【正文】 第五章 污水的深度處理污水的深度處理是進(jìn)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(jī)物、氮和磷等營養(yǎng)鹽以及可溶的無機(jī)鹽等雜質(zhì)的凈化過程。目前常用的深度處理技術(shù)有混凝沉淀（澄清、氣?。?、過濾、消毒等傳統(tǒng)技術(shù)、活性炭技術(shù)、生物碳技術(shù)、膜技術(shù)和生物過濾技術(shù)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(shù)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。混合是指絮凝劑向水中迅速擴(kuò)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(shí)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(jī)理，失去穩(wěn)定性而相互結(jié)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(wǎng)捕等機(jī)理，逐漸成長為大的絮體的過程。混合、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(yīng)，反應(yīng)一般在反應(yīng)池中進(jìn)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(shè)施前，與分離設(shè)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(zhì)，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(yù)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(yīng)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(xì)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(jié)構(gòu)的膠團(tuán)。所有帶電膠體都帶負(fù)電，在靜電斥力作用下，相互排斥且本身又極為細(xì)小，只能在水中作不規(guī)則的高速運(yùn)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(chǎn)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(zhì)發(fā)生吸附架橋、網(wǎng)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(jìn)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(jī)械攪拌裝置，即以電動機(jī)驅(qū)動槳板或渦輪攪動溶液加速藥劑溶解。絮凝劑投加設(shè)備包括計量設(shè)備、藥液提升設(shè)備、投藥箱、必要的水封箱以及注入設(shè)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(diào)整和自動調(diào)整都能很容易地實(shí)現(xiàn)。計量泵本身帶有調(diào)節(jié)器并刻有顯示流量的標(biāo)度，利用調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)柱塞行程就可以以調(diào)節(jié)藥液投量，泵直接自溶液池內(nèi)抽取藥液送至投藥點(diǎn)，插入原水管內(nèi)的加藥管切口與逆水流方向成60o。實(shí)際生產(chǎn)中自動投藥系統(tǒng)很多，其中比較準(zhǔn)確的是根據(jù)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(diào)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(chǔ)的絮凝粒子檢測技術(shù)，使用光學(xué)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(diào)整絮凝劑的投加量。為了更準(zhǔn)確地反映實(shí)際運(yùn)行情況，有時還要結(jié)合沉淀或澄清后出水濁度的高低來對絮凝劑的投加量進(jìn)行調(diào)整和控制。常用的混合方式混合方式有機(jī)械攪拌混合、分流隔板混合、水泵混合和管道混合等。⑴機(jī)械攪拌混合：機(jī)械混合需要配置專門的混合池，在混合池內(nèi)用電動機(jī)驅(qū)動攪拌器對加過藥劑的原水進(jìn)行攪拌，以達(dá)到藥劑與原水均勻的目的。這種混合方式可根據(jù)進(jìn)水流量和濁度的變化而改變攪拌器的轉(zhuǎn)動速度，以達(dá)到所需要的G值。常用的機(jī)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(jìn)式，～3m/s，水下推進(jìn)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(yīng)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(jìn)所產(chǎn)生的湍流進(jìn)行混合，一般是設(shè)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(cè)開有縫隙，縫隙處流速為1m/s左右，～。為避免進(jìn)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(jìn)行混合。管中流速不宜小于 1m/s，~。投藥點(diǎn)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(nèi)增設(shè)孔板或文丘利管。另外一種管道混合是在進(jìn)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(zhuǎn)，以達(dá)到混合效果。