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狐貍金，書說污水處理廠工藝流程（上）
時間：2016-08-04 來源：微水會 作者：狐貍金
微水會導語
本文行文以污水處理廠工藝流程為脈絡，按照污水處理設施為劃分。首先，重點強調了那些看似“業內眾所周知”，卻往往只是“大致有個印象”的基礎知識。更為可貴的，是總結的運營管理過程中出現的狀況背后的原因、錯誤和相應的對策。
本文作者狐貍金從業十年有余，閱盡各式各樣的污水廠，帶出了一批又一批的徒弟，她“葫蘆里的藥”，怎能不看？
水世界論壇第一御姐掌門狐貍金書說污水處理廠工藝流程，把你將要犯的錯兒扼殺在搖籃中……
原作者：狐貍金
整理：姜雨萌
策劃：C.P.
狐貍金簡介：
狐貍金是位女環保工程師，憑借四川某大型水務國企的平臺和機遇，調試運管了許多污水處理廠，在調試運行中，目睹了當今時代污水廠的眾生相和許多荒唐事情，并將她的親身經歷和耳聞目睹寫成了長貼“鄙人小見了，JP污水廠！”；以及“狐貍的運營日記”；“狐貍的運營日記2”，一共JP三部曲。目前供職于裁判部門。
狐貍金書說污水處理廠工藝流程
序言
十年前，狐貍還是狐貍崽子的時候，被家里給扭送進了狐貍家所在當地日后位居全國前三甲的大型市政污水處理廠，日處理七十萬噸，占地數百畝。狐貍當年進廠就迷路，后來發現只要跟著水處理工藝路線走，從粗格柵一直走到總出水渠，那死活是能走出廠門的，但是，找不到辦公室在哪里……當年，廠里的老工藝員們，輪流用各種工藝問題，經驗or書面的，拷問狐貍，可憐初畢業的狐貍，一問N不知——被恥笑了好久。之后數月如一日夏練三伏冬練三九堅持做SV30、鏡檢，抄錄工藝數據等等，立志一定要早日摘掉技術貧乏的帽子。咱工程人員靠啥吃飯？點技術！
回來書規正傳，按工藝流程挨個總結經驗教訓以及帶過的新人初入手階段將要犯的錯誤和對策，歡迎大家積極參與討論拍磚。
（圖1 污水處理廠工藝流程圖）
第一書——進水
一
進水和進水的糾結
進水是每個廠能夠運營的根本。沒有水，隨便你往池子里面加什么山珍海味，都是空談。咱們的市政污水廠，處理的水來自于地下排水管網收集到的城市的生活污水，工業廢水以及雨水、融雪水。如果是雨污沒分流的廠，在南方雨季（一般5-10月）雨水占的比例可能會很多，尤其是七八九月暴雨季節，此時一定要密切注意廠里的防洪防雷等等……北方貌似雨水稀少，雨水的影響問題沒有南方那么突出。前番說到雨水對市政污水廠的影響，狐貍當年的廠是最最典型的一個。設計5w，調試期間日進水8000左右，偶爾還會出現6000的情況。但某日暴雨，當日進廠水量突破了十萬，被迫開啟事故超越閥門（溢流閘門）將多出來無法處理的水排走。大量雨水進廠，也給廠里帶來暴增的渣物，每次暴雨過后，好幾個廠的粗格柵前都會堵塞，造成污水漫溢。此時要么增加粗格柵的撈渣次數，要么就直接安排人工清渣。渣物量太大，造成粗格柵過載跳閘時，一定不能強行開機，必須先清理格柵上的渣物，否則最嚴重可能會損壞粗格柵的電機。每次狐貍帶著小崽子開始巡視工藝路線時，都要告訴他們每一個構筑物需要巡視的內容。那么假設我們是從粗格柵開始，這一個點我們需要巡視哪些內容呢？
二
巡視格柵的注意事項
格柵的書面定義為一種截留廢水中呈懸浮或漂浮狀態的固體污染物的預處理設施。截留效果取決于縫隙寬度和水的性質。作用是以免堵塞后續處理單元的水泵、管路、沉淀池的排泥管道。格柵比較重要的運行參數有：運行時間間隔、人工清渣和機械清渣方式的切換、柵前后液位差、格柵的日常保養。
（圖2 污水處理廠的格柵）
