㈠ 试设计一个简单的废水二级处理系统,说明其中各处理单元在系统中所起的作用并作出流程图
进水→调节池→厌氧系统→好氧系统→二沉池→出水
↑ ↓
← ←←← ←←←
污泥回流
各单元作用: 1.调节池:调节水质水量,保证污水进厌氧前水质保持相对稳定,可以去除部分污染物;
2.厌氧:主要将大分子污染物降解为小分子污染物和降解难处理的污染物分解为易降解的物质,为好氧系统的处理做铺垫;
3.好氧系统:去除大部分污染物质,利用污泥颗粒的吸附,微生物的分解作用将大部分污染物质转化为水和二氧化碳等。
4.沉淀池:使好氧系统中出来的泥水混合物得到分离,沉淀下来的污泥回流到好样处理系统前端,出水经过溢流堰板进入城市管网。
㈡ 污水处理厂工艺流程图。以及简单工艺介绍
污水处理工艺
污水处理工艺分三级:一级处理:物理处理,通过机械处理,如格栅、沉淀或气浮,去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理:生物化学处理,污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。
三级处理:污水的深度处理,它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。可能根据处理的目标和水质的不同,有的污水处理过程并不是包含上述所有过程。
1、一级处理
机械(一级)处理工段包括格栅、沉砂池、初沉池等构筑物,以去除粗大颗粒和悬浮物为目的,处理的原理在于通过物理法实现固液分离,将污染物从污水中分离,这是普遍采用的污水处理方式。
机械(一级)处理是所有污水处理工艺流程必备工程(尽管有时有些工艺流程省去初沉池),城市污水一级处理BOD5和SS的典型去除率分别为25%和50%。
在生物除磷脱氮型污水处理厂,一般不推荐曝气沉砂池,以避免快速降解有机物的去除;在原污水水质特性不利于除磷脱氮的情况下,初沉的设置与否以及设置方式需要根据水质特性的后续工艺加以仔细分析和考虑,以保证和改善除磷除脱氮等后续工艺的进水水质。
2、二级处理
污水生化处理属于二级处理,以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的,其工艺构成多种多样,可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、CASS法、土地处理法等多种处理方法。目前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。
生物处理的原理是通过生物作用,尤其是微生物的作用,完成有机物的分解和生物体的合成,将有机污染物转变成无害的气体产物(CO2)、液体产物(水)以及富含有机物的固体产物(微生物群体或称生物污泥);多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离,从净化后的污水中除去。
3、三级处理
三级处理是对水的深度处理,是继二级处理以后的废水处理过程,是污水最高处理措施。现在的我国的污水处理厂投入实际应用的并不多。
它将经过二级处理的水进行脱氮、脱磷处理,用活性炭吸附法或反渗透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒杀灭细菌和病毒,然后将处理水送入中水道,作为冲洗厕所、喷洒街道、浇灌绿化带、工业用水、防火等水源。
由此可见,污水处理工艺的作用仅仅是通过生物降解转化作用和固液分离,在使污水得到净化的同时将污染物富集到污泥中,包括一级处理工段产生的初沉污泥、二级处理工段产生的剩余活性污泥以及三级处理产生的化学污泥。
由于这些污泥含有大量的有机物和病原体,而且极易腐败发臭,很容易造成二次污染,消除污染的任务尚未完成。污泥必须经过一定的减容、减量和稳定化无害化处理井妥善处置。污泥处理处置的成功与否对污水厂有重要的影响,必须重视。
如果污泥不进行处理,污泥将不得不随处理后的出水排放,污水厂的净化效果也就会被抵消掉。所以在实际的应用过程中,污水处理过程中的污泥处理也是相当关键的。
4、除臭工艺
其中物理法主要包括稀释法、吸附法等;化学法包括吸收法、燃烧法等;生物法包括生物制剂法、生物过滤法、填充塔式生物脱臭法和生物洗涤法,植物提取液雾化喷淋法等。
(2)活毒废水处理系统图扩展阅读
未来发展的趋势。
1、行业整体的绩效提高。内部行业的绩效成为当务之急,所以国家十二五重大专项里面,专门有项目要建立国家范围的行业管理绩效体系。
2、服务成为我们行业的核心任务,成为行业的核心环节。这跟发达国家是一致的,发达国家基本上服务业占整个环保产业,设备、投资、建设大概占50%左右,我国估计占10%左右,所以有这么大的空间,内部的结构调整面临从建设到发展的需求。
没有哪一个运营主体在一个国家层面上能够占绝对的主导地位,不论是国有企业也好,外资企业也好,事业单位也好,还是股份制公司也好,都呈现了多样化形式。
所以以资产为基础的整合机会,这个不容易。这是我们面临的一个困难。但是另一方面,又提供了很好的契机。如果看国际上做资产整合的话,早期是英国做的比较成功,它先解决整合的问题,然后再解决市场化的问题。
3、从技术层面上看,水资源问题,本身开始出现流域化的趋势,过去叫“多龙治水”,越来越强调从流域的层面协调,从流域的尺度上,不仅仅是协调水资源,而且协调再生水。只有从流域角度上考虑这个问题的时候,才能取得最大的效益。
㈢ 传统活性污泥法
1、活性污泥法又称传统活性污泥法。活性污泥废水生物处理系统的传统方式。系统由曝气池、二沉池和污泥回流管线及设备三部分组成。
2、作用是去除有机物和植物性营养物,以及通过生物絮凝去除胶体颗粒,同时也可以获得能量和产品,主要机理是微生物代谢。
(3)活毒废水处理系统图扩展阅读:
影响因素:
1、入流水质水量:BOD5:N:P=100:5:1。
2、混合液悬浮固体浓度(MLSS):包括活细胞、无活性又难降解的内源代谢残留物、有机物和无机物,前三类有机物约占固体的成分的75﹪~85﹪。
用挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)指标不包括无机物,更准确反映活性物质量,但测定较麻烦。对给定的废水,MLVSS /MLSS介于0.75~0.85之间。
3、有机负荷:有进水负荷和去除负荷两种,前者指单位重量的活性污泥在单位时间内要保证一定的处理效果才能承受的有机物的量;后者指单位重量的活性污泥在单位时间内去除的有机物量。有时也用单位曝气池容积作为基准。
4、剩余污泥排放量和污泥龄:微生物代谢有机物同时增值,剩余污泥排放量等于新净增污泥量。用新增污泥替换原有污泥所需时间称为泥龄θc。
5、混合液溶解氧浓度。
6、水温:在一定范围内,随着温度升高,生化反应速率加快,增值速率也快;另一方面细胞组织入蛋白质、核酸等对温度很敏感,温度突升并超过一定的限度时,会产生不可逆的破坏。
㈣ 四川污水处理屠宰废水的处理方法
摘要:屠宰生产工艺过程中所产生的高浓度有机废水,经格栅、蹄网、沉砂池预沉、调 节池均和、SBR 反应池生化、消毒池杀菌等工艺处理后,其废水出水水质达到国家《污水综合排放标准}GB8978-1996 的一级排放标准(新改扩).
肉类食品是人类生活所必需,是满足人类对蛋白质、脂肪等营养物质需求的主要来源之一。肉类加工是指对猪、牛、羊等家畜和鸡、鸭等家禽等屠宰和进一步加工,以便生产人们生活所需要的肉类食品和副食品。
在屠宰和肉类加工的过程中,要耗用大量的水,同时又要排除含有血污、油脂、毛、肉屑、畜禽内脏杂物、未消化的食料和粪便等污染物质的废水,而且此类废水中还含有大量对人类健康有害的微生物。肉类加工废水如不经处理直接排放,会对水环境造成严重污染,第人畜健康造成危害。肉类加工废水所含污染物质大多属于易于生物降解的有机物,在它们排入水体后,会迅速地耗掉水中的溶解氧,造成鱼类和水生生物因缺氧而死亡;由于缺氧还会使水体转变为厌氧状态,这样会使水质恶化、产生臭味、影响卫生。同时,废水中的致病微生物会大量繁殖,危害人民健康。对屠宰肉类加工废水进行处理,去除其污染对保护生态环境和人类健康是十分必要的。
屠宰和肉类加工厂的废水主要产生在屠宰工序和预备工序。废水主要来自于圈栏冲洗、宰前淋洗和屠宰、放血、脱毛、解体、开腔劈片、清洗内脏肠胃等工序,油脂提取、剔骨、切割以及副食品加工等工序也会排放一定的废水。此外,在肉类加工厂还有来自冷冻机房的冷却水,以及车间卫生设备、洗衣房、办公楼和场内福利设施排出的生活污水等。
肉类加工废水含有大量的血污、油脂、油块、毛、肉屑、内脏杂物、未消化的食料和粪便等污染物。外观呈令人不快的血红色,并具有使人厌恶的腥臭味。此外,在肉类加工废水中,还含有粪便大肠杆菌、粪便链球菌以及沙门氏菌等与人体健康有关的细菌,但一般不含有毒物质。
肉类加工废水所含污染物主要呈溶解、胶体和悬浮等物理形态的有机物质,其污染指标主要有PH、COD、BOD、SS等,此外还有总氮、有机氮、硝态氮、总固体、总磷、硫酸根、硫化物和总碱度等
我市某肉类加工厂,主要负责向市内各大菜市场提供新鲜、优质的猪肉、牛肉、羊肉等肉类,日屠宰猪 150 头,牛 10 头、羊 15 只.宰猪、牛、羊等的生产工艺差不多,均有宰杀、去毛(牛为剥皮)、去内脏、剔骨、切割等步骤,在这些生产工艺和屠宰后的设备、生产场地的清洗等过程中,均会产生大量的有机废水.这些废水中含有大量的血块、油脂、猪皮、猪毛(羊毛)、动物内脏弃物、未消化的食物、粪便等污物;并带有令人不适的血红色、血腥味以及大量的细菌、大肠杆菌等污染物.此废水如不经处理而直接排人水体,将会给水资掠带来很大的危害.
