本書從技術(shù)與工藝管理角度出發(fā),較為詳細(xì)地介紹了污廢水治理設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理所需的基本理論知識(shí),以運(yùn)營(yíng)管理為主線,系統(tǒng)介紹了污水處理過程各單元的操作技術(shù),如污水的物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)、物理化學(xué)處理技術(shù)、生物化學(xué)處理技術(shù)、污泥處理技術(shù)等工藝原理、運(yùn)行方式、工藝參數(shù)等,以及附屬設(shè)施、電氣儀表、污廢水監(jiān)測(cè)等內(nèi)容,并針對(duì)運(yùn)營(yíng)管理中常見的問題提供解決措施,體現(xiàn)了較強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。
本書可供從事污水處理的管理人員、技術(shù)人員學(xué)習(xí)和使用,還可作為污水處理廠工程技術(shù)人員和操作工上崗培訓(xùn)的教材,也可作為本科、大專院校環(huán)境工程、給水排水工程、環(huán)保設(shè)備工程等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書。
丁成,鹽城工學(xué)院 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,院長(zhǎng) 教授,丁成,1971年10月8日出生,博士,鹽城工學(xué)院教授,江蘇大學(xué)兼職碩士生導(dǎo)師。2007年7月畢業(yè)于東南大學(xué)環(huán)境工程專業(yè),獲工學(xué)博士學(xué)位。2005年9月開始擔(dān)任鹽城工學(xué)院環(huán)境工程系系主任,并負(fù)責(zé)籌建鹽城工學(xué)院環(huán)境科學(xué)研究所,當(dāng)年底即申請(qǐng)到由國(guó)家環(huán)?偩诸C發(fā)的建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)資質(zhì)。 2008年10月,經(jīng)上級(jí)部門批準(zhǔn),由丁成等幾名教師聯(lián)合鹽城工學(xué)院資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)有限公司,籌資100萬元,注冊(cè)成立了江蘇科易達(dá)環(huán)境科技有限公司(原鹽城鹽工環(huán)境科技有限公司)。公司為首批進(jìn)駐鹽城工學(xué)院大學(xué)科技園企業(yè)。本人現(xiàn)為鹽城工學(xué)院環(huán)境學(xué)院院長(zhǎng),在公司中擔(dān)任董事長(zhǎng)、總經(jīng)理。近5年來,主持完成省級(jí)以上科研課題16項(xiàng),包括國(guó)家自然科學(xué)基金1項(xiàng)、科技部創(chuàng)新基金2項(xiàng),省級(jí)科研項(xiàng)目5項(xiàng),科研到賬經(jīng)費(fèi)300多萬元。研究成果獲市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2次,二等獎(jiǎng)4次。發(fā)表論文20多篇,其中SCI、Ei、ISTP收錄10篇;申請(qǐng)發(fā)明專利5項(xiàng),授權(quán)1項(xiàng)。2006年,江蘇省高!扒嗨{(lán)工程”青年骨干教師;2007年,江蘇省“333”工程中青年科學(xué)技術(shù)帶頭人; 2009年獲得江蘇省“六大人才”高峰計(jì)劃立項(xiàng)資助;2010年獲得江蘇省高!扒嗨{(lán)工程”科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)立項(xiàng),本人為團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。
第一章 緒 論 1
第一節(jié) 污染治理設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理概述 1
一、基本概念 1
二、形勢(shì)與發(fā)展 1
第二節(jié) 污水的來源 2
第三節(jié) 排水系統(tǒng) 3
一、城市污水排水系統(tǒng)的主要組成部分 3
二、雨水排水系統(tǒng)的主要組成部分 3
三、工業(yè)廢水排水系統(tǒng)的主要組成部分 3
四、排水系統(tǒng)的體制 3
