涂装污水处理 84页

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  • 2023-01-02 08:31:59 发布

涂装污水处理

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某涂装污水处理项目设计技术方案\n目录一、工程概况---------------------------------------------------------3二、设计依据、规范、范围及原则----------------------------------------3三、设计水量和水质--------------------------------------------------5四、药品------------------------------------------------------------7五、工艺流程及简述--------------------------------------------------10六、设备或构筑物详细描述--------------------------------------------14七、电气设备控制----------------------------------------------------42八、新建构筑物一览表------------------------------------------------44九、设备清单--------------------------------------------------------45附录一常用破乳工艺综述-------------------------------------------50附录二化学沉淀---------------------------------------------------53附录三中和与PH调节---------------------------------------------56附录四混凝-------------------------------------------------------59附录五沉淀-------------------------------------------------------66附录六气浮-------------------------------------------------------72附录七污泥脱水---------------------------------------------------76\n一、工程概况本污水处理设计方案中处理的污水主要来源于涂装过程中排出的一系列废水,涂装废水的主要特点是:有机污染物浓度较高,含有重金属离子有机物,其危害性比较大,属于国家严格控制的一类工业污染物,这些污水如不经处理就直接排放,将对周围的生态环境造成严重的影响,并将影响周围居民的身心健康。根据用户的要求和环保部门的规定,须对该涂装污水进行综合处理,达到或优于国家污水综合排放标准中二类污染物的三级排放标准的要求。本公司受建设单位委托,对污水处理设施进行方案设计,以供各方决策参考。二、设计依据、规范、范围及原则2.1设计依据及规范(1)建设单位提供的污水水质、水量和要求等基础资料;(基础资料不齐全)(2)《污水综合排放标准》(GB8978-1996);(3)《低压配电装置及线路设计规范》(GB50054-92);(4)《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062-92);(5)《室外排水设计规范1997年修订》(GBJ14-1987);(6)《建筑给水排水设计规范》(GBJ15-1988);(7)《给水排水工程结构设计规范》(GBJ69-84);(8)《给水排水设计手册》(1~11册);(9)《中华人民共和国环境保护法》(1989年12月);(10)《中华人民共和国水污染防治法》(1984年5月);2.2设计范围1、污水处理站的总体设计包括工艺、土建设计资料、电气设计,不包括废水\n处理站外污水收集和输送管道。其中土建由我公司设计资料由甲方负责委托设计院进行设计。2、污水处理站的工艺设计主要分为污水处理和污泥处理及处置两大部分,同时避免噪音、臭气等二次污染。1)污水处理调查研究污水的水质水量变化情况,选择技术成熟、经济合理、运行灵活、管理方便、处理效果稳定的方案。2)污泥处理与处置污水处理过程中产生的污泥,通过厢式压滤机压滤后,泥饼外运处理。2.3设计原则2.3.1本设计方案严格执行有关环境保护各项规定,污水处理首先必须确保各项出水水质指标均达到中华人民共和国污水综合排放三级标准的要求。2.3.2针对本工程的具体情况和特点,采用简单、成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺,以达到节省投资和运行管理费用的目的。2.3.3处理系统运行有一定的灵活性和调节余地,以适应水质水量的变化。2.3.4管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少操作劳动强度。设备选型采用通用产品,选购的产品在国内应是技术先进、质量保证、性能稳定可靠、工作效率高,管理方便、维修维护工作量少,价格适中及售后服务好的产品。2.3.5在保证处理效率的同时工程设计紧凑合理、节省工程费用,减少占地面积,减少运行费用。2.3.6设计美观、布局合理、降低噪声、消除异味及固体废弃物,改善污水站及周围环境,避免二次污染。\n三、设计水量和水质3.1废水该项目产生的废水主要是车间生产废水。生活污水直接排入城市污水处理厂。根据项目可行性研究报告,每天设一班,工作8小时,每年工作251天。生产废水量为60000t/a。其中综合废水按24h运行,第二,三班设值班。生产废水包括预脱脂、脱脂废水、表调、磷化、电泳、喷漆等废液与清洗废水。(1)预脱脂、脱脂废液在对组件磷化前要进行预脱脂、脱脂处理,其中预脱脂、脱脂废液产生量为0.97t/d,即360t/a,根据同类企业调查脱脂废液水质情况:CODcr为5000mg/L,SS1000mg/L,石油类浓度为1000mg/L。(2)表调、磷化废液组件喷漆前要进行表调、磷化处理,表调废液260t/a,磷化废液608t/a。根据同类企业调查表调废水中CODcr为100mg/L,油类浓度为10mg/L,磷酸盐浓度为400mg/L。(3)电泳废液电泳废液循环使用,每年废液产生量为10t/a。根据同类企业调查CODcr为20000mg/L,SS1000mg/L,Pb浓度为750mg/L。(4)喷漆废水喷漆用水循环使用,间歇排放,每月一次。每年废水产生量为450t/a。根据同类企业调查预测水质情况:CODcr为3000mg/L,SS1500mg/L。(5)清洗废水:在脱脂、磷化、电泳等工艺后需要对组件进行清洗,清洗废水产生量为20t/d计算,即7300t/a。根据同类企业调查清洗废水水质情况:\nCODcr为200mg/L,SS300mg/L,油类浓度为15mg/L,磷酸盐浓度为10mg/L,Zn浓度为20mg/L。3.2厂区污废水排放情况:序号产生部位废水类型废水排放特点排放量备注1涂装车间预脱脂、脱脂废液1次/2月60吨/次360t/a表调废液1次/2周10吨/次260t/a磷化废液一次/3天5吨/次418t/a电泳废液定期(每六月排放一次)5吨/次10t/a喷漆废水1次/4月150吨/次450t/a清洗废水1次/3天60吨/次5020t/a3.3处理效果(排放标准)符合国家《综合废水排放标准》(GB8978-1996)最高允许排放浓度三级标准;且优于此排放水质且结合枫泾污水处理厂接纳的排放标准,参考如下:PH6~9SS≤400mg/LBOD5≤300mg/LCODcr≤300mg/L石油类≤20mg/L\n总磷≤8mg/L总锌≤5mg/L四、药品1、品种(1)碱由精石灰[含65%~75%Ca(OH)2]溶解于水制得石灰乳(Ca(OH)2),浓度40%(重量体积比)。(2)酸选用工业用20%--30%硫酸。(3)PAC(聚合氯化铝)分子式[AL2(OH)nCl6-n]m1≤n≤5,m<10结构式:H2OH2OH2OAlOHOHOHAlOHOHOHAlOHOHOHAlOHOHOHAl3+OH2OH2OH2外观:淡黄色固体或液体。密度(20℃)>1.19g/cm3;Al2O3含量,10.0%~11.0%;pH(1%水溶液):3.5~5.0;盐基度,50%~70%;SO含量,3.5%~4.5%;氨氮<100mg/L;砷(As)<5mg/L;Fe<0.01mg/L;Cd<2mg/L;重金属(以Pb计)<100mg/L;Hg<0.02mg/L;总铬(以Cr计)<10mg/L;Mn<25mg/L。\n(4)PAM(聚丙烯酰胺)结构式:H2HCCC=ONH2nn=20000~90000分子式:(C3H5NO)n相对分子质量:2~6×106技术要求:状态项目阴离子型阳离子型非离子型液体外观透明状胶体透明状胶体透明状胶体固含量,%8~158~158~15离子度,%10~50(可调)5~30<1溶解性水中易溶水中易溶水中易溶相对分子质量,104>700100~400<100游离单体,%<0.5<0.5<0.5固体外观白色粉末白色粉末白色粉末固含量,%≥90≥90≥90离子度,%10~100(可调)5~30<1溶解性水中易溶水中易溶水中易溶相对分子质量,104>700200~500<100游离单体,%<0.5<0.5<0.5\n注:pH(1%水溶液);6~8,密度g/cm3:0.80~0.822、用药量:现场调试时根据样试验数据确定。\n五、工艺流程及简述(1)磷化废水预处理污泥池磷化废水磷化废水池磷化废水反应槽沉淀槽1#综合废水调节池磷化废液池表调、磷化废液限量Ca(OH)2PAM泵泵PH反调槽酸表调废水一般呈碱性,表调废水与磷化废水一同进行预处理可减少碱的用量。表调、磷化废液流入磷化废液池,由泵限量提升至磷化废水池。表调、磷化废水经潜水搅拌机搅拌混合均质后,经磷化废水提升泵提升进入磷化废水反应槽,依次分别向反应槽内投加石灰乳及助凝剂(PAM),经机械搅拌反应,在PH值大于9.5时生成不溶性的磷酸盐,难溶性的金属氢氧化物,然后流入沉淀槽1#进行固液分离。分离后的污泥通过自流排入到污泥池。经过预处理,沉淀槽内去除了磷及金属离子后的废水流入PH反调槽,加入酸调节PH7~8.5后自流进入综合废水调节池作进一步处理。(2)涂装污水预处理(除磷化废水外)\n综合废水调节池沉淀槽2#污泥池PH调节反应槽Ca(OH)2PAM气浮装置泵气浮反应设备酸PACPAM脱脂废水电泳废水涂装污水调节池清洗废水连续排放连续排放连续排放脱脂废液脱脂废液池电泳废液电泳废液池喷漆废水喷漆废水池限量liang限量限量泵泵泵定期排水liang定期排水liang定期排水liang脱脂废液进入脱脂废液池,电泳废液进入电泳废液池,喷漆废水进入喷漆废水池,分别由泵限量提升进入涂装废水调节池。连续排放的脱脂废水(稀液)、电泳废水(稀液)、清洗废水及脱脂废液、电泳废液、喷漆废水在涂装废水调节池中进行混匀,并由提升泵提升进入PH调节反应槽。以上废水中含有重金属离子,使用氢氧化物沉淀法,能有效去除Zn、Ni、Pb,使预处理后废水中的Zn、Ni、Pb均较可靠达到排放标准所要求的排放浓度。向反应器第一格内投加Ca(OH)2,在机械搅拌机搅拌下,将废水的PH值提高至9.5或9.5以上。PH值提高后的废水流出反应器第一格后,流入反应器第二格,。向反应器第二格内投加阴离子PAM,在机械搅拌作用下。废水进行PH调节、絮凝、助凝反应,废水经上述反应后,固体微粒间的相互引力增大,足以克服相互间的斥力,使分散的固体微粒迅速地聚集,形成絮凝体(矾花)。废水经PH调节、絮凝、助凝反应后,流出反应器,流入沉淀槽2#进行固液分离。固体进入污泥池。上清液流入气浮反应设备。向气浮反应设备中投加一定量的酸、PAC、PAM。在调节PH7~8.5\n后进行一系列的絮凝、助凝反应,形成大的絮凝体后进入气浮装置。废水在气浮装置中,水中絮凝体与气浮溶气水释放的大量微细气泡结合,利用浮力上升,漂浮在水面,形成浮渣。定时开动刮渣机,将浮渣刮去,使固、液分离,刮出的浮渣流入污泥池。经过预处理,去除了金属离子及水中其它污染物后的废水汇流流入综合废水调节池作进一步处理。(3)综合废水处理PACPAM磷化预处理后废水空气斜管沉淀池达标排放综合废水调节池二段水解好氧池泵污泥池排泥涂装预处理后废水磷化预处理后的废水、涂装预处理后的废水排入综合废水调节池,综合废水由泵提升至水解好氧槽。在水解槽中,发酵细菌将污水中复杂有机物(包括多糖、脂肪、蛋白质等)水解为有机酸、醇类。在酸化阶段产氢、产乙酸细菌将发酵产物有机酸和醇类代谢为乙酸和氢,使大分子物质降解为小分子物质,使难生化的固体物降解为易生化的可溶性物质,提高了废水的可生化性。经水解酸化处理的废水进入好氧槽,向废水中输送空气进行曝气。水中碳水化合物为好氧微生物提供了丰富的营养,加快了好氧微生物的新陈代谢,在其作用下水中有机物得以有效降解。向好氧槽出水中投加一定量的PAC、PAM,经过一系列的絮凝、助凝反应,形成大的絮凝体(矾花)后,流入斜管沉淀池进行固液分离,沉淀后的污泥排至污泥池。污泥池上清液流入综合废水调节池进行再处理。\n经沉淀后的水可达到合格排放标准,排入城市管网到城市污水厂进行再处理。(4)污泥处理泵泵沉淀槽1#排泥气浮装置排渣污泥池厢式压滤机泥饼外运综合废水调节池脱出液污泥浓缩槽沉淀槽2#排泥斜管沉淀池排泥沉淀槽1#、2#排泥、斜管沉淀池排泥和气浮装置排渣进入污泥池,将污泥池中的污泥提升至污泥浓缩槽进行污泥浓缩。再由泵加压进入厢式压滤机进行脱水。经厢式压滤机脱水后的污泥含水率为35%-40%,泥饼按当地环保行政主管部门要求进行合理处置。