精品資料（2021-2022年收藏的）水的深度處理工藝課程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、 水的深度處理工藝 系 別： 市政與環(huán)境工程學(xué)院 專 業(yè)： 環(huán)境工程 姓 名： 柴劍雄 學(xué) 號(hào)： 021411114 指 導(dǎo) 教 師： 張霞 隨著我國現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快，工農(nóng)業(yè)用水、城市、農(nóng)村生村和生活用水需求量激增，工農(nóng)業(yè)污水、城市、農(nóng)村生活污水的排放量日益增多，對(duì)于人均水資源相對(duì)匱乏的我國來說，水資源的供應(yīng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的生產(chǎn)、生活的需求，越來越多的城市、農(nóng)村出現(xiàn)了用水荒，水資源供應(yīng)量的不足已經(jīng)成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活的重要障礙因素。為了滿足現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城市建設(shè)的需要，滿足人們生活用水的需求，加強(qiáng)污水處理廠建設(shè)已經(jīng)成為各級(jí)政府以及社會(huì)各界的共識(shí)，但是，經(jīng)

2、過污水處理廠處理過的中水還含有重金屬、細(xì)菌等有害、有毒物質(zhì)。這些物質(zhì)的存在，在一定程度上影響污水的利用效率。因此，有必要采取技術(shù)手段在污水處理廠建設(shè)過程中對(duì)污水進(jìn)行深度處理，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)使用。(一) 污水深度處理技術(shù)分析污水深度處理技術(shù)簡單地說可以分為三大類，即生物處理法、膜處理法和物理化學(xué)處理法。生物處理法又可分為人工濕地深處理技術(shù)、生物接觸氧化法、曝氣生物濾池 (BAF) 等生物技術(shù)。人工濕地深處理技術(shù)主要適用于農(nóng)村污水、工業(yè)行業(yè)廢水以及城市污水處理廠二級(jí)出水，由于污水處理廠是采用傳統(tǒng)工藝處理城市污水，因此，污水處理廠二級(jí)出水中不但含有重金屬、細(xì)菌等有害、有毒物質(zhì)，而且污水中的一些物

3、質(zhì)不能處理干凈，一般情況下，污水處理廠二級(jí)出水 P 含量為 610mg/L 、NH3-N 含量為 1525mg/L、BOD5含量為 2030mg/L 、SS 含量為 2030mg/L、COD含量為 60100mg/L。采用人工濕地深處理可以實(shí)現(xiàn)景觀與處理效果相結(jié)合的良性循環(huán)，通過種植了美人蕉、蘆葦、富貴竹、空心菜等濕地植物，通過光合作用去除氨氮等成分，通過種植鳳眼蓮、空心蓮子草、稗草、藨草、黃菖蒲等植物去除工業(yè)廢水中的有害物質(zhì)等。生物接觸氧化法是是在充氧的污水池中填充填料，用生物膜布滿填料，污水以固定流速以埋沒生物膜的方式，在微生物作用下除去有害物質(zhì)的污水深處理方式，應(yīng)用于農(nóng)藥、石油化工、紡織

4、、印染、食品加工、輕工造紙和發(fā)酵釀造等工業(yè)廢水以及二級(jí)出水、生活污水的深處理，去除鐵、錳、亞硝酸鹽、氨氮等物質(zhì)；曝氣生物濾池通過在生物濾池底部或下部加設(shè)曝氣裝置對(duì)污水進(jìn)行處理的技術(shù)，通過該技術(shù)處理的污水基本上能夠達(dá)到雜用水的標(biāo)準(zhǔn)。污水深度處理技術(shù)中的膜處理法和物理化學(xué)處理法包括混凝技術(shù)、活性炭吸附技術(shù)、臭氧法、膜分離技術(shù)、高級(jí)氧化法等。這些污水深度處理技術(shù)適用的范圍不同，各有所長，又各有所短，因此，在污水深度處理過程中，要充分照顧到各種處理技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)，揚(yáng)長避短，綜合采用，為污水處理廠取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(二) 污水深度處理技術(shù)的應(yīng)用污水深度處理技術(shù)是在污水預(yù)處理及主