1.废水来源
屠宰废水主要来源于屠宰车间,包括①屠宰前冲洗活牲畜产生的废水;②屠宰牲畜时产生的废水;③剥皮、去毛、冲洗动物肉体时产生的废水;④取内脏、内脏物去除、食用油脂提取时产生的废水;⑤冲洗车间地面、屠宰设备时产生的废水;⑥冲洗活动物圈栏时产生的废水其中以屠宰过程中产生的废水污染最为严重,其血块等尽可能因收利用,以增加收入和减少后续废水的处理负荷.
2.水量、水质
屠宰废水,主要由屠宰车间排出,其废水量直接取决与宰杀牲畜的种类和头数,且废水量在一天内变化幅度较大,废水主要集中在早上的5:00 到上午的 8:00 之间排放.有关资料显 示问:日本厚生省宰杀一头大小牲苦的用水量分别为:1.0m³和0.4~0.7m³ 俄罗斯宰杀一头大和小牲畜的用水量分别为 0.8m³和0.4-0.6m³;而我国几家屠宰广宰杀一头大小牲畜的用水量计分别为1.0-1.5 m³0.4-0.7 m³ ; 本肉类加工厂平均宰杀一头大小牲畜的用水量均按1.0 m³计算,考虑到随着城市人口的进一步增多使屠宰牲畜量将有所增加,因此总的废水设计量为180 m³。
2.2 废水水质
屠宰废水的水质属高悬浮物和高有机物废水,宰杀和内脏处理二工序所排出的废水尤甚.其中宰杀废水含有大量的血液和蛋白质,废水呈鲜红色,BOD5 ( 生化需氧量)值很高,具体数值与是否回收血液有关,一般介于5000-10000mg/L ,最高可达到3000mg/L ,COD 5(化学需氧量)一般在 13000-25000mg/L 之间,SS( 悬浮物)也高达 3000-4000mg/L; 内脏处理工序主要含有胃肠的未消化物及排泄物,其 BO民值可高达13000mg/L ,COD5 35000mg/L 左右, SS 也高达 10000-15000mg/L.因此,在进入后续处理设施之前,需利用一调节池来均和其水质与水量.
废水处理的出水水质指标执行国家《污水综合排放标准~GB8978一1996 的一级排放标
准(新改扩),其出水水质指标如表 2 所示.
3.废水处理工艺
从表 1 可以看出,此废水的可生化性好,因此采用生化为主的处理方法,其主要处理工艺流程如图 l 所示.
屠宰废水经格栅、筛网初步去除了水体中的血块、肉皮、动物内脏、毛发等粗污物后,废水直接进入沉砂池,动物体内未消化物、排泄物和比重较大的悬浮物在此得以沉降,在调节池中经过了水量均和与水质均化的屠宰废水再由 SBR 反应池进行深度生化处理.SBR 反应池中废水到达设定液位后再进行射流曝气,使有机废水中的榕解氧大大增加,在活性污的作用下,屠宰废水中的大分子有机污染物降解为小分子有机物,最终分解为二氧化碳、甲烧和水.曝气结束待污泥沉降后,上清被排人消毒池消毒,经杀菌消毒后的清水直接排入水体中.
SBR 反应池采用 1 个混凝土水池,每天分两班使用,底部沉积污泥达到一定水位时,由污泥泵抽人污泥池中浓缩,经浓缩的污泥由环卫车定期抽吸远走.SBR 反应油采用分步控制生化处理,以进水、曝气反应、静沉、排水和排泥等 5 个阶段为一个运行周期,如图 2 所示,一个运行周期为 7h[匀,其中进水: 1. 5h( 进水一个小时后开始曝气);曝气反应 :3.5h; 静沉: 1. 0h; 排水: 1.0h; 排泥:0.5h.SBR 生化系统具有完全混合特点的推流式反应器,又是一个理想状态的二次沉淀池,此外,SBR 系统污泥沉降性能好,污泥增殖和产污泥量均较小,故特别适应与生化性能好且水量不大的有机废水.
4.主要构筑物及设备
(1)格栅及筛阿:尺寸均为 1600mmx1400mm,前后相隔 2000mm 布置在进水渠中,有效过滤面积为 1.6m ,经隔离下来的血块、油脂、猪皮、猪毛(羊毛)、动物内脏弃物等粗污物罔时进入旁边的储污池中,即减轻后续处理负荷及防止相关设备的堵塞.
(2)沉砂池:尺寸为 3600mm×1200mm×1500mm,底部留有 2 个污泥斗,利用一台污泥泵定1200mmx 1500mm 期抽取污泥,污泥泵型号为: 150QW200-10.
(3)调节池:尺寸为 6000mmx5000mmx2500mm ,有效容积为60m³,同时起调节水量,均和水质以及沉降从沉砂池中漂来的悬浮物.
(4)SBR 反应池:尺寸为 10000mmx6000mmx3500mm ,有效容积为150m³,分两班运行,内设有 2 只潜水自吸式曝气机曝气,其型号为 QBZ040(充氧(02)量为: 3.2-4.6kg/h).
(5) 消毒池:尺寸为 4000mmx3000mmx2000mm ,有效容积为 20m³,消毒时间为1.0h,采用投药泵自动加人次氯酸纳溶液(浓度为 7.5%或 6mg/L)杀菌消毒,投药泵的型号为:B-1500 系列,B一750 型.
(6)污泥浓缩池:有效容积为 25m³ φ2500x3500 ,因锥体形状,钢筋混凝土制作.
5.运行结果分析
屠宰废水经格栅、筛网、沉砂池、调节池、SBR 生化反应池、消毒池等处理后,废水中的污染物指标均达到国家排放标准.经市环保局监测站测定,其出水水质指标如表 3 所示.
6.经济效益分析
本屠宰废水处理工程的运行费用主要由设备电费、药剂费、人工费、维修费、折旧费等组
成.
(l)设备电费:设备正常运转时.所有电机功率为 42.5kW ,每天运行两班,共间断运行 16
个小时,电费单价为 0.85 元/kW.h ,则每吨屠宰废水总耗电费为 :0.23 元/t;
(2)人工费:操作人员 2 人,每人每月工资为 450 元,则人工费用为 :0.21 元/t;
(3)药剂费:每吨屠宰废水所耗药剂(次氯酸铀溶液)费用为:0.19 元/t;
(4)维修费:按总投资年维修费率1.0%计,则维修费为 :0.05 元/t;
(5)折旧费:按总投资年折旧费率 3.6%计(其中折旧率 2.1% ,大修率为1.5%) ,则维修费为 :0.18 元/t;
(6)总运行成本:0.86 元/t;
(7)工程造价:本工程总投资 29.5 万元,日处理屠宰废水量 180t.造价指标为 :1650 元/t.
