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污水处理培训教材

2019-01-23 21页 doc 2MB 82阅读

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不系舟红枫

从教近30年,经验丰富,教学水平较高

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污水处理培训教材 污水处理培训教材 XXX污水处理厂 2013年5月 目 录 4第1章 污水处理的意义及人员应具备的条件 6第2章 城市污水处理基本知识 6第2.1节 污水的来源、分类及水质特征 7第2.2节 城市污水的水质水量变化规律 8第2.3节 污水的性质与污染指标 12第2.4节 污水处理方法及工艺流程 15第3章 污水处理微生物学基础 15第3.1节 细菌 17第3.2节 活性污泥的微生物 31第4章 污水的物理处理 31第4.1节 污水处理方法与系统 32第4.2节 污水的物理处...
污水处理培训教材
污水处理培训教材 XXX污水处理厂 2013年5月 目 录 4第1章 污水处理的意义及人员应具备的条件 6第2章 城市污水处理基本知识 6第2.1节 污水的来源、分类及水质特征 7第2.2节 城市污水的水质水量变化规律 8第2.3节 污水的性质与污染指标 12第2.4节 污水处理方法及工艺流程 15第3章 污水处理微生物学基础 15第3.1节 细菌 17第3.2节 活性污泥的微生物 31第4章 污水的物理处理 31第4.1节 污水处理方法与系统 32第4.2节 污水的物理处理 44第5章 污水的生物处理 44第5.1节 活性污泥法 52第5.2节 活性污泥的指标 53第5.3节 活性污泥的回流与剩余污泥的控制 55第5.4节 曝气池的构造和曝气方法 57第5.6节 曝气——二沉系统的运行操作 61第6章 污泥的处理 61第6.1节 污泥的来源、分类及性质 63第6.2节 污泥的一般处理处置方法 63第6.3节 污泥浓缩的种类方法 65第6.3节 污泥带式脱水机运行原理及注意事项 68第7章 污水的消毒处理 68第7.1节 污水消毒的概述 68第7.2节 污水的消毒方法 74第8章 三级处理及污水回用 74第8.1节 三级处理概述 75第8.2节 三级处理方法 86第8.3节 生物膜法及生物滤池 90第9章 污水厂的附属构筑物及附属设备 94第10章 污水处理主要机械设备及仪表 94第10.1节 泵 98第10.2节 螺杆泵 100第10.3节 刮泥机 101第10.4节 刮砂机 102第10.5节 刮吸泥机 103第10.6节 鼓风机 105第10.7节 单级离心鼓风机 111第10.8节 其它机械设备 112第10.9节 污水处理过程常用仪表 117第11章 污水处理主要机械设备的检修 117第11.1节 机械设备修理的基本知识 118第11.2节 污水泵的检修 122第11.3节 机械格栅的检修 124第11.4节 刮砂、刮泥机的检修 127第11.5节 鼓风机的检修 128第11.6节 XXX厂设备常见故障与判断 136第12章 常用电工知识 136第12.1节 电的基本概念 144第12.2节 低压电器 153第12.3节 电动机的分类和用途 158第12.4节 三相异步电动机运行和维护 163第12.5节 三相异步电动机的常见故障和检修 166第12.6节 安全用电 170第12.7节 XXX污水处理厂变配电系统概况 174第13章 污水处理厂的技术经济指标、记录和统计 174第13.1节 技术经济指标 177第13.2节 污水处理物料平衡 183第14章 污水化验一般知识 183第14.1节 镜检基本知识 187第14.2节 活性污泥微生物的显微镜观察及微型动物的计数 189第14.3节 水样的采集与保存法 192第14.4节 试剂、滤纸及溶液浓度的几种表示方法 195第14.5节 溶液的配制及标定 196第14.6节 测试结果及分析数据的质量控制 203第15章 信息技术及应用 208附表 208工艺控制标准 212水区工艺调整必须掌握的基本技能 215总变及分变电站巡视内容及操作 219XXX污水处理厂中控平台学习指导 232出水在线监测界面及调整方法 第1章 污水处理的意义及人员应具备的条件 水是宝贵的自然资源,是工、农业生产和人民生活不可缺少的重要物质。