第四節(jié) 污水的出路 4
第五節(jié) 污水的水質(zhì)污染指標(biāo) 5
一、生物化學(xué)需氧量(BOD) 5
二、化學(xué)耗氧量(COD) 6
三、懸浮固體(SS) 6
四、總有機(jī)碳(TOC) 7
五、有毒物質(zhì) 7
六、pH 與堿度 7
七、氮 8
八、磷 8
第六節(jié) 污水處理方法和工藝流程 8
一、處理方法 8
二、城市污水處理工藝流程 9
第七節(jié) 污水處理排放標(biāo)準(zhǔn) 10
一、《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996,1998年1月1日實(shí)施) 10
二、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002,2003年7月1日實(shí)施) 10
第二章 污廢水物理處理技術(shù)與設(shè)備 12
第一節(jié) 均和調(diào)節(jié) 12
一、概念 12
二、調(diào)節(jié)池 12
三、調(diào)節(jié)池的混合 14
四、調(diào)節(jié)池的操作管理 14
第二節(jié) 過濾分離法 14
一、基本原理 15
二、常見設(shè)備 15
第三節(jié) 重力分離法 17
一、沉淀與混凝沉淀法 17
二、上浮與氣浮法 20
三、離心分離法 22
四、蒸發(fā)與結(jié)晶法 23
第四節(jié) 常見的物理處理構(gòu)筑物運(yùn)行管理 27
一、沉砂池 27
二、格柵 29
三、初沉池 31
第三章 污廢水的化學(xué)處理技術(shù)與設(shè)備 38
第一節(jié) 中 和 38
一、功能與原理 38
二、中和處理常見方法 39
三、酸堿廢水中和設(shè)施 40
四、藥劑中和處理設(shè)施 41
五、過濾中和設(shè)備設(shè)施 42
第二節(jié) 混 凝 43
一、混凝的原理 43
二、混凝的作用 43
三、影響混凝效果的主要因素 43
四、混凝劑 44
五、專用設(shè)備 47
六、操作管理 51
第三節(jié) 氧化還原 52
一、基本原理 52
二、氧化法 52
三、還原法 53
四、設(shè)備與裝置 54
第四節(jié) 化學(xué)沉淀 55
一、基本原理 55
二、設(shè)備和裝置 56
第四章 物理化學(xué)處理單元技術(shù)與操作管理 57
第一節(jié) 氣 浮 57
一、適用對(duì)象 57
二、氣浮的基本原理 57
三、氣浮類型 57
四、加壓溶氣氣浮工藝 59
五、氣浮池 59
六、專用設(shè)備 60
七、運(yùn)行管理 61
第二節(jié) 吸 附 61
一、適用條件 61
二、吸附平衡與吸附量 62
三、操作方式 62
四、吸附劑及再生 62
五、影響吸附劑的因素 63
六、吸附設(shè)備 63
第三節(jié) 離子交換 64
一、基本原理 64
二、離子交換工藝過程及設(shè)備 65
三、操作管理與維護(hù) 65
第四節(jié) 電 解 67
一、基本原理 67
二、電解槽 67
三、電解處理過程中異常問題 68
第五節(jié) 膜分離 68
一、膜分離法的分類與特點(diǎn) 68
二、膜分離的方法 69
三、超濾法 71
第五章 生物化學(xué)處理單元技術(shù)與操作管理 73
第一節(jié) 活性污泥法 73
一、基本概念 73
二、活性污泥法 78
三、曝氣 96
四、運(yùn)行中的常見問題 102
五、A/O運(yùn)行管理應(yīng)注意的問題 105
六、An/O工藝運(yùn)行應(yīng)注意的問題 105
七、A2/O運(yùn)行管理應(yīng)注意的問題 105
第二節(jié) 生物膜法 106
一、生物膜法概述 106
二、生物膜的主要形式 109
三、生物膜法的運(yùn)行管理 126
第三節(jié) 厭氧生物處理 132
一、概述 132
二、厭氧生物處理的工藝和設(shè)備 138
三、厭氧設(shè)備的運(yùn)行管理 146
第六章 污泥處理與處置 154
第一節(jié) 概 述 154
一、污泥的來源及其分類 154
二、污泥的性質(zhì)指標(biāo) 154
三、污泥處理的目標(biāo) 155
四、污泥處理系統(tǒng) 155
第二節(jié) 污泥的儲(chǔ)存與運(yùn)輸 156
一、污泥的儲(chǔ)存 156
二、污泥的運(yùn)輸 157
第三節(jié) 污泥濃縮 157
一、污泥濃縮概述 157
二、常用污泥濃縮法及運(yùn)行管理 158
第四節(jié) 污泥消化 163
一、厭氧消化原理和功能 163
二、污泥厭氧消化法的分類 163
三、厭氧消化系統(tǒng)的組成 164
