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1、 污水处理培训教材一 基本概念1pH氢离子浓度指数的数值俗称“pH值”。表示溶液酸性或碱性程度的数值，即所含氢离子浓度的常用对数的负值。如果某溶液所含氢离子的浓度为每升0.00001克，它的氢离子浓度指数就是5。氢离子浓度指数一般在0-14之间，当它为7时溶液呈中性，小于7时呈酸性，值越小，酸性越强；大于7时呈碱性，值越大，碱性越强。通常pH值是一个介于0和14之间的数，当pH7的时候，溶液呈碱性，当pH=7的时候，溶液呈中性，但在非水溶液或非标准温度和压力的条件下，pH=7可能并不代表溶液呈中性，这需要通过计算该溶剂在这种条件下的电离常数来决定pH为中性的值。如373K（100）的温度下，p
2、H=6为中性溶液。2.酸度：一般把中和100克试样中的酸性物质需要的OH-的物质的量n（OH-）用毫摩尔作单位的数值称为酸度。从本质上来看，用样品中的质量摩尔浓度b（H+）表达更为明确。SI单位为：摩尔/千克。3.碱度：碱度是指水中吸收质子的能力，水中碱度的形成主要是由于重碳酸盐、碳酸盐及氢氧化物的存在，硼酸盐、磷酸盐和硅酸盐也会产生一些碱度。此外还有有机碱等。4.浊度：浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中的悬浮物一般是泥土、砂粒、微细的有机物和无机物、浮游生物、微生物和胶体物质等。水的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关，而且与它们的大小、形状及折射系数等有关。浊度可用比浊法或散
3、射光法进行测定。我国一般采用比浊法测定，将水样和用高岭土配制的浊度标准溶液进行比较测浊度不高，并规定一升蒸馏水中含有1毫克二氧化硅为一个浊度单位。对不同的测定方法或采用的标准物不同，所得到的浊度测定值不一定一致。浊度的高低一般不能直接说明水质的污染程度，但由人类生活和工业生活污水造成的浊度增高，表明水质变坏。5化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）：是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因此，化学需氧量（COD）又往往作为衡量水
4、中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。6. BOD（Biochemical Oxygen Demand的简写）：生化需氧量或生化耗氧量。表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。它说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。其单位ppm成毫克/升表示。其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。为了使检测资料有可比性，一般规定一个时间周期，在这段时间内，在一定温度下用水样培养微生物，并测定水中溶解氧消耗情况，一般采用五天时间，称为五日生化需氧量，记做BOD5。数值越大证明水中含有的有机物越多，因此污
5、染也越严重。生化需氧量的计算方式如下： BOD（mg / L）=（D1-D2） / P 其中D1：稀释后水样之初始溶氧（mg / L）， D2：稀释后水样经 20 恒温培养箱培养 5 天之溶氧（mg / L）， P=【水样体积（mL）】 / 【稀释后水样之最终体积（mL）】； 生化需氧量和化学需氧量的比值能说明水中的有机污染物有多少是微生物所难以分解的。微生物难以分解的有机污染物对环境造成的危害更大。7. SV：污泥沉降比（SV）是指曝气池混合液在1000ml量筒中，静置沉淀30分钟后，沉淀污泥与混合液之体积比（%）。 因为污泥沉降30分钟后，一般可达到或接近最大密度，所以普遍以此时间作为该指