1. 運行時間間隔：一般來說，格柵在運行時，我們都要根據每天實際的進水水量和渣物量來確定格柵的啟停時間。反復強調一個原則——有進水就要開格柵，停進水后再停！否則就等著渣渣堵死你家的格柵吧！當然進水和礦泉水差不多的廠可以酌情考慮實際運行狀況。一般來說，有中控室且進水比較連續的廠，可以在中控系統設計初期，為格柵選擇時間控制方式，即開一段時間停一段時間，并且幾臺參與運行的格柵要輪流切換運行；備用的格柵也時不時要去戳動一下，老放著也要壞。當雨季來臨，暴雨和暴雨后，一定要及時巡視格柵間，尤其是粗格柵間。反復強調：雨污沒分流的廠，雨水帶來的渣物將大大超過各位的想象！這個時候就要根據實際渣物量安排人工及時清渣，避免堵塞和損壞格柵。
2.人工清渣和機械清渣方式的切換：這一點需要注意的一是在雨季渣物暴增的時候，需要切換；二是進水不連續的或者水量很少的新廠，可以在做中控系統的時候先把時間控制做進系統，但實際運行時候選擇人工現場手動運行格柵清渣。之所以要選擇人工現場手動清渣，是因為每一個廠受其所服務的排水片區、人口、生活習慣、排水距離遠近等等實際因素，都會具備該廠獨有的進水水質水量規律。尤其在建廠初期和試運行階段，受管網未完善，沿途管路上的堵頭沒有清理等等，會有很多很多千奇百怪的東西隨著進水一起跑來，最后卡在粗格柵那里。運氣好，撿著個金戒指神馬的，也不稀奇。堅持每隔一小時到二小時巡視一次粗格柵間，手動撈渣，可以幫助新廠盡快摸清進水水質水量規律，培養員工主動巡視廠區的習慣。同時，粗格柵間通常都建在污水提升泵房前，二者一般不會距離太遠，巡視粗格柵手動撈渣以后，可以立刻轉臉看看污水泵房。
反復強調，一定要在建廠初期就培養出員工積極主動巡視廠區的習慣，否則到后面中控一完善，很多東西都可以鼠標一抖，三分到手。后果就得各位管理人員自己吞了……
3.格柵的液位差：基本上每一本講污水處理的書都會提到格柵的控制方式之一：格柵液位差控制機器啟停。格柵的液位差是由設置在格柵前后的超聲波液位計探頭采集到數據后，傳輸到中控來控制格柵。實際運行中，探頭處如果有泡沫等等雜質渣物會使探頭測量不準。一般建議在來水量不是很大且不均勻的廠采用，同樣需要加強巡視現場，防止機器過載
4. 格柵的日常保養：設備不保養，壽命要縮短。任何設備都必須要按說明書或者廠家要求按期嚴格保養。國內很多污水廠，甚至很多企業的設備，排除設備本身質量問題后，關鍵是在于平時基本上沒人去保養。
Tips:巡視完粗格柵，立刻轉臉去看污水泵房，記住這個姿勢！
第二書——污水提升泵房
在污水廠的污水提升泵房里，目前出現得比較多的有二類，離心泵和潛水泵。
在污水廠的污水提升泵房里，目前出現得比較多的有二類，離心泵和潛水泵。
一
離心泵
（圖3 某不銹鋼離心泵）
工作原理：離心泵之所以能把水送出去是由于離心力的作用。水泵在工作前，泵體和進水管必須罐滿水形成真空狀態，當葉輪快速轉動時，葉片促使水快速旋轉，旋轉著的水在離心力的作用下從葉輪中飛去，泵內的水被拋出后，葉輪的中心部分形成真空區域。水源的水在大氣壓力（或水壓）的作用下通過管網壓到了進水管內。這樣循環不已，就可以實現連續抽水。
離心泵在運行時，作為一般的運行人員和廠區負責人必須要知道的有：
① 離心泵啟動前一定要向泵殼內充滿水以后，方可啟動，否則泵體將不能完成吸液，造成泵體發熱，震動，不出水，產生“空轉”，對水泵造成損壞（簡稱“氣縛”）造成設備事故。泵體上有灌引水的孔，自己上班第一天就要去找！燒一個泵少則幾萬，多則幾十上百萬，這輩子都得賣身給廠里了……
② 作為非機修人員存在的其他運行人員和負責人，至少要學會更換離心泵密封用的盤根。必須的！貌似這塊兒在漫長的提升污水歲月中是最容易出問題的部分，后面還會談到其他的泵，例如螺桿泵等等，盤根也要時常更換，保證泵體的密封性質
二
潛水泵
（圖4 某潛水泵）