㈤ 污水处理站怎样处理含氰废水
处理含氰废水的方法
除了氯氧化法、二氧化硫-空气氧化法、过氧化氢氧化法、酸化回收法、萃取法已独立或几种方法联合使用于黄金氰化厂外,生物化学法、离子交换法、吸附法、自然净化法在国内外也有工业应用,由于报道较少,工业实践时间短,资料数据有限,本章仅对这些方法的原理、特点、处理效果进行简要介绍。
一、生物化学法
1、生物法原理
生物法处理含氰废水分两个阶段,第一阶段是革兰氏杆菌以氰化物、硫氰化物中的碳、氮为食物源,将氰化物和硫氰化物分解成碳酸盐和氨:
微生物
Mn(CN)n(n-m)-+4H2O+O2─→Me-生物膜+2HCO3-+2NH3
对金属氰络物的分解顺序是Zn、Ni、Cu、Fe对硫氰化物的分解与此类似,而且迅速,最佳pH值6.7~7.2。
细菌
SCN-+2.5O2+2H2O→SO42-+HCO3-+NH3
第二阶段为硝化阶段,利用嗜氧自养细菌把NH3分解:
细菌
NH3+1.5O2→NO2-+2H++H2O
细菌
NO2-+0.5O2→NO3-
氰化物和硫氰化物经过以上两个阶段,分解成无毒物以达到废水处理目的。
生物化学法根据使用的设备和工艺不可又分为活性污泥法、生物过滤法、生物接触法和生物流化床法等等,国内外利用生物化学法处理焦化、化肥厂含氰废水的报导较多。
据报道,从1984年开始,美国霍姆斯特克(Homestake)金矿用生物法处理氰化厂废水,英国将一种菌种固化后用于处理2500ppm的废水,出水CN-可降低到1ppm,是今后发展的方向。
微生物法进入工业化阶段并非易事,自然界的菌种远不能适应每升数毫克浓度的氰化物废水,因此必须对菌种进行驯化,使其逐步适应,生物化学法工艺较长,包括菌种的培养,加入营养物等,其处理时间相对较长,操作条件严格。如温度、废水组成等必须严格控制在一定范围内,否则,微生物的代谢作用就会受到抑制甚至死亡。设备复杂、投资很大,因此在黄金氰化厂它的应用受到了限制。但生物化学法能分解硫氰化物,使重金属形成污泥从废水中去除,出水水质很好,故对于排水水质要求很高、地处温带的氰化厂,使用生物法比较合适。
2、生物法的应用情况
国外某金矿采用生物化学法处理氰化厂含氰废水。首先,含氰废水通过其它废水稀释,氰化物含量降低到生化法要求的浓度(CN-<10.0mg/L)、温度(10℃~18℃,必要时设空调),pH值(7~8.5)然后加入营养基(磷酸盐和碳酸钠),废水的处理分两段进行,两段均采用Φ3.6×6m的生物转盘,30%浸入废水中以使细菌与废水和空气接触,第一段用微生物把氰化物和硫氰化物氧化成二氧化碳、硫酸盐和氨,同时重金属被细菌吸附而从废水中除去,第二段包括氨的细菌硝化作用,首先转化为亚硝酸盐,然后被转化为硝酸盐,第一段采用事先经过驯化的,微生物从工艺水中以两种适应较高的氰化物和硫氰化物的浓度。第二段采用分离出来的普通的亚硝化细菌和硝化细菌,被附着在转盘上的细菌的浮生物膜吸附重金属并随生产膜脱落而被除去,通过加入絮凝剂使液固两相分开,清液达标排放,污泥排放尾矿库。该处理装置处理废水(包括其它废水)800m3/h,每个生物转盘直径3.6m,长6m。由波纹状塑料板组成。该处理厂总投资约1000万美元,其处理指标见表10-1。
表10-1 生物化学法处理含氰废水效果
废水名称 废水各组份含量(mg/L)
总CN- CN- SCN- Cu
处理前 3.67 2.30 61.5 0.56
处理后 0.33 0.05 0.50 0.04
3、生物化学法的特点
(一)优点
生物法处理的废水,水质比较好,CN-、SCN-、CNO-、NH3、重金属包括Fe(CN)64-均有较高的去除率,排水无毒,尤其是能彻底去除SCN-,是二氧化硫-空气法、过氧化氢氧化法、酸化回收法等无法做到的。
(二)缺点
1)适应性差,仅能处理极低浓度而且浓度波动小的含氰废水,故氰化厂废水应稀释数百倍才能处理,这就扩大了处理装置的处理规模,大大增加了基建投资。
2)温度范围窄,寒冷地方必须有温室才能使用。
3)只能处理澄清水,不能处理矿浆。
二、离子交换法
1950年南非开始研究使用离子交换法处理黄金行业含氰废水。1960年苏联也开始研究,并在杰良诺夫斯克浮选厂处理含氰废水并回收氰化物和金。
1970年工业装置投入运行,取得了较好的效果,1985年加拿大的威蒂克(Witteck)科技开发公司开发了一种处理含氰废水的离子交换法,不久又成立了一个专门推广该技术的公司,叫Cy-tech公司,离子交换法处理进行研究,取得了许多试验数据,并已达到了工业应用的水平。
1、离子交换法的基本原理
离子交换法就是用离子交换树脂吸附废水中以阴离子形式存在的各种氰化物:
R2SO4+2CN-→2R(CN)2+SO42-
R2SO4+Zn(CN)42-→R2Zn(CN)4+SO42-
R2SO4+Cu(CN)32-→R2Cu(CN)3+SO42-
2R2SO4+Fe(CN)64-→R4Fe(CN)6+2SO42-
Pb(CN)42-、Ni(CN)42-、Au(CN)2-、Ag(CN) 2-、Cu(CN)2-等的吸附与上述类似,硫氰化物阴离子在树脂上的吸附力比CN-更大,更易被吸附在树脂上。
R2SO4+2SCN-→2RSCN
在强碱性阴离子交换树脂上,黄金氰化厂废水中主要的几种阴离子的吸附能力如下:
Zn(CN)42->Cu(CN)32->SCN->CN->SO42-
树脂饱和时,如果继续处理废水,新进入树脂层的Zn(CN)42-就会将其它离子从树脂上排挤下来,使它们重新进入溶液,但即使继续进行这一过程,树脂上已吸附的各种离子也不会全部被排挤下来,各种离子在树脂上的吸附量根据各种离子在树脂上的吸附能力以及在废水中的浓度不同有一部分配比。对于强碱性树脂来说,这种现象十分明显,具体表现在流出液的组成随处理量的变化特性曲线上。各组分当被吸附力强于它的组分从树脂上排挤下来时,其流出液浓度会出现峰值。
不同的弱碱树脂具有不同的吸附特性。因此,对不同离子的吸附力也有很大差别,研究用离子交换法处理含氰废水的一个重要任务就是去选择甚至专门合成适用于我们要处理的废水特点的树脂,否则树脂处理废水的效果或洗脱问题将难以满足我们的需要。难以工业化应用。
2、离子交换法存在的问题及解决途径
离子交换法存在的问题主要是树脂的中毒问题,主要是吸附能力强于氰化物离子的硫氰化物、铜氰络合物和铁氰络合物。由于上述物质吸附到树脂上,使树脂的洗脱变得较为复杂甚至非常困难。
(一)硫氰化物
对于大部分金氰化厂来说,废水中含有100mg/L以上的SCN-,其中金精矿氰化厂废水SCN-高达800mg/L以上,由于强碱性阴离子交换树脂对SCN-的吸附力较大,而且SCN-的浓度如此之高,使树脂对其它应吸附而从废水中除去的组分的吸附量大为降低,如Zn(CN)42-、Cu(CN)32-,同时,由于SCN-的饱和,会使CN-过早泄漏,导致离子交换树脂的工作饱和容量过低。例如,当废水中SCN-350mg/L时,其工作饱和容量(指流出液中CN-≤0.5mg/L条件)仅20倍树脂体积,而且SCN-难以从树脂上通过简单的方法洗脱下来,这就限制了具有大饱和容量的强碱性阴离子交换树脂的应用,而弱碱性阴离子交换树脂饱和容量最高不过强碱性树脂的一半,从处理洗脱成本考虑,也不易使用,可见较高的SCN-浓度给离子交换树脂带来很大麻烦。如果从树脂上不洗脱SCN-,那么流出液CN-不能达标,即使不考虑CN-的泄漏,树脂对其它离子的工作容量也减少。
(二)铜
尽管树脂对Cu(CN)32-的吸附力不如Zn(CN)42-大,但它的浓度往往较高,在强碱树脂上的饱和容量约8~35kg/m3,甚至更高,但用酸洗脱树脂上的氰化物时,铜并不能被洗脱下来,而是在树脂上形成CuCN沉淀,为了洗脱强碱树脂上的铜,必须采用含氨洗脱液洗脱,使铜溶解,形成Cu(NH3)42-或Cu(NH3)2+而洗脱下来,这就使工艺复杂化,尤其是洗脱液的再生也不够简便。
(三)亚铁氰化物离子
Fe(CN)64-尽管在树脂上吸附量不大,但在用酸洗脱树脂上氰化物和锌时,会生成Zn2Fe(CN)6、Fe2Fe(CN)6、Cu2Fe(CN)6沉淀物,而使树脂呈深绿至棕黑色,影响树脂的再生效果,如果专门洗脱Fe(CN)64-,尽管效果好,可是,洗脱液再生等问题均使工艺变得更长,操作更复杂。
3、技术现状
根据国产强碱树脂的上述特点,提出二种工艺:一是用强碱性阴离子处理高、中浓度含氰废水,旨在去除废水中的Cu、Zn,废水不达标但由于Cu、Zn的大为减少而有宜于循环使用。二是用强碱性树脂处理不含SCN-或SCN-浓度100mg/L以下的废水,回收氰化物为主,处理后废水达标外排。例如,在金精矿烧渣为原料的氰化厂用离子交换法处理贫液。把离子交换法用于这两方面在技术和经济上估计比用酸化回收法优越。最好的办法是开发易洗脱再生的新型树脂,国外的许多开发新型树脂的报导介绍了吸附废水中Fe(CN)64-、而且较容易被洗脱下来的树脂,近年来,由于越来越重视三废的回收,使人们十分重视使用离子交换法处理废水使其达到排放标准同时使大多数氰化物得以回收并重新使用这类课题。