5、處理的基礎(chǔ)上，對(duì)二級(jí)處理水用物理化學(xué)處理法&生物處理法及膜處理法去除二級(jí)出水中存留的細(xì)菌&重金屬等危害人體健康的有害及有毒物質(zhì)，從而達(dá)到污水的回收和利用的一種處理技術(shù)其典型處理流程如表：上表中物理化學(xué)處理法為第1、2、3種，生物處理法為4、5、6種，膜處理法包含在3、8中。在深度處理技術(shù)運(yùn)用過程中，從便于維修管理的角度對(duì)全廠實(shí)行功能分區(qū)，根據(jù)污水處理廠所處地域夏季主導(dǎo)風(fēng)向進(jìn)行合理&科學(xué)的布置，要采用綠化帶將污水處理廠的各個(gè)功能不同的區(qū)域分割開來，在道路佳通保證消防需要的基礎(chǔ)上確保土地的合理利用，各個(gè)污水處理流程順暢。(三) 污水深度處理工藝及其選擇經(jīng)過對(duì)二級(jí)生物處理后深度處理進(jìn)出水水質(zhì)分析，可

6、以看出，深度處理工藝選擇的方針為：在保證SS去除的同時(shí)運(yùn)用化學(xué)除磷方式控制出水TP，按照這一原則，可以選擇混凝、沉淀、過濾或澄清等物化法。最近用于深度處理的新型的物化工藝有快速斜板沉淀池、活性砂濾池和纖維濾池。1、混合 混合是原水與混凝劑進(jìn)行充分混合的工藝過程,是進(jìn)行絮凝和沉淀的重要前提,混合是混凝劑的水解產(chǎn)物迅速混合到水體的每一個(gè)細(xì)部,并使水中膠體顆粒脫穩(wěn)的過程?；旌系姆绞接泻芏喾N,常見的混合方式有管式靜態(tài)混合器混合、機(jī)械混合、直列式混合器混合等。（1）管式靜態(tài)混合器混合:管式靜態(tài)混合器混合是在管道內(nèi)設(shè)置多節(jié)固定葉片,使水流產(chǎn)生渦流反應(yīng),同時(shí)產(chǎn)生渦旋反向旋轉(zhuǎn)及交叉流動(dòng),從而獲得混合效果。它的

7、優(yōu)點(diǎn)維護(hù)管理方便,不需土建構(gòu)筑物,在設(shè)計(jì)流量范圍內(nèi)混合效果較好,不需外加動(dòng)力設(shè)備;其缺點(diǎn)是運(yùn)行水量變化對(duì)混合效果的影響很大,水頭損失大,混合器構(gòu)造較復(fù)雜,適用水量變化不大的水廠。(2)機(jī)械混合:依靠外部機(jī)械供給能量,使水流產(chǎn)生紊流,它的優(yōu)點(diǎn)是水頭損失較小,適應(yīng)各種流量變化,能使藥劑迅速而均勻的擴(kuò)散至水體中,同時(shí)使膠體顆粒脫穩(wěn)。缺點(diǎn)是增加相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備、需消耗電能、同時(shí)也相應(yīng)增加了機(jī)械設(shè)備的維修及保養(yǎng)工作,管理維修比較復(fù)雜。需要建混合池,增加占地,應(yīng)用較少。(3)直列式混合器混合:它是利用水流通過列管產(chǎn)生高頻漩渦,使數(shù)種物料充分混合,它混合效果好、對(duì)水量、水質(zhì)的變化適應(yīng)能力強(qiáng)。構(gòu)造簡單、制作安裝

8、方便、水頭損失較小,較常規(guī)混合方式可節(jié)約藥劑2030,運(yùn)行費(fèi)用較低。直接安裝在管道上,不占地。直列式混合器在設(shè)計(jì)中引入了流體微水動(dòng)力學(xué)原理來控制混合微觀過程和宏觀過程,在相同的水頭損失下,大大提高了直列式混合器混合效果。研究結(jié)果表明:直列式混合器比一般混合器能夠提升混合效率和混合效果一倍以上。它的主要原理是使水流通過列管時(shí),在邊界層表明:直列式混合器比一般混合器能夠提升混合效率和混合效果一倍以上。它的主要原理是使水流通過列管時(shí),在邊界層的作用下,產(chǎn)生系列渦旋,并在其后的空間衰減,產(chǎn)生高頻渦流,從而使混凝劑復(fù)雜的水解產(chǎn)物與原水中的膠體顆粒得到充分混合。直列式混合器采用不銹鋼材質(zhì),具有強(qiáng)度高,耐腐