水体还具有调节气候、清新大气、净化环境的功能。污水若不经处理任意排放水体,那么,水体将遭受污染、危害生产、恶化环境、威胁人民健康,所以我们必须严加控制。 城市污水的处理方法主要普遍采用的物理法和生物法的两级处理方法。较多采用的是活性污泥法及其在此基础上发展的一些方法。一般通过这种方法处理的污水能达到国家规定的排放标准。 作为一名污水处理技术人员要深知污水处理的重要意义,熟练掌握本职业务,熟知本厂污水的水质特性及处理系统的工艺流程、处理原理,每个处理构筑物的作用及其相互之间的关系,熟知运行操作步骤。遵守岗位责任制、维持设备的正常运转,严格执行交接班制度。遵守安全操作规程,做好日常巡视工作,其内容主要有: ⒈进水泵房:进水泵房运行情况,闸门是否需要保养。 2.机械格栅:及时清捞垃圾,并注意机械格栅的完好情况。 3.细格栅:及时清捞垃圾。 4.沉砂池:进水颜色、曝气量、浮渣等情况。 5.配水井:分配给各个初沉池、二沉池的水量是否均匀,闸门开启度,出水畅通等情况。 6.初沉池:沉淀效果、出水堰是否均匀、浮渣有否夹带出去、初沉闸门开关状况等。 7.曝气池配水井:配水量是否符合要求堰口是否有垃圾堵住影响出水、调节闸门是否完好等。 8.曝气池:供气量是否均匀、活性污泥颜色、性质、浓度等。 9.二沉池配水井:配水是否均匀。 10.二沉池:出水是否均匀,有否污泥大量上浮,有否全池翻泥现象,回流井出水流量是否正常,回流污泥颜色与形状、排泥情况。 11.回流污泥泵房运行是否正常。 12.出水计量槽、记录仪运行是否正常 在维护管理过程中,对维护人员的基本要求有: 1、确保维护管理人员的安全与健康。 2、按有关规程和岗位责任制的规定进行管理。 3、发现异常时,能指出产生的原因和应采取的措施,并确保污水处理设施和设备能正常运行,充分发挥作用。 4、技术要求应达到城市污水处理厂运行、维护及安全技术规程。 第2章 城市污水处理基本知识 第2.1节 污水的来源、分类及水质特征 一、生活污水 这类水的水质、水量随季节而变化,一般夏季用水量多,废水浓度低,冬季相应量小质浓,春某夏初晴天时洗涤水增多,洗涤剂含量倍增,水质波动大,往往会对污水处理厂的曝气池带来泡沫等一系列运行问。 生活污水一般不含有毒物质,但是它有适于微生物繁殖的条件,含有大量的病原体,从卫生角度来看有一定的危害性。 二、工业废水 工业生产用水中,除一小部分被其它耗去外(如食品工业等)绝大多数工业用水仅仅是作为洗涤、冷却、地面冲洗等用,因此工业废水中主要夹带了生产过程中耗用的原料,生产反应的中间体、产物和副产物等。此外,水在使用后往往水温有所增高。工业废水除食品工业季节耗水量及水质变化幅度较大外,废水成分往往较为恒定,所以对于工业废水我们应特别注意有毒、有害物、重金属浓度及酸碱度、盐度等,这些物质常会影响处理方法的选用。另外一些高浓度的有毒、有害物质的瞬时集中排放会影响处理系统的正常运行。总之,由于工业废水类型繁多,工业废水的特征是水量差别悬殊,水质成分复杂。 生产废水详细可分为,生产污水和生产废水两种,前者污染程度较重,是处理的对象,而后者污染较微,或仅仅是水温增高,一般勿需考虑处理。 三、城市污水 它是生活污水与工业废水形成的混合物。以消费为主的城市其比例为工业:生活=1:2次比例与采用处理方法有关。城市污水主要的有工业污水所占的比例以及综合水质来决定。 四、初期雨水 降水量的大小决定于城市径流与农业径流量。初期雨水由于大气所受的污染使其污染大,携带大量有机污染物。农业径流含有大量的氮(N)和磷(P)所以会造成河流的富营养化。 第2.2节 城市污水的水质水量变化规律 在人类的生产和生活过程中用过的水,绝大部分排入污水管道,但这并不等于受污水量就等于给水量,因为有时用过的水并没有排入污水管道,如消防、冲洗街道水排入了雨水管道或蒸发掉,再加上污水管道的渗漏等造成了污水量小于给水量,一般城市的污水量约为给水量的80%~90%。另外在某些情况下,实际排入污水管道的污水量也可能大于给水量,如地下水经管道接口处渗入,雨水经检查井口流入以及工厂或其他用户设有分散的给水设备,这些用户的给水量可能未包括在城市集中给水量标准之内等等,这时就出现污水量大于给水量。 