加拿大Witteck开发公司开发出的一种氰化物再循环工艺就是其中比较有代表性的一例,该公司为此成立了一个Cy-tech公司专门推销这种工艺装置。一份报导介绍,该工艺用于处理锌粉置换工艺产生的贫液,使用强碱性阴离子交换树脂吸附重金属氰化物,当流出液CN-超标时对树脂进行酸洗,使用硫酸自下而上通过树脂床即可使树脂上的重金属和氰化物被洗脱下来,其重金属以阳离子形式存在于洗脱液中,洗脱液用类似于酸化回收法的装置回收HCN,然后大部分洗脱液进行再生并重复用于洗脱。回收的NaCN用于氰化工段,少量洗脱液经过中和沉淀出重金属离子后外排。据称这种方法也可用于处理炭浆厂的尾浆,其工艺和树脂矿浆法十分类似。Cy-tech公司认为该工艺经改进后也可消除尾矿库排水中残余氰化物及其它重金属,该报导无详细数据、资料以及树脂的型号。
另一报导称,这项工艺的关键是在废水进入离子交换柱前,先完成一个化学反应(使游离CN-形成Zn(CN)42-),并在化学反应中应用一种催化剂,有关人士解释说,如果没有这个反应,废水就不得不通过若干个交换柱提出那些无用的分子,从而增加了系统的成本和复杂性。
采用一段顺流吸附装置处理效果是CN-<0.5mg/L、各种重金属的总和小于1mg/L,处理能力约720加仑/h,树脂量约36加仑。
该试验装置大约需要处理3500加仑废水才能使一个交换柱饱和,每隔一天对交换柱进行一次解吸,每月最大产渣量(重金属沉淀物)也可装入1只45加仑的桶中,其废水按所给数据估算重金属总含量不大于50mg/L,估计重金属绝大部分是锌粉置换产生的Zn(CN)42-,该工艺装置的投资与其它处理装置相当。能在一年多的时间里靠回收氰化物而收回全部投资,该工艺由Cy-tech公司开始转让。但无工业应用的详细报导。
我国对离子交换法处理氰化厂含氰废水的研究主要有两个目的,一是解决氰化—锌粉置换工艺产生贫液的全循环问题,即从贫液中除去铜和锌,为了达到较高的吸附容量,通常使用强碱性阴离子交换树脂, 当废水中铜、锌含量分别为140、100mg/L时,强碱树脂的工作吸附容量不小于15kg/m3和6.5kg/m3。饱和树脂经酸洗回收氰化物并能洗脱部分锌,然后用另一种洗脱剂洗脱铜,树脂即可再生,而铜的洗脱剂需经再生方可重复使用,由于工艺较长目前尚无工业应用。
含氰废水→过滤→离 子 交 换→(低浓度含氰废水)返回浸出或处理
↓
(饱和树脂)回收氰化物
↓ 再生树脂返回使用
洗脱重金属
重金属回收
图11-1离子交换法回收氰化物工艺
当然如果废水中铜和SCN-极低时,树脂的再生仅通过酸洗就
可完成,此条件下可保证离子交换工艺出水达标。无论是国内还是国外,其离子交换工艺原则流程大致相同,见图11-1。
4、离子交换法的特点
(一)优点:
1)当废水中CN-低于酸化回收法的经济效益下限时,采用离子交换法由于氰化物和贵金属具有较好的经济效益,其处理效果优于酸化法,当废水组成简单时可排放。
2)投资小于酸化回收法
3)与酸化回收法相比,该方法药耗、电耗小,金回收率高。
(二)缺点:
1)当废水中SCN-含量高时,洗脱困难,树脂的容量受到影响,处理效果变差,离子交换法的应用范围受SCN-很大影响。
2)在洗脱氰化物过程中,很难洗脱铜,故需专门的洗脱方法和步骤,使工艺复杂化。
3)在酸洗过程中,Fe(CN)64-会在树脂颗粒内形成重金属沉淀物而使树脂中毒。
4)对操作者的素质要求高。
三、吸附—回收法
前面已谈过,离子交换为化学吸附,吸附力较强,故解吸困难,解吸成本高。近来,国外开发了用吸附树脂、活性炭做吸附剂,从含氰矿浆或废水中回收铜和氰化物的技术,已完成了半工业试验。
1、吸附树脂吸附—回收法
西澳大利亚一炭浸厂对液相中铜、氰化钠浓度分别为85、158mg/L之氰尾进行了吸附─回收法半工业试验,采用法国地质科学研究所开发的V912吸附树脂,处理能力为10m3/d,处理后尾浆液相中游离氰化物(CN-)浓度小于0.5mg/L。饱和树脂分两级洗脱再返回使用,用金属洗脱剂洗重金属,用硫酸洗脱氰化物,洗脱液用与酸化回收法类似的方法回收氰化物。
试验表明,当铜浓度增加时,处理成本增加较大。
以半工业试验结果推算,建一座年处理能力100万吨的装置,在铜、氰化钠浓度分别为100、300mg/L条件下,设备费为250万加元。年回收铜122t,氰化钠377t,年洗脱树脂1700t次,洗脱每吨树脂的消耗如下(单位:t):
H2SO4攭NaOH Na2S 水 动力
0.5 0.453 0.048 17.5m3 12.3kwh
2、活性炭吸附—回收法
活性炭具有吸附废水中重金属和氰化物的特性,这早已人所共知,国外早在十年前就有金矿试验用来处理贫液中铜等杂质,使贫液全循环,但没能解决洗脱再生问题。
近年来,西澳大利亚一个炭浆厂完成了用洗性炭从浸出矿浆中回收铜和氰化物的半工业试验,采用加温解吸法选择性解吸铜,含铜解吸液在酸性条件下沉淀氰化铜,再把氰化铜用硫酸氧化为硫酸铜出售。酸性水中的HCN用碱性解吸液吸收再用于解吸工艺中。
铜是氰化过程增加氰化物耗量的一个较大因素,从浸出矿浆中回收铜和氰化物不但避免了铜对浸出的影响,提高了金的浸出率,而且减少了氰化物的消耗,具有一定的经济效益,这一技术在特定的条件下可用来做为贫液全循环工艺中的去除铜措施。
四、自然净化法
黄金氰化厂除少数收购金精矿进行提金然后把氰渣做硫精矿出售而不设尾矿库外,绝大部分矿山建有较大容量的尾矿库(池)。氰化厂废水在其内停留时间一般在1~3天,有个别尾矿库,废水可停留十天以上。由于曝气、光化学反应,共沉淀和生物作用,氰化物的浓度逐渐降低,这种靠尾矿库(池),降低氰化物含量的方法称为自然净化法。目前绝大部分氰化厂都把尾矿库自然净化法做为除氰的一种辅助手段,经废水处理装置处理后的废水再经尾矿库进行二级处理,排水氰含量进一步降低,由于这种方法没有处理成本问题(尾矿库的建设是为了沉降悬浮物和贮有尾矿),故对人们有很大的吸引力,甚至有些氰化厂建立了专门的自然净化池以期使自然净化法的处理效果更好,如何提高自然净化法的处理效果,把目前做为辅助处理方法的自然净化法单独用来处理含氰废水?这是一项很有意义的科研工作,许多科研人员都在深入研究这一课题。
1、自然净化法的特点
由于使用自然净化法的氰化厂不多,可靠的数据有限,其特点尚未充分暴露出来。
(一)优点
1)不使用药剂,处理成本低。
2)与其它方法配合,可做为一级处理方法也可做为二级处理方法,可灵活使用。
3)无二次污染。
(二)缺点
1)对尾矿库要求高,必须不渗漏,汇水面积要大。
2)受季节、气候影响大,在寒冷地区效果差。
2、自然净化法原理
已完成的研究表明,自然净化法至少是曝气、光化学反应、共沉淀和生物分解四种作用的叠加。自然,影响自然净化法效果的因素也就是上述四种作用之影响因素的叠加。
(一)曝气
含氰废水与大气接触,大气中的SO2、NOx、CO2就会被废吸收,使废崐水pH值下降。
CO2+OH-→HCO3-
SO2+OH攩-搅→HSO3-
随着废水pH值的下降,废水中的氰化物趋于形成HCN:
CN-+H+→HCN(aq)
亚铁氰化物会与重金属离子形成沉淀物这一反应促使重金属氰化物的解离,以Zn(CN)42-为例:
Zn(CN)42-+Fe(CN)64-+4H+→Zn2Fe(CN)6↓+4HCN(aq)
由于空气中HCN极微,废水中的HCN将倾向于全部逸入大气中,从动力学角度考虑,HCN的逸出速度受如下因素影响:
1)废水温度,废水温度高,HCN蒸气分压高,有利于HCN逸出,而且水温高,水的粘度小,液膜阻力减少。
2)风力,尾矿库上方风力大,水的扰动剧烈,气—液接触面积增大,酸性气体和HCN在气相扩散速度加快,水体内HCN的液相扩散也加快,酸性气体与水的反应加快。
3)尾矿库汇水特性
尾矿库汇水面积大,水层浅,使单位体积废水与空气接触表面增大,风力对水体的搅动效果增大,有利于HCN的逸出和酸性气体的吸收。
4)废水组成
废水中重金属含量高时,HCN的形成和逸出由于受络合物解离平衡的限制,速度明显变慢。
5)废水pH值
废水pH值低,有利于重金属氰络物的解离和HCN的形成。
HCN全部从水中逸出需要较长时间,其道理与酸化回收相似,在1m深的水层条件下,表层氰化物浓度为0.5mg/L时,底层氰化物浓度15mg/L,可见HCN逸出之难度。
在曝气过程中,空气中的氧不断地溶于废水中,其传质速率也受液相扩散阻力的影响,表层溶解氧浓度高,底部浓度低,溶解氧进入液相后,与氰化物发生氧化反应:
2Cu(CN)2-+0.5O2+3H2O+2H+→2Cu(OH)2↓+4HCN
2CN-+O2→2CNO-
CNO-+2H2O→CO32-+NH4+
含氰废水在尾矿库内,还会发生水解反应,生成甲酸铵,废水温度越高,反应速度越快:
HCN+H2O=HCO-ONH4
这些反应的总和就是曝气的效果,为了提高曝气效果,必须提高废水温度,废水与空气的接触表面积,增大水体的搅动程度,这样才能保证HCN迅速逸入空气而氧迅速溶解于废水中并和氰化物反应,曝气法受季节地域影响较大。
(二)光化学反应
废水中的各种氰化物在阳光紫外线的照射下,发生如下反应:
Fe(CN)64-+H2O→Fe(CN)53-·H2O+CN-
4Fe(CN)64-+O2+2H2O→4Fe(CN)63-+4OH-