當(dāng)加過藥劑的原水經(jīng)過混合器時，能被這些混合單元分割、改向并形成旋渦，以達(dá)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(jìn)出水的水頭損失為5m以上，否則混合效果較差。當(dāng)進(jìn)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(yīng)池的類型絮凝設(shè)施的基本要求是，原水與藥劑經(jīng)混合后，通過絮凝設(shè)施應(yīng)形成肉眼可見的大的密實(shí)絮凝體。反應(yīng)池類型有水力攪拌式和機(jī)械攪拌式兩大類，常用的有隔板反應(yīng)池、機(jī)械攪拌反應(yīng)池和折板反應(yīng)池三種，也有將不同形式反應(yīng)池串聯(lián)在一起成為組合式反應(yīng)池的。⑴隔板反應(yīng)池：隔板反應(yīng)池又有平流式隔板、豎流式隔板和回轉(zhuǎn)式隔板三種形式，其原理是在水流通道內(nèi)設(shè)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(yīng)池的反應(yīng)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(diǎn)是構(gòu)造簡單，管理方便，通常用于大、中型處理廠。當(dāng)水量過小時，隔板間距過狹不便施工和維修。缺點(diǎn)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(jī)械攪拌反應(yīng)池：機(jī)械攪拌反應(yīng)池是將多個單獨(dú)的機(jī)械反應(yīng)池串聯(lián)起來，每個池內(nèi)都設(shè)有攪拌機(jī)，攪拌強(qiáng)度從頭至尾依此降低，按照攪拌機(jī)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(diào)速，以便根據(jù)水量、水溫、藥劑等變化情況隨時調(diào)節(jié)攪拌的強(qiáng)度。攪拌槳葉寬為100～300mm，槳葉總面積為反應(yīng)池截面積的10%～20%。對應(yīng)3～6級的攪拌強(qiáng)度，攪拌槳葉中心處線速度（相當(dāng)于池內(nèi)水平流速）～～。各級攪拌速度梯度值G一般為20～301。⑶折板反應(yīng)池：折板反應(yīng)池是利用在反應(yīng)池中設(shè)置一些擾流單元來達(dá)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(yīng)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(wǎng)格式等，多布置成豎流式。折板反應(yīng)池在池底要必須設(shè)置排泥設(shè)施。穿孔旋流反應(yīng)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(jìn)入后形成旋流。第一格孔口尺寸最小，流速最大，水流在池內(nèi)旋轉(zhuǎn)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(yīng)池則相當(dāng)于在穿孔旋流反應(yīng)池的每個豎井安裝若干層?xùn)艞l，每個豎井柵條數(shù)自進(jìn)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(yīng)池串聯(lián)使用，可以取長補(bǔ)短、充分發(fā)揮每一種反應(yīng)池的優(yōu)點(diǎn)。比如往復(fù)式隔板反應(yīng)池與回轉(zhuǎn)式隔板反應(yīng)池的組合運(yùn)用，可以避免往復(fù)式隔板反應(yīng)池在絮凝反應(yīng)后期，容易將已結(jié)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(yīng)池（折板反應(yīng)池的一種型式）與回轉(zhuǎn)式隔板反應(yīng)池的組合運(yùn)用，前段可以避免使用隔板反應(yīng)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(yīng)池時水流上下左右頻繁轉(zhuǎn)彎對后期絮凝產(chǎn)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?yàn)閮蓪铀鏖g的流速相差過大，勢必產(chǎn)生較大的剪力，已經(jīng)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(jī)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(yīng)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(nèi)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(jìn)入反應(yīng)室（池）前不宜形成大顆粒礬花，否則礬花進(jìn)入反應(yīng)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?yàn)榛炷齽┧庾饔玫臅r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(guān)系到混凝效果的好壞。緩慢、不恰當(dāng)?shù)幕旌蠈?dǎo)致投藥量增加、反應(yīng)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(yīng)嚴(yán)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(jié)成較大的絮粒。反應(yīng)是使水中雜質(zhì)顆粒結(jié)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(yīng)池的平均速度梯度G一般為10～60s1，水流速度為15～30mm/s，反應(yīng)時間為15～30min，并控制GT值在104～105范圍內(nèi)。通常反應(yīng)池與固液分離設(shè)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(yīng)性較強(qiáng)。