虾?，進入反應室（池）前不宜形成大顆粒礬花，否則礬花進入反應室（池）時容易被打碎而難以再絮凝，影響沉淀效果與增加混凝劑的耗用量。因為混凝劑水解作用的時間極為短促，混凝劑加入水中后是否能以最快的速度同整個原水充分混合，直接關系到混凝效果的好壞。緩慢、不恰當的混合將導致投藥量增加、反應效果不好。在廢水深度處理中，一般要求混合時間為10—60秒。⑶絮凝池的流速應嚴格控制，一般要求由大變小。在較大的流速下，使水中的膠體顆粒發(fā)生較充分的碰撞吸附；在較小的流速下，使膠體顆粒能結成較大的絮粒。反應是使水中雜質顆粒結成大尺寸礬花的過程，要求水流平穩(wěn)，延續(xù)時間也較長。反應池的平均速度梯度G一般為10～60s1，水流速度為15～30mm/s，反應時間為15～30min，并控制GT值在104～105范圍內。通常反應池與固液分離設施合建或相距很近。PH值水的PH值對混凝效果的影響程度，視混凝劑品種而異。對硫酸鋁而言，用以去除濁度時，~；用以去除色度時，~。采用聚合氯化鋁時，其對水的PH變化適應性較強。采用三價鐵鹽混凝劑時，用以去除水中的濁度時，~；用以去除水中的色度時，~。堿度絮凝劑投入水中后由于水解作用，氫離子的數量會增加。如果這時水中有一定的堿度去中和，PH值就不會降低。所以在水中缺堿度時必須向水中投加石灰等堿性物質以提高水中PH值，確?；炷ЧＫ疁厮疁氐?，化學反應速度慢，影響絮凝劑的水解，水中雜質和氫氧化物膠體之間彼此碰撞機會也減小；水溫低，水的粘度也大，顆粒下降阻力增加，礬花不易下沉。所以水溫對混凝效果有明顯影響。提高低溫水的混凝效果，常用方法是適當增加混凝劑的投加量或投加助凝劑以改善顆粒的碰撞條件，提高礬花的重量和強度。其它⑴混凝劑的品種、投藥量、配制濃度、投藥方式、原水中有無大量的有機物和溶解鹽類都會對混凝效果產生影響，因此確?；炷Ч挠行Х椒ㄊ羌訌姽芾恚莆赵淖兓闆r，正確投加混凝劑，經常觀察礬花生成狀況以求得最佳的混凝效果。⑵當原水膠體濃度、堿度和水溫較低使混凝效果受到影響時，應當延長混合和絮凝反應的時間或投加助凝劑。⑶混合設備與后續(xù)處理設施如反應池、澄清池之間盡可能相鄰而建，中間連接管道長度不宜超過120m，在管道內的停留時間﹤2min，～。反應池與沉淀、氣浮等固液分離設施之間必須相鄰而建，不能用管道連接。三、日常維護管理加藥系統(tǒng)⑴按規(guī)定的濃度和時間配制絮凝劑與助凝劑溶液。⑵根據原水水質變化、進水量大小和沉淀（氣浮）池的出水水質的要求，正確調整和控制好投加量。⑶根據藥劑的使用計劃，對庫存絮凝劑妥善保管。⑷配制絮凝劑及投藥時嚴格執(zhí)行安全規(guī)定，防止傷害。絮凝池⑴加強進水水質的分析化驗，定期進行燒杯攪拌試驗，在模仿現(xiàn)有混合反應過程的攪拌強度下，通過改變絮凝劑或助凝劑的種類及投加量，來確定最佳的混凝條件，并隨水質的變化及時調整，以達到最佳的混凝效果。比如進水的SS濃度發(fā)生變化時，應適當調整絮凝劑的投加量；當進水水溫或pH值發(fā)生改變時，可改變絮凝劑或助凝劑的種類。⑵巡檢時觀察并記錄反應池礬花的大小等特征，并與以往的記錄資料相對比，如果出現(xiàn)異常變化應及時分析原因和采取相應的對策。比如反應池末端水體渾濁、礬花顆粒細小，通常說明絮凝劑投加量不夠，需要增加投藥量或再投加助凝劑。反應池末端礬花顆粒較大但很松散，通常說明絮凝劑投加量過大，需要適當予以減少。⑶定期清除反應池內的積泥，避免因反應池有效容積減少使池內流速增大和反應時間縮短而導致的混凝處理效果下降。⑷定期分析核算混合池、反應池的水力停留時間、水流速度梯度、攪拌強度等參數。⑸反應池出水端與沉淀或氣浮等后續(xù)處理構筑物之間的配水渠最容易積存污泥，如果因此堵塞部分配水口，會使進入后續(xù)處理系統(tǒng)的孔口流速加大，導致礬花被打碎，必須及時清理。四、異?，F(xiàn)象分析與對策反應池末端絮體正常、沉淀池出水攜帶絮體沉淀池超負荷或水流短路是造成此現(xiàn)象的兩個原因，前者解決的措施是增加運行池（格）數，降低表面水力負荷；后者解決的措施是查明短路原因（死角、密度流），采取整流措施。反應池末端絮體細小、沉淀池出水渾濁⑴進水堿度偏低，應補充堿度。⑵混凝劑投量不足，應增加投加量。⑶水溫過低，應改用無機高分子混凝劑等受水溫影響較小的混凝劑。⑷混凝條件改變。當采用水力混合時，流量減小，混凝劑混合強度減小，應提高混合強度；反應池內大量積泥時，絮凝時間縮短，應排除積泥。反應池末端絮體松散、沉淀池出水清澈但攜帶絮體。此現(xiàn)象的原因為混凝劑投加過量，應降低混凝劑投加量。五、分析測量與記錄絮凝池應每班記錄進出水流量、進出水PH值、溫度、絮凝劑用量、運行時間及排泥時間、礬花生成情況等，每班分析進出水CODcr、SS等指標，定期測定進出口流速、停留時間、速度梯度等并記錄測定時的氣溫、水溫和水的PH值等。第二節(jié) 沉淀水中懸浮顆粒依靠重力作用，從水中分離出來的過程稱為沉淀。二沉池出水經過投藥、混合、反應后，水中微小的懸浮雜質顆粒絮凝成礬花，再進入沉淀池從水中沉淀下來。深度處理中常用的沉淀池有平流式沉淀池、斜管（板）沉淀池等。沉淀池在整個常規(guī)深度處理流程中可以去除80%~90%的懸浮固體，且水耗和電耗較低。一、工藝控制參數⑴、沉淀時間沉淀時間是指原水在沉淀池中實際停留時間，是沉淀池設計和運行的一個重要的控制指標。過短的停留時間，難以保證出水水質。⑵、表面負荷率表面負荷率是指沉淀池單位平面面積上的出水流量，單位是m3/），是控制沉淀效果的一個重要指標。上升流速是指沉淀池的水流上升速度，單位是m/h。因此，兩者代表的意義都是指沉淀池的處理負荷大小。⑶、水平流速