4Fe(CN)64-+12H2O→4Fe(OH)3↓+12HCN+12CN-
亚铁氰化物和铁氰化物离子在光照下分解出游离氰化物,文献介绍在3~5小时的光照时间里,60%~70%的铁氰化物分解、80%~90%的亚铁氰化物分解。由于分解出的氰化物不会很快地被氧化,因而会造成水体氰化物含量增高,这就是地表水水质指标中要求用总氰浓度的原因之一。
分解出的游离氰化物不断地被氧化,水解以及逸入空气中,达到了降低废水中氰化物浓度的目的。
逸入空气中的HCN,在阳光紫外线作用下,与氧发生反应。
HCN+0.5O2→HCNO
夏季,反应时间约10分钟,冬季约1小时,从这点看,HCN的逸出不会影响大气的质量,许多焦化厂利用曝气法处理含氰废水,其氰化物挥发量比黄金行业多,而且大部分工厂位于城市,并未闻发生污染事故。
光化学反应与气温和光照强度有关,因此,夏季除氰效果远比冬季好。
(三)共沉淀作用
废水中亚铁氰化物还会形成Zn2Fe(CN)6、Pb2Fe(CN)6之类的沉淀,与Cu(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3、CaSO4等凝聚在一起,沉于水底从而达到了去除重金属和氰化物的效果,沉淀效果受pH值和废崐水组成的制约,pH值低时效果好。
(四)生物化学反应
当尾矿库废水氰化物浓度很低时,废水中的破坏氰化物的微生物将逐渐繁殖起来,并以氰化物为碳、氮源,把氰化物分解成碳酸盐和硝酸盐。
生物化学作用受废水组成和温度影响,如果氰化物浓度高达100mg/L,那么微生物就会中毒死亡,如果温度低于10℃,则微生物不能繁殖,生化反应也不能进行。
综上所述,自然净化法的效果受地理位置(南、北方、高原、平原)、天气(阴、晴、气温、风力)、尾矿库(汇水面积、水深、水流速度)微生物,废水组成(pH、氰化物浓度、重金属浓度)废水在尾矿库内停留时间等诸因素的影响。至崐于上述因素对曝气、光化学反应,共沉淀以及生化反应的影响程度,以及这四种除氰途径哪个作用大,目前尚无定量的数据可供参考。某研究所提出的氰化物自净数学模型如下:
C=C0e-kt
其中,k为常数,单位:小时;t为自然净化时间(小时),C、C0分别为某时某刻氰化物浓度和原始氰化物浓度。当温度在10~30℃范围内时,式中k值在0.005~0.01范围,由于k值仅反应了温度,没有反应其它众多的因素,故无多大应用价值。
正因为自然净化法受许多因素制约,其处理效果并不稳定,如果进入尾矿库的崐废水氰化物浓度低(<10mg/L)、废水在尾矿库停留时间长,排水有可能达标,大部分氰化厂把尾矿库做为二级处理设施。然而近年来,由于氰化物处理费用增高,一些氰化厂正探索用尾矿库做为氰化物的一级处理设施。
3、自然净化法的实践
某全泥氰化厂尾矿库建在较厚(2~5m),黄土层的沟内,废水无渗入地下水的可能,该地区干燥少雨,年蒸发水量大于降雨量,故尾矿库无排水,氰化物在尾矿库内自然净化,不再采用其它方法处理,节省了大量药剂、费用,降低了选矿成本。
某全泥氰化厂尾矿库不渗漏,含氰化物尾矿浆直接排入尾矿库,经自然净化再进行二级处理,使其达标排放,由于二级处理的是澄清水,而且氰化物浓度有较大的降低,故处理成本大幅度下降,处理效果好。
某浮选—氰化—锌粉置换工艺装置,其贫液用酸化回收法处理后,残氰在5~20mg/L经浮选废水(浆)稀释后,氰化物含量在0.5~2范围,进入尾矿库自然净化,外排水CN-<0.5mg/L。
某氰化厂采用酸化回收法处理贫液,其酸性废水含氰5~10mg/L,在2m深的废水池内,经20天的自然净化,氰化物降低到0.5mg/L。
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工艺流程图
1、电镀废水:电镀废水主要来源于电镀生产过程中,电镀生产过程中会排放大量的工业废水,其废水的排量和废水性质与电镀工业的生产方式及用水方式有着密切的关系。根据不同的处理方式可以将电镀废水分为四大类,分别是镀件前处理废水、镀槽废液、镀件漂洗废水以及生产过程中的“跑、冒、滴、漏”。
2、淀粉废水:淀粉废水是以玉米、马铃薯、小麦、大米等农产品为原料生产淀粉或淀粉深加工产品(淀粉糖、葡萄糖、淀粉衍生物等)产生的废水,一般都属于高浓度有机废水,是造成环境污染的主要污染源之一。
3、果汁生产废水:果汁废水主要来自冲洗水果、粉碎、榨汁等工序,罐装工段的洗瓶、灭菌、破瓶损耗和地面冲洗等环节。废水中含有较高浓度的糖类、果胶、果渣及水溶物和纤维素、果酸、单宁、矿物盐等。在不同季节有一定差别,处于高峰流量时的果汁废水,有机物含量也处于高峰。
4、含铅废水:目前含铅废水的处理工艺,应用较多、较成熟可靠的技术有:离子交换法、沉淀法、吸附法、电解法以及以上工艺的组合。
5、合成革加工废水:合成革以及人造革行业在回收二甲基甲酰胺(dimethylformamide,DMF) 的过程中,会产生含有DMF的废水。
6、化工废水:纯净的水在经过使用后改变了原来的物理性质或化学性质,成为了含有不同种类杂质的废水。化工废水就是在化工生产中排放出的工艺废水、冷却水、废气洗涤水、设备及场地冲洗水等废水。这些废水如果不经过处理而排放,会造成水体的不同性质和不同程度的污染,从而危害人类的健康,影响工农业的生产。
7、化纤废水:化纤废水是指在化纤生产过程中产生的各类废水, 如PET废水、PTA废水、棉浆粕黑液、粘胶废水等。
8、焦化废水:焦化废水是一种典型的有毒难降解有机废水。主要来自焦炉煤气初冷和焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝废水。指煤炼焦、煤气净化、化工产品回收和化工产品精制过程中产生的废水。
9、酒精生产废水:酒精废水是高浓度、高温度、高悬浮物的有机废水,酒精工业的污染以水的污染最为严重,生产过程中的废水主要来自蒸馏发酵成熟醪后排出的酒精糟,生产设备的洗涤水、冲洗水,以及蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水等。
10、垃圾渗滤液废水:垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分,扣除垃圾、覆土层的饱和持水量,并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度的有机废水。
11、磷化废水:磷化废水是金属表面处理的前处理,一般有除油除锈、表调、磷化钝化。有简单磷化就是用磷酸与硫酸和硝酸,也有要求高的专用磷化剂(有水剂和粉剂产品),粉剂产品相对产泥较多。喷涂有喷粉和喷漆。如果是喷粉则排放的废水就是前处理废水包括磷化废水。
12、农药废水:农药废水是指农药厂在农药生产过程中排出的废水。废水水质水量不稳定。主要分为:含苯废水、含有机磷废水、高浓度含盐废水、高浓度含酚废水、含汞废水。
13、啤酒生产废水:啤酒厂废水是指啤酒生产过程中排出的废水。是啤酒厂的主要污染源。
14、生活污水:生活污水所含的污染物主要是有机物(如蛋白质、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮等) 和大量病原微生物(如寄生虫卵和肠道传染病毒等)。存在于生活污水中的有机物极不稳定,容易腐化而产生恶臭。细菌和病原体以生活污水中有机物为营养而大量繁殖,可导致传染病蔓延流行。因此,生活污水排放前必须进行处理。
15、印染废水:印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。印染废水水量较大,每印染加工1吨纺织品耗水100~200吨,其中80~90%成为废水。纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水之一,废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等。
16、制药废水:制药工业废水主要包括抗生素生产废水、合成药物生产废水、中成药生产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类。其废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高,特别是生化性很差,且间歇排放,属难处理的工业废水。
17、屠宰废水:屠宰废水来自于圈栏冲洗、淋洗、屠宰及其它厂房地坪冲洗、烫毛、剖解、副食加工、动物残渣,血水等组成。留存在动物体内的粪便和屠宰过程中所产生的血水,所含氨氮的量是很高的,如未被处理掉就会渗入地下或者流入河流中,对人类赖以生存的水自然造破坏,从而引起蓝藻滋生,水中的鱼虾大面积死亡的现象发生。
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1、物理处理法:
通过物理作用分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物(包括油膜和油珠)的废水处理法,可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。以热交换原理为基础的处理法也属于物理处理法。