9、蝕性強(qiáng),外型美觀,安裝方便、混合快速高效、低能耗等特點(diǎn)。2、絮凝 絮凝過程就是使具有絮凝性能的微絮粒相互碰撞,從而形成較大的絮粒,以適應(yīng)沉淀分離的要求。為了達(dá)到完善的絮凝效果,必須具備兩個(gè)主要條件:一是具有充分絮凝能力的顆粒;二是保證顆粒獲得適當(dāng)?shù)呐鲎步佑|而又不致破壞的水力條件。根據(jù)水質(zhì)、水量、凈水工藝高程布置、沉淀池形式及維修條件等因素確定絮凝池的形式,其形式很多:折板絮凝池、機(jī)械絮凝池、網(wǎng)格絮凝池、星形絮凝池等多種形式。(1)折板絮凝池:它是利用在池中加設(shè)一些擾流單元以達(dá)到絮凝所要求的紊流狀態(tài),使能量損失得到充分利用,能耗降低,停留時(shí)間有所縮短。折板絮凝具有多種型式,常用的有多通道和單通道

10、的平折板、波紋板等。折板絮凝池可布置成豎流式或平流式,目前多采用豎流式,其絮凝效果較好。折板主要缺點(diǎn)是絮凝不充分,形成礬花顆粒較小、細(xì)碎、比重小,沉淀性能差,造價(jià)較高,水力負(fù)荷差,適于水量變化不大的水廠。(2)機(jī)械絮凝池:機(jī)械絮凝池的優(yōu)點(diǎn)為絮凝效果較好、水頭損失較小、絮凝時(shí)間約為1215分鐘。由于增加了機(jī)械設(shè)備,攪拌槳的轉(zhuǎn)速調(diào)整可適應(yīng)不同的水量和水質(zhì),但對(duì)機(jī)械設(shè)備質(zhì)量要求較高、機(jī)械設(shè)備維護(hù)量大、管理比較復(fù)雜、機(jī)械設(shè)備投資高、運(yùn)行費(fèi)用大。(3)網(wǎng)格絮凝池:是應(yīng)用紊流理論的絮凝池。絮凝池分成許多面積相等的方格,水流上下交錯(cuò)流動(dòng),直至出口,在全池約三分之二的分格內(nèi),垂直水流方向放置網(wǎng)格或柵條,在水流

11、通過時(shí),形成了良好的絮凝效果。但當(dāng)水量發(fā)生變化時(shí)將影響絮凝效果,根據(jù)已建的網(wǎng)格和柵條絮凝池的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),還存在末端池底積泥現(xiàn)象,少數(shù)水廠發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格上滋生藻類、堵塞網(wǎng)眼現(xiàn)象。(4)星形絮凝池:星形絮凝設(shè)備主要原理是利用邊界層脫離理論和顆粒碰撞的慣性效應(yīng),改變隔板的結(jié)構(gòu)形式,同時(shí)改變翼片的形式,改變水流流經(jīng)翼片附近的流態(tài),更加增強(qiáng)了翼片控制能力,在不同的水流空間,當(dāng)水流流經(jīng)翼片后,在周圍短時(shí)間會(huì)形成準(zhǔn)均勻各向同性紊流,紊流中夾帶了大量尺寸、強(qiáng)度一定的微小渦旋,在不斷的流動(dòng)過程中,茹可夫斯基升力的作用導(dǎo)致渦旋離開原位置并進(jìn)行彼此碰撞,加大了顆粒的有效碰撞次數(shù),有效地提高了絮凝效果。絮體顆粒碰撞、吸附,絮