厢式压滤机的污泥脱出液排回至综合废水调节池进行再处理。\n六、设备或构筑物详细描述1、磷化废水预处理(1)磷化废液池磷化废液池采用钢筋混凝土结构,由甲方负责施工,主要用于收集和储存表调、磷化废液。由表调、磷化废液提升泵定量投加至磷化废水池。※配置:①液位变送器:1台;②磷化废液池提升泵:SSP-50.4-50(s),Q=0~9m3/h,H=0~7.5m,N=0.55kW,2台(1用1备),上海川源,不锈钢材质。③电磁流量计:1台。④潜水搅拌机:1台,不锈钢材质。(2)磷化废水池磷化废水池采用钢筋混凝土结构,由甲方负责施工,主要用于收集和储存表调、磷化废液、废水。由磷化废水提升泵定量投加至后续处理设备。※配置:①液位变送器:1台。②磷化废水池提升泵:SSP-50.4-50(s),Q=0~9m3/h,H=0~7.5m,N=0.55kW,2台(1用1备),上海川源,不锈钢材质。③电磁流量计:1台。④潜水搅拌机:1台,不锈钢材质。(3)磷化废水反应槽※主材材质及防腐:Q235,设备内外表面除锈,除锈等级Sa2.0级。设备内衬玻璃钢防腐,厚度3mm,外壁除锈后刷防锈底漆两度,中间漆一度,面漆两度,面漆颜色待设备安装后另定。\n※规格:2000×1000×2000mm※配置:①搅拌机2台,每台N=0.55kw。②pH在线仪1台。安装在反应槽第一格出水处。※投加药品:分三格。第一格投加石灰乳,第二格投加PAM。※功能:投加药剂,在机械搅拌作用下,表调、磷化废水与药剂进行充分反应。※原理(反应机理):①含重金属生产废水预处理使用氢氧化物沉淀法,能有效去除Zn、Ni、Pb,使预处理后废水中的Zn、Ni、Pb均较可靠地达到排放标准所要求的排放浓度。许多金属的氢氧化物是难溶于水的,铜、镉、铬、铅等重金属氢氧化物的溶度积一般都很小,因此可采用氢氧化物沉淀法,去除废水中的重金属离子。常用沉淀剂有石灰、碳酸钠、苛性钠等。由于此法采用的沉淀剂来源甚广,价格较低,因而在生产实践中应用广泛。金属离子与OH-离子能否生成难溶的氢氧化物沉淀,取决于溶液中金属离子浓度和OH-离子浓度。据金属氢氧化物的M(OH)N的沉淀一溶解平衡以及水的离子积Kw=[H+][OH-],可计算使氢氧物沉淀的pH值:pH=14-或式中——金属离子浓度;——溶度积;——水的离子积。\n由上式可见:同一金属离子,其在水中的剩余浓度,随pH值增高而下降;金属离子浓度相同时,浓度积Ksp越小,沉淀析出的pH值越小。值得指出的是,上式可以对一定浓度的某种金属离子而言,计算金属氢氧化物沉淀所需的pH值,因为这是理论计算值,不能作为废水处理的依据。由于实践废水中共存离子体系十分复杂,干扰因素很多,各种金属氢氧化物沉淀的pH值都要比理论值高,最佳pH值最好通过试验确定。工业废水处理可供参考的金属氢氧化物沉淀析出的pH范围如表2所示。表2金属氢氧化物沉淀析出最佳pH值范围金属离子Fe3+Al3+Cr3+Cu2+Zn2+Ni2+Pb2+Cd2+Fe2+Mn2+最佳pH值5~125.5~88~9>89~10>9.59~9.5>10.55~1210~14加碱溶解的pH值>8.5>910.5>9.5>12.5此外,值得特别注意的是,有些金属氢氧化物属两性化合物,即既可在酸性溶液中溶解,又可在碱性溶液中溶解,因此,只在一定pH值范围才呈不溶性沉淀物,例如Zn(OH)2应控制pH值在9~10范围操作,当pH<9,以Zn2+状态存在;pH>10.5,以[Zn(OH)4]2-状态存在,pH值为9~10时,才以不溶性的Zn(OH)2沉淀存在,pH值不足或过高,均不能得到好的处理效果。(2)含磷废水预处理\n废水中磷有三种存在形态:有机磷酸盐、聚磷酸盐和正磷酸盐。磷化废水中的磷以后二种形态存在。在除磷工艺中,磷的存在形态和溶解度为重要因素,向废水中投加药剂与磷反应形成不溶性磷酸盐,然后通过沉淀,将磷从废水中除去。投加石灰与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀,按下式反应:5Ca2++4OH-+HPO2-4Ca5OH(PO4)3+3H2O理论上克分子比Ca:P为5:3,但因磷灰石的构成不同,的摩尔在1.3到2.0间变化。向水中投加石灰,石灰首先与水中碱度发生反应形成碳酸钙沉淀:Ca(OH)2+Ca(HCO3)22CaCO3+2H2O然后过量的钙离子才能与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀,因此通常所需的石灰量主要是取决于废水的碱度,不取决于废水中的磷酸盐。随着PH增高,羟基磷灰石的溶解度急剧下降,从而磷去除率增加,如果PH大于9.5,所有的正磷酸盐都转为不溶性的。由于磷化废水中还含有金属离子,向废水中投加石灰,调节废水的PH值大于9.5,使金属离子形成氢氧化物。由于大部分金属氢氧化物溶解度较小,故通过沉淀可将金属离子从废水中除去。PH调节自动跟踪加药正确控制废水的PH值,将直接关系到除磷、除重金属效果。合理设置PH传感器,PH分析仪测量废水的PH值,并将测得值传输给工控机。工控机将测得值与设定值进行比较,经计算输出对应的调节量信号给石灰乳投加计量泵,控制调节石灰乳投加计量泵的投加量,跟踪废水的PH值,自动变量投加,确保了除磷、除重金属效果,又不致于过量投加,造成浪费。(4)沉淀槽1#※\n主材材质及防腐:Q235,设备内外表面除锈,除锈等级Sa2.0级。设备内衬玻璃钢,厚度3mm,外壁除锈后刷防锈底漆两度,中间漆一度,面漆两度,面漆颜色待设备安装后另定。※功能:将经反应后的表调、磷化废水进行固、液分离。※规格:φ2000×4500(H)※结构形式:竖流式沉淀槽,圆形。※原理:沉淀是使水中悬浮物(主要是可沉固体污染物)在重力作用下下沉,从而与水分离,使水质得到澄清。在沉淀过程中能发生凝集或絮凝作用,使浓度低的悬浮颗粒质量增加,沉降速度加快,沉速随深度而增加。废水由设在池中央的中心管流入,在沉淀区的流动方向是由池的下面向上作竖向流动,从池的顶部周边经溢流堰流出。池底锥体为贮泥斗,它与水平的倾角45º,排泥采用静水压力。竖流式沉淀池的直径或边长一般在8m以下,沉淀区的水流上升速度一般采用0.5~1.0mm/s,沉淀时间1~1.5h。为保证水流自下而上垂直流动,要求池子直径与沉淀区深度之比不大于3:1。中心管内水流速应不大于0.03m/s,而当设置反射板时,可取0.1m/s。竖流式沉淀池的优点是:排泥容易,不需设机械刮泥设备,占地面积较小。排泥控制:沉淀槽及时排泥有利于沉淀槽正常发挥其沉淀澄清功能。当排泥不及时时,泥斗中的污泥泥位逐渐上升,上升到一定高度时将影响沉淀,使沉淀槽出水SS上升,使沉淀槽不能正常工作。排泥过量,排出的污泥含水量增大,甚至于排水这样增大了污泥处置负担,也不利于沉淀槽稳定工作。\n(5)PH反调槽※主要材料及防腐:Q235钢板。内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢,厚度≥3mm。外壁二度防锈漆二度面漆,颜色由甲方指定。※规格:2000×1000×2000mm※投加药品:投加酸。※配置:①搅拌机1台,N=0.55kw。②PH在线仪(传感器)安装在反应器第一格出水处。※中和机理:加酸中和处理的目的是中和废水中过量的碱,调整废水的酸、碱度,使中和后的废水呈中性(PH6~9),以确保处理后的废水PH值达到后级处理工艺的要求。沉淀槽出水PH值≥9.5—10.5,废水中的碱度主要由除磷、除重金属预处理工艺投加石灰乳形成的。采用投加硫酸中和,反应式为Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4↓+2H2O749813636理论上中和1kgCa(OH)2需耗用1.32kg的H2SO4。PH在线跟踪调整中和用硫酸的投加量正确控制中和后的废水PH值,将直接关系到废水处理后排放PH值是否达标达到后级处理工艺的要求。设置PH传感器,PH分析仪测量废水的PH值,并将测得值传输给工控机,工控机将测得值与设定值进行比较,经计算输出对应的调节量信号给硫酸投加计量泵,控制调节硫酸投加计量泵的投加量,跟踪废水的PH值,自动变量投加,恰到好处地调节废水的PH值至设计的PH值范围内。\n2、涂装污水预处理(1)脱脂废液池脱脂废液池采用钢筋混凝土结构,由甲方负责施工,主要用于收集和储存脱脂废液。由脂脂废液提升泵定量投加至涂装废水调节池。※配置:①液位变送器:1台。②脱脂废液池提升泵:SSP-50.4-50(s),Q=0~9m3/h,H=0~7.5m,N=0.55kW,2台(1用1备),上海川源,不锈钢材质。③电磁流量计:1台。④潜水搅拌机:1台,不锈钢材质。(2)电泳废液池电泳废液池采用钢筋混凝土结构,由甲方负责施工,主要用于收集和储存电泳废液。由电泳废液提升泵定量投加至涂装废水调节池。※配置:①液位变送器:1台。②电泳废液池提升泵:SSP-50.4-50(s),Q=0~9m3/h,H=0~7.5m,N=0.55kW,2台(1用1备),上海川源,不锈钢材质。③电磁流量计:1台。④潜水搅拌机:1台,不锈钢材质。(3)喷漆废水池喷漆废水池采用钢筋混凝土结构,由甲方负责施工,主要用于收集和储存喷漆废水。由喷漆废水提升泵定量投加至涂装废水调节池。\n※配置:①液位变送器:1台。②喷漆废水池提升泵:SSP-50.4-50(s),Q=0~9m3/h,H=0~7.5m,N=0.55kW,2台(1用1备),上海川源,不锈钢材质。③电磁流量计:1台。④潜水搅拌机:1台,不锈钢材质。(4)涂装废水调节池涂装废水调节池采用钢筋混凝土结构,由甲方负责施工,主要用于收集和储存脱脂废液、脱脂废水、电泳废液、电泳废水、清洗废水和喷漆废水。由涂装污水提升泵投加至后续处理设备。※V有:≥81m3※配置:①液位变送器:1台。②涂装废水调节池提升泵:SSP-50.4-50(s),Q=0~9m3/h,H=0~7.5m,N=0.55kW,2台(1用1备),上海川源,不锈钢材质。③潜水搅拌机:2台,不锈钢材质。(5)PH调节反应槽※主要材料及防腐:Q235钢板。内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢,厚度≥3mm。外壁二度防锈漆二度面漆,颜色由甲方指定。※功能:投加药剂,在机械搅拌作用下,综合废水与药剂进行充分反应。用于综合废水的PH调节,安装在污水处理站室内。※规格:2000×1900×2000mm\n※反应时间(T)一般控制在10~30min。※反应中平均速流梯度(G)一般取30~60S-1,并应控制GT值在104~105范围内。※设计参数:水力停留时间15min,搅拌机外缘速度V=3m/s。※投加药品:分三格。第一格投加Ca(OH)2,第二格投加PAC,第三格投加PAM。※配置:①搅拌机3台,每台N=0.55kw。②PH在线仪(传感器)安装在反应器第一格出水处。※絮凝机理:(a)压缩双电层与电荷中和作用:从理论上分析,为了使已分散的固体微粒迅速凝集,可以加入一些电解质,使固体微粒表面形成的双电层有效厚度减小,从而使范德华力占优势而达到彼此吸引,最后达到凝聚。也可以加入带有不同电荷的固体微粒,使不同电荷的粒子由于静电吸引而彼此吸引,最后达到凝聚。电解质使双电层的有效厚度减小,也即前面所述的压缩了双电支,使胶体凝聚。但这种过程实际上要复杂得多,而且主要是对憎液胶体而言。对亲液胶体虽也有相似的作用,但存在较大差异。带电的固体微粒界面和紧密吸附层之间的电位差是所谓的分散粒子的Stern层的电位。絮凝剂使已分散的固体微粒发生迅速的聚集,主要是中和或降低了分散粒子的Stern层的电位。所发生的电荷中的作用,是指胶体颗粒表面对异号带电颗粒或高分子絮凝剂链段带异号电荷的部位有强烈的吸附作用,使颗粒表面电荷部分中和。分散粒子的胶团扩散层被压缩,Stern\n层的电位降低,就降低了粒子间紧密接近时的势垒,增加了颗粒之间的碰撞几率,从而促进了固体微粒间的凝聚。(b)高分子絮凝剂的吸附架桥作用:高分子絮凝剂的碳碳单键在一般条件下是可以自由旋转的,主链的碳碳单键的键角大致为’,再加上聚合度一般较大,即主链相当长,所以在水介质中,主链并不是直线的,而是弯曲的和卷曲的。因此,可以把这类聚电解质的絮凝作用简化地看成带有多个负电荷的卷曲的线状分子,在分子主链上的数个部位被固体微粒所吸附,就像在这些固体微粒之间架起桥似的。(c)絮体的卷扫沉淀作用:铝盐或铁盐在水中形成高聚合度的多羟基化合作的絮体,在沉淀过程中可以吸附卷带水中胶体颗粒共沉淀,这种类似清扫的现象,称为絮体的卷扫沉淀作用(或称作网罗捕扫作用)。(6)沉淀槽2#※主材材质及防腐:Q235,设备内外表面除锈,除锈等级Sa2.0级。设备内衬玻璃钢,厚度3mm,外壁除锈后刷防锈底漆两度,中间漆一度,面漆两度,面漆颜色待设备安装后另定。※功能:将经反应后的涂装废水进行固、液分离。※规格:竖流式沉淀池,φ2000×4500mm※数量:2台※结构形式:竖流式沉淀槽,圆形。※原理:沉淀是使水中悬浮物(主要是可沉固体污染物)在重力作用下下沉,从而与水分离,使水质得到澄清。\n在沉淀过程中能发生凝集或絮凝作用,使浓度低的悬浮颗粒质量增加,沉降速度加快,沉速随深度而增加。废水由设在池中央的中心管流入,在沉淀区的流动方向是由池的下面向上作竖向流动,从池的顶部周边流出。池底锥体为贮泥斗,它与水平的倾角45º,排泥采用静水压力。竖流式沉淀池的直径或边长一般在8m以下,沉淀区的水流上升速度一般采用0.5~1.0mm/s,沉淀时间1~1.5h。为保证水流自下而上垂直流动,要求池子直径与沉淀区深度之比不大于3:1。中心管内水流速应不大于0.03m/s,而当设置反射板时,可取0.1m/s。竖流式沉淀池的优点是:排泥容易,不需设机械刮泥设备,占地面积较小。排泥控制:沉淀槽及时排泥有利于沉淀槽正常发挥其沉淀澄清功能。当排泥不及时时,泥斗中的污泥泥位逐渐上升,上升到一定高度时将影响沉淀,使沉淀槽出水SS上升,使沉淀槽不能正常工作。