2、化学处理法:
通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。
3、生物处理法:
通过微生物的代谢作用,使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物,转化为稳定、无害的物质的废水处理法。根据作用微生物的不同,生物处理法又可分为需氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。
(7)活毒废水处理系统图扩展阅读
污水处理的注意事项:
一、 从水质角度和处理技术角度来讲,城市生活污水,特别是不含冲厕排水的生活污水水质较好,有机物含量较髙。
城市中许多用途的用水,如冷却用水、冲洗用水、建筑用水、灌溉用水等对水质要求不高。污水利用技术已经发展成熟,水处理技术完全可以满足其技术支持。
二、 从水量角度来讲,城市污水量与用水量几乎相当,雨水具有季节性和随机性等特点,均可以作为城市的再生水利用。
三、 从工程建设角度来讲,城市污水和雨水利用所需要釆用的设备远比使用自来水所需的工程量要小得多。
四、 从经济角度讲,既节省了纯净水资源,又降低了排污等费用,降低了成本,有显著的经济效益。
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一、A/O工艺
1.基本原理
A/O是Anoxic/Oxic的缩写,它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外,还具有一定的脱氮除磷功能,是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理,所以A/O法是改进的活性污泥法。
A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起,A段DO不大于0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸,使大分子有机物分解为小分子有机物,不溶性的有机物转化成可溶性有机物,当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时,可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧段,异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH3、NH4+),在充足供氧条件下,自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-,通过回流控制返回至A池,在缺氧条件下,异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环,实现污水无害化处理。
2.A/O内循环生物脱氮工艺特点
根据以上对生物脱氮基本流程的叙述,结合多年的焦化废水脱氮的经验,我们总结出(A/O)生物脱氮流程具有以下优点:
(1)效率高。该工艺对废水中的有机物,氨氮等均有较高的去除效果。当总停留时间大于54h,经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀,可将COD值降至100mg/L以下,其他指标也达到排放标准,总氮去除率在70%以上。
(2)
流程简单,投资省,操作费用低。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源,故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。尤其,在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后,碳氮比有所提高,在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。
(3)
缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%,酚和有机物的去除率分别为62%和36%,故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。
(4)
容积负荷高。由于硝化阶段采用了强化生化,反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术,有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度,与国外同类工艺相比,具有较高的容积负荷。
(5)
缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时,本工艺均能维持正常运行,故操作管理也很简单。通过以上流程的比较,不难看出,生物脱氮工艺本身就是脱氮的同时,也降解酚、氰、COD等有机物。结合水量、水质特点,我们推荐采用缺氧/好氧(A/O)的生物脱氮
(内循环) 工艺流程,使污水处理装置不但能达到脱氮的要求,而且其它指标也达到排放标准。
3. A/O工艺的缺点
1.由于没有独立的污泥回流系统,从而不能培养出具有独特功能的污泥,难降解物质的降解率较低;
2、若要提高脱氮效率,必须加大内循环比,因而加大了运行费用。另外,内循环液来自曝气池,含有一定的DO,使A段难以保持理想的缺氧状态,影响反硝化效果,脱氮率很难达到90%。
3、 影响因素
水力停留时间(硝化>6h ,反硝化<2h )污泥浓度MLSS(>3000mg/L)污泥龄( >30d )N/MLSS负荷率(
<0.03 )进水总氮浓度( <30mg/L)
二、A2/O工艺
1.基本原理
A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写,它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到:BOD5和SS为90%~95%,总氮为70%以上,磷为90%左右,一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法,运行管理要求高,所以对目前我国国情来说,当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化,从而影响给水水源时,才采用该工艺。
2. A2/O工艺特点:
(1)污染物去除效率高,运行稳定,有较好的耐冲击负荷。
(2)污泥沉降性能好。
(3)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合,能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。
(4)脱氮效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响,因而脱氮除磷效率不可能很高。
(5)在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中,该工艺流程最为简单,总的水力停留时间也少于同类其他工艺。
(6)在厌氧—缺氧—好氧交替运行下,丝状菌不会大量繁殖,SVI一般小于100,不会发生污泥膨胀。
(7)污泥中磷含量高,一般为2.5%以上。
3.A2/O工艺的缺点
·反应池容积比A/O脱氮工艺还要大;
·污泥内回流量大,能耗较高;
·用于中小型污水厂费用偏高;
·沼气回收利用经济效益差;
·污泥渗出液需化学除磷。
三、氧化沟
1氧化沟技术
氧化沟(oxidation ditch)又名连续循环曝气池(Continuous loop reactor),是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工
艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰首次投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、
管理方便等技术特点,已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理[1]。至今,氧化沟技术己经历了半个多世纪的
发展,在构造形式、曝气方式、运行方式等方面不断创新,出现了种类繁多、各具特色的氧化沟[2]。
从运行方式角度考虑,氧化沟技术发展主要有两方面:一方面是按时间顺序安排为主对污水进行处理;另一方面是按空间顺序安
排为主对污水进行处理。属于前者的有交替和半交替工作式氧化沟;属于后者的有连续工作分建式和合建式氧化沟[3],见图1
氧化沟工艺分类。
目前应用较为广泛的氧化沟类型包括:帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟 、奥尔伯(Orbal)氧化沟