潛水泵是深井提水的重要設備。使用時整個機組潛入水中工作。把地下水提取到地表，是生活用水、礦山搶險、工業冷卻、農田灌溉、海水提升、輪船調載，還可用于噴泉景觀，主要用于農田灌溉及高山區人畜用水，亦可供中央空調冷卻、熱泵機組、冷泵機組、城市、工廠、鐵路、礦山、工地排水使用。一般流量可以達到(10m3~650m3)每小時、揚程可達到1500米�，F在很多市政污水廠，都采用潛水泵作為污水提升泵。因為潛水泵是完全淹沒在水里面的，整個泵體全部淹沒在水里，包圍它的水就是為運作時發熱的泵體降溫的介質。并且采用潛水泵，就可以泵房和集水井合建。采用離心泵的，通常進水井在泵站前。潛水泵運行時最重要一點，就是絕對不能讓泵體露出液面，否則必然燒泵，和各位的經濟利益掛鉤，注意。
Tips:燒泵的事兒，絕對不能干！
第三書——沉砂池
在書本里沉砂池分為：平流沉砂池，曝氣沉紗池，旋流沉砂池。有的書上會說，鐘氏陳砂池，多爾沉砂池……我就簡單把圓形的、水在里面轉圈圈的都歸為旋流沉砂池吧。
（圖5 某平流式沉砂池）
一
曝氣沉砂池
（圖6 曝氣沉沙池示意圖）
曝氣沉砂池運行的時候，第一要注意的是曝氣量的控制。過，則分砂機不出砂，都跑到后面曝氣池去鳥。不過，一是沙粒表面的有機物洗不下來，二是分砂機也不怎么出砂，曝氣量小了，在池內形不成旋流，砂都沉下去了。
二
旋流沉砂池
（圖7 旋流式沉砂池的漿）
旋流沉砂池日常運行中，比較關鍵的參數在于提砂和洗砂。洗砂：在適當的葉漿傾角和線速度條件下，污水中的砂粒將受到沖刷并仍保持最佳的沉降效果，而原來附著在砂粒上的有機質以及重度小的物質將隨污水一同流出旋流池；提砂：旋轉的渦輪葉片使砂粒呈螺旋形流動，促進有機物和砂粒的分離，由于所受離心力不同，相對密度較大的砂粒背甩向池壁，在重力作用下沉入砂斗；
日常運行需要控制好二者的時間，留個伏筆，這個時間怎么控制請各位思考討論。運行好一個廠很簡單，沒啥太深奧的技術，要的是格物致知，知行合一。
第四書——生化處理
城市污水處理廠采用的二級生物處理法，就是利用微生物新陳代謝功能，使污水中呈溶解和膠體狀態的有機污染物被降解并轉化為無害的物質，使污水得以凈化，屬于生物處理法的工藝有： ①活性污泥法，這是當前使用最廣泛的一種生物處理法。將空氣連續鼓入曝氣池的污水中，經過一段時間，水中即形成繁殖有巨量好氧性微生物的絮凝體——活性污泥，活性污泥能夠吸附水中的有機物，生活在活性污泥上的微生物以有機物為食料，獲得能量并不斷生長繁殖，有機物去除，污水得以凈化。從曝氣池流出并含有大量活性污泥的污水——混合液，經沉淀分離，水被凈化排放，沉淀分離后的污泥作為種泥，部分地回流曝氣池；②生物膜法，使污水連續流經固體填料（碎石、爐渣或塑料蜂窩），在填料上就能夠形成污泥狀的生物膜，生物膜上繁殖著大量的微生物，能夠起到與活性污泥同樣的凈化作用，吸附和降解水中的有機污染物，從填料上脫落下來的衰死微生物膜隨污水流入沉淀池，經沉淀水被澄清凈化。
典型的活性污泥法工藝流程有：傳統活性污泥法、完全混合活性污泥法、延時曝氣、純氧曝氣、層曝氣、深井曝氣、接觸穩定法、氧化溝、活性生物濾池（ABF工藝）、吸附-生物降解工藝（AB法）、序批式活性污泥法（SBR CASS）；典型的生物膜法：BAF、接觸氧化等等。很容易搞混。
（圖8 氧化溝結構示意圖）
（圖9 生物濾池結構示意圖）
一
活性污泥法
1.活性污泥法處理系統：
（圖10 活性污泥法的基本構造）
典型的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統和剩余污泥排除系統組成。污水和回流的活性污泥一起進入曝氣池形成混合液。從空氣壓縮機站送來的壓縮空氣，通過鋪設在曝氣池底部的空氣擴散裝置，以細小氣泡的形式進入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，還使混合液處于劇烈攪動的狀態，形懸浮狀態。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸，使活性污泥反應得以正常進行。