在不同的工业企业中,工业废水的排除情况很不一致,某些工厂的工业废水是均匀排出的,但很多工厂废水排出情况变化很大,甚至一些个别车间的废水也可能在短时间内一次排放,再加上工厂新工艺及新厂品的改造等使城市污水的水质水量也随之不断的变化。综上所述,城市污水的水质、水量变化还与城市的发展状况、人民生活水平的高低、卫生器具的多少、城市的地理位置、气候和季节有关。 城市污水处理厂设施的设计规模取决于排入下水道的工业废水总量Q2和与雨水量Q3以及使用下水道的城市人口排污量Q1, Q=Q1+Q2+Q3 我国城市地区不同,发展水平各异,人均污水排放量也不同。一般我国大城市的人均污水排放量为150L/(d·人)。由于污水处理设施的设计和实际运行管理时必须能够承受最大的冲击负荷,因此污水处理设施的设计规模对生活污水来讲,在人均污水量的基础上还要考虑最大日的最大时变化系数,工业废水要考虑实际生产中的最大时排放量,工业废水一般要设调节池。因此对于那些小型污水处理设施,特别是小规模污水处理厂,需要通过设计规模、周密的设计方案、适度地发挥系统功能、灵活的运行调节来解决。 XXX厂作为天津市南部区域最主要的城市污水处理厂,承担着和平、部分南开、河西以及部分西青区生活污水和工业污水。于1981年开始设计施工,1984年投产运行,采用传统活性污泥法工艺,是当时全国第一座大型城市污水处理厂。随着城市的发展,于2000年和2009年分别进行了改扩建和升级改造。目前处理规模为45万吨/日,其中改建系统24万吨/日,扩建系统21万吨/日,出水均执行污水排放一级B标准。 正在建设中的XX污水处理厂除了接受XXX厂的全部污水外,还将处理XX、津南等,面积共约280km2的天津南部区域的污水。其设计规模为55万吨/日,出水执行污水排放一级A标准。 XXX污水处理厂设计进水水质为:pH:6~9 CODcr:500mg/l BOD5:185mg/l SS:400mg/l NH4-N:35mg/l TN:45mg/l TP:8mg/l XX污水处理厂设计进水水质为: pH:6~9 CODcr:500mg/l BOD5:250mg/l SS:360mg/l NH4-N:50mg/l TN:70mg/l TP:8mg/l 第2.3节 污水的性质与污染指标 城市污水的性质特征主要与下列因素有关:人们的生活习惯;气候条件;生活污水与生产污水所占的比例及采用的排水体制(分流制、合流制、半分流制等)。今就城市污水的一般物理性质、化学性质、生物性质以及污染指标分述如下。 一、污水的物理性质及指标 表示污水物理性质的主要指标是水温、色度、臭味、固体含量及泡沫等。 (一)水温 污水的水温,对污水的物理性质、化学性质及生物性质有直接影响。我国的幅员广大,但根据统计资料表明,各地的生活污水的年平均温度差别不大,均约在10~20℃之间。污水的温度过低(如低于5℃)或过高(如高于40℃)都会影响污水的生物处理效果。 (二)色度 水的颜色用色度作为指标。色度可由悬浮固体、胶体或溶解物质组成。生活污水的颜色常呈灰色。但当污水中的溶解氧降低至零,污水所含有机物腐烂,则水色转呈黑褐色并有臭味。生产污水的色度视工矿企业的性质而异,差别极大,如印染、造纸、农药、焦化、冶金及化工等的生产污水,都有各自的颜色。 (三)臭味 生活污水的臭味只要由有机物腐败产生的气体造成。工业废水的臭味主要由挥发性化合物造成。臭味给人以感观不悦,甚至会危及人体生理,呼吸困难,倒胃胸闷,呕吐等。 (四)固体含量 固体物质按存在形态的不同可分为:悬浮的、胶体的和溶解的三种;按性质的不同可分为:有机物、无机物与生物体三种。固体含量用总固体量作为指标(TS)。 悬浮固体(SS)或叫悬浮物是指在污水中呈颗粒状的污染物质。粒径在1.0μm以上的称为粗分散性悬浮固体(包括乳化物质和油珠);粒径在0.1~1.0μm之间的称为细分散性悬浮固体。 胶体(粒径在0.1~0.001μm之间)和溶解固体(DS)或称为溶解物也是由有机物与无机物组成。 二、污水的化学性质及指标 污水中的污染物质,按化学性质可分为无机物与有机物;按存在形态可分为悬浮状态与溶解状态。 (一)无机物污染指标 无机物包括酸碱度,氮、磷、及重金属离子等。 1.酸碱度 酸碱度用PH值表示。PH值等于氢离子浓度的负对数。PH=7时,污水呈中性;PH<7时,数值越小,酸性越强;PH>7时,数值越大,碱性越强。当PH值超出6~9的范围时,会对人、畜造成危害,并对污水的物理、化学及生物处理产生不利影响。 2.