12、體本身產(chǎn)生強(qiáng)烈變形,使絮體中吸附能級(jí)低的部分由于變形揉動(dòng)作用從而達(dá)到更高的吸附能級(jí),并在通過設(shè)備后絮體變得更加密實(shí),提高絮凝效果,縮短絮凝時(shí)間。由于星形絮凝池絮凝過程的可控程度提高,在水質(zhì)難處理期,仍可達(dá)到理想的絮凝效果,對(duì)微污染水質(zhì),只要污染不是很嚴(yán)重,應(yīng)用絮凝沉淀工藝完全能夠達(dá)到處理要求。星形絮凝設(shè)備采用改性PVC,導(dǎo)流機(jī)構(gòu)截面為星形,設(shè)置13片翼片,用防水膠粘結(jié),無螺絲等緊固件。具有強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)、外形美觀、安裝方便、絮凝效果好、低能耗、絮凝時(shí)間短等特點(diǎn)。4、沉淀 水處理中的沉淀工藝是指在重力作用下懸浮固體從水中分離的過程,它能去除8099以上的懸浮固體,是主要的凈水構(gòu)筑物之一。沉淀

13、池的常用形式有很多:平流沉淀池、斜管沉淀池、V形沉淀池等。(1)平流沉淀池:它的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單、操作管理方便、施工較簡單,它的缺點(diǎn)是平面面積大、機(jī)械排泥設(shè)備維護(hù)較復(fù)雜、土建費(fèi)用高、沉淀效率低。(2)斜管沉淀池:它占地面積小、沉淀效率高,但需要耗用較多的斜管、老化后需定期更換、增加運(yùn)行費(fèi)用、對(duì)原水水質(zhì)變化的適應(yīng)性較差,排泥效果較差。(3)V形沉淀池:V形沉淀設(shè)備主要原理是綜合利用沉淀機(jī)理和接觸絮凝機(jī)理完成沉淀區(qū)中顆粒的分離過程。設(shè)備在充分利用沉淀機(jī)理和接觸絮凝機(jī)理的基礎(chǔ)上完成沉淀池中顆粒與水體的分離,通過對(duì)沉淀設(shè)備內(nèi)水流流道的合理設(shè)置,在流道內(nèi)部實(shí)現(xiàn)礬花重力同水流頂托力及相關(guān)作用力動(dòng)態(tài)平衡,增強(qiáng)

14、接觸絮凝沉淀作用,使沉淀效果更佳。該設(shè)備斜板材質(zhì)為乙丙共聚,連接方式采用熱熔焊接,連接牢固。它是根據(jù)淺池理論,利用設(shè)備截面差,造成沿重力方向的速度差,從而在上向水流的頂托作用下,斜板沉淀單元內(nèi)部形成一定厚度的具有自我更新能力的絮體粒子動(dòng)態(tài)懸浮泥渣層,利用接觸絮凝和沉淀原理提高沉淀去除率及沉淀負(fù)荷。斜板的材料為乙丙共聚,它具有外部美觀、表面光滑、有利于排泥、表面負(fù)荷高、上升流速大、沉淀效果好等特點(diǎn),同時(shí)它繼承了普通斜板和斜管的優(yōu)點(diǎn),也摒棄了兩者的缺點(diǎn)。5、快速斜板沉淀池 快速斜板沉淀池（ACTILFO）的工作原理如圖 I所示它是一種緊湊型的沉淀池，利用了微砂作為絮凝體的內(nèi)核。微砂使絮凝體的比重增

15、大從而使絮凝更容易沉淀，這樣就大大地提高了絮凝的效果而縮減了沉淀池的占地面積。它包括混凝、微砂投加、絮凝（熟化）、高速斜管沉淀、微砂循環(huán)和污泥排放幾個(gè)過程。1）混凝混凝過程在ACTIFLO前部的混凝池中進(jìn)行，混凝反應(yīng)是整個(gè)處理系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟，混凝劑投加后不但去除SS，而且與污水中的P 反應(yīng)形成沉淀去除P,BODCOD或隨著SS的去除而去除。2）微砂投加該工藝投加粒徑在125um150um的微砂并不斷循環(huán)更新，以提供大的接觸面積而強(qiáng)化絮凝，并起壓載作用以提高絮體沉淀的速度。3）絮凝絮凝是一種物理機(jī)械過程，在這一過程中，由于物理攪拌作用和分子間的作用力使絮凝體增大以利于沉淀投加陰離子高分子助凝劑作