第一階段----初期吸附和降解：污水中的有機污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團的表面上，這是由于其巨大的比表面積和多糖類黏性物質。同時一些大分子有機物在細菌胞外酶作用下分解為小分子有機物。
第二階段----同化作用和異化作用：微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供給自身的增殖繁衍�；钚晕勰喾磻M行的結果，污水中有機污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長，污水則得以凈化處理。
第三階段----泥水分離:經過活性污泥凈化作用后的混合液進入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質在這里沉淀下來與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統。經過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內的懸浮固體濃度和微生物濃度；增殖的微生物從系統中排出，稱為“剩余污泥”。事實上，污染物很大程度上從污水中轉移到了這些剩余污泥中。"活性污泥法的原理形象說法：微生物“吃掉”了污水中的有機物，這樣污水變成了干凈的水。它本質上與自然界水體自凈過程相似，只是經過人工強化，污水凈化的效果更好。
2.活性污泥的特性與外觀觀察：
（圖11 活性污泥鏡檢）
在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥�；钚晕勰嗍怯删哂谢钚缘奈⑸�、微生物自身氧化的殘留物、吸附在活性污泥上不能為生物所降解的有機物和無機物組成�；钚晕勰辔⑸镉质怯杉毦⒄婢�、原生動物、后生動物等多種微生物群體相結合所組成的一個小生態系。細菌是活性污泥在組成和凈化功能上的中心，是微生物中最主要的成分。在一定的能量水平下，大部分細菌構成了活性污泥的絮凝體，并形成菌膠團，具有良好的自身凝聚和沉淀性能。正常的活性污泥外觀為黃褐色，可聞到土腥味。微生物的分解能力越強，即生物活性越高，土腥味越濃。還有一種可能性，活性污泥味道比較濃——當進水濃度一定，曝氣過量了，味道也會比較濃。
3.評價活性污泥的指標：
① 混合液懸浮固體（MLSS）混合液懸浮固體是指曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合液懸浮固體數量，單位為mg/L，也稱混合液污泥濃度。MLSS可以近似表示曝氣池內活性微生物的濃度，這是運行管理的一個重要控制參數。傳統活性污泥法的MLSS在1500～3000 mg/L之間。
② 混合液揮發性懸浮固體（MLVSS）混合液揮發性懸浮固體是指混合液懸浮固體中有機物的重量。由于去除了無機物的存在，MLVSS較MLSS更為接近活性微生物的濃度，但MLVSS的測量較MLSS麻煩。在一般的情況下，MLVSS/ MLSS的比值較固定，對于生活污水，常在0.75左右。
③ 污泥沉降比（SV30）污泥沉降比是指曝氣池混合液在100mL量筒中，靜止沉淀30分鐘后，沉淀污泥與混合液之體積比（%）。由于正常的活性污泥在靜沉30分鐘后，一般可接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝氣池正常運行時的污泥量，可用于控制剩余污泥的排放。它還能及時反映出污泥膨脹等異常情況，便于及早查明原因，采取措施。正常的活性污泥， SV30一般在15～30%的范圍內。（注意：我們的SV30由我們的進水濃度和我們的運行手法決定。這個不要教條）