总氮TN、 氨氮NH3-N、凯氏氮TKN (1)总氮TN:为水中有机氮、氨氮和总氧化氮(亚硝酸氨氮及硝酸氨氮之和)的总和。有机污染物分为植物性和动物性两类:城市污水中植物性有机污染物如果皮、蔬菜叶等,其主要化学成分是碳(C) ,由BOD5表征;动物性有机污染物包括人畜粪便、动物组织碎块等,其化学成分以氮(N)为主。氮属植物性营养物质,是导致湖泊、海湾、水库等缓流水体富营养化的主要物质,成为废水处理的重要指标。 (2) 氨氮NH3-N:氨氮是水中以NH3和NH4+形式存在的氮, 它是有机氮化物氧化分解的第一部产物。氨氮不仅会促使水体中藻类的繁殖,而且游离的NH3对鱼类有很强的毒性,致死鱼类的浓度在0.2~2.0 mg/L之间。 氨也是污水中重要的耗氧物质,在硝化细菌的作用下,氨被转化成NO2¯和NO3¯,所消耗的氧量成硝化需氧量。 (3) 凯氏氮 TKN:是氨氮和有机氮的总和。测定TKN及NH3-N,两者之差即为有机氮。 3. 总磷 TP 总磷是污水中各类有机磷和无机磷的总和。与总氮类似,磷也属植物性营养植物,是导致缓流水体富营养化的主要物质,受到人们的关注,成为一项重要的水质标准。 4.重金属离子 城市污水中的重金属主要有汞、铬、镉、铅等。汞的毒性强,产生毒性的剂量小,而且极易沉淀,在污水和污泥再利用过程中,容易通过食物链富集,危害人体,如水俣病,骨通病等。镉、铬、铅都会对人体造成严重的伤害,会导致慢性中毒。 有机物污染指标 1.生化需氧量BOD 生化需氧量是在指定的温度和时间段内,在有氧条件下由微生物(主要是细菌)降解水中有机物所需的氧量。由于将有机物完全降解需要历时100天以上,实际上采用20℃下,20天的生化需氧量BOD20为代表。生产应用时20天过长,一般采用20℃下5天的BOD5作为衡量污水中可生物降解有机物的浓度指标。对于城市污水,其BOD5约为BOD20的70%~80%。 2.化学需氧量COD 尽管BOD5是城市污水中常用的有机物浓度指标,但是存在分析上的缺陷:①5天的时间过长,难以及时指导实践;②污水中难生物降解的物质含量高时,BOD5测定误差较大;③工业废水中往往含有抑制微生物生长繁殖的物质,影响测定结果。因此有必要采用COD这一指标作为补充或代替。COD的测定,是将污水置于酸性条件下,用强氧化剂重铬酸钾将污水中的有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量,用CODcr表示,一般写成COD。重铬酸钾的氧化性极强,水中有机物绝大部分被氧化。化学需氧量的优点是能够更清楚地表示污水中有机物的含量,并且测定时间短,不受水质的限制。缺点是不能像BOD 那样表示出微生物氧化的有机物量。另外还有部分无机物也被氧化,并非全部代表有机物含量。 城市污水的COD 大于BOD20, 两者的差值大致为难于生物降解的有机物量。在城市污水处理分析中,把BOD5/COD的比值作为可生化性指标。当BOD5/COD≥0.3时,可生化性较好,适宜采用生化处理工艺。 3.总需氧量TOD 由于有机物的主要组成元素是C、H、O、N、S等。被氧化后,分别产生CO2、H2O、NO2和SO2,所消耗的氧量称为总需氧量TOD。 TOD的测定原理是将一定数量的水样,注入含氧量已知的氧气流中,再通过以铂刚为触媒的燃烧管,在900℃高温下燃烧,使水样中含有的有机物被燃烧氧化,消耗掉氧气流的氧,剩余的氧用电极测定并自动记录。氧气流原有含氧量减去剩余含氧量即等于总需氧量TOD,测定时间仅需几分钟。 4.总有机碳TOC 总有机碳TOC是目前国内、外开始使用的另一个表示有机物浓度的综合指标。TOC的测定原理是先将一定数量的水样经过酸化,用压缩空气吹脱其中的无机碳酸盐,排除干扰,然后注入含氧量已知的氧气流中,再通过以铂刚为触媒的燃烧管,在900℃高温下燃烧,把有机物所含的碳氧化成CO2,用红外气体分析仪记录CO2的数量并折算成含碳量即等于总有机碳TOC值。 三、污水的生物性质及指标 污水生物性质的检测指标有大肠菌群数(或称大肠菌群值)、大肠菌群指数、病毒及细菌总数。 (一)大肠菌群数(大肠菌群值)是每升水样中所含有的大肠菌群数目,以个/L计;大肠菌群指数是查出1个大肠菌群所需要的最少水量,以毫升(mL)计。可见大肠菌群数与大肠菌群指数是互为倒数,即 大肠菌群指数= (mL) 大肠菌群数作为污水被粪便污染程度的卫生指标,原因有:①大肠菌群与病原菌都存在与人类肠道系统内,它们的生活习性及在外界环境中的存活时间都基本相同。