16、為混凝劑的助凝劑，起到吸附架橋作用以提高絮凝效果。4）沉淀由于有微砂作為加載物，而且應(yīng)用異向流斜管，沉淀作用得以提高。在沉淀過程中，來自絮凝池的水從斜管下部進(jìn)入沉淀池并上向流通過，顆粒和絮體沉淀在斜管表面并由于重力作用下滑跌落到池底。刮泥機(jī)上的柵條可以提高污泥沉淀效果，刮泥機(jī)慢速旋轉(zhuǎn)并把污泥連續(xù)地刮進(jìn)中心集泥坑。澄清水通過集水槽收集。為了有利于在小水量時(shí)水流的分配，集水槽上的出水堰可以采用梯形或矩形的形狀。5）微砂循環(huán)和污泥排放微砂隨污泥沉淀在沉淀池中，循環(huán)泵把微砂和污泥輸送到水力分離器中在離心力的作用下，微砂和污泥進(jìn)行分離：微砂從下層流出直接投加到投加池中，污泥從上層流中溢出然后通過重力流流

17、向反沖洗廢水池。微砂的粒度系數(shù)和水力分離器的選擇性能保證了微砂的分離和循環(huán)。微砂和污泥的循環(huán)量與進(jìn)水量之比為3-12。沉淀池的微砂濃度為2000mgL-7000mgL。運(yùn)行中存在砂的損失，典型的微砂損失量為處理1水量損失1g-3g微砂，這個(gè)損失可以每周進(jìn)行投加補(bǔ)充。ACTIFLO沉淀池雖然沉淀效果好，但由于加藥量大，設(shè)備多，工程造價(jià)比較高。6、活性砂濾池 活性砂濾池系統(tǒng)由錐型濾砂導(dǎo)向裝置，內(nèi)部過濾單元，進(jìn)水管道，水流分配器，濾液出水管道，沖洗水出水管，空壓機(jī)和控制系統(tǒng)等組成。其工作原理如圖2所示待濾水由原水入口，經(jīng)進(jìn)水管道和水流分配器流出，通過砂層時(shí)SS被截留，濾液通過集水槽收集。在活性砂濾池

18、過濾過程中，可以同時(shí)反沖洗。反沖洗是由壓縮空氣進(jìn)入池中心的空氣提升泵，將砂提到洗砂器，在波浪形的洗砂器中砂相互摩擦，將砂表面的污物摩擦下來，污物從廢液排除口排出。砂又重新落入砂層，成為干凈的砂?；钚陨盀V池的運(yùn)行參數(shù)見表1活性砂濾池與普通砂濾池相比，它能夠在反沖洗時(shí)連續(xù)過濾，而普通砂濾池在反沖洗時(shí)必須停止過濾，過濾不能連續(xù)進(jìn)行。此外，活性砂濾池的沖洗水量少，過濾水頭損失小。7、纖維轉(zhuǎn)盤濾池 1）纖維轉(zhuǎn)盤濾池由用于支撐濾布的垂直安裝于中央集水管的平行過濾轉(zhuǎn)盤串聯(lián)起來組成一套裝置過濾轉(zhuǎn)盤數(shù)量一般為2個(gè)-20個(gè)，每個(gè)過濾轉(zhuǎn)盤是由6小塊扇形組合而成。每片過濾轉(zhuǎn)盤外包有纖維毛濾布，它是纖維轉(zhuǎn)盤濾池的過濾介