排泥过量,排出的污泥含水量增大,甚至于排水这样增大了污泥处置负担,也不利于沉淀槽稳定工作。(7)气浮反应设备※主要材料:Q235钢板※防腐:内壁衬环氧树脂玻璃钢,厚度≥3mm。外壁二度防锈漆二度面漆,颜色由甲方指定。※规格:2000×1900×2000mm※配置:1.PH在线仪(传感器),PH在线检测进水中的PH值。安装在反应设备第一格出水处。2.搅拌机3台,每台N=0.55kw。※投加药品:分三格。第一格投加酸或碱调节废水中的PH值\n,第二格投加PAC,第三格投加PAM。(8)气浮装置气浮装置由气浮设备本体、溶气罐、刮渣小车、溶气水泵、溶气释放器、控制柜等组成等组成。※规格:4600×2000×2500mm※数量:1套主要材质:Q235A,内衬δ=3mm玻璃钢防腐。接触室的水上升流速:10~20mm/s接触室内水停留时间:60S进水接触室的流速:<0.1m/s分离室的水流向下流速:1.5~2.5mm/S分离室的液面负荷为:5.0m3/m2·h溶气压力:0.35MPa回流比:35%--45%气浮池有效水深:2m穿孔集水管的最大流速为:0.5m/s刮渣机的行车速度不宜大于:5m/min溶气罐的截面水力负荷:100~150m3/m2·h溶气罐工作压力:0.35MPa溶气罐内填料高度:1.2m※配置:①溶气水泵\n流量:Q=0~9m3/h扬程:H=0~45m数量:2台(一用一备)②溶气罐1台,Φ600mm③溶气释放器TV型④行车式刮沫机1台⑤空压机1台※气浮机理:利用高压下使水溶入大量空气,溶气水在气浮设备内通过释放器骤然减压时释放出无数微细的过饱和气体,与经过混凝反应的废水中悬浮物结合浮上水面形成浮渣,刮渣机定期将浮渣刮去,使污染物质从废水中分离出去,达到净化效果。整套设备全自动恒压运行。全自动变频恒压气浮性能特点如下:(1)保持溶气水压力恒定,使变频恒压气浮设备始终处于最佳处理效果的稳定运行状态。压力变送器将溶气水压力信号变送为电信号传输给变频恒压控制器。变频恒压控制器接受信号后将其信号值与设定值进行比较,出现偏差及时采用PID调节方式改变变频器的输出频率,从而相应改变调整了溶气泵的转速,即溶气水泵输送水量得到了调节。当溶气水压力向低偏移时,增大溶气水泵输送流量,使溶气水压力上升至设定压力:当溶气水压力向高偏移时,减少溶气水泵输送流量,使溶气水压力下降至设定压力。\n(2)自动控制溶气罐的工作水位,使溶气处于最佳状态。水位高时,自动打开溶气罐进气电磁阀,进行进气,使水位下降至正常水位。水位低时,自动关闭溶气罐进气电磁阀,使水位上升至正常水位。从而确保变频恒压气浮设备可靠运行。气浮设备正常运行必须连续不断地释放过饱和溶气,饱和溶气是在溶气罐内产生的。在高于大气压的环境中,空气与水接触,空气溶入水中直至饱和。溶气罐正常工作必须维持一定的水位,使空气与水有一定的接触界面,水位高了或水位低了,接触界面变小直至无界面,生产不了溶气水,整个气浮设备也就不能正常工作。(3)特制填料,增大接触面积使溶气罐溶气效率提高,缩短溶气饱和所需时间,确保饱和溶气水正常生产。(4)采用新型溶气释放器,使溶气释放时气泡直径小且分布均匀、分布面积大,有利于悬浮絮凝体浮上,提高气浮去除率。该溶气释放器具有在线清洗功能,当运行中发生堵塞时,只要提供压缩空气即能在工作状态下进行清洗。3、综合废水处理(1)综合废水调节池综合废水调节池采用钢筋混凝土结构,由甲方负责施工,主要用于收集和储存磷化预处理后废水、涂装预处理后废水等。由综合废水提升泵提升至二段水解好氧池。※配置:①液位变送器:1台;②综合废水提升泵:SSP-50.75-50(s),Q=0~13.2m3/h,H=0~10m,N=0.75kW,2台(1用1备),上海川源,不锈钢材质。③潜水搅拌机:2台,不锈钢材质。\n(2)二段水解好氧池※主材材质及防腐:Q235,设备内外表面除锈,除锈等级Sa2.0级。设备防腐形式为环氧防腐。外壁除锈后刷防锈底漆两度,中间漆一度,面漆两度,面漆颜色待设备安装后另定。※规格:一段水解好氧6500×6000×5500㎜二段水解好氧5200×2000×5500㎜※配置:①填料支架,DN20②组合式填料③曝气器,配带管卡及连接件④空气管路⑤出水堰,材质为碳钢※水解、好氧、兼氧、曝气装置功能及原理:水解—好氧生化处理是近几年来我公司开发出来的一项处理有机污水的新技术,并已有八年较为成熟的工程实践经验。本文从水解机理,水解工艺的特点,水解工艺的设计要点,水解工艺性能指标,以及水解工艺适用范围内容,对水解工艺作一简介。(A)水解机理\n从化学角度来说,水解反应是一种常见的普遍存在的化学反应过程,可以说,绝大多数化合物,在一定条件下,与水接触后,都会发生反应。我们讨论水解反应,就是讨论化合物与水的反应,也就是讨论化合物分子中电子分布及其电荷与水发生的反应。绝大多数有机化合物的反应是共价键的形成和断裂过程。水解反应可致共价键发生变化和断裂,即使化合物在分子结构,形态上发生变化。研究水解反应,就是研究化合物的水解经路、反应产物,以及影响水解程度和速率的诸因素。污水处理工艺中的生物化学(生化)处理法,是处理有机污水的主要方法。水解工艺是其中的一种新开发出来的工艺过程。因此,我们这里所说的水解工艺,是有别于化学反应的生物化学反应。化学水解的速率,在很大程度上受化合物自身的分子结构、水的PH值(即酸、碱度)和温度影响。在这里,酸和碱是化学反应的催化剂。而生物化学领域中的水解,则是依靠生物酶起催化作用、加速水解反应。酶的催化反应效率要比相应无酶反应高106—1013倍,这是生物酶的特殊作用。概括说,我们这里讨论的指复杂的有机物分子,在水解酶参与下加以水分子分解为简单化合物的反应。反应是在缺氧条件下进行的。1)水解工艺与厌氧工艺的区别要区别水解工艺与厌氧工艺的概念,必须先了解厌氧工艺的反应经路。通常,我们把厌氧反应分为四个阶段:第一阶段水解;第二阶段酸化;第三阶段酸性衰退;第四阶段甲烷化。在水解阶段,固体物质溶解为溶解性物质,大分子物质降解为小分子物质,难生物降解物质转化为易生物降解物质。在酸化阶段,有机物降解为各种有机酸。水解和产酸进行得较快,难以把它们分开。起作用的主要微生物是水解菌和产酸菌。我们所说的水解工艺,就是利用厌氧工艺的前两段,即把反应控制在第二阶段,不进入第三阶段。为区别厌氧工艺,定名为水解(Hydrolization)工艺。水解反应器中实际上完成水解和酸化两个过程。但为了简化称呼,简称为“水解”。\n水解工艺系统中的微生物主要是兼性微生物,它们在自然界中的数量较多,繁殖速度较快。而厌氧工艺系统中的产甲烷菌则是严格的专性厌氧菌,它们对于环境的变化,如PH值、碱度、重金属离子、洗涤剂、氨、硫化物和温度等的变化,比水解菌和产酸菌要敏感得多,并且生长缓慢(世代期长)。最重要的是水解工艺和厌氧工艺中的两类不同菌种的生态条件差异很大。水解工艺是在缺氧条件下反应,而厌氧工艺则是在厌氧条件下反应。这里说的“缺氧”(anoxic)有别于“厌氧”,所谓厌氧(annaerobic)作用是指绝对的无氧(溶解氧DO=0),而缺氧(anoxic)作用是指无氧或微氧(DO<0.3-0.5mg/l)。正因为水解工艺是在缺氧条件下完成,因而在工程实施中,可将工艺后续好氧工艺串连组合在一个反应器中完成,实现水解-好氧工艺。为区别厌氧-好氧工艺,把水解(H)-好氧(O)工艺,暂定名为H/O法。2)常见主要有机污染物的水解反应经路(1)糖类(碳水化合物)物质的水解。糖类物质由碳、氢、氧三种元素构成,是多羟醛或羟酮及其缩合物的某些衍生物的总称。可分为单糖、低聚糖和多糖。单糖是不能水解的,是最简单的碳水化合物,如葡萄糖、果糖。低聚糖中,由两个分子单糖结合而成的称二糖,三个分子单糖结合的称三糖。庶糖、麦芽糖和乳糖属二糖;棉子糖属三糖。低聚糖通过水解,生成单糖。多糖是由多个单糖或其衍生物所组成的碳水化合物。淀粉、纤维素、琼胶、果胶等属多糖物质。多糖通过水解,生成原来的单糖,或其衍生物。在有机污水中,一般以水解形式存在的物质为较多,例如淀粉。水解淀粉的酶,大致可分为四类,即a一淀粉酶,b一淀粉酶,淀粉1-6糊精酶和葡萄糖淀粉酶。淀粉在上述水解酶作用下的水解经路为:\n淀粉→糊精→麦芽糖→葡萄糖当多糖类物质水解成葡萄糖后不能再水解了。如果反应条件仍处于缺氧条件,则葡萄糖会通过糖的酵解过程分解成2个丙酮酸(即1×C6→2C3)。至此,多糖类的水解(酸化)过程全部完成。进一步的彻底降解,只能在有氧条件下才能完成即在有氧条件下丙酸酮进入三羧酸循环,达到完全的氧化:2CH3COCOOH+4H+6O2→6CO2+6H2O。(2)蛋白质的水解。蛋白质是由多种氨基酸分子组成的复杂有机物。它由C、H、O、N等主要元素组成,有的还含有Fe、I、P、S等元素。蛋白质与糖类、脂肪类物质分子的主要不同点在于它的组分含有N素。在蛋白质中,氮的含量平均约为16%。蛋白质不能直接被微生物利用,在进入细胞组织之前,需经蛋白质水解酶的作用,使其水解成氨基酸。其水解经路为:蛋白质→多肽→二肽→氨基酸。至此。蛋白质的水解过程完成。实际上蛋白质水解到二肽阶段就可作为底物,被微生物细胞所利用。(3)脂肪(类脂肪)物质的水解。脂肪是不含氮的有机化合物,由C、H、O等元素组成。脂肪的降解也是首先在细胞外,通过脂肪水解酶发生水解,生成甘油和相应的脂肪酸。甘油的进一步降解类似于糖解过程的一部分,转化为丙酮酸。至此,水解反应完成。水解产物脂肪酸丙酮酸的进一步降解,则需在有氧下进入三羧酸循环,达到完全的氧化。(4)芳香族化合物的水解。尽管苯环的化学结构相当稳定,但大部分苯环物质可在微生物的作用下被降解。\n降解经路大致可分为3种形式。A生态变化。芳香族化合物从一种化合物形态转化为另一种形态。例如芳香族硝基化合物(硝基苯)还原成苯胺。这一特性可利用到污水处理工程中。众所周知。苯胺是可以在好氧下,予以彻底降解,而且降解速率较快,但硝基苯则不然,它不能在好氧条件下降解。可是硝基苯在缺氧条件下在兼性微生物的作用下,可转变形态,成为苯胺,然后通过好氧生物作用,达到彻底降解。B苯环断裂。在缺氧条件下,由于兼性微生物的作用,某些苯环化合物可以出现苯环裂解。苯环的裂解。包括两个基本步骤:首先生成两个邻位羟基化合物,再发生苯环的断裂,分裂为有机酸。当有机物降解为有机酸后,再通过好氧条件下的三羧酸循环予以彻底降解。C长链分子断裂。在染料工业中,偶氮系列染料占有60%的比重。偶氮基系染料中的发色基团。一旦偶氮基团被降解,则染料原有的色泽将消失。在兼性微生物作用下的水解过程,会发生染料分子的裂解,使偶氮键断裂,并形成新的碎片分子。因而,虽然偶氮化合物的可生化性较差,但通过水解裂解,生成的苯胺类化合物,可生化性就变得十分好,它的BOD5/CODcr比值明显上升。甲基橙染料,系偶氮类化合物,它的可生化性较差,属难生化物质,BOD5/CODcr比值仅为0.03-0.025,但水解反应后,形成的苯胺结构碎片分子,其BOD5/CODcr比值,上升至0.41-0.59。(B)水解工艺的特点(1)污水经水解处理后,BOD5/CODcr比值,有明显升高。例如制药厂土霉素生产废水,进水BOD5/CODcr的比值0.34,经水解后,比值上升为0.43,可生化性得到了提高。\n(2)对厌氧处理而言,水解反应的水力停留时间较短。对工业污水中的有机污染物来说,根据其分子结构、分子量大小,水解反应一般在4-18小时完成。(3)用膜法水解工艺,由于生物量大、容积负荷高,能适应进水CODcr负荷变化。一般说,进水CODcr浓度升高3-4倍,而出水CODcr的去除率,非旦不下降,反而升高,即进水浓度越高,CODcr去除率高。水解工艺有很大的耐冲击负荷能力。(4)水解工艺运行稳定,受外气温变化影响小。一般说水温在3-40℃之间,因为水解菌种由中温和低温菌种协同作用。(5)水解池不产生如厌氧反应那样的臭味,水解池可设计成敞口式的。敞口的水解池,池子越深,效率越高,在地基地耐力许可的条件下,池深可达8.5-9m,可节省用地,适于用地紧张的城市内的污水站。特别是对化工企业,在消防距离不能满足要求的情况下,水解工艺比厌氧工艺有其实际应用价值。(6)水解菌种不同于专性厌氧菌种甲烷菌,它是一种兼性菌种,在自然界中存在的量较多,而且存在的面亦较广,在工程实施时,容易培菌。一旦污水中有机污染物(底物)发生变化,处理装置也能很快适应。这完全不同于厌氧处理中的甲烷菌。对甲烷菌而言,由于它是单一性菌种,只要底物发生变化,甲烷菌就在衰亡。从市场经济的规律来说,企业的产品结构必然受市场需要所支配,生产的产品很有可能不断更新转换,污水中的有机污染物成分亦会相应发生变化。水解菌种的易殖性及其强适应性,使水解工艺较厌氧工艺有其突出的优点,即能适应企业产品结构的变化。(7)水解工艺具有另一个比较突出的优点是,随运行时间的推移,CODcr的去除率呈明显的增长趋势。上海冠生园食品总厂污水站1991年9\n月验收时,水解池的去除率为50%,1993年9月水解池的去除率已上升至85%。又如四平市金士百啤酒厂污水站1996年5月验收时水解池的去除率为50%,到1998年已上升至80%。(8)多段H/O工艺,可实现生物脱氮,工程实践表明,氨氮可由原水299mg/l降至5mg/l以下。(9)一般说,各污水站都设调节池。工程实施时,可利用调节池,内加分格及纤维填料,作膜法水解池用,实现一池多用,可节省基建投资。由于水解池本身有较高的CODcr去除率,因而可作为去除CODcr的一级构筑物。对已建有机污水站来说,若将调节池改造为水解池,可使整个污水站的CODcr总去除率提高30%左右。(C)水解工艺的设计要点(1)控制进水PH值。水解工艺的兼性菌种对PH值的适应范围很宽(PH值5.5-10之间)。但最佳值,应与后续处理条件一并考虑。(2)控制溶解浓度,一般来说,DO值应控制在<0.3-0.5mg/l。(3)池形设计要造成良好的水力工况。应控制池深、池长、池宽的比例。池内分格,造成上下推流、水平推流、减少“死区。水解池是否加盖,可视进水温度,水力停留时间及地区冬季室外温度等诸因素而定。