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城市污水的处理

城市污水处理一般是以去除BOD(生化需氧量)物质作为目标。在大型污水处理厂中,多采用以沉淀为中心的污水一级处理和以生物处理为中心的污水二级处理。有时为了去除氮、磷等物质,还在生物处理后,进行污水三级处理。城市污水处理厂今后发展,除了数量上不断增加外,还要使二级处理厂所占比重逐渐增大,并开始建三级处理厂。

处理城市污水时,作为处理对象的物质,主要是以BOD和COD所表示的有机物和固状物,其处理方法采用活性污泥法,生物转盘法等的生物处理法。而且,近年来,由于湖泊和水湾等封闭性水域富营养化倾向明显增加,因而造成这种原因的氮和磷业已部分消除了。

污水处理厂除生活污水外,也接受部分生产废水,同时进行处理。处理法大部分采用活性污泥法。

污泥的性质和处理方法

1、污泥处理过程

污泥处理过程大致分为:(1)浓缩,(2)稳定化(下水污泥的厌氧性消化处理),(3)前处理(加药,热、冷冻处理等)(4)脱水,(5)干燥、焚烧,(6)处理利用等六道工序。常用流程如下:

    (1)浓缩

采用重力浓缩,可浓缩原泥SS浓度从1%到2~3%。最近,为进一步提高浓度,采用加压浮选和离心分离机。

(2)稳定化

下水污泥(生污泥)的厌氧性消化,可通过有机质的分解而减少容积,有杀灭病原菌的效果。

(3)预处理

一般采用高分子脱水剂或氯化铁和消石灰进行预处理。

高分子脱水剂适用于要求形成粗大絮凝物的离心脱水机,即皮带压力型脱水机。用真空脱水机和过滤器压力机,可适用于氯化铁和消石灰,但是,也有用高分子脱水机处理的情况。

(4)污泥脱水

在剩余污泥的处理中,近年来皮带压力机和离心脱水机的比例正在增加。在粪便污泥处理中大部分用离心脱水机。然而,皮带压力机也有增加的趋势,从现在和今后的发展来看,希望降低含水率,同时又不增加滤饼中的灰分,这就要注意采用适宜于皮带压力型脱水机和压滤机的高分子脱水机。

(5)干燥、焚烧

在废水污泥处理中,采用了连续干燥、多段式焚烧炉、流化床式焚烧炉、旋转炉。而粪便污泥的含水率较高,每个处理厂的滤饼量较少,以及需要臭气处理(焚烧脱臭)等原因,往往设置干燥、焚烧(跟粪渣混合,用烧火炉焚烧)、脱臭三个工序。

(6)利用(资源化)

作为生活污水处理厂污泥的利用以及资源化的方法,主要是考虑还原给土壤。现在,已有将粪便污泥的脱水滤饼经干燥后直接还原给农田的实例。但是,今后要研究制成稳定的有机质肥料的方法。此外,作为其他资源,正进行焚烧灰的混合料和新的尝试回收污泥中有价值的物质(甲醇)的研究。

2、污泥的性质及其影响

生活污水处理后所得污泥是以利用活性污泥处理法分离出来的微生物絮凝物为主体,有纤维素等未分解的有机物、沙土、金属氢氧化物等构成,其比率的不同,影响污泥的脱水效果及高分子脱水剂的适应性。为判定污泥的性质,需进行如下一些分析项目。

PH、电导率、固体物总量、SS、VSS/SS(SS中的有机物比例),纤维成分/SS、灰分/SS、金属氢氧化物/SS(特别是隋絮凝污泥混合的AL2O3成分)。

(1)VSS/SS(SS中的有机物比例)

决定适用脱水剂的种类的主要因素,同时也影响投加量和脱水效果(滤饼含水率)。当VSS/SS比高时,有如下影响:

a、  污泥SS浓度下降。

b、  提高脱水滤饼的含水率。

c、  影响高分子脱水剂的效果。

(2)SS浓度

在同一污泥,浓度越高,脱水性也越高。

(3)纤维质/SS比

若纤维质多,则脱水性也高。特别在皮带压滤机上更明显。

(4)金属氢氧化物

由于絮凝处理污泥混合和工厂排水等产生的金属氢氧化物,导致污泥浓度下降,严重影响脱水工序。但是,对粪便污泥,还有因金属氢氧化物的混入,而改善效果的情形。

3、下水和粪便污泥的一般性质

A、下水污泥

下水污泥大致分为生污泥(初沉污泥和剩余污泥)和消化污泥。由于消化处理,有机成分降低,PH升高。此外,纤维质成分减少。

B、粪便污泥

粪便污泥根据处理方式(1次、2次处理法),有无3次处理污泥的混合,在预处理中的粪渣的去除率等,性质和脱水性均有所不同。

(1)厌氧性消化方式

2次处理污泥(剩余污泥)其特点是,PH高(7.0~8.0),VSS/SS稍低(65~80%)。1次污泥往往于2次污泥处理不同。这时,一般不投加药剂。为此,SS的回收率较低,在70%左右,含水率达75%左右。

(2)好气性处理方式

1次和2次污泥往往被混合处理(根据情况也有不排除1次污泥的)。污泥PH是中性,VSS/SS高至75~90%。脱水滤饼含水率比厌气性消化方式的污泥稍高,但是,在预处理中,粪渣去除率低时,纤维质增多,容易脱水。

3次处理污泥,或单独处理或混合处理,滤饼含水率比1、2次单独处理有上升的倾向。但是,混合处理时还不能一概而论。

4、脱水剂的种类和使用方法

(1)脱水剂应具备的性质

污泥的主要成分,即微生物絮凝物带有负电荷,为使其絮凝,必须用阳离子性的脱水剂。而用离心脱水机和皮带压力型脱水机,形成粗大的不易破碎的絮凝物,分子量在100万,乃至1000万以上。一般常用的阳离子系高分子有多种,但是,主要用甲基丙烯酸氨基酯和丙烯酸氨基酯类的高分子,以及聚丙烯酰胺的曼尼希变性物(氨基甲基化变性物)。

其理由概括为以下两点。

a)         高分子量的产品容易得到(其中也有1500万以上的分子量)。

b)        前者是与丙烯酰胺的共聚物,后者通过调整阳离子变性条件,可得到不同阳离子度的产品。

测定脱水剂的阳离子度的方法,常用胶体滴定法。按阳离子度分为高、中、低阳离子。

(2)污泥性质与脱水剂的关系

如上所述,污泥性质项目中的VSS/SS的值,对脱水剂的种类、效果有很大影响。即VSS/SS大时,

a)         要求阳离子度高的脱水剂。

b)        应增加脱水剂投加量。

在排水混合产生污泥的场合,不考虑VSS/SS,而用聚丙烯酰胺的曼尼希变性物可以收效。

SS浓度高时,高分子量的脱水剂有效,而SS浓度低时,分子量较低的脱水剂有效。

纤维质/SS多的污泥,滤饼含水率低,但是,与使用的脱水剂无关。

当混入絮凝污泥(多含氢氧化铝)时使用的脱水剂向低阳离子度侧移动,使用曼尼希系脱水剂有效。

污泥的PH与脱水剂的阳离子度、分子量无关。但是,应注意到,PH高时,官能团为叔胺或叔胺以下结构的脱水剂,其效果下降。而甲基丙烯酸氨基酯类和丙烯酸氨基酯类脱水剂,通常其官能团为季铵型。

(3)脱水机种类与脱水剂的关系

因为离心脱水机是在2000~3000G的高离心力下,进行固液分离,与皮带压力机相比,用高分子量的脱水剂,能形成更坚固的絮凝物。而对皮带压力机来说,分子量过高时,脱水剂的粘性残留在絮凝物上,从而,使滤饼在滤布上的剥离性差。

若用阳离子观察,对于同样的VSS/SS,皮带压力机要求阳离子度高。另外,对于脱水剂的投加量,离心脱水机用量多。

(4)脱水剂的有效使用方法

a、应了解被处理污泥的质量和变化。

b、应选定适于污泥性质和脱水机种类的脱水剂。

c、应注意脱水剂的注入点、反应条件、投加量。

d、应精心脱水剂的溶解、贮存。

(5)脱水剂的溶解水水质和溶液的保存

作为溶解水水质严重影响脱水剂的一些水质项目有:M碱度(100ppm以上),磷酸根离子等。作为脱水剂,其倾向是阳离子越低,就越容易受影响。最近,在污水处理厂,有把处理水作为溶解水使用的情况,但是,这需考虑缩短溶液的贮存时间。

溶液的贮存时间,原则上希望控制在一天之内,但是,用低阳离子度时,最长也要控制在二天之内,用高阳离子度时最长要控制在七天之内。