、T型氧化沟(三沟式氧化沟)、DE型氧化沟和一体化氧化沟。
2,氧化沟工艺在污水处理中的应用
从理论上讲,氧化沟既具有推流反应的特征,又具有完全混合反应的优势;前者使其具有出水优良的条件,后者使其具有抗冲击
负荷的能力。正是因为有这个环流,且有能量分区的缘故,使它具有其它许多污水生物处理技术所拥有的众多优势,其中最为显
著的优势是工作稳定可靠。由于具有出水水质好,运行稳定,管理方便以及区别于传统活性污泥法的一系列技术特征,氧化沟技
术在污水处理中得到广泛应用。据不完全统计[4],目前,欧洲己有的氧化沟污水处理厂超过2 000多座,北美超过800座。氧
化沟的处理能力由最初的服务人口仅360人,到如今的500万~1 000万人口当量。不仅氧化沟的数量在增长,而且其处理规模也在
不断扩大,处理对象也发展到既能处理城市污水又能处理石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水及食品加工废水等工业废水
。我国自20世纪80年代亦开始应用这项技术,随着污水处理事业的极大发展,全国各地先后建起了不同规模、不同型式的氧化沟
污水处理厂。目前在我国,采用氧化沟处理城市污水和工业废水的污水处理厂已有近百家,见表1(我国典型氧化沟型式及应用及
表)2(部分国内氧化沟污水处理厂型式及规模)。
3氧化沟工艺的研究新进展
通过对多种连续流生物除磷脱氮工艺时空关系的分析,并结合新的除磷脱氮理论,继续贯彻简易污水处理的思想,重庆大学的王
涛[5]、钟仁超[6]、刘兆荣[7]、麦松冰[8]等人对氧化沟工艺进行了改良。
3.1改良氧化沟池型的构建原则
改良氧化沟池型的构建是在一体化简易污水处理技术的思想基础上,依托于卡鲁塞尔氧化沟、一体化氧化沟和奥贝尔氧化沟而建
立的。它是以连续流的方式,不作专门的时空调配,通过空间分区和空间顺序及对溶解氧的优化控制,将污水净化(C、N、P的去
除)和固液分离功能集于一体,以水力内回流的方式替代机械内回流的反应器。构建的总原则是以连续流的方式,在更少的和合
理的空间中完成C、N、P和SS的同时去除。
3.2改良氧化沟池型
按上述构建原则,提出了如图2所示改良型氧化沟模型。污水流入外沟经回流调节闸板后流经中沟和内沟,在各沟道内循环数十
次到数百次,最终由固液分离器进行泥水分离出水。外—中—内沟道分别为好氧/缺氧交替区、厌氧区和好氧区,完成有机物的
降解和同时脱氮除磷。
该模型着重在保留奥贝尔氧化沟硝化反硝化优势,同时克服该工艺占地面积大的缺点。借鉴卡罗塞尔氧化沟跑道型沟道的构型和
水力内回流方式,减少了大回流比的机械设备;考虑将奥贝尔氧化沟的同心圆型沟道展开,去掉中心岛的无效占地,同时又保留
其三沟道串连、层层推进的流态特点。另外,将一体化氧化沟中的侧沟固液分离器技术也揉合了进来,不设置单独的二沉池并实
现污泥的无泵自动回流。
3.3改良氧化沟的优化分析
(1)改良型氧化沟采用奥贝尔氧化沟三沟道串联的特性,将各分区考虑成串联,从而有利于难降解有机物的去除,并可减少污
泥膨胀现象的发生[9]。
(2)改良型氧化沟借鉴奥贝尔氧化沟的溶解氧梯度分布,具有较好的脱氮功能。在外沟道形成交替的好氧和大区域的缺氧环境
,较高程度地发生“同时硝化/反硝化”,即使在不设内回流的条件下,也能获得较好的脱氮效果。由于外沟道溶解氧平均值很
低,氧传递作用是在亏氧条件下进行的,所以氧的传递效率有所提高,有一定的节能效果,一般约节省能耗15%~20%。加之外沟
道内所特有的同时硝化/反硝化功能,节能效果更为明显。内沟道作为最终出水的把关,一般应保持较高的溶解氧,但内沟道容
积最小,能耗相对较低。
(3)改良型氧化沟将奥贝尔氧化沟布置相对困难的圆形或椭圆形沟型设计为环状跑道型,降低了占地面积和工程造价。同时取
消了无效占地的中心岛,进一步节省占地面积和造价。
(4)改良型氧化沟借鉴卡罗塞尔氧化沟水力条件,使内沟的好氧区向外沟的缺氧区回流实现了水力内回流,简化了处理环节、
节省了设备和能耗。
(5)改良型氧化沟借鉴一体化氧化沟将集曝气净化和固液分离于一体的优势,不单独建二沉池和污泥回流泵站,污泥自动回流
,简单、节能且节省占地和基建投资。
4结论
(1)氧化沟由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点,在我国污水处理厂中有着较为广泛的应用。
(2)改良型氧化沟模型借鉴了卡罗塞尔氧化沟的构型和内回流方式,引用了侧沟式一体化氧化沟的侧沟固液分离技术,同时保
留了奥贝尔氧化沟三沟串连、层层推进的流态特点,是多种先进工艺的集成,是氧化沟技术研究的新进展。
(3)改良型氧化沟工艺具有系统简单、管理方便、节约能耗、节省占地和减少基建投资等优点。
以下为几种常见氧化沟的类型结构示意图:
多沟交替式氧化沟 卡鲁塞尔氧化沟 一体化氧化沟
奥贝尔氧化沟
1. 基本原理
氧化沟又名氧化渠,因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动,因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长,有机负荷低,其本质上属于延时曝气系统。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成,沟体的平面形状一般呈环形,也可以是长方形、L形、圆形或其他形状,沟端面形状多为矩形和梯形。
2.氧化沟工艺特点
(1)构造形式多样性
基本形式氧化沟的曝气池呈封闭的沟渠形,而沟渠的形状和构造则多种多样,沟渠可以呈圆形和椭圆形等形状。可以是单沟系统或多沟系统;多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠,也可以是相互平行,尺寸相同的一组沟渠。有与二次沉淀池分建的氧化沟也有合建的氧化沟,合建的氧化沟又有体内式和体外式之分,等等。多种多样的构造形式,赋予了氧化沟灵活机动的运行性能,使他可以按照任意一种活性污泥的运行方式运行,并结合其他工艺单元,以满足不同的出水水质要求。
(2)曝气设备的多样性
常用的曝气设备有转刷、转盘、表面曝气器和射流曝气等。不同的曝气装置导致了不同的氧化沟型式,如采用表曝气机的卡鲁塞尔氧化沟,采用转刷的帕斯维尔氧化沟等等,与其他活性污泥法不同的是,曝气装置只在沟渠的某一处或者几处安设,数目应按处理场规模、原污水水质及氧化沟构造决定,曝气装置的作用除供应足够的氧气外,还要提供沟渠内不小于0.3m/s的水流速度,以维持循环及活性污泥的悬浮状态。
(3)曝气强度可调节
氧化沟的曝气强度可以通过两种方式调节。一是通过出水溢流堰调节:通过调节溢流堰的高度改变沟渠内水深,进而改变曝气装置的淹没深度,使其充氧量适应运行的需要。淹没深度的变化对曝气设备的推动力也会产生影响,从而可以对进水流速起到一定的调节作用;其二是通过直接调节曝气器的转速:由于机电设备和自控技术的发展,目前氧化沟内的曝气器的转速时可以调节的,从而可以调节曝气强度的推动力。
(4)简化了预处理和污泥处理
氧化沟的水力停留时间和污泥龄都比一般生物处理法长,悬浮装有机物与溶解性有机物同时得到较彻底的稳定,姑氧化沟可以不设初沉池。由于氧化沟工艺污泥龄长,负荷低,排出的剩余污泥已得到高度稳定,剩余污泥量也较少。因此不再需要厌氧消化,而只需进行浓缩和脱水。
3.氧化沟工艺的缺点:
(1)污泥膨胀问题当废水中的碳水化合物较多,N、P含量不平衡,pH值偏低,氧化沟中污泥负荷过高,溶解氧浓度不足,排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀;非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高,细菌吸取了大量营养物质,由于温度低,代谢速度较慢,积贮起大量高粘性的多糖类物质,使活性污泥的表面附着水大大增加,SVI值很高,形成污泥膨胀。
(2)泡沫问题由于进水中带有大量油脂,处理系统不能完全有效地将其除去,部分油脂富集于污泥中,经转刷充氧搅拌,产生大量泡沫;泥龄偏长,污泥老化,也易产生泡沫。
(3)污泥上浮问题当废水中含油量过大,整个系统泥质变轻,在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间,易造成缺氧,产生腐化污泥上浮;当曝气时间过长,在池中发生高度硝化作用,使硝酸盐浓度高,在二沉池易发生反硝化作用,产生氮气,使污泥上浮;另外,废水中含油量过大,污泥可能挟油上浮。
(4)流速不均及污泥沉积问题在氧化沟中,为了获得其独特的混合和处理效果,混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为,最低流速应为0.15m/s,不发生沉积的平均流速应达到0.3~0.5m/s。氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘,转刷的浸没深度为250~300mm,转盘的浸没深度为480~