(4)根据不同有机污染物的分子结构、分子量,设计前最好先小试,确定有机污染物的水解速率(水力停留时间),工程实施时,作适当放大。(5)控制C、N、P比例。例如上海冠生园食品总厂污水缺N素,而临安化工厂(生产染料)污水中富C素和N素。有条件的话,将生活污水引入处理系统,对平衡的环状分子结构可连续串联水解—好氧2至3次(即两段H/O\n法或三段落H/O法)。此时,应控制水解和好氧反应水力停留时间的最佳比例。(D)解工艺性能指标水解池的CODcr去除率为30-50%(某些工程可达60-80%);固体悬浮物的水解率为60-65%;水解-好氧工艺与全好氧工艺相比,能耗可节省40%左右。占地面积比厌氧工艺或纯好氧工艺节省20-30%。水解-好氧工艺(H/O工艺)的CODcr总去除率可达到96-98%。(E)水解工艺适用范围1)目前已在下列工业废水处理站应用了水解工艺:食品生产厂废水,啤酒废水,涂装废水、含油废水、生物制药废水、石油化工废水、制革废水、特种化工废水、化工染料废水、发酵、酿造工业废水、医院含菌废水、机械加工废水及类似的生活污水。2)可适用的工业生产污水及类似的生活污水,采用H/O工艺目前已能处理COD进水浓度200—10000mg/l的废水。水解—好氧处理工艺(H/O工艺)是由我公司开发出来的处理综合污水的新工艺。该技术已分别在一九九四年及一九九七年两度被国家环境保护局认定为处理有机废水的最佳实用技术推广项目;并被国家科委确认为[九五]重点推广的科技成果。水解好氧槽含曝气设备及专用填料。(3)斜管沉淀池※功能:将经生化处理后的废水进行固、液分离。※结构形式:异向流斜管沉淀,沉淀槽底配棱形污泥斗,棱斜面倾角55°。\n※主材材质及防腐:Q235,设备内外表面除锈,除锈等级Sa2.0级。设备防腐形式为环氧防腐,外壁除锈后刷防锈底漆两度,中间漆一度,面漆两度,面漆颜色待设备安装后另定。※规格:槽体2600×5200×5000㎜※配置:①斜管填料②搅拌机:2台※原理:沉淀是使水中悬浮物(主要是可沉固体污染物)在重力作用下下沉,从而与水分离,使水质得到澄清。在沉淀过程中能发生凝集或絮凝作用,使浓度低的悬浮颗粒质量增加,沉降速度加快,沉速随深度而增加。斜管沉淀是利用浅池原理而发展出来的一种池型。减少沉淀池的深度,可以缩短沉淀时间,因而减少沉淀池的体积,也可提高沉淀效率。在斜板式沉淀池或斜管沉淀池中,水流方向相对于水平而言是呈倾斜方向的。斜板(管)沉淀器的水流接近层流状态,对沉淀有利,且增大了沉淀面积以及缩短了颗粒沉淀距离,因而大大减少了废水在池中的停留时间,其处理能力高于一般沉淀池,占地也小。※排泥控制沉淀装置及时排泥有利于沉淀装置正常发挥其沉淀澄清功能。当排泥不及时时,泥斗中的污泥泥位逐渐上升,上升到一定高度时将影响沉淀,使沉淀装置出水SS上升,严重时甚至堵塞斜管,使沉淀装置不能正常工作。\n排泥过量,排出的污泥含水量增大,甚至于排水这样增大了污泥处置负担,也不利于沉淀装置稳定工作。4、全自动加药装置①加药设备(石灰)由溶药箱、投药箱、搅拌机、计量泵组成。溶药箱外形尺寸:800×800×1200(H)溶药箱材质:PE数量:1台投药箱外形尺寸:800×800×1200(H)投药箱材质:PE数量:1台配套含氟塑料磁力驱动泵和搅拌机②加药设备(PAM阴)由溶药箱、投药箱、搅拌机、计量泵组成。溶药箱外形尺寸:800×800×1200(H)溶药箱材质:PE数量:1台投药箱外形尺寸:800×800×1200(H)投药箱材质:PE数量:1台配套含氟塑料磁力驱动泵和搅拌机③加药设备(PAC)由溶药箱、投药箱、搅拌机、计量泵组成。\n溶药箱外形尺寸:800×800×1200(H)溶药箱材质:PE数量:1台投药箱外形尺寸:800×800×1200(H)投药箱材质:PE数量:1台配套含氟塑料磁力驱动泵和搅拌机④加药设备(H2SO4)由投药箱、计量泵组成。投药箱外形尺寸:800×800×1200(H)投药箱材质:PE数量:1台配套含氟塑料磁力驱动泵※功能及原理:全自动加药装置由溶药箱、贮药箱、搅拌机、计量泵等组成。溶药箱、贮药箱本体主材材质:PE,溶药箱配置搅拌机,搅拌机轴与浆片材质为不锈钢。溶药箱、加药箱配置液位控制开关。每套加药设备配备加药泵,加药泵采用含氟塑料磁力驱动泵。PH调节石灰乳或酸的投加采用PH在线跟踪加药。采用PH在线自动跟踪调整被处理污水的PH值,PH仪监测污水的PH值,并将其值与设定值进行比较,根据偏差,输出相对应的信号,控制NaOH(或石灰乳)的投加量,调整污水的PH值,使污水的PH\n值始终维持在设定值(最佳处理效果)的范围内。采用PH在线自动跟踪调整被处理污水的PH值,其优点明显,NaOH(或石灰乳)的投加量随污水的PH值而及时改变,投加量合理,剂量最小,运行经济。※药剂量的配制和投加药剂的配制一般在溶解池和溶液池中进行。首先将药剂倒入溶解池(溶药箱)中,加入适量水,用机械、水力或压缩空气搅拌使药剂完全溶解,然后将溶解的药液输送到溶液池(贮药箱)中。在实际配制中,应提前按规定的浓度计算好药剂的投加量。①固体药剂的配制可根据式计算m=C·V·1000式中m—固体药剂的量(kg);C—欲配制的药液的浓度(%或kg/m3);V—欲配制的液体的体积(m3)。②液体药剂的配制可根据公式计算V=C1·V1/C式中C—液体药剂的浓度(%);V—液体药剂的体积(m3);C1—欲配制的药剂的浓度(%);V1—欲配制的药剂的体积(m3)。\n所配制的溶液浓度大小关系到药剂效果的发挥和每个工作日的配制次数。浓度太高或太低,药效都不易发挥,浓度太低,每班配置次数又太多。合适的配制浓度一般在5%~15%的范围内。处理规模较小时,浓度可低于5%,处理规模较大时,配制浓度一般大于10%。配制好的药液不能放置太长时间。另外应特别注意一定要准确配制出所要求的药液浓度,如果配制浓度存在1%的误差,投药量的误差就会大于10%,这样再精确的计量设施也不能保证准确的加药量。4、污泥处理(1)污泥池污泥池采用钢筋混凝土结构,由甲方负责施工,主要用于收集和储存沉淀槽1#、2#排泥、斜管沉淀池排泥和涂装废水气浮装置排渣。由污泥提升泵提升至污泥浓缩槽。※V有:按设计产生污泥量计※配置:①液位变送器:1台。②污泥提升泵:SSP-50.4-50(s),Q=0~9m3/h,H=0~7.5m,N=0.55kW,1台(1用1备),上海川源,不锈钢材质。(2)污泥浓缩槽※主材材质及防腐:Q235,设备内外表面除锈,除锈等级Sa2.0级。设备内衬玻璃钢防腐,厚度3mm,外壁除锈后刷防锈底漆两度,中间漆一度,面漆两度,面漆颜色待设备安装后另定。※功能:将污泥提升泵提升进来的污泥进行浓缩。※规格:φ2500×4500(H)※结构形式:竖流式,圆形。(3)厢式压滤机※功能:污泥脱水\n※规格:过滤面积20m2※配置:①螺杆泵:Q=0~9m3/h,H=0~60m,2台※原理:厢式压滤机是间隙操作的加压过滤设备,广泛应用于化工、冶金、制药、食品、印染、环境保护(污水、淤泥处理)等行业各类悬浮液的固液分离。本公司生产的厢式压滤机采用点状凸圆锥台体设计,模压成型,过滤面积大,滤速快,过滤周期短,极大地提高了工作效率和经济效益。其化学性能稳定,抗腐蚀性强,耐酸、碱、盐和极性溶剂,无毒、无味、重量轻、强度强、拉板轻松、卸料和更换滤布方便。\n七、电气设备控制1、电气设备控制系统污水处理站设备较多且分布不集中,工艺控制较复杂,为保证各设备运行控制可靠、灵活、管理方便,该污水处理站设集中控制柜,根据需要设置现场操作站,低压控制元件集中设置在电控柜内,柜面设有电流电压表及控制旋钮和人机界面,显示各用电设备的工作状况,在现场可以进行手动控制和自动控制的转换。整个控制系统采用一套可编程序控制器(PLC)及现场总线通讯控制系统对污水处理站用电设备实现自动控制,并实现对下位实时级的数据采集、数据处理、数据图形界面显示及控制等操作。最终达到提高管理水平、工作效率的目的,保证污水站的用电设备安全可靠的运行。2、电气设备控制方式本系统电气控制设备主要由自带电控柜、水泵、搅拌机及提升泵组成,根据这一特点,电气设备每台为一个单元采取短路保护,电机每台为一个单元采取短路及过载保护,一般电机启动采用直接启动控制方式,并设备手动或自动转换选择开关。3、成套电气控制设备电控柜(L×D×W=2000×600×800mm)现场操作箱(L×D×W=600×600×350mm)三、测量单元1、液位:\n站内设液位计8套。液位控制如下。名称高液位中液位低液位磷化废液池√√√磷化废水池√√√脱脂废液池√√√脱脂废水池√√√电泳废液池√√√电泳废水池√√√喷漆废水池√√√综合废水调节池√√√污泥池√√√2、PH测量显示:PH自控仪(工艺选配),PH测量信号送中控室3、流量测量显示流量计(工艺选配),测量信号送中控室。4、压滤测量显示压力变送器1套,测量信号送中控室。\n八、新建构筑物一览表序号名称型号及规格单位数量材质备注1磷化预处理磷化废液池V有待定座1钢砼结构甲方负责磷化废水池V有待定座1钢砼结构甲方负责2涂装污水预处理脱脂废液池V有待定座1钢砼结构甲方负责电泳废液池V有待定座1钢砼结构甲方负责喷漆废水池V有待定座1钢砼结构甲方负责涂装废水调节池V有待定座1钢砼结构甲方负责3综合废水调节池V有待定座1钢砼结构甲方负责4污泥池V有待定座1钢砼结构甲方负责5设备用房由甲方提供现有机房座1轻钢结构甲方负责\n九、设备清单序号设备名称规格型号数量制造商备注一、磷化废水预处理系统1磷化废液池提升泵SSP-50.4-50(s)Q=0~9m3/hH=0~7.5mN=0.55kW2台1用1备不锈钢材质2磷化废水提升泵SSP-50.4-50(s)Q=0~9m3/hH=0~7.5mN=0.55kW2台1用1备不锈钢材质3潜水搅拌机2台不锈钢4电磁流量计2台5液位变送器0~6m水深4~20mA2台防腐型6磷化废水反应槽2000×1000×2000mm1台配套搅拌机2台N=0.55kW碳钢内衬玻璃钢防腐7沉淀槽φ2000×4500(H)1台碳钢内衬玻璃钢防腐8PH反调槽2000×800×1200mm1台碳钢内衬玻璃钢防腐配套搅拌机2台N=0.55kW9PH在线检测仪2台二、涂装污水预处理系统\n1喷漆废水池提升泵SSP-50.4-50(s)Q=0~9m3/hH=0~7.5mN=0.55kW2台1用1备不锈钢材质2电泳废液池提升泵SSP-50.4-50(s)Q=0~9m3/hH=0~7.5mN=0.55kW2台1用1备不锈钢材质3脱脂废液池提升泵SSP-50.4-50(s)Q=0~9m3/hH=0~7.5mN=0.55kW2台1用1备不锈钢材质4涂装废水调节池提升泵SSP-50.4-50(s)Q=0~9m3/hH=0~7.5mN=0.55kW2台1用1备不锈钢材质5潜水搅拌机5台不锈钢6电磁流量计4台7液位变送器0~6m水深4~20mA4台防腐型8PH调节反应槽2000×1900×2000mm1台配套搅拌机3台N=0.55kW碳钢内衬玻璃钢防腐9PH在线检测仪2台10沉淀槽2#φ2000×4500(H)2台碳钢内衬玻璃钢防腐11气浮反应设备槽体2000×1900×2000mm含搅拌机3台1台碳钢内衬玻璃钢防腐\n12气浮装置槽体4600×2000×2500mm1台碳钢内衬玻璃钢防腐13溶气罐φ600×2700(H)1台14溶气水泵Q=0~9m3/hH=0~45m2台管道离心泵15空压机1台16行车式刮沫机1台三、综合污水调节池1综合废水提升泵SSP-50.75-50(s)Q=0~13.2m3/hH=0~10mN=0.75kW2台1用1备不锈钢材质2潜水搅拌机2台不锈钢3综合污水调节池液位变送器0~6m水深4~20mA1台防腐型4二段水解好氧组合槽6500×6000×5500mm+5200×2000×5500mm1台内装组合式填料和曝气器5鼓风机Q=5.99m3/min,H=5.0m,N=11KW2台1用1备6斜管沉淀池槽体2600×5200×5000mm含搅拌机2台1台四、污泥处理系统\n1污泥提升泵SSP-50.4-50(s)Q=0~9m3/hH=0~7.5mN=0.55KW2台1用1备不锈钢材质2污泥池液位变送器0~6m水深4~20mA1台防腐型3污泥浓缩槽φ2500×4500(H)1台碳钢内衬玻璃钢防腐4厢式压滤机过滤面积20m21台5螺杆泵Q=0~9m3/hH=0~60m2台1用1备五、加药系统1投药设备Ca(OH)2溶液箱和投药箱800×800×1200含氟塑料磁力驱动泵及搅拌机1套PE材质2投药设备H2SO4投药箱800×800×1200含氟塑料磁力驱动泵1套PE材质3投药设备PAC溶液箱和投药箱800×800×1200含氟塑料磁力驱动泵及搅拌机1套PE材质4投药设备PAM溶液箱和投药箱800×800×1200含氟塑料磁力驱动泵及搅拌机1套PE材质六、其他1钢平台全套含栏杆及扶手\n2系统管道全套3系统阀门全套4电线电缆、桥架全套5中央控制柜全套6工控机台17显示器19#液晶显示器台1\n附录一常用破乳工艺综述1乳化液的特性乳化液是一种分散度不高的胶体系数,胶体系统的第一个基本特性是具有一定分散度的多相系统,属于热力学不稳定体系,胶体颗粒的稳定性完全依靠吸附稳定剂并建立双电层而获得;胶体系统的第二个基本特性是分散度易变的系数,乳化液的稳定性只是相对的,胶粒在长时间放置后会逐渐凝并成大粒子而与连续相分离,因此这种系统又称为聚集不稳定系统。DLVO理论(TheDerjaguin-LandauandVrwey-OverbeekTheory)认为影响乳化胶粒聚结不稳定的主要因素有下列两点;(1)乳化胶粒间的相互吸引胶粒间的相互吸引本质上是范德华引力,但胶体粒子是许多分子的聚集体,胶粒间的引力是胶粒中所有分子引力的总和。这种胶粒之间的引力是远程作用的范德华引力,它与距离的3次方成反比,与一般分子间的引力(与距离的6次方成反比)不同。(2)乳化胶粒间的相互排斥根据扩散双电层的模型,可以认为胶体粒子是带电的,其四周为离子氛所包围,胶粒带正电荷。