四、消化池的運(yùn)行與管理 165
第五節(jié) 污泥的脫水與干化 169
一、污泥的機(jī)械脫水 169
二、污泥的自然干化 175
第六節(jié) 污泥干燥與焚燒 175
一、污泥干燥 176
二、污泥焚燒 176
第七節(jié) 污泥的處置和利用 176
第七章 附屬設(shè)施操作管理 178
第一節(jié) 泵及泵的管理 178
一、水處理常用泵的分類與性能參數(shù) 178
二、泵簡(jiǎn)介 181
三、一般泵的運(yùn)行與維護(hù) 191
四、離心泵的維護(hù)與檢修 197
五、軸流泵的運(yùn)行維護(hù) 200
六、潛水泵的運(yùn)行維護(hù) 202
七、螺桿泵的使用、維護(hù)和注意事項(xiàng) 206
八、蠕動(dòng)泵常見故障及其排除方法 208
九、螺旋泵使用和維護(hù)的注意事項(xiàng) 209
第二節(jié) 風(fēng)機(jī)及風(fēng)機(jī)的管理 210
一、水處理常用風(fēng)機(jī)的基本知識(shí) 210
二、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行與維護(hù)保養(yǎng) 214
第八章 污廢水監(jiān)測(cè) 217
第一節(jié) 城市污水處理廠的水質(zhì)監(jiān)測(cè) 217
一、水質(zhì)監(jiān)測(cè)的對(duì)象和目的 217
二、水樣的采集和保存方法 217
三、水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與方法 219
第二節(jié) 城市污水處理廠活性污泥性質(zhì)的測(cè)定 224
一、混合液懸浮物濃度(MLSS)和混合液揮發(fā)性懸浮物濃度(MLVSS) 224
二、污泥沉降體積(SV或SV30) 225
三、污泥體積指數(shù)(SVI) 225
第三節(jié) 城市污水處理廠活性污泥生物相及其指示作用 225
一、樣品的采集及保存方法 225
二、活性污泥中的微生物 226
三、微生物對(duì)活性污泥狀況的指示作用 227
第四節(jié) 水質(zhì)檢測(cè)過程質(zhì)量控制 229
一、水質(zhì)檢測(cè)過程質(zhì)量控制要求 229
二、水質(zhì)檢測(cè)過程質(zhì)量控制措施 230
第五節(jié) 突發(fā)性水質(zhì)異常的監(jiān)測(cè) 230
第九章 電氣儀表與自動(dòng)化 232
第一節(jié) 污廢水處理廠(站)供配電系統(tǒng) 232
一、供配電裝置 232
二、高低壓電氣設(shè)備 235
三、高低壓電氣設(shè)備運(yùn)行操作 238
第二節(jié) 過程測(cè)量、計(jì)量和常用儀表 240
一、污廢水處理過程的測(cè)量 240
二、污廢水處理常用檢測(cè)儀器儀表 243
第三節(jié) 自控系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用 246
一、概述 247
二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí) 247
三、計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 248
四、PLC控制技術(shù) 250
五、變頻調(diào)速控制系統(tǒng) 252
六、集散控制系統(tǒng) 253
第四節(jié) 污水處理廠控制系統(tǒng)和儀表系統(tǒng) 255
一、污水處理廠控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成和選擇 255
二、污水處理廠儀表系統(tǒng)的基本構(gòu)成和選擇 256
第十章 污水處理廠運(yùn)行實(shí)例 260
第一節(jié) 城市污水處理廠運(yùn)行實(shí)例一 260
一、污水來源 260
二、污水處理工藝運(yùn)營(yíng)管理 262
第二節(jié) 城市污水處理廠運(yùn)行實(shí)例二 265
一、污水來源 265
二、污水處理工藝運(yùn)營(yíng)管理 267
第十一章 污水處理廠運(yùn)行管理 281
第一節(jié) 污水處理廠運(yùn)營(yíng)方案 281
一、污水處理廠試運(yùn)行管理 281
二、污水處理廠運(yùn)行管理 281
三、污水處理運(yùn)行管理的基本要求 282
四、水質(zhì)管理 282
五、運(yùn)行人員的職責(zé)與管理 282