④ 污泥指數（SVI）SVI=曝氣池出口出混合液30min沉淀后污泥容積(mL)/污泥干重(g) ，即SVI=（1L混合液30min靜置沉淀形成的活性污泥體積（ml））/（1L混合液中懸浮固體干重）=SV30/MLSS。SVI值在100左右時，綜合效果最好；SVI值過低，說明泥粒細小緊密，無機物多，缺乏活性和吸附能力；SVI值過高，說明污泥難于沉降分離，即將膨脹或已經膨脹，必須查明原因采取措施。
⑤ 混合液溶解氧濃度（DO）活性污泥工藝主要采用好氧過程，因而混合液中必須保持好氧狀態，即混合液內必須維持一定的溶解氧濃度。活性污泥法一般控制溶解氧大于2mg/L。
⑥ 活性污泥的有機負荷活性污泥的有機負荷是指單位重量的活性污泥，在單位時間內要保證一定的處理效果所能承受的有機污染數量，單位為kgBOD5/(kgMLVSS•d)�；钚晕勰嗟挠袡C負荷也稱BOD負荷，通常用F/M表示，F指的是有機物，M指的是微生物。生物學上簡稱為“食微比”。活性污泥法的有機負荷一般在0.2～0.4 kgBOD5/(kgMLVSS•d)之間。
⑦ 污泥齡（SRT）污泥齡是指活性污泥在整個系統內的平均停留時間，一般用SRT表示，單位是日。傳統活性污泥工藝一般控制SRT在3～5d。
⑧ 活性污泥的耗氧速率（SOUR）%活性污泥的耗氧速率是指單位重量的活性污泥在單位時間內所能消耗的溶解氧量，一般用SOUR表示，單位常采用mgO2/（gMLVSS•h）。SOUR也稱為活性污泥的呼吸速率或消化速率，它是衡量活性污泥的生物活性的一個重要指標。如果F/M較高，或SRT較小，則活性污泥的生物活性也較高，其SOUR值也較大。反之，F/M較低，SRT太大，其SOUR值也較低。SOUR在運行管理中的重要作用在于指示入流污水是否有太多難降解物質，以及活性污泥是否中毒。一般說，污水中難降解物質增多，或者活性污泥由于污水中的有毒物質而中毒時，SOUR值會急劇降低，應立即分析原因并采取措施，否則出水會超標�；钚晕勰喙に嚨腟OUR一般為8～20 mgO2/（gMLVSS•h）之間。
⑨ 停留時間對于一定流量的污水，必須保證足夠的池容，以便維持污水在曝氣池內足夠的停留，否則有可能將處理不徹底的污水排出，影響處理效果。
二
生物膜法處理系統
（圖12 生物轉盤結構外形）
（圖13 生物膜處理技術的不同填料）
生物膜法是利用附著生長于某些固體物表面的微生物（即生物膜）進行有機污水處理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態系統，其附著的固體介質稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為慶氣層、好氣層、附著水層、運動水層。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附著水層有機物，由好氣層的好氣菌將其分解，再進入厭氣層進行厭氣分解，流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物膜，如此往復以達到凈化污水的目的。廢水中微生物沿固體（可稱載體）表面生長的生物處理方法的統稱。因微生物群體沿固體表面生長成粘膜狀，故名。廢水和生物膜接觸時，污染物從水中轉移到膜上，從而得到處理。
生物膜法的典型流程流程中的生物器可以是生物濾池、生物轉盤、曝氣生物濾池或厭氧生物濾池。前三種用于需氧生物處理過程，后一種用于厭氧過程。最早出現的生物膜法生物器是間歇砂濾池和接觸濾池（滿盛碎塊的水池）。它們的運行都是間歇的，過濾-休閑或充水-接觸-放水-休閑，構成一個工作周期。它們是污水灌溉的發展，是以土壤自凈現象為基礎的。接著就出現了連續運行的生物濾池。新型塑料問世后，又有了新的發展。典型的生物膜法工藝流程有：生物濾池、生物流化床、生物轉盤、曝氣生物濾池、厭氧生物濾池。
Tips:活性污泥的味道， 還是得慢慢體會。
未完待續
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