当胶粒相互接近到离子氛发生重迭时,处于重迭区中的离子浓度显然过大,破坏了原先电荷分布的对称性,引起了离子氛中电荷重新分布,即离子从浓度较大的重迭区向外扩散,结果使带正电的胶粒受到斥力而相互脱离。理论证明,这种斥力为胶粒间距离的指数函数。由上述两点可知,当两胶粒相距较远时,离子氛尚未重迭,只是胶粒间的吸引力在起作用,故总位能为负值;随着距离的缩短,离子氛重迭,斥力开始起作用,总位能逐渐上升为正值,但与此同时,胶粒之间的吸引力也随距离缩短而迅速增大,至一定距离处,吸引力又占优势,总位能开始下降,这样在Eh处出现一个位垒,总位能达最大值(见图1-1)。\n乳化胶粒距离EA+ER排斥能ER总位能EEh吸引能EA图1-1乳化胶粒距离与位能的关系图2破乳工艺综述含油废水中的油常以浮油、分散油、乳化油或溶解油的形式存在,常粘附在其它悬浮固体表面上。废水中的浮油、分散油一般可以通过自然浮上法、吸附法、旋流分离法、分散凝结法加以处理,溶解油可经生化处理等方法加以去除,而乳化油测由于其具有高度的稳定性、含表面活性物质等而成为一类难处理的废水。常用的乳化油废水破乳的方法有三类:①机械破乳通常是采用离心分离,利用油、水的密度不同,经离心加热而使油相的粘度降低而加快破乳,该方法在乳化油废水的实际处理上应用较少。②物理法常用的物理破乳法有电沉降法、超声波法、过滤法等。电沉降法主要用于油包水(W/O)型乳化液破乳;超声波破乳作用的强度不应太大,否则可能导致分散;过滤破乳是使乳状液通过多孔材料或过滤装置实现油水分离。物理法在乳化含油废水处理上的实际应用也较少。③化学破乳法化学破乳法主要是改变乳化液的类型和界面性质,使它变的不稳定而发生破乳。通常是通过投加药剂来实现这一过程,工程上应用较为广泛。化学破乳法大体上有以下几种:●酸碱破乳含油废水中细微的油滴表面往往覆盖一层带有负电荷的双电层,通过用酸将废水调至酸性,产生的质子就会中和双电层,改变液滴表面带电情况,破坏其稳定性,促进油滴凝集,并得到分离。PH\n调节多为硫酸、磷酸二氢钠或二氧化碳,通常伴随有加热升温过程,再以石灰或碱液中和,最终实现油水分离。这种方法的特点是工艺和设备比较简单,效果稳定,但一般效率较低,出水含油虽较高,常作为一种含油废水预处理方法使用。●无机混凝剂破乳乳化油废水中加入金属盐类化合物,其阳离子部分可以起去除乳化油界面存在的表面活性剂及抑制双电层的作用,使油滴经凝集、吸附等机理而被去除。根据Sehulze-Hardy法则,各种金属离子的混凝作用与其离子价数的六次方在正比,故铝盐、铁盐广泛作为无机混凝剂来处理废水,如硫酸铝、明矾、碱式硫酸铝、碱式氯化铝、三氯化铝、磷酸铝、复配粉末药剂和三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁等。此外,钙盐、镁盐、锌盐、矿泥等系列来可作为破乳剂使用,如硫酸钙、碳酸钙、氯化钙、硫酸镁、硅酸镁、硝酸镁、氯化锌、硼泥、电石糊等。无机混凝剂破乳的特点为:效果较稳定,处理费用较低,一般需结合混凝沉降或气浮工艺,但处理效果受废水中表面活性、乳化剂类型影响较大,适合于处理稳定性较差的乳化油废水,目前在实际废水处理中应用广泛,存在的问题是渣量较大,适用乳化油废水不广等。●有机絮凝剂破乳有机絮凝剂可分为两种,一种为高分子药剂,破乳机理一般以吸附架桥作用为主,高分子絮凝剂又有阳离子型、阴离子型、非离子型等,如含阳离子,则可体现有一定程度的电中和特性。另一种为表面结构改性物,通过改变乳化油废水中表面活性物质的特性而使表面失稳使油水分离。高分子絮凝剂主要有聚丙烯酰胺系列、聚丙烯睛系列、聚胺系列、聚醚系列、天然改性物系列等:表面结构改性物则以表面活性物质为主,种类较多,如十二烷基苯磺酸钠、高级脂肪酸钠、某些脂肪酸盐等。有机絮凝剂破乳的特点为专一性较强,适用于难破乳处理的场合,效果较好。问题是有机絮凝剂种类繁多,实际使用中选用的难度较大,而且价格相对较贵,国内的研究相对滞后,大多停留在实验室阶段,可供选择的品种较少。●无机与有机药剂的复配或配合使用为取得优良的破乳效果,往往把一些无机混凝剂与有机絮凝剂做成复配制剂使用,或者将二者配合使用,在实际的工程上这类应用较多。其最大的特点是可以获得最大颗粒的絮体,并把油滴凝集或吸附而去除,也可加入二种不同分子量的聚合物,一个分子量较小,而另一个较大,这可取得较大的絮体,相应的处理效果也更好。\n附录二化学沉淀化学沉淀是向废水中投加某些化学药剂,使与废水中的污染物发生化学反应,形成难溶的沉淀物,然后进行固液分离,从而除去废水中污染物,此法称为化学沉淀法。采用化学沉淀法,可以把水中重金属离子(如汞、镉、铅、锌、铬等)、碱土金属(如钙、镁)及某些非金属(砷、氟、硫、硼等)予以去除。对于危害性很大的重金属废水,化学沉淀法是常用的一种主要处理方法。1化学沉淀法的基本原理化合物在水中的溶解能力可用溶解度表示,一个化合物在它的饱和溶液中的浓度叫饱和浓度,习惯上称作溶解度。例如硫化锌的饱和浓度是3.47×10-12mol/L,它的溶解度也就是3.47×10-12mol/L。如果化合物在溶液中浓度超过饱和浓度,该化学物就会从溶液中析出,称此过程为沉淀过程。在化学中把在100g水中最大溶解量在1g以上的,列为“可溶”物质;在0.1g以下的列为“难溶”物质,介于两者之间的,列为“微溶”物质。用化学沉淀法处理废水时,涉及的沉淀物几乎都是难溶的电解质,难溶的无机化合物的溶液都是稀溶液,电离度可作为100%,即溶解的电离质可作为全部以离子状态存在于溶液中。例如,在硫化锌的饱和溶液中,固态的硫化锌和溶解的硫化锌必成如下的平衡关系。ZnS(固体)=Zn2++S2-(1)[Zn2+][S2-]=Ksp(2)而[Zn2+]与[S2-]等于硫化锌的溶解度,即3.47×10-12。上式中,Ksp为溶度积常数,简称溶度积。Ksp=(3.47×10-12)2=12×10-23。在一个有多种离子的溶液中,如果其中两种离子A+和B-能化合成难溶化合物AB,则可能出现下列三种情况之一:(1)[A+][B-]<KAB溶液未饱和,A+,B-离子全溶解在水中。(2)[A+][B-]=KAB溶液饱和,但不产生沉淀。(3)[A+][B-]>KAB溶液过饱和,必有难溶化合物AB从溶液中沉淀析出。可见产生沉淀的条件是离子积大于溶度积。若去除的污染物是[A+],则把[B-]物质称为沉淀剂。化学沉淀法就是投加沉淀淀剂以降低水中某种离子浓度的方法。废水的很多种无机化合物的离子,可以采用上述原理,从水中去除。至于某一种具体的离子可否采用化学沉淀法与废水分离,首先决定于是否找到适宜的沉淀剂。沉淀剂的选择可参看化学手册中的溶度积表。表1列出一些难溶物质的溶度积。表1某些难溶物质的溶度积\n分子式溶度积KspAgCl1.56×10-10CdS3.6×10-29Ag2S1.6×10-49CuS6×10-36ZnS1.1×10-28PbS1.1×10-29FeS3.7×10-19HgS4×10-53(18℃)CaCO34.8×10-9PbCO31.5×10-13Al(OH)31.9×10-33Ca(OH)23.1×10-5Cd(OH)22.4×10-13(18℃)CaSO4·2H2O6.1×10-5CdCO32.5×10-14注:①如表中未指出其他温度,均为25℃。②表中数据摘自丘星初编《化学分析手册》,化学工业出版社,1960年。化学沉淀法按照使用沉淀剂的不同可分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、碳酸盐沉淀法和铁氧体沉淀法等。1氢氧化物沉淀法许多金属的氢氧化物是难溶于水的,铜、镉、铬、铅等重金属氢氧化物的溶度积一般都很小,因此可采用氢氧化物沉淀法,去除废水中的重金属离子。常用沉淀剂有石灰、碳酸钠、苛性钠等。由于此法采用的沉淀剂来源甚广,价格较低,因而在生产实践中应用广泛。金属离子与OH-离子能否生成难溶的氢氧化物沉淀,取决于溶液中金属离子浓度和OH-离子浓度。据金属氢氧化的M(OH)N的沉淀一溶解平衡以及水的离子积KW=[H+][OH-],可计算使氢氧化物沉淀的pH值:pH=14-(1)或(1)式中:Mn+——金属离子浓度;Ksp——溶度积;Kw——水的离子积。由上式可见:同一金属离子,其在水中的剩余浓度,随pH值增高而下降;金属离子浓度相同时,溶浓积Ksp越小,沉淀析出的pH值越小。\n值得指出的是,上式可以对一定浓度的某种金属离子而言,计算金属氢氧化物沉淀所需的pH值,因为这是理论计算值,不能作为废水处理的数据。由于实际废水中共存离子体系十分复杂,干扰因素很多,各种金属氢氧物沉淀的pH值都要比理论值高,最佳pH值最好通过试验确定。工业废水处理可供参考的金属氢氧化物沉淀析出pH范围如表2所示。表2金属氢氧化物沉淀析出最佳pH值范围金属离子Fe3+Al3+Cr3+Cu2+Zn2+Ni2+Pb2+Cd2+Fe2+Mn2+最佳pH值5~125.5~88~9>89~10>9.59~9.5>10.55~1210~14加碱溶解的pH值>8.5>910.5>9.5>12.5此外,值得特别注意的是,有些金属氢氧化物属两性化合物,即既可在酸性溶液中溶解,又可在碱性溶液中溶解,因此,只在一定pH值范围才呈不溶性沉淀物,例如Zn(OH)2应控制pH值在9~10范围操作,当pH<9,以Zn2+状态存在;pH>10.5以[Zn(OH)4]2-状态存在,pH值为9~10时,才以不溶性的Zn(OH)2沉淀存在,pH值不足或过高,均不能得到好的处理效果。\n附录三中和与pH调节中和处理的目的是中和废水中过量的酸或碱以及调整废水的酸、碱度,使中和后的废水呈中性或接近中性,以适宜下一步处理或外排的要求。酸性废水的来源十分广泛,诸如化工厂、化纤厂、电镀厂、金属酸洗车间等均有酸性废水排出。酸性废水中有的含无机酸(如硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、氢氟酸、氢氰酸等),有的含有机酸(如醋酸、甲酸、柠檬酸等)。碱性废水来源于印染厂、炼油厂、造纸厂等。碱性废水中含有碱性物质,如苛性钠、碳酸钠、硫化钠及胺类等。无论是从数量还是从危害程度来看,酸性废水的处理比碱性废水更为重要。通常把酸含量为3%~5%的高浓度含酸废水,称为废酸液,碱含量为1%~3%的高浓度含碱废水,称为废碱液。对于这类废酸液、废碱液,一般先用特殊的方法回收其中的酸和碱,例如用扩散渗析法回收钢铁酸洗废液中的硫酸、用蒸发浓缩法回收苛性钠等。应该区别中和处理与pH值调节的含义,中和处理的目的如前所述,使和中后废水呈中性或接近中性。PH值调节的目的是为了某种特殊要求,把废水的pH值调整到某一特定值(范围),这种处理操作称为pH值调节。如把pH值由中性或酸性调到碱性,称为碱化;如把pH值由中性或碱性调到酸性,称为酸化。1投药中和此法可用于处理各种酸性废水,中和过程容易调节,容许水量变动范围较大。常用的中和剂是石灰。因它价廉易得,但劳动卫生条件差,沉渣最较大。采用石灰和和酸的反应式为H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O(1)2HNO3+Ca(OH)2=Ca(NO3)2+2H2O(2)2HCl+Ca(OH)2=C2Cl2+2H2O(3)由上述反应式可知,发废水中的酸为HCl,HNO3,与石灰反应后产生CaCl2,Ca(NO3)2等钙盐溶于水。如废水中含H2SO4,产生的钙盐为CaSO4难溶于水,在处理过程中,需排除沉渣,并需把药剂粉碎后投加,同时加强搅拌,使反应在生成药剂颗粒表面包围层之前就可完成。对于如CH3COOH,H2CO3等弱酸废水,由于弱酸盐和碳酸盐生成反应迟缓,中和反应需时间较长,一般采用氢氧化物中和,例如:2CH2COOH+Ca(OH)2→Ca(CH3COO)2+2H2\nO(4)氢氧化钠、碳酸钠易于贮存,溶解度高,且反应迅速,渣量少,但价贵。石灰石的价格较低,特别是生产石灰石的附近地区,也常用它作中和剂。由于石灰石(其主要成分为CaCO3)溶解度小,无法配成乳液投加,只能粉碎成0.5mm以下的颗粒投加。当采用石灰石中和硫酸时,生成溶解度很低的CaSO4,容易在石灰石表面覆盖一层不溶物及产生CO2,妨碍反应进一步进行。为了避免出现这种情况。必须限制废水中硫酸的浓度,一般认为硫酸浓度不应高于2g/L,使中和产物CaSO4不致饱和析出。在表1中列出了几种碱性中和剂的单位消耗量,在实际生产中的中和剂用量,常比理论计算值大得多,最好通过试验确定。表1几种碱性中和剂的单位消耗量(理论值)酸类名称中和1kg酸所需碱性物质(kg)CaOCa(OH)2CaCO3NaOHNa2CO3MgCO3CaMg(CO3)2H2SO40.570.761.020.821.880.860.94HCl0.771.011.371.101.451.151.29HNO30.450.450.590.640.840.670.73H3PO40.861.131.531.221.621.291.41投加石灰的方式有干法和湿法两种。干投时,为能使石灰均匀地投入废水中,可采用石灰投配器。干投法设备简单,药剂的投配容易,但反应缓慢,不够充分,中和剂耗用量大(约为理论耗量的1.4~1.5倍)。湿投法是常用的投加石灰方式,这是把石灰配制成一定浓度的石灰乳,投入混合反应池,在池中废水与加入的石灰乳进行混合反应,需进行搅拌,以防止石灰渣在混合反应池内沉淀,废水在反应池的停留时间一般为5~20min。碱性废水中和处理前已述及,若工厂存在酸性废水或废弃的酸液,可利用它们来处理碱性废水。若工厂没有酸性废水或废酸液可利用,则对碱性废水中和处理的办法是采用商品酸中和或采用酸性废气中和。采用商品酸中和采用酸性药剂中和处理碱性废水时一般采用无机酸,其中工业硫酸价廉,故应用广泛。盐酸的最大优点是反应产物的溶解度大,泥渣最少,但出水中的溶解固体浓度高,在对溶解固体有较严限制时,就不一定适用。