第二節(jié) 污水處理廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和運(yùn)行管理 282
一、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 282
二、基本建設(shè)投資 283
三、生產(chǎn)成本估算 283
四、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法 283
五、運(yùn)行記錄與報(bào)表 283
第三節(jié) 污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理 284
一、預(yù)處理的運(yùn)行管理 284
二、初次沉淀池的運(yùn)行管理 285
三、生化曝氣池及二沉池的運(yùn)行與管理 286
四、消毒系統(tǒng)的運(yùn)行與管理 286
五、流量計(jì)量裝置的運(yùn)行管理 287
第四節(jié) 活性污泥系統(tǒng)的運(yùn)行管理 287
一、運(yùn)行調(diào)度 287
二、異常問題對(duì)策 288
三、污泥脫水機(jī)的運(yùn)行管理 288
第五節(jié) 污水處理機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行管理 289
一、污水處理廠設(shè)備管理概述 289
二、設(shè)備的完好標(biāo)準(zhǔn)和修理周期 289
三、建立完善的設(shè)備檔案 290
四、污水處理廠設(shè)備的運(yùn)行管理與維護(hù) 290
第六節(jié) 污水處理電氣設(shè)備的運(yùn)行管理與維護(hù) 293
一、電氣設(shè)備的四種狀態(tài) 293
二、高壓配電裝置的運(yùn)行管理與維護(hù) 293
第七節(jié) 污水處理廠自動(dòng)化與測(cè)量?jī)x表的管理與維護(hù) 294
一、污水廠運(yùn)行工藝參數(shù)的在線測(cè)量 294
二、測(cè)量?jī)x表的日常維護(hù)與管理 295
第八節(jié) 污水處理的運(yùn)營(yíng)管理 295
一、運(yùn)行考核的主要指標(biāo) 295
二、記錄與統(tǒng)計(jì) 296
三、管理制度 296
四、安全技術(shù)管理的基本要求 299
五、對(duì)工藝和設(shè)備的管理 299
六、對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的安全管理 299
七、組織制定和實(shí)施安全技術(shù)操作規(guī)程 299
八、加強(qiáng)個(gè)人防護(hù)用品的管理 300
九、防火防爆與壓力宣傳品管理 300
十、事故報(bào)告制和調(diào)查程序 301
十一、人員傷亡事故的報(bào)告制和調(diào)查程序 301
參考文獻(xiàn) 302
COD是指在酸性條件下,利用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化為CO2和H2O所消耗的氧的量。檢測(cè)速度快,用它指導(dǎo)生產(chǎn)較方便。
常用的氧化劑有高錳酸鉀(KMnO4)和重鉻酸鉀(K2Cr2O7)。高錳酸鉀氧化力較弱,往往只有一部分有機(jī)物被氧化,因此測(cè)定結(jié)果與實(shí)際情況往往差別較大。重鉻酸鉀氧化能力很強(qiáng),能使污水中絕大部分有機(jī)物氧化為水和二氧化碳,因此,使用中常常將重鉻酸鉀的化學(xué)耗氧量CODcr的測(cè)定值,近似地代表污水中的全部有機(jī)物含量。對(duì)于同一種污水來說,COD值與BOD值之間常有一定的比例關(guān)系,所以,當(dāng)污水含有有毒物質(zhì)而不能測(cè)定時(shí),也可通過測(cè)定COD值來彌補(bǔ)不能測(cè)定BOD的缺陷。而且,COD測(cè)定速度快,指導(dǎo)生產(chǎn)方便、測(cè)定時(shí)并不受水樣濃度和溶解鹽類對(duì)測(cè)定精度的影響,重現(xiàn)性好。
COD指標(biāo)的意義:
COD=無機(jī)物耗氧量+可生物降解的有機(jī)物量BOD5+不可被生物降解的有機(jī)物量CODN·P。
從上式可看出,根據(jù)COD值的測(cè)定情況,可在衛(wèi)生意義上直接說明問題。
COD與BOD的關(guān)系:
1、COD—BOD近乎代表微生物所不能降解的有機(jī)物量,該值越大,不能降解的有機(jī)物的量就越多。不能降解的有機(jī)物常用化學(xué)法去除。