6、标测定的标准时间。也可以15分钟为准。8. MLSS混合液悬浮固体：是指单位体积污泥含有的干固体重量，或干固体占污泥重量的百分比。用重量法测定，以g / L 或mg / L 表示。该指标也称为悬浮物浓度（MLSS）。9. MLVSS-混合液挥发性悬浮固体浓度(mixed liquor volatile suspended solids)的简写。本想指标所表示的是混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度。相对于MLSS而言，在表示活性污泥活性部分数量上，本项指标在精度方面进了一步。10. 污泥回流比。 其中Q：进水流量，m3/h，Qr：回流流量，m3/h11. HRT 水力停留时间。 （h）其中
7、V：曝气池体积，m3 Q：进水流量，m3/h12. 污泥负荷。 ; Q：进水流量，m3/hCi：进水COD浓度mg/lBi：进水BOD浓度mg/LMLSS：污泥浓度 mg/LV：曝气池体积，m313. 容积负荷： ; Q：进水流量，m3/hCi：进水COD浓度mg/lBi：进水BOD浓度mg/LV：曝气池体积，m314. 污泥龄。（h 或 d）是指在曝气池中工作着的活性污泥与每日排放的剩余污泥量之比值，系统稳定运行时，剩余污泥量也就新增长的污泥量，因此，污泥龄也是新增长的污泥在曝气池中平均停留时间，或者是污泥增长一倍平均所需要的时间。15F/M： 营养物或者有机物与微生物的比值（F/M），是活
8、性污泥增长速率，有机物去除速率，氧利用速率、污泥的凝聚吸附性能等的重要因素。实际应用上，其是以BOD-污泥负荷率表示的。活性污泥：向生活污水中注入空气进行曝气，并持续一段时间以后，污水即生成一种絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这就是活性污泥。 工艺介绍一调节池高浓度废水调节池：V=11*6*4.5(m3)，有效容积为253 m3，为半地下混凝土结构 。储存一车间来苯乙酸回收母液和树脂再生废水，水力停留时间为24小时，原液如未经苯乙酸回收，COD约为60000mg/L左右，经回收后可达2500030000mg/L。低浓度废水调节池：V=10
9、*6*3.5（m3），目前主要为生产真空泵循环水等其他废水，水量不足时可加消防水，温度不够时可开启冷凝水。水力停留时间为12小时，有效容积为180 m3，地下混凝土结构。作用：调节池可以克服污水排放的不均匀性，均衡调节污水的水质、水量、水温的变化，储存盈余、补充短缺，使生物处理设施的进水量均匀，从而降低污水的不一致性对生物处理设施的冲击性影响。同是，酸性废水和碱性污水还可以在调节池内互相进行中和调节。同时，若结合曝气可以防止水中悬浮物的沉积及出现厌氧情况，还可使污水中的BOD5值下降，减轻曝气池负荷。混合方式： 本站使用空气搅拌，在池底设穿孔管，压缩空气通过穿孔管对池内水流产生搅拌作用。二 微
10、电解：本站所用微电解罐：V=D1.0*2.5 m3，所用填料为38mm，含炭约为2%4%铁屑，水流方向为自下而上，一般情况下一用一备。HRT由进水量不同而不同。1基本原理：微电解法是利用金属腐蚀原理，形成原电池对废水进行处理的良好工艺，又称内电解法、铁屑过滤法等。该法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等优点，并使用废铁屑为原料，也不需消耗电力资源，具有“以废治废”的意义，使得该工艺技术自诞生开始，即在美、苏、日等国家引起广泛重视，已有很多的专利，并取得了一些实用性的成果。该工艺是在20世纪7O年代应用到废水治理中的，而我国从2O世纪8O年代开始这一领域的研究，也已有