2中和处理的异常问题与解决对策投药中和法处理酸性废水(1)当某些工厂或车间废水的pH值波动较大,即中和处理前的原废水pH值的变化较大时,为取得良好中和处理,应通过pH值检测仪和人工用pH\n试纸测试及时调整碱液(或碱性中和剂)的投加量。某些操作人员往往按每日平均投碱量投加,而不是根据原废水的实际pH值随机调整投碱量,导致处理后水的pH值不符合要求。(2)在采用工业液碱(其含碱浓度一般在30%左右)作中和剂时,应在溶液槽中把液碱适当稀释成工作液,一般使含碱浓度为5%~15%的工作液再投加到废水中,否则会因混合不匀而未充分发挥中和效果,并造成碱液的浪费。(3)中和过程中形成的各种沉渣(如石膏和铁矾等)未及时分离与去除,往往引起管道堵塞,因此,在设计或运行操作过程中,应使中和处理产生的沉渣能及时分离与排除。分离设备通常采用沉淀池,清除沉渣可用砂泵或利用静水压力。常需1~1.5m的静水压头,若含水率低于95%时,静水压力还应增大。沉渣可在干化场自然脱水,也可采用机械脱水。\n附录四混凝1混凝的基本原理在天然水中以及各种废水中,都含有数量不同的悬浮物质,其中大多可通过自然沉淀的方法去除。但胶体颗粒是不能用自然沉淀方法去除的。胶体颗粒的尺寸大致在1~100nm(有人认为为1000nm)范围内。水中杂质存在的状态可分为悬浮物、胶体和溶解物三类。(见表1)表1水中杂质分类分散颗粒溶解物胶体颗粒悬浮物颗粒大小0.11101001101001nmNmnmnmμmμmμmmmm外观透明光照下浑浊浑浊(肉眼可见)混凝的目的在于向水中投加一些药剂,使水中难以沉淀的胶体颗粒脱稳而互相聚合,增大至能自然沉淀的程度,这种方法称为混凝,在水处理中是一种常用的方法。2胶团的结构胶核是由胶体分子聚合而成的胶体微粒,在胶核表面吸附了某种离子(称为电位形成离子)而带有电荷,在微粒周围吸引了异号离子(称为反离子),一部分反离子紧附在固体表面随微粒移动,称为束缚反离子,组成吸附层;另一部分反离子不随微粒移动形成扩散层,称为自由反离子。这种胶团结构可用以下简式表式:胶核电位形成离子束缚反离子自由反离子吸附层扩散层胶粒胶团以硅酸溶胶为例,二氧化硅分子聚合形成胶核,在其表面吸附了溶液中一些SiO离子,而反离子H+因与胶核吸引的紧密程度不一,则分布在吸附层与扩散层,这样可写出硅酸溶胶的胶团结构式为3.胶体微粒的稳定性由于胶核表面所吸附的离子比吸附层里的反离子多,所以胶粒是带电的,而胶团是电中性的。把胶体微粒外面所吸附的阴、阳离子层称为双电层。当微粒运动时,在滑动面上的电位称为ξ\n电位,所谓的滑动面可认为是扩散层与吸附层的分界面。水处理研究表明,ξ电位越高,胶体的稳定性越高,通常,ξ电位的一般范围为10~200mV,如某氢氧化铁胶体溶体ξ=+56mV,某粘土胶体溶液的ξ=-46.8mV。胶体微粒能在水中长期保持分散状态而不下沉,把此特性称为胶体的稳定性。其原因在于:胶体粒子间的静电斥力(粘土、蛋白质等胶体颗粒,一般带负电)、胶体表面的水化作用。但胶粒之间还存着互相吸引的范德华力,这是一种有利于胶体凝聚的作用力。胶体微粒可否相互接近或凝聚,取决于布朗运动、胶粒间的静电斥力和范德华引力综合作用的结果。胶体微粒带电越多,其电位就越大,带电荷的胶粒和反离子与周围水分子发生水化作用越大,水化壳也越厚,因此双电层也越厚,越具有稳定性。4几种混凝机理简介为了从理论上解释混凝作用,应用较多的是双电层理论和吸附架桥理论。当向胶体溶液中投加电解质后,溶解中与胶体反离子相同电荷的离子浓度增加了,这些离子可挤进扩散层,乃至吸附屋,使胶粒带电荷数减少,也就降低了ξ电位。当胶粒间的排斥力减少到一定值,而分子间以引力为主时,胶粒就互相聚合与凝聚,这就是双电层压缩理论。也有人认为,向溶液中投加电解质作混凝剂,混凝剂水解后在水中形成胶体微粒,其所带电荷与水中原有胶体物所带电荷相反,由于异性电荷互相吸引,产生电中和,使水中原有胶体物失去稳定而凝聚成絮状颗粒。吸附架桥理论主要是指高分子物质与胶粒的吸附、桥连作用。高分子絮凝剂具有线型结构,含有某些化学基团,能与胶粒表面产生特殊反应而互相吸附,从而形成较大颗粒的絮凝体。实际投加混凝剂后的作用,可能同时存在上述的几种作用。例如投加硫酸铝,为获得好的混凝效果,应创造条件充分发挥使胶体脱稳和聚合物的吸附架桥作用,即要在三价铝离子的水解缩聚逐步形成氢氧化铝时,应充分利用中间产物——带电聚合物,降低胶体的ξ电位,使胶体脱稳,此反应可很快完成,因此在投加硫酸铝后,应立即快速搅拌,在此以后,脱稳的胶粘相互粘结,同时高聚合物的吸附架桥也在进行,最终形成的高聚合度中性氢氧化铝将使絮凝过程加速进行,使絮凝由小变大,形成粗大絮凝体——矾花。为使凝聚体便于长大且不致破碎,要求投加混凝剂后的搅拌强度从大到小逐渐减弱。关于凝聚、絮凝和混凝这三个词意,作如下阐明:凝聚是指胶体被压缩双层而脱稳的过程;絮凝则指胶体脱稳后(或由于高分子物质的吸附架桥作用)聚结成大颗粒絮体的过程;混凝则包括凝聚与絮凝两种过程。\n5混凝剂与助凝剂若要取得好的混凝效果,应选择适宜的混凝剂与助凝剂,一般要求是混凝效果好、使用方便、价格低廉、货源充足等。(一)混凝剂种类很多,可分为无机混凝剂、有机混凝剂两大类。1.无机混凝剂目前应用最广的是铝盐混凝剂和铁盐混凝剂。(1)铝盐混凝剂如硫酸铝、明矾、聚合氯化铝等。铝盐混凝剂具有腐蚀性小、净化效果好、使用方便等优点。但水温低时,硫酸铝水解困难,形成的絮凝体较松散,效果不如铁盐。值得注意的是聚合氯化铝为一种无机高分子混凝剂,又称碱式氯化铝,其化学式可表示为[Al2(OH)nCl6-n]m,其中n为1~5的任何整数,m≤10。聚合氯化铝简写为PAC,这种聚合铝的优点是:矾花形成快,粒重易沉淀,投量比硫酸铝低。(2)铁盐混凝剂如三氧化铁、硫酸亚铁、聚合铁等。铁盐混凝剂所形成的矾花较重,易沉淀,处理低温低浊水的效果比铝盐好。但三氯化铁的腐蚀性较大,出水含铁量较高。硫酸亚铁又称绿矾,价廉,货源充分,但混凝效果不如三价铁盐,因此,在使用硫酸亚铁时把二价铁氧化为三价铁,以增强混凝效果。聚合铁是一种无机高分子混凝剂,其净化效果比三氯化铁、硫酸亚铁的效果好。铁盐混凝剂的pH适用范围较宽,在5~11之间。(3)镁盐混凝剂如硫酸镁、碳酸镁等。镁盐混凝剂的特点是形成的絮凝体比铝盐的大且重,容易沉淀,而且可以重复利用。但因镁盐的价格较贵,国内很少采用。2.有机高分子混凝剂可分为有机合成高分子混凝剂和天然高分子混凝剂两大类。(1)有机合成高分子混凝剂一般都是水溶性的线型高分子聚合物,它的分子呈链状,并由很多链节组成,每一链节为一化合单体,各单体以共价键结合。聚合体的分子量是各单体的分子量的总和,单体的总数称聚合度。高分子混凝剂的聚合度即指链节数,约为1000~5000,低聚合度的分子量为103~104数量级,高聚合物的分子量为103~106数量级。按照分子聚合物在水中离解的情况,可分为阳离子型、阴离子型、非离子型。在我国使用最多的高分子混凝剂是聚丙烯酸胺(PAM),它是非离子型聚合物,分子量在150×104~600×104范围,商品浓度一般为8%,使用时,一般溶解成0.1%~1.0%的溶液再投入水中。当与铝盐或铁盐合用时,一般在这些盐类投加1-5min\n后投入。随着有机合成工业的发展,有机合成高分子混凝剂的种类日益增多,具有代表性的阴离子型高分子混凝剂有聚丙烯酸(PAA)、水解聚丙烯酰胺(HPAM)、聚磺基苯乙烯等。阳离子型高分子有机混凝剂、有丁基溴聚乙烯吡啶、聚二丙烯二甲基胺(PDADMA)等。(2)天然高分子混凝剂如淀粉、蛋白质、纤维素、木刨花等。这些物质都具有混凝作用或助凝作用。(二)助凝剂为了强化混凝过程的效果,使生成粗大、结实、易于沉淀的絮凝体,有时在投加混凝剂的同时,还投加一些辅助药剂,称为助凝剂。常用的助凝剂及其作用如下:(1)酸碱类投加酸或碱性物质,用以调整水的pH值,控制反应条件。常用的碱性物质是石灰、工业碱液等。(2)增加絮体性能类投加水玻璃、活化硅酸、活性炭等,用以增强絮凝体的密实性与沉降性。(3)氧化剂类投加氯等氧化剂,把亚铁转化为三价铁,并破坏水中对混凝过程有干扰的有机物,以促进混凝作用。6影响水混凝的主要因素及其控制(一)水温水温影响混凝剂的水解以及絮体的形成过程,例如,水温低时,铝盐、铁盐的水解速度慢,而且水的粘度大,布朗运动减弱,絮凝体不易形成,并且生成的絮凝体小而松散,不易沉降,这种影响对铝盐尤为显著。虽然水温高,有利于混凝,但在实际的废水处理过程中,提高水温比较困难,从技术、经济以及实用等因素综合考虑,废水处理的水温以控制在20~30℃为宜。(二)水的pH值与碱度水的pH值不同,铝盐与铁盐混凝剂的水解产物形态不一样,混凝效果也各不相同。要求水中含有一定的碱性物质,用以中和混凝剂在水解过程中产生的H+,如果碱度水足,水的pH值下降,混凝剂的水解反应不完全,对混凝过程不利。以硫酸铝为例,它在水中的水解反应可粗略写成Al3++3H2O=Al(OH)3+3H+(1)由于随着水解过程的进行,不断产生H+,若水中碱度不足,则水的pH值就会下降。因此,有时在混凝操作中需投加石灰,以补充水的碱度,所需投加的石灰量,可按下式计算:[CaO]=[α]-[x]+[δ\n](2)式中:[CaO]——纯石灰投加量,毫克当量/升;[α]——混凝剂投加量,毫克当量/升;[x]——原水碱度,毫克当量/升;[δ]——剩余碱度,毫克当量/升,一般取0.5-1.0毫克当量/升。(三)水中杂质的性质、组成和浓度若水中存在二价以上的正离子,对天然水中带负电荷的胶体微粒脱稳有利。杂质颗粒大小不一时,有利于混凝,当粒径细小而均一时,混凝效果较差,若杂质浓度过低(如低浊水),不利于颗粒间碰撞而影响凝聚。(四)水力条件在混凝过程中,水力条件对于絮凝体的形成影响很大。整个混凝过程可分为两个阶段:药剂的投加与混合阶段和反应阶段。这两个阶段中均需具备良好的水力条件给予配合。关于对于混合和反应阶段的要求将在下节中阐明。7混凝工艺过程整个混凝过程包括投药、混合、反应等工艺(一)混凝剂的制备与投加投加方法分干投法与湿投法,一般采用湿投法。干投法是把粉末混凝剂直接投入水中,适于投加大量药品,消石灰、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁等药剂均可使用。此法优点是占地小,但存在加药设备容易堵塞、劳动强度大等缺点。且对于容易吸潮的药品不宜采用。药品通过以一定容积投加或自动称重定量投注等。采用湿投,需要有混凝剂的溶解、配制、投加等设备。溶液池的容积W可按下式计算:(3)式中:a——混凝剂最大用量(mg/L);Q——处理水量(m3/h);b——溶液浓度,按混凝剂固体重量百分数计算,一般用10%~20%;n——每昼夜配制溶液的次数,一般为2~6次。溶解池的容积W1可按下式估算:W1=(0.2~0.3)W(4)\n投加药液方法有泵前加药、水射器投药、重力投加、计量泵投加等。对于药液投配设备的基本要求是:应能准确计量,灵活调节,设备简单,便于操作。泵前加药的加药点一般在水泵吸水管上或水泵吸水喇叭口附近。水射器的设备简单,使用方便,是利用高压水通过喷嘴使在吸入室中产生真空抽吸作用把药液吸入,并在余压作用下注入反应槽(池);水射器的缺点是动力消耗较大。重力投加方法,一般是把溶液槽的药液先送入孔口计量投加槽,在投加槽的恒定水头的作用下,由孔口流出投入原水中。定量泵是使用柱塞定量投加药液,通过柱塞行程长度的变化来调整药液投加量;采用计量泵投药较为简便可靠,但此投加法适于投加少量药液,多用于向高压系统内投药。(二)混合混合(阶段)的作用是使药剂迅速均匀地扩散到全部水中,以创造良好的水解和聚合条件,使胶体脱稳,并借助颗粒的布朗运动和紊动水流进行凝聚。在此阶段并不要求形成大的絮凝体。混合要求快速和剧烈搅拌,在几秒钟或一分钟完成。对于高分子混凝剂,由于它们在水中的形态不像无机盐混凝剂那样受时间的影响,混合的作用主要是使药剂在水中均匀分散,对“快速”和“剧烈”的要求并不重要。常用的混合方式有水泵混合、隔板混合和机械混合几种。1.水泵混合利用提升水泵进行混合,是一种常用的方法。把药液由泵前投入,利用水泵叶轮的高速转动达到快速剧烈的混合目的。投药与混合均用水泵进行,不需另建混合设备,混合效果较好。但是如采用三氯化铁作混凝剂时,对水泵叶轮有一定的腐蚀作用。此外,当水泵到处理构筑物的管线很长时,可能会在长距离的管道中过早地形成絮凝体并被打碎,不利于以后的处理,因此,水泵混合方式具有一定的使用条件与局限性,对此应予以注意。2.隔板混合隔板混合是在长方形的混合池内设有数块隔板,各板上设有一定尺寸的孔道,隔板孔道交错设置,使水流通过隔板孔道时产生急剧的收缩与扩散,形成涡流,从而使药剂与原水得到充分混合。隔板间距为池宽的两倍,水流通过孔道的流速应不小于1m/s,池内平均流速不小于0.6m/s,混合时间一般为10~30s。当处理水量稳定时,隔板混合的效果较好,如流量变化较大时,混合效果不稳定。3.机械混合机械混合是在池内采用电动机带动浆板或螺旋浆进行强烈搅拌,而使药剂与原水得到有效的混合。机械搅拌的强度可以调节,比较灵活。这种混合方法的缺点是增加了机械设备,增加机械设备的维修保养工作和动力消耗。(三)反应\n反应阶段的作用是创造水力条件使细小絮体在一定时间内继续形成大的、具有良好沉淀性能的絮凝体,以使可在后续的沉淀池内下沉。为此要求水流有适当的紊流程度以及足够的反应时间。反应设备分水力搅拌与机械搅拌两类。我国大多采用水力搅拌,其搅拌强度可由水流速度来控制,反应时间一般为5~30min。水力搅拌式反应设备又分障板式反应池、旋流式反应池,涡流式反应池等种。障板式反应槽在廊道中流速是逐渐减小的,由进口处的0.5m/s降至出口0.2m/s,停留时间为20~30min。这种池的构造简单,但水力损失大,适用于水量变化小的大型处理厂。涡流式反应池进水在池下部沿切线方向进入,水流在池内呈涡流式运动,水流速度在进口处为0.7m/s,出口为4~5mm/s,水在池内停留时间为6~10min,这种反应池的反应时间短,容积小,造价较低,但池子较深,锥底施工困难,适用于中、小处理厂。