530mm。与氧化沟水深(3.0~3.6m)相比,转刷只占了水深的1/10~1/12,转盘也只占了1/6~1/7,因此造成氧化沟上部流速较大(约为0.8~1.2m,甚至更大),而底部流速很小(特别是在水深的2/3或3/4以下,混合液几乎没有流速),致使沟底大量积泥(有时积泥厚度达1.0m),大大减少了氧化沟的有效容积,降低了处理效果,影响了出水水质。
四、SBR工艺
1.工艺原理
在反应器内预先培养驯化一定量的活性污泥,当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时,微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢,将有机物降解并同时使微生物细胞增殖。将微生物细胞物质与水沉淀分离,废水即得到处理。其处理过程主要由初期的去除与吸附作用、微生物的代谢作用、絮凝体的形成与絮凝沉淀性能几个净化过程完成。
2.SBR工艺特点
(1)理想的推流过程使生化反应推动力增大,效率提高,池内厌氧、好氧处于交替状态,净化效果好。
(2)运行效果稳定,污水在理想的静止状态下沉淀,需要时间短、效率高,出水水质好。
(3)耐冲击负荷,池内有滞留的处理水,对污水有稀释、缓冲作用,有效抵抗水量和有机污物的冲击。
(4)工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整,运行灵活。
(5)处理设备少,构造简单,便于操作和维护管理。
(6)反应池内存在DO、BOD5浓度梯度,有效控制活性污泥膨胀。
(7)SBR法系统本身也适合于组合式构造方法,利于废水处理厂的扩建和改造。
(8)脱氮除磷,适当控制运行方式,实现好氧、缺氧、厌氧状态交替,具有良好的脱氮除磷效果。
(9)工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器,无二沉池、污泥回流系统,调节池、初沉池也可省略,布置紧凑、占地面积省。
3. SBR工艺的缺点
(1)间歇周期运行,对自控要求高;
(2)变水位运行,电耗增大;
(3)脱氮除磷效率不太高;
(4)污泥稳定性不如厌氧硝化好。
五、CAST工艺
1、CAST工艺原理
CASS生物处理法是周期循环活性污泥法的简称,CASS池分预反应区和主反应区。在预反应区内,微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物,经历一个高负荷的基质快速积累过程,这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用,同时对丝状菌的生长起到抑制作用,可有效防止污泥膨胀;随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体,污染物的降解在时间上是一个推流过程,而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中,从而达到对污染物去除作用,同时还具有较好的脱氮、除磷功能。
2、CAST工艺特点
(1)运行灵活可靠
● 生物选择器可以根据污水水质情况,以好氧、缺氧和厌氧三种方式运行。选择器可以恒定容积也可以可变容积运行
● 可任意调节状态,发挥不同微生物的生理特性
● 选择器容积可变,避免产生污泥膨胀,提高了系统的可靠性
● 抗冲击负荷能力强,工业废水、城市污水处理都适用
(2)处理构筑物少,流程简单
● 池子总容积减少,土建工程费用低
● 不需设二次沉淀池及其刮泥设备,也不用设回流污泥泵站
(3)可实现除磷脱氮
● 调节生物选择器可变容积的曝气和非曝气顺序,提高了生物除磷脱氮效果
(4)节省投资
● 构筑物少,占地面积省
● 设备及控制系统简单
● 曝气强度小,不须大气量的供气设备
● 运行费用低
3.工艺缺点
(1)间歇周期运行,对自控要求较高;
(2)变水位运行,电耗增大;
(3)容积利用率较低;
(4)污泥稳定性不如厌氧硝化好。
㈨ 废水处理系统是怎样构成的
WFRP-B设备主要由五部分组成:
格栅沉砂池、调节池、一体化污水处理设备、砂滤生态池、设备间。
1. 格栅沉砂池:隔除来水中的大块杂物及漂浮物,同时使来水中较大颗粒物在此沉降下来。可根据水质情况选用简易格栅或机械格栅。栅渣及沉砂定期清理,经消毒后交市政统一处理。
2. 调节池:调节水量,均衡水质。提升系统的抗冲击负荷能力。
3. 一体化污水处理设备:主体工艺为A/O生化工艺,内置沉淀及污泥回流系统。外壳采用机械缠绕玻璃钢罐体,为地埋式设计。设备的核心部分为生物接触氧化工段,该工段采用固定化活细胞工艺,加入外置高效曝气系统,通过好氧细胞的生命代谢作用,使水中的有机物得以消解,从而达到净化水质的目的。该设备特别适合生活类污水的净化过程。
4. 砂滤生态池:可作一体化污水处理设备的有效补充,对一体化污水处理设备出水进行深度处理。该处理系统是人工湿地生态系统的单级表现形式。通过基质的吸附、微生物的消解以及植物的吸收等综合作用,使出水水质稳定达到设计要求。
5. 设备间:内设两台鼓风曝气机和PLC自控设备。鼓风曝气机为一用一备,切换运行。污水处理站内所有设备均通过PLC控制设备进行自动控制切换,并进行过流、缺相、过压、欠压等故障的自动保护。
说明:
1. 图中缺氧池、生化池、沉淀池、消毒池整合为一体化污水处理设备。
2. 调节池根据需要选择性曝气。
3. 整套工艺将以一体生化设备为主体单元,并根据污水水质水量情况及买受方要求的处理标准,合计增减其它各单项单元,保证出水长期稳定的达标排放。
㈩ 城市污水处理工艺流程图
污水处理工艺
污水处理工艺分为三级:一级处理:物理处理、机械处理,如格栅、沉淀或气浮,去除污水中所含的石块、沙子、脂肪、油脂等。二级处理:生化处理。污水中的污染物在微生物的作用下降解转化为污泥。
三级处理:污水的深度处理,包括通过氯化、紫外线或臭氧技术去除污水中的营养物质和消毒。根据不同的处理目标和水质,有些污水处理工艺并不包括上述所有工艺。
1、一级处理
机械(一级)处理段包括格栅、沉砂池、初沉池等结构,用于去除粗颗粒和悬浮物。处理的原理是通过物理方法实现固液分离,实现污染物与污水的分离,这是污水处理的常用方法。
所有废水处理工艺都需要机械(初级)处理(尽管有些工艺有时省略初级沉淀池)。城市污水一级处理中bod5和ss的典型去除率分别为25%和50%。
生物除磷脱氮废水处理厂一般不推荐采用曝气沉砂池,以避免快速降解的有机物的去除;在原有废水水质特性不利于除磷脱氮的情况下,根据后续工艺的水质特点,需要对初沉的设置和设置方法进行认真的分析和考虑,以保证和改善后续工艺的除磷、脱氮等水质。。
2、二次处理
污水生化处理是一种二级处理,其主要目的是去除不沉降的悬浮物和可溶的可生物降解有机物。其工艺组成多样,可分为活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、CASS法、土地处理法等处理方法。目前,大多数城市污水处理厂采用活性污泥法。
生物处理的原理是通过生物作用,特别是微生物的作用,完成有机物的分解和有机物的合成,从而将有机污染物转化为无害的气体产物(CO2)。富含有机物(微生物群或生物污泥)的液体产物(水)和固体产物;剩余的生物污泥通过沉淀池内的固液分离从沉淀池内的净化生物污泥中分离出来。从污水中清除。
3、三级处理
三级处理是水的深度处理,二级处理后的废水处理工艺,是废水的最高处理措施。目前,我国的污水处理厂还不多。
对二级处理后的水进行脱氮除磷,用活性炭吸附法或反渗透法去除水中残留的污染物,用臭氧或氯气对细菌和病毒进行消毒,然后将处理后的水作为水送至中间水道冲厕、喷洒街道、绿化带、工业用水、消防等水源。
由此可见,污水处理工艺的作用只是通过生物降解转化和固液分离,从而净化污水,使污染物富集到污泥中,包括一级处理段产生的一级污泥和二级污泥。
(10)活毒废水处理系统图扩展阅读:
未来发展的趋势。
1、行业整体的绩效提高。内部行业的绩效成为当务之急,所以国家十二五重大专项里面,专门有项目要建立国家范围的行业管理绩效体系。
2、服务成为我们行业的核心任务,成为行业的核心环节。这跟发达国家是一致的,发达国家基本上服务业占整个环保产业,设备、投资、建设大概占50%左右,我国估计占10%左右,所以有这么大的空间,内部的结构调整面临从建设到发展的需求。
没有哪一个运营主体在一个国家层面上能够占绝对的主导地位,不论是国有企业也好,外资企业也好,事业单位也好,还是股份制公司也好,都呈现了多样化形式。
所以以资产为基础的整合机会,这个不容易。这是我们面临的一个困难。但是另一方面,又提供了很好的契机。如果看国际上做资产整合的话,早期是英国做的比较成功,它先解决整合的问题,然后再解决市场化的问题。
3、从技术层面上看,水资源问题,本身开始出现流域化的趋势,过去叫“多龙治水”,越来越强调从流域的层面协调,从流域的尺度上,不仅仅是协调水资源,而且协调再生水。只有从流域角度上考虑这个问题的时候,才能取得最大的效益。