19、質(zhì)，由有機(jī)纖維編織而成，而其絨毛狀表面由尼龍纖維編織，同時(shí)以聚酯纖維做為支撐體。在干燥狀態(tài)下，纖維毛呈直立狀態(tài)，浸濕后，纖維毛便會(huì)耷拉下來，形成濾布介質(zhì)為3mm-5mm的有效過濾深度，且當(dāng)量孔徑只有10um，可以使固體粒子在有效過濾厚度中與過濾介質(zhì)充分接觸，將超過尺寸的粒子俘獲.濾布的深度能夠存儲(chǔ)俘獲的粒子，減小反沖洗流量，同時(shí)還可減少正常運(yùn)行時(shí)水頭損失。反沖洗裝置由反洗水泵、反抽吸裝置及閥門組成，排泥裝置由排泥管、排泥泵及閥門組成，排泥泵與反洗水泵為同一水泵。在反洗狀態(tài)下，與反抽吸裝置相靠近的纖維毛又會(huì)直立起來，方便纖維毛中的雜質(zhì)排出，可以清洗徹底。 2）纖維轉(zhuǎn)盤濾池的運(yùn)行狀態(tài)包括：過濾、反

20、沖洗、排泥狀態(tài)。過濾：外進(jìn)內(nèi)出，即污水重力流從外面進(jìn)入濾池，使濾盤全部浸沒在污水中。污水通過濾布過濾。過濾液通過中空管收集后，重力流通過出水堰排出濾池。整個(gè)運(yùn)行過程中過濾均為連續(xù)的，即便在清洗過程中，過濾仍在進(jìn)行。清洗：過濾中部分污泥吸附于纖維毛濾布中，逐漸形成污泥層。隨著濾布上污泥的積聚，濾布過濾阻力增加，濾池水位逐漸升高。通過設(shè)置在濾池內(nèi)的壓力傳感器監(jiān)測(cè)池內(nèi)液位變化，當(dāng)該池內(nèi)液位到達(dá)清洗設(shè)定值（高水位）時(shí)，PLC即可啟動(dòng)反洗泵，開始清洗過程。反洗時(shí)間和周期可以調(diào)整。濾布上的污泥通過反抽吸裝置，經(jīng)由反洗水泵，排出進(jìn)入廠區(qū)排水系統(tǒng)。清洗時(shí)，濾池仍可連續(xù)過濾。過濾期間，過濾轉(zhuǎn)盤處于靜態(tài)，有利于污

21、泥的池底沉積。清洗期間，過濾轉(zhuǎn)盤以0.5rmin-1rmin的速度旋轉(zhuǎn)。反洗水泵負(fù)壓抽吸濾布表面，吸除濾布上積聚的污泥顆粒，過濾轉(zhuǎn)盤內(nèi)的水自里向外被同時(shí)抽吸，并對(duì)濾布起清洗作用。排泥：纖維轉(zhuǎn)盤濾池的過濾轉(zhuǎn)盤下設(shè)有斗形池底，有利于池底污泥的收集。污泥池底沉積減少了濾布上的污泥量，可延長過濾時(shí)間，減少反洗水量。經(jīng)過一設(shè)定的時(shí)間段，啟動(dòng)排泥泵，通過池底穿孔排泥管將污泥回流至廠區(qū)排水系統(tǒng)。其中，排泥間隔時(shí)間及排泥歷時(shí)可予以調(diào)整。3）纖維轉(zhuǎn)盤濾池的獨(dú)特設(shè)計(jì)使其具有諸多優(yōu)點(diǎn)：出水水質(zhì)好，耐沖擊負(fù)荷纖維轉(zhuǎn)盤濾池截留效果好，在進(jìn)水SS濃度不大于20mgL的情況下，出水SS濃度可小于5mgL過濾與反沖洗同時(shí)進(jìn)行，瞬時(shí)只有池內(nèi)單盤的1面積在進(jìn)行反沖洗，反沖洗過程為間歇過濾是連續(xù)的，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。占地面積小與傳統(tǒng)的深層過濾單元不同的是：傳統(tǒng)過濾設(shè)備內(nèi)水流一般從上至下，或從下至上流動(dòng)，屬于平面方向過濾，纖維轉(zhuǎn)盤濾池則將過濾面豎直起來，水流從左右方向流動(dòng)，因此很多過濾面可以并排布置，可以在保證過濾面積足夠大的前提下減少占地面積設(shè)備閑