孔室旋流反应池是多级旋流反应的一种,每个池设多个(一般6~8个)反应室,各室间孔口按上下、左右(互相交错)布置,反应总时间应据原水水质和相似条件下的运行经验或试验资料确定,一般宜为15~25min。第一个进水孔流速可采用0.6~1.0m/s,最后一个进水孔流速可采用0.2~0.3m/s。此种反应池构造简单,施工方便,但反应效果较差,一般用于水量变化不大的中、小型水厂。机械搅拌式反应池是在池内设搅拌机,反应时间一般采用15~20min,一般在池内设3~4档搅拌机,转速按浆板半径中心处的线速度计,第一档为0.5m/s,末档减为0.2m/s。由上述内容可知,水流在反应池内的水流速度和机械强度,从池首至池末是逐渐降低的,以免结大的絮凝体被打碎。为此,反应池与沉淀池一般合建,如需分建则对连接管渠中的流速必须加以控制。因此在反应设备的运行操作中,应按照以上技术要求进行。如果在化学凝凝以后不经沉淀处理而直接进行接触过滤或是进行气浮处理,则反应阶段可以省略。\n附录五沉淀1沉淀的基本原理与类型(一)沉淀的作用沉淀是使水中悬浮物质(主要是可沉固体)在重力作用下下沉,从而与水分离,使水质得到澄清。这种方法简单易行,分离效果良好,是水处理的重要工艺,在每一种水处理过程中几乎都不可缺少。在各种水处理系统中,沉淀的作用有的不同。大致如下:(1)作用化学处理与生物处理的预处理:(2)用于化学处理或生物处理后,分离化学沉淀物、分离活性污泥或生物膜;(3)污泥的浓缩脱水;(4)灌溉农田前作灌前处理。(二)沉淀的类型按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同,沉淀现象可分为以下几种类型:(1)自由沉淀悬浮颗粒的浓度低,在沉淀过程中互不粘合,不改变颗粒的形状、尺寸及密度。如沉砂池中颗粒的沉淀。(2)絮凝沉淀在沉淀过程中能发生凝集或絮凝作用、浓度低的悬浮颗粒的沉淀,由于絮凝作用颗粒质量增加,沉降速度加快,沉速随深度而增加。经过化学混凝的水中颗粒的沉淀即属絮凝沉淀。(3)拥挤沉淀(集团沉淀、成层沉淀)水中悬浮颗粒的浓度比较高,在沉降过程中,产生颗粒互相干扰的现象,在清水与浑水之间形成明显的交界面,并逐渐向下移动,因此又称为成层沉淀。活性污泥法后的二次沉淀池以及污泥浓缩池中的初期情况均属这种沉淀类型。(4)压缩沉淀一般发生在高浓度的的悬浮颗粒的沉降过程中,颗粒相互接触并部分地受到压缩物支撑,下层颗粒间隙中的液体被挤出界面,固体颗粒群被浓缩。浓缩池中污泥的浓缩过程属此类型。(三)单体球形颗粒的自由沉淀\n为了说明影响颗粒沉淀的主要因素,现以单体球形颗粒的自由沉淀为例加以说明。颗粒在重力、浮力以及水的阻力作用下,当达到平衡时以匀速下沉,对于层流状态(通常把雷诺数Re<2的颗粒沉淀状态称为层流状态=直径为d的球形颗粒其沉降速度可用斯托克斯公式表示:(1)式中:U——颗粒沉降速度;ρs,ρ——颗粒、水的密度;g——重力加速度;d——与颗粒等体积的圆球直径;μ——水的动力粘滞系数,与水温有关。由上式可见,颗粒与水的密度差是影响颗粒分离的一个主要因素。若ρs-ρ>0,表示颗粒下沉,则U为下沉速度;若ρs-ρ=0,表示颗粒既不下沉也不上浮,颗粒处于悬浮状态;若ρs-ρ<0,U为负值,表示颗粒比水还轻,从而上浮,此时,U为上浮速度。此外,d与μ对沉速也有重要影响,特别是d,增大d或降低μ,均有助于提高沉降速度。(四)沉降曲线废水中的悬浮物实际上是大小、形状及密度都不相同的颗粒群,其沉淀特性也因废水性质不同而异。因此,通常要通过沉淀试验来判定其沉淀性能,并根据所要求的沉淀数率来取得沉淀时间和沉淀速度这两个基本的设计参数。按照试验结果所绘制的各参数之间的相互关系的曲线,统称为沉降曲线。对于不同类型的沉淀,它们的沉淀曲线的绘制方法是不同的。图1为自由沉淀型的沉淀曲线,其中,图(a)为沉淀效率E与沉淀时间t之间的关系曲线;图(b)为沉淀效率与沉降速度u之间的关系曲线。图1自由沉淀型的沉淀曲线若废水中的悬浮物浓度为C0,经t时间沉降后,水样中残留浓度为C,则沉淀效率为\n(2)关于沉淀试验以及沉淀曲线的绘制方法,这里不作介绍,读者可参阅有关书籍。(五)理想沉淀池的工作原理为了便于说明沉淀池的工作原理以及理解水中悬浮颗粒在沉淀池内运动的一般规律,现应用一种假定的理想沉淀池加以分析。以水平长方形池子为例,它由流入区、沉降区、流出区、污泥区四部分组成(2图)。对于理想的沉淀池,作如下假定:(1)池内水流按水平方向流动,各过水断面的水平速度相同;(2)悬浮固体颗粒在沉淀过程中都以等速下沉;(3)悬浮固体颗粒在沉淀过程中的水平分速度等于水平速度;(4)颗粒沉到池底即认为被去除,即不再上浮。按照上述条件,悬浮颗粒在沉淀池内的运动轨迹是一系列倾斜的直线。图2理想沉淀池示意图设U0为某一指定颗粒的沉降速度,又称U0为指定颗粒最小沉降速度,它的含义是:在给定的沉淀时间t内,位于进水口水面上的这种颗粒正好沉到池底。当颗粒的沉降速度V≥U0时,可沉于池底部(如AD线);当沉速V<U0时,不能一概而论,其中一部分靠近水面,可被水带出(如AE线),而另一部分因接近池底,而能沉于池底。\n在理想沉淀池中,可得到下列各项关系式:(3)(4)(5)(6)式中:L——池长;H——淀淀区有效水深;B——池宽;V——水平流度;U0——沉降速度;V——沉淀池容积;t——废水在沉淀池内停留时间;Q——进水流量;A——沉淀区平面面积。通常称沉淀池进水流量与沉淀池平面面积的比值为沉淀池表面负荷率,又称为过滤率,用符号q0表示,它与U0在数值上是相同的(但单位不同)。应该指出,在实际沉淀池中,由于紊流、水温、进出口水流不匀等因素的影响,水在池内实际停留时间要比理想沉淀池的短,故在应用静态沉淀试验资料进行沉淀设计和核算时需加以修正,可按下式考虑;(7)(8)(9)式中,q0,U0,t0分别为静态沉淀试验的表面负荷,最小沉速和沉淀时间:qd,Ud,td分别为沉淀池的设计表面负荷、最小沉速和沉淀时间。2竖流式沉淀池\n竖流式沉淀池在平面图形上一般呈圆形或正方式,原水通常由设在池中央的中心管流入,在沉淀区的流动方向是由池的下面向上作竖向流动,从池的顶部周边流出(图3)。池底锥体为贮泥斗,它与水平的倾角常不小于45º,排泥一般采用静水压力。图3竖流式沉淀池示意图1-进水槽;2-中心管;3-反射板;4-出水槽;5-污泥斗竖流式沉淀池的直径或边长一般在8m以下,沉淀区的水流上升速度一般采用0.5~1.0mm/s,沉淀时间1~1.5h。为保证水流自下而上垂直流动,要求池子直径与沉淀区深度之比不大于3:1。中心管内水流速应不大于0.03m/s,而当设置反射板时,可取0.1m/s。污泥斗的容积视沉淀池的功能而各异。对于初次沉淀池,泥斗一般以贮存2d污泥量来计算,而对于活性污泥法后的二次沉淀池,其停留时间以取2h为宜。竖流式沉淀池的优点是:排泥容易,不需设机械刮泥设备,占地面积较小。其缺点是造价较高,单池容量小,池深大,施工较困难。因此,竖流式沉淀池适用于处理水量不大的小型污水处理厂。3斜板式(或斜管)沉淀池这是利用浅池原理而发展出来的一种池型,减少沉淀池的深度,可以缩短沉淀时间,因而减少沉淀池的体积,也可提高沉淀效率。在斜板式沉淀池与斜管沉淀池中,水流方向相对于水平而言是呈倾斜方向的,可称为斜流式沉淀池。斜板沉淀池按水流方向,可分为上向流(又称异向流)、平向流(又称侧向流)、下向流(又称同向流)三种。斜管沉淀池只有上向流与下向流两种。图4为异向流斜板沉淀池示意图。异向流斜板(管)长度通常采用1~1.2m,倾角60º,板间垂直间距不能太小,以8~12cm为宜。为防止沉淀污泥的上浮,缓冲层高度一般采用0.5~1.0m。\n图4异向流斜板沉淀池示意图1—进水槽;2—布水孔;3—斜板;4—出水槽;5—污泥斗斜板(管)沉淀池的水流接近层流状态,对沉淀有利,且增大了沉淀面积以及缩短了颗粒沉淀距离,因而大大减少了废水在池中的停留时间,初沉池约30min,这种池的处理能力高于一般沉淀池,占地也小。但存在以下一些缺点:造价较高,斜板(管)上部在日光照射下会大量繁殖藻类,增加污泥量,易在板间积泥,不宜用于处理粘性较高的泥渣。沉淀池池型的选择在选择沉淀池的池型时,应考虑以下主要因素:(1)废水量大小如处理水量大,可考虑采用平流式、辐流式沉淀池;废水量小,可用竖流式、斜流式沉淀池。(2)悬浮物质的沉降性能与泥渣性能流动性差、比重大的污泥,不能用水静压力排泥,需用机械排泥,则不宜采用竖流式沉淀池,而可考虑用平流式、辐流式沉淀池。对于粘性大的污泥,不宜用斜板(管)沉淀池,以免堵塞斜板。(3)总体布置与地质条件用地紧张的地区,宜用竖流式、斜流式沉淀池。地下水位高、施工困难地区,不宜用竖流式沉淀池,宜用平流式沉淀池。\n附录六气浮1气浮的基本原理气浮是向水中通入空气。产生微小气泡,由于气泡与细小悬浮物之间互相粘附,形成浮选体,利用气泡的浮升作用,上浮到水面,形在泡沫或浮渣,从而使水中的悬浮物质得以分离。水中通入气泡后,并非任何悬浮物都能和气泡粘附,有的物质容易与气泡粘附,有的则不容易与气泡粘附,这与各种物质的表面特性有很大的关系。为了说明不同物质与气泡粘附的难易程度,可利用接触角来反映。接触角是气、液、固三相界面上处理平衡状态时由界面张力所形成的。设有同一种液体,分别和具有不同表面特征的固体物接触时,可出现两大类型的气、液、固三相界面上的平衡状态(见图1),即θ<90º和θ>90º两大类。图1亲水性和疏水性颗粒的接触角图1中,为液体—气体界面张力;为液体—固体界面张力;为气体—固体界面张力。接触角越小,表示固体物被水润湿性能强,即亲水性强。反之,接触角越大,表示固体物被水润湿性弱,即亲水性弱。通常把θ<90º的物质称为亲水性物质,这种物质不易与气泡粘附;而把θ>90º的物质称为疏水性物质,这种物质容易与气泡粘附,可直接用气浮法去除。对于细小的亲水性颗粒,若用气浮法进行分离,要投加浮选剂,使被浮物质造成疏水性,才可与气泡粘附。浮选剂大多数由极性—非极性分子所组成,其分子结构一般用符号O—表示,圆头端表示极性基,易溶于水;尾端表示非极性基,具有疏水性。例如,肥皂的有用成分硬脂酸C17H35COOH,它的C17H35是非极性端,疏水的;而COOH是极性端,亲水的、所以也可将极性—\n非极性分子叫两亲分子,即对亲水、疏水性物质都亲密的意思。浮选剂的极性基团能选择性地被亲水物质所吸附,非极性基则朝向水,这样,亲水性物质的表面就被转化为疏水性物质而粘附在气泡上(见图2)而后随气泡一起上浮至水面形成浮渣而被除去。1—亲水性物质;2—极性基;3—非极性基图2亲水性物质与气泡的粘附示意图浮选剂的种类很多,如煤油产品、脂肪酸及其盐类、松香油等,可根据废水性质通过试验选择。应该指出,在多数废水中存在着或多或少的表面活性物质,当采用气浮法处理时,往往不需投加浮选剂。2溶气气浮溶气气浮是一种使空气在一定压力下溶于水中并达到饱和状态,然后再使废水压力突然降低,这时溶解水中的空气,便以微小气泡的形式从水中逸出,以进行气浮的废水处理方法。根据气泡从水中析出时所处压力的不同,溶气气浮又可分为加压溶气气浮和溶气真空气浮两种类型。前者空气在加压条件下溶于水中,而在常压下析出;后者是空气在常压或加压条件下溶入水中,在负压条件下析出。加压溶气气浮,是国内外最常用的气浮方法。(一)加压溶气气浮加压溶气气浮是在一定压力下使空气在溶气罐中溶解于水,随后经减压网(或溶气释过器)进入气浮池,因突然减压空气形成细小气泡在气浮池中逸出进行气浮。(1)主要处理流程及其特点按照加压情况,加压溶气法可分为全部进水加压,部分进水加压以及部分出水(处理后水)回流加压三种流程。图3为全部进水加压的溶气气浮流程。全部废水加压至3~4\n个大气压,并在压力管上通入一定量的压缩空气后,水气混合物进入溶气罐,在其中停留一段时间进行水气混合与溶解,然后经过减压阀进入常压气浮池进行气浮。这一流程比较简单,但全部水量加压,流经溶气罐,因此耗电量大,溶气罐容积大。此外,若在气浮之前需经混凝处理时,则已形成的絮凝体可在加压与减压过程中破碎,影响混凝效果。图3全部进水加压溶气气浮工艺流图在部分进水加压和部分出水回流加压两种流程中,用于加压溶气的水量通常只占水总量的15%~40%,故溶气罐容积较小,这种流程在电耗相同条件下,溶气压力可提高,因而形成的气泡分散度更高、更均匀。此外,在与混凝法配合使用时,絮凝体不受破坏。我国近年兴建的大型炼油厂大多采用这两种流程处理含乳化油废水。(2)主要技术参数溶气罐内水的理论停留时间一般采用2~5min,加压水的压力等于溶气罐的工作压力,约为0.2~0.4MPa,溶气罐需设放气阀,定期地把积存在罐顶的受压空气放掉。溶气罐内若加置填料(如拉西环、波纹填料、阶梯环等),可提高溶气效率。气浮池(浮选池)有平流式和竖流式两种,废水在池内停留时间一般为20~30min。平流式气浮池的工作水深1.5~2.0m,池宽(单格)以6m左右为宜,池深与池宽之比不小于0.3,池长与池宽比建议在1.5:1~1:1。当进行混凝气浮时,在池前端应增设废水反应室,反应室容积按废水停留时间10min计算。(3)加压溶气气浮的优点加压溶气气浮与充气气浮法中多种方法相比,具有以下优点:①在加压情况下,空气的溶解度大,供气浮用的气泡数量,能得到很大程度的满足,确保了气浮效果。②溶入的气体经突然减压释放,产生的气泡微细,气泡直径在80μm左右,粒度均匀,而且上浮稳定,对液体扰动微小。因此特别适用于疏松絮粒、细小颗粒的固液分离。③处理效果(特别是部分回流式)显著而且稳定。\n3气浮运行操作中应注意的若干事项(1)根据反应池的絮凝情况及气浮池出水水质,注意调节混凝剂的投加量,特别要防止加药管的堵塞。(2)经常观察气浮池池面情况,如果发现接触区浮渣面不平,局部冒出大气泡,则多半是释放器受到堵塞;如果分离区浮渣面不平,池面上经常有大气泡破裂,则表明气泡与絮粒粘附不好,应采取适当措施(如投加表面活性剂等)。