11、不少文献报导。特别是近几年来，进展较快，在印染废水、电镀废水、石油化工废水及含砷含氰废水的治理方面相继有研究报导，有的已投入实际运行。微电解反应器内的填料主要有两种：一种为单纯的铁刨花；另一种为铸铁屑与惰性碳颗粒(如石墨、活性碳、焦炭等)的混台填允体。两种填料均具有微电解反应所需的基本元素：Fe和C。低电位的Fe与高电位的C在废水中产生电位差，具有一定导电性的废水充当电解质，形成无数的原电池，产生电极反应和由此所引起的一系列作用，改变废水中污染物的性质，从而达到废水处理的目的。11电极反应阳极（Fe）：阴极（C）：当有O2时：由上述反应的标准电极电位E0可知，酸性充氧条件下电极反应的E0最大，
12、有O2存在得情况下电极反应进行得最快，该反应不断消耗废水中的H +，使其pH值上升。因此，pH低、酸度大时，氧的电极电位提高，微电池的电位差加大，促进了电极反应的进行。这从理论上解释了酸性废水微电解反应效果较好的原因。12 氧化还原反应1.2.1 铁的还原作用铁是活泼金属，在酸性条件下可使一些重金属离子和有机物还原为还原态， 铁的还原作用使废水中重金属离子转变为单质或沉淀物而被除去，使一些大分子染料降解为小分子无色物质，具有脱色作用，同时提高了废水的可生化性。1.2.2 氢的氧化还原作用电极反应中得到的新生态氢具有较大的活性。能与废水中许多组分发生氧化还原作用，破坏发色、助色基团的结构，使偶氮
13、键破裂、大分子分解为小分子、硝基化台物还原为胺基化合物，达到脱色的目的。一般地，H是在Fe2+的共同作用下将偶氮键打断、将硝基还原为胺基。1.3 电化学附集当铁与碳化铁或其间形成一个小的原电池，将在其周围产生一个电场，许多废水中存在着稳定的胶体如印染废水，当这些胶体处于电场下时将产生电泳作用而被附集。1.4 物理吸附在弱酸性溶液中，铁屑丰富的比表面积显出较高的表面活性，能吸附多种金属离子，能促进金属的去除，同时铁屑中的微碳粒对金属的吸附作用也是不可忽视的。而且铸铁是一种多孔性的物质，其表面具有较强的活性，能吸附废水中的有机污染物，净化废水，特别是加入烟道灰等物质时，其很大的比表面积和微晶表面上
14、含有大量不饱和键和含氧活性基团，在相当宽的pH值范围内对染料分子都有吸附作用。1.5 铁的混凝沉淀在酸性条件下，用铁屑处理废水时，会产生Fe2+和Fe3+ 。Fe2+和Fe3+是很好的絮凝剂，把溶液pH调至碱性且有O2存在时，会形成Fe(OH)2和Fe(OH)3很好的絮凝剂，发生絮凝沉淀。生成的Fe(OH)3 是胶体絮凝剂，它的吸附能力高于一般药剂水解得到的Fe(OH)3吸附能力。这样，废水中原有的悬浮物，通过微电池反应产生的不溶物和构成色度的不溶性染料均可被其吸附凝聚。1.6 铁离子的沉淀作用在电池反应的产物中，Fe2+和Fe3+也将和一些无机物发生反应生成沉淀物而去除这些无机物，以减少其对
15、后续生化工段的毒害性。如S2-、CN-等将生成FeS、Fe3Fe(CN)62、Fe4Fe(CN)63等沉淀而被去除。2 工艺影响因素及设计参数影响微电解工艺处理废水效果的因素有许多，如pH值、停留时间、处理负荷、铁屑粒径、铁碳比、通气量等。这些因素的变化都会影响工艺的效果，有些可能还会影响到反应的机理。2.1 pH值通常pH值是一个比较关键的因素，它直接影响了铁屑对废水的处理效果，而且在pH值范围不同时，其反应的机理及产物的形式都大不相同。一般低pH值时，因有大量的H+，而会使反应快速地进行，但也不是pH值越低越好，因为pH值的降低会改变产物的存在形式，如破坏反应后生成的絮体，而产生有色的Fe2+使处理效果变差。而pH值在中性或碱性条件下，许多实际运行表明进行得不理想或根本不反应。因此，一般控制在pH值为偏酸性条件下，当然这也因根据实际废水性质而改变。2.2 停留时间停留时间也是工艺设计的一个主要影响因素，停留时间的长短决定了氧化还原等作用时间的长短。停留时间越长，氧化还原等作用也进行得越彻底，但由于停留时间过长，会使铁的消耗量增加，从而使溶出的Fe2+ 大量增加，并氧化成为Fe3+，造成色度的增加及后续处理的种种问题。所以停留时间并非越长越好，而且对各种不同的废水，因其成分不同，其停留时间也不一样。建议设计参数：染料废水停留时间为3