2、工業(yè)廢水成份復(fù)雜、各有其特殊性,不是所有的有機(jī)工業(yè)廢水都可以生化處理。一般用BOD5/COD來表征城市污水的生化處理的可能性:其值越大說明越易生化處理,反之則不易,一般經(jīng)驗(yàn)性數(shù)值如下:
BOD5/COD≥45%易生化
BOD5/COD≥35%可生化
BOD5/COD≥30%較難生化
BOD5/COD<25%不可生化
3、生活污水類的BOD5與COD有明顯的相關(guān)性,大致BOD5≥0.58COD;工業(yè)污水無一定的相關(guān)性。
三、懸浮固體(SS)
大部分生活污水和工業(yè)生產(chǎn)污水都被固體物質(zhì)所污染。固體物質(zhì)的組成包括有機(jī)物質(zhì)(揮發(fā)性固體)和無機(jī)物質(zhì)(固定性固體)。
懸浮固體(SS)簡(jiǎn)稱懸浮物,是檢測(cè)污水的重要指標(biāo)。污水中的懸浮固體包括浮于水面的漂浮物質(zhì)、懸浮于水中的懸浮物質(zhì)和沉于底部的可沉物質(zhì),這些可沉物質(zhì)主要由有機(jī)物形成,稱為污泥。主要由無機(jī)物組成的稱為沉渣。
一般污泥的含水率極高,其比重近于1,所以可認(rèn)為污泥的體積與其中固體物質(zhì)含量的百分率成反比,如含水率P1(%)的污泥體積為V1,則當(dāng)含水率降低到P2(%)時(shí)V2可按下式計(jì)算。
在化驗(yàn)室采用過濾法可測(cè)定懸浮固體,即濾后濾膜和濾紙上截留下來的物質(zhì)即為懸浮物,它包括部分膠體物質(zhì)?傮w積=懸浮固體+溶解固體,即:(TS=SS+DS)。
生活污水中的SS約為52~58%,是微生物不能降解的惰性物質(zhì)。揮發(fā)性懸浮固體占懸浮固體的75~80%,城市污水中的SS大約在200~300mg/L,平均約250mg/L,每人每日平均約50~90克。
SS指標(biāo)的意義:
1、表示污水的污染情況,SS含量的多少直接影響著水環(huán)境的外觀情況,也不利于水的復(fù)氧過程。
2、可反映用簡(jiǎn)單沉淀方法去除污染物的效果、反映該污水是否易于處理。
四、總有機(jī)碳(TOC)
為了快速測(cè)定污水濃度,產(chǎn)生了測(cè)定水樣TOC值的方法,TOC是指污水中所有有機(jī)物的含碳量。在TOC測(cè)定儀中,當(dāng)樣品在950℃中燃燒時(shí),樣品中所有的有機(jī)碳和無機(jī)碳皆燃燒成CO2;此即為總碳(TC)。當(dāng)樣品在150℃中燃燒時(shí)只有無機(jī)碳轉(zhuǎn)化成CO2,此即為總無機(jī)碳(TIC);總碳與總無機(jī)碳之差為總有機(jī)碳(TOC)。即:TOC=TC-TIC。
COD值近似地代表了水樣中全部有機(jī)物被氧化時(shí)耗去的氧量,故COD換算成TOC值的系數(shù)為2.67(由于1克有機(jī)碳氧化時(shí)須耗去32/12克即:2.67克氧生成CO2)。
如前所述,我們可根據(jù)COD/TOC之比值大小評(píng)價(jià)了解水樣的一些情況:
COD/TOC<2.67說明樣品中有部分有機(jī)物不能被K2Cr2O7氧化。
COD/TOC>2.67表明污水中含較多無機(jī)還原性物質(zhì)。
五、有毒物質(zhì)
某些物質(zhì)在達(dá)到一定濃度后,能夠危害人體健康,危害水體中的水生物或者影響污水的生物處理等,我們把這些物質(zhì)稱為有毒物質(zhì)。它的種類很多,但大體可分為兩類:非重金屬(氰化物(CN)和砷化物(AS))和重金屬(汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni)、錫(Sn)、鐵(Fe)、錳(Mn)等)。有些有毒物質(zhì)作用快,易為人們所注意;有些有毒物質(zhì)如鎘、汞、鉻等經(jīng)常是通過食物在人體富集、在達(dá)到一定濃度后才顯示出癥狀。總之,我們應(yīng)特別注意毒物污染對(duì)人體危害較大的毒物還有氰化物、甲基汞、砷化物、鎘、鉛、六價(jià)鉻等,我國(guó)已對(duì)這些有毒污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)做了嚴(yán)格的規(guī)定。
六、PH與堿度
PH表示水質(zhì)的酸堿性,是其所含氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù):PH=7為中性,PH<7為酸性,當(dāng)PH>7時(shí)為堿性。
一般污水的PH值在6.5~9之間。當(dāng)PH<6或PH>9都將會(huì)影響生物處理,并對(duì)混凝土和金屬有腐蝕作用。這時(shí),需進(jìn)行污水預(yù)處理并對(duì)處理設(shè)備作防腐處理。對(duì)于物化處理PH是重要的參數(shù)。