(3)掌握浮渣积累规律,选择最佳的浮渣含水率,以及按最大限度地不影响出水水质的要求进行刮渣,并建立每隔几小时刮渣一次的制度。(4)经常观察溶气罐的水位指示管,使其控制在一定的范围内,以保证溶气效果。避免因溶气罐水位脱空,导致大量空气窜入气浮池而破坏净水效果与浮渣层。对已装有溶气罐液位自动控制装置的,则需注意设备的维护保养。(5)做好日常的运行记录,包括处理水量、投药量、溶气水量、溶气罐压力、水温、耗电量、进出水水质、刮渣周期、泥渣含水率等。\n第七章污泥脱水1污泥的来源、性质与处理系统污泥的来源工业废水和城市污水处理过程中,产生很多沉淀物与漂浮物。如沉砂池、初次沉淀池排出的沉渣以及隔油池、气浮池排出的油渣等,均是直接从废水中分离出来的。有的是在处理过程中产生的,如化学沉淀污泥与生物化学法产生的活性污泥和生物膜等。污泥量的大小及成分与工业废、污水的性质、所采用的处理方法、污泥的含水率等有关。工业废水在处理过程中排出的污泥,其成分非常复杂。不仅含有很多有毒物质,如重金属离子及一些有毒、有害的有机化合物,有些废水还含病原微生物和寄生虫卵等。此外,也可能含有如氮、磷、钾、有机物等植物等植物生长过程所需营养物质,以及一些可以回收或利用的工业原料或有用物质。为保证废水(污水)处理厂的正常运行和处理效果,必须对污泥进行处理;在排入环境前,为使有毒、有害物质得到及时处置,有用物质得到充分利用,也必须对污泥进行处理。污泥处理费用约占水、泥全部处理费用的20%~50%,因此,对污泥的处理必须予以充分的重视。2污泥的分类与特征(一)污泥据其来源及性质分类1.初次沉淀污泥初次沉淀污泥,是指一级处理过程中产生的污泥。其性质随废水(污水)的成分,特别是混入工业废水的城市生活污水或单独处理的工业废水性质而变化;如以处理城市生活污水为主时,产生的污泥以有机成分为主。2.腐殖污泥为剩余污泥来自生物膜法产生的污泥称腐殖污泥或生物膜污泥。来自活性污泥法产生的剩余污泥称剩余活性污泥。此类污泥的有机物含量、含水率均较高,但密度很小。关于污泥中灰分及挥发性物质含量比例,与生物处理构物中的泥龄有关,若泥龄长,则挥发性物质少。3.消化污泥上述三种污泥经消化处理后,称为消化污泥或熟化污泥。此种污泥与有机工业废水厌氧处理过程排出的污泥的某些性质(如含水率、有机物含量等)相似。4.化学污泥用化学法(如混凝法、化学沉淀法等)处理废水时所产生的污泥称化学污泥。5.其他(1)栅渣来自格栅,是较粗大的颗粒,其中有机成分与无机成分的比例,可因废水、格栅种类和季节等不同而异。\n(2)沉砂池沉渣主要是重的无机颗粒,但也含有机成分,所占比例,视沉砂池的种类不同而异(普通沉砂池沉渣的有机成分比曝气沉砂池所占比例高)。(3)浮渣主要是渣浮物,来自预曝气池、初沉池、气浮池和二沉池等表面,浮渣可能是油脂以及比水轻的漂浮物质。通常把以有机物为主要成分的沉淀物称污泥。污泥的特性是有机物含量高,容易腐化发臭,颗粒较细,比重较小,含水率高而不易脱水,呈胶状结构的亲水性物质,便于管道输送。把以无机物为主要成分的沉淀物称沉渣。沉渣的主要特性是颗粒较粗,比重较大,易脱水,但流动性差,不易用管道输送,也不易腐化。(二)表示污泥主要性质的指标1.污泥含水量单位体积污泥中所含有水的重量,以kg/L计。2.污泥含水率即污泥中含水的重量与污泥总重之比的百分数称污泥含水率,污泥的含水率一般都很高。3.污泥的比重污泥重量与同体积水重量之比为污泥比重。由于污泥含水率很高,比重往往接近1。4.污泥挥发性固体和灰分挥发性固体,能够近似地表示污泥中有机物含量,也称灼烧减量。灰分则表示无机物含量,又称灼烧残渣。5.污泥的可消化程度污泥中的有机物,是消化处理的对象,其中大部分能被消化分解,其余部分和无机物不易或不能被消化分解。常用可消化程度来表示污泥中可被消化分解的有机物数量。6.污泥的肥分污泥中含有氮、磷(P2O5)、钾(K2O)等营养物和植物生长所必需的其他微量元素。污泥中的有机腐殖质,是良好的土壤改良剂。7.污泥的燃烧值当污泥的主要成分是有机物时,可供燃烧以回收热值。3污泥的浓缩污泥浓缩的基本概念(1)污泥浓缩的目的\n有机污泥的含水率一般都很高,可达95%以上,因而体积很大,这对污泥的输送和处理都将造成困难,因此必须进行浓缩。污泥浓缩的目的,是使污泥的含水率、污泥的体积得到一定程度的降低,从而减少污泥后续处理设施的基本建设费用和运行费用。(2)污泥中所含水分污泥中所含水分大致可分为四种,如图7-1所示图7-1污泥所含水分示意图(1)颗粒间隙水是指几个固形物质粒子间所包含的水,又称游离水、间隙水、约占污泥水分的70%。间隙水和固体粒子不是直接结合,因而易于排除。(2)毛细管结合水在污泥的固体物质粒子间,形成一些小的毛细管,充满于毛细管中的水称为毛细管结合水,这部分水,约占污泥水分的20%。排出这部分水,需要较大的机械能,可以采用离心机或高压过滤机,使毛细管结合水从污泥中分离出来。(3)表面吸附水是吸附在固体粒子表面的水,能随固形粒子移动,需用机械方法排除。(4)内部水是指微生物细胞内的水分,此种水与固体粒子结合较牢固,单用机械方法不能达到除目的,必须采用生物化学法或通过加热等方法才能排除。表面吸附水与内部水大约共占污泥含水量的10%。4.污泥浓缩的方法及其特点污泥浓缩的对象主要是去除污泥颗粒间的游离水。对于一级污泥、二级污泥和消化污泥,采用的浓缩方法主要是有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。在现有处理工艺中,采用较多的是重力浓缩法,但此法的浓缩效果,受废水处理工作状况的影响较大,往往会出现浓缩效果欠佳的情况。因此,近年来,因内外积极研究与应用离心机浓缩污泥。上述三种污泥浓缩方法各有优缺点,应根据具体情况与要求予以选择。方法优点缺点\n重力浓缩1.贮存污泥的能力高;2.操作要求不高;3.运行费用少,尤其是电耗低1.占地面积大;2.会产生臭气;3.对于某些污泥工作不稳定气浮浓缩1.浓缩后污泥含水率较低;2.比重力浓缩法所需土地小,臭气问题少;3.可使砂砾不混于浓缩污泥中;4.能去除油脂1.运行费用较高;2.占地比离心浓缩法大;3.污泥贮存能力小;4.操作要求比重力浓缩法高离心机浓缩1.占地面积小;2.没有或几乎没有臭气问题1.要求专用的离心机;2.电耗大;3.对操作人员要求高表7-1各种污泥浓缩方法的优缺点此外,在选择污泥浓缩方法时,除考虑以上因素以外,还与整个污泥处置流程有关。例如,当利用污泥作农肥时,且不作商品化产品(袋装粒肥料),而是运到农田直接施用,则要求污泥有一定流动性,但又考虑到运输费用,因此,污泥处理工艺应在保持污泥流动的前提下尽可能浓缩。5污泥重力浓缩法重力浓缩法是目前使用最广泛和最简便的一种污泥浓缩方法,它是在一个类似于普通沉淀池内完成的。浓缩池可以是方形的,也可以是圆形的,而圆形样式更为流行。池子可用钢筋混凝土或钢材制成。污泥的重力浓缩是指除去上层清液,从而减少污泥体积。重力浓缩是利用污泥中固体与水之间的比重不同来实现的,因此,这种方法适用浓缩比重较大的污泥和沉渣。重力浓缩可分为间歇式与连续式两种。前者主要用于小型处理厂,而后者则多用于大、中型处理厂。(一)污泥的沉降特性与运行1.污泥的沉降特性浓缩池的合理设计与运行,取决于对污泥沉降特性的正确掌握,重力浓缩的特征是区域沉降。在浓缩池中有四个基本区域;(1)上部澄清区为固体浓度极低的上层清液。(2)阻滞沉降区在该区悬浮颗粒以恒速向下运动,一层沉降固体层开始从该区域底部形成。(3)过渡区期特征是固体沉降率减少。\n(4)压缩区在该区由于污泥的集结,下一层污泥支承着上一层污泥,而上一层的污泥压缩着下一层污泥,使污泥中的间隙水被排挤出来,固体浓度得到不断提高,直至达到所要求的底流浓度,并从底部排出。2.重力浓缩池的运行(1)间歇运行图2为间歇式浓缩池。此种浓缩池的运行,首先要把浓缩的污泥放入,经一定浓缩时间后,依次开启设在浓缩池上不同高度的清液管上的阀门,分层地放掉上清液,然后通过排泥管排放污泥后,再向浓缩池内放进下一批待处理的污泥。图7-2间歇式浓缩池(二)重力浓缩池主要工艺控制参数1.间歇式浓缩池主要工艺参数由于浓缩池是间歇运行,工艺参数主要是停留时间,其数值最好经试验确定。污泥在浓缩池内的停留时间太短,则能导致浓缩效果不好;若停留时间太长,不仅占地面积大,而且还可能造成厌氧状态而破坏浓缩过程。对于没有条件试验的场合,可按停留时间不大于24h来设计与控制运行,通常采用9~12h。6污泥的调节污泥浓缩一般最多只能使含水率降低到85%左右,若要进一步降低含水率,就要把污泥中结合水分离出来,这就要使这些水对固体颗粒的附着力减弱,要使颗粒脱稳以便脱水。此外,为了能在浓缩脱水过程,尽量减少上清洗中的固体颗粒,从而减轻上清液的有机负荷。这种改善污泥的脱水性能,进一步提高机械设备生产能力的操作,称为污泥的调节(或调理)。其实质是要克服污泥颗粒的水合作用和电性排斥作用,使污泥颗粒脱稳,凝聚颗粒增大,易于脱水;此外,就是改善污泥颗粒间的结构,减少过滤阻力,使不致堵塞过滤介质(如滤布)。污泥的调节,又称为机械脱水的前处理。化学调节法\n向污泥中投加化学调节剂(如混凝剂、助凝剂)使污泥凝聚,提高脱水性能,这是目前污泥调节常用的主要方法。采用的混凝剂有无机混凝剂与高分子聚合电解质。前者一般是石灰、三氯化铁等,后者包括有机合成高分子聚合电解质(如聚丙烯酰胺PAM等),无机高分子混凝剂(如聚合硫酸铁、聚合铝等)。通常采用石灰调节pH值,并且由于石灰和水中的重碳酸盐生成碳酸钙,改变了污泥的颗粒结构,增加了污泥的孔隙率,减少了过滤阻力。化学调节剂的投加量,可用占污泥干固体重量的百分比(%)计算,无机混凝剂投量约为7%~20%,高分子聚合电解质投量在1%以下。具体数值取决于污泥性质,可通过试验确定。7污泥的脱水概述污泥经浓缩或消化后,尚有约95%~97%的含水率,体积仍很大,可用管道输送。如果为了满足卫生、综合利用或进一步处置要求,应对污泥进行脱水和干化处理。所用方法主要有机机械脱水、自然干化及热处理(焚烧)等。污泥脱水去除的是毛细管结合水和表面附着水。污泥的浓缩、脱水、干化与污泥状态的关系参见图7-3。污泥的浓缩法与脱水法的作用范围示于表7-2。图7-3污泥含水率与污泥状态在选择污泥的浓缩、脱水、干化等处理方法时,不仅考虑各法的特点与技术参数,还应对污泥的类型、可利用的场地条件以及采用的预处理方法和最终处理方法等因素进行综合考虑与技术经济比较。例如,有充分的土地可供利用时,对于污泥处置量不大的废水处理厂,则常采用污泥干化场和污泥贮留池;相反,土地受到限制的地方,一般就选用机械脱水。某些污泥,特别是厌氧污泥,不适和机械脱水时,采用砂滤床脱水,可以获得良好的效果。表7-3\n为城市污泥各种脱水方法对预处理的要求。对于工业废水来说,一般多采用机械脱水,它所要求的预处理,按照污泥特性而定。对于有机工业废水,它与城市污泥实用的脱水方法大致相同。表7-2污泥的浓缩法与脱水法的作用范围污泥的分类(以分离水的难易分)经浓缩后污泥的含水率(%)经脱水后污泥的含水率(%)板框压滤机带式压滤机、离心机、真空滤机容易7540~30—中等95~8565~6080~70困难99~9775~7085~80表7-3城市污泥各种脱水方法对预处理的要求方法污泥预处理是否要求浓缩是否要污泥调节真空转鼓要要板框压滤要要带式压滤要要干化床不一定不常用8污泥脱水方法的基本原理不论采用何种方法脱水,其基本原理是相同的,都是以过滤介质(一种多孔性物质)两面的压力差作为推动力,污泥中的水分被强制通过过滤介质(称滤液),固体颗粒被截留在介质上(称滤饼),从而达到脱水的目的。造成压力差,作为推动力的方法有四种:①依靠污泥本身厚度的静压力(如干化场);②在过滤介质一面造成负压(如真空吸滤脱水);③加压污泥使滤液通过过滤介质(如压滤脱水);④造成离心力(如离心机脱水)。过滤开始时,滤液仅须克服过滤介质的阻力,当滤饼逐渐形后,还必须克服滤饼本身的阻力。所以,真正的过滤层应包括滤饼层与过滤介质。通过试验,已推导出滤液通过滤饼的过滤基本方程式,即(7-1)式中:V——滤液体积(mL);t——过滤时间(s);P——过滤时压强(Pa);A——过滤面积(cm2);μ——滤液的动力粘度(Pa·s);\nRg——单位过滤面积上,通过单位体积过滤液时,过滤介质所产生的阻力(cm-1);C——过滤单位体积的滤液,在过滤介质上截面的滤饼干固体重量(g/mL);r——污泥比阻,定义为单位过滤面积上单位干重滤饼所具有的阻力(cm/g)。影响污泥脱水性能的因素有污泥性质、污泥浓度、污泥过滤液的粘滞度、混凝剂的种类及投加量等。污泥比阻(r)是表示污泥过滤特性的综合指标,污泥比阻越大,脱水性能越差,反之脱水性能越好。通常是用布氏漏斗试验,通过测定污泥滤液液滤经介质的速度快慢。来确定污泥比阻的大小,并比较不同污泥的过滤性能,确定最佳混凝剂及其最佳投量。据过滤基本方程式(7-1),在定压条件下过滤,t/V与V成直线关系,即如在一般直线方程式Y=bx+a中一样,基本过滤方程式是一直线方程,其斜率b+截距。因此,比阻r值为(7-1)从上式可知,若求得比阻r,需在实验条件下要求出斜率b和C值。即在定压条件下(真空度保持不变),测定一系列不同过滤时间t的滤液量V,以V为横坐标,以t/V为纵坐标作图,直线的斜率为b,见下图。过滤单位体积滤液,在过滤介质上截留的干固体重量C(g/mL),可以通过公式(7-3)求得,即(7-3)式中:C0——原污泥固体浓度(g/mL);Cb——滤饼固体浓度(g/mL)。图7-3为图解求法b值示意图。\n图7-3图解法求b值示意图投加混凝剂,可以改善污泥的脱水性能,使污泥比阻减少。一般认为,比阻r在1012~1013cm/g为难过滤污泥,r=(0.5~0.9)×1012cm/g为中等难度过滤污泥,r小于0.4×1012cm/g为易过滤污泥。活性污泥的比阻一般为(2.74~2.94)×1013cm/g;消化污泥的比阻为(1.17~1.37)×1013cm/g;初沉污泥的比阻为(3.9~5.8)×1012cm/g。