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(shù)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(zhì)以提高水中PH值，確保混凝效果。水溫水溫低，化學(xué)反應(yīng)速度慢，影響絮凝劑的水解，水中雜質(zhì)和氫氧化物膠體之間彼此碰撞機(jī)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(dāng)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(qiáng)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(jī)物和溶解鹽類都會對混凝效果產(chǎn)生影響，因此確保混凝效果的有效方法是加強(qiáng)管理，掌握原水的變化情況，正確投加混凝劑，經(jīng)常觀察礬花生成狀況以求得最佳的混凝效果。⑵當(dāng)原水膠體濃度、堿度和水溫較低使混凝效果受到影響時，應(yīng)當(dāng)延長混合和絮凝反應(yīng)的時間或投加助凝劑。⑶混合設(shè)備與后續(xù)處理設(shè)施如反應(yīng)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(nèi)的停留時間﹤2min，～。反應(yīng)池與沉淀、氣浮等固液分離設(shè)施之間必須相鄰而建，不能用管道連接。三、日常維護(hù)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(jù)原水水質(zhì)變化、進(jìn)水量大小和沉淀（氣?。┏氐某鏊|(zhì)的要求，正確調(diào)整和控制好投加量。⑶根據(jù)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(yán)格執(zhí)行安全規(guī)定，防止傷害。絮凝池⑴加強(qiáng)進(jìn)水水質(zhì)的分析化驗(yàn)，定期進(jìn)行燒杯攪拌試驗(yàn)，在模仿現(xiàn)有混合反應(yīng)過程的攪拌強(qiáng)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(zhì)的變化及時調(diào)整，以達(dá)到最佳的混凝效果。比如進(jìn)水的SS濃度發(fā)生變化時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整絮凝劑的投加量；當(dāng)進(jìn)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(yīng)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(yīng)及時分析原因和采取相應(yīng)的對策。比如反應(yīng)池末端水體渾濁、礬花顆粒細(xì)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(yīng)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(dāng)予以減少。⑶定期清除反應(yīng)池內(nèi)的積泥，避免因反應(yīng)池有效容積減少使池內(nèi)流速增大和反應(yīng)時間縮短而導(dǎo)致的混凝處理效果下降。⑷定期分析核算混合池、反應(yīng)池的水力停留時間、水流速度梯度、攪拌強(qiáng)度等參數(shù)。⑸反應(yīng)池出水端與沉淀或氣浮等后續(xù)處理構(gòu)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(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)的孔口流速加大，導(dǎo)致礬花被打碎，必須及時清理。四、異?，F(xiàn)象分析與對策反應(yīng)池末端絮體正常、沉淀池出水?dāng)y帶絮體沉淀池超負(fù)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(yùn)行池（格）數(shù)，降低表面水力負(fù)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(yīng)池末端絮體細(xì)小、沉淀池出水渾濁⑴進(jìn)水堿度偏低，應(yīng)補(bǔ)充堿度。⑵混凝劑投量不足，應(yīng)增加投加量。⑶水溫過低，應(yīng)改用無機(jī)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(dāng)采用水力混合時，流量減小，混凝劑混合強(qiáng)度減小，應(yīng)提高混合強(qiáng)度；反應(yīng)池內(nèi)大量積泥時，絮凝時間縮短，應(yīng)排除積泥。反應(yīng)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?yàn)榛炷齽┩都舆^量，應(yīng)降低混凝劑投加量。五、分析測量與記錄絮凝池應(yīng)每班記錄進(jìn)出水流量、進(jìn)出水PH值、溫度、絮凝劑用量、運(yùn)行時間及排泥時間、礬花生成情況等，每班分析進(jìn)出水CODcr、SS等指標(biāo)，定期測定進(jìn)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(jīng)過投藥、混合、反應(yīng)后，水中微小的懸浮雜質(zhì)顆粒絮凝成礬花，再進(jìn)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(shù)⑴、沉淀時間沉淀時間是指原水在沉淀池中實(shí)際停留時間，是沉淀池設(shè)計和運(yùn)行的一個重要的控制指標(biāo)。過短的停留時間，難以保證出水水質(zhì)。⑵、表面負(fù)荷率表面負(fù)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(biāo)。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(fù)荷大小。⑶、水平流速