每人每日排泄的粪便中含有大肠菌约1011~4×1011个,数量大大多于病原菌,但对人体无害;②由于大肠菌的数量多,且容易培养检验,但病原菌的培养检验十分复杂与困难。故此,常采用大肠菌群数作为卫生指标。水中存在大肠菌,就表明受到粪便的污染,并可能存在病原菌。 (二)病毒 污水中已被检出的病毒有100多种。检出大肠菌群,可以表明肠道病原菌的存在,但不能表明是否存在病毒及其他病原菌(如炭疽杆菌)。因此还需要检验病毒指标。病毒的检验方法目前主要有数量测定法与蚀斑测定法两种。 (三)细菌总数 细菌总数是大肠菌群数,病原菌,病毒及其他细菌数的总和,以每毫升水样中的细菌菌落总数表示。细菌总数愈多,表示病原菌与病毒存在的可能性愈大。因此用大肠菌群数、病毒及细菌总数等3个卫生指标来评价污水受生物污染的严重程度就比较全面。 下表为城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)中规定的基本控制项目最高允许排放浓度: 第2.4节 污水处理方法及工艺流程 污水处理的基本方法,就是采用各种技术与手段,将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用,获将其转化为无害物质,使水得到净化。 现代污水处理技术,按原理可分为物理处理法,化学处理法和生物化学处理法3类。 物理处理法:利用物理作用分离污水中称悬浮状态的固体污染物质。方法有:筛滤法,沉淀法,上浮法,气浮法,过滤法和反渗透法等。 化学处理法:利用化学反应的作用,分离回收污水中处于各种形态的污染物质(包括悬浮的、溶解的、胶体得等)。主要方法由中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换和电渗析等。化学处理法多用于处理生产污水。 生物化学处理法:是利用微生物的代谢作用,是污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质。主要方法可分为两大类,即利用好氧微生物作用的好氧法(好氧氧化法)和利用厌氧微生物作用的厌氧法(厌氧还原法)。前者广泛用于处理城市污水及有机性生产污水,其中有活性污泥法和生物膜法两种;后者多用于处理高浓度有机污水与污水处理过程中产生的污泥,现在也开始用于处理城市污水与低浓度有机污水。 城市污水与生产污水中的污染物是多种多样的,往往需要采用几种方法的组合,才能处理不同性质的污染物与污泥,达到净化的目的与排放标准。 现代污水处理技术,按处理程度划分,可分为一级、二级、和三级处理。 一级处理,要求去除污水中称悬浮状态的固体污染物质,物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理后的污水,BOD一般可去除30%左右,达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。 二级处理,主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机物质(即BOD、COD物质),去处率可达90%以上,使有机污染物达到排放标准。 三级处理,是在一级、二级处理后,进一步处理难降解的有机物、磷和氮能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法等。三级处理是深度处理的同义语,但两者又不完全相同,三级处理常用于二级处理之后。而深度处理则以污水回收、再用为目的,在一级或二级处理后增加的处理工艺。 污泥是污水处理过程中的产物。城市污水处理产生的污泥含有大量有机物,富有肥分,可以作为农肥使用,但又含有大量细菌、寄生虫卵一级从生产污水中带来的重 图2-1 城市污水处理典型流程 金属离子等,需要作稳定与无害化处理。污泥处理的主要方法是减量处理(如浓缩、脱水等),稳定处理(如厌氧消化法、好氧消化法等),综合利用(如消化气利用,污泥农业利用等),最终处置(如干燥焚烧,填地投海、建筑材料等)。城市污水处理的典型流程见图2-1。 生产污水的处理流程,随工业性质,原料、成品及生产工艺不同而不同,具体处理方法与流程应根据水质与水量及处理的对象,经调查研究或试验后决定。(有关污水处理具体相关知识参看本教材第四、五章)。 第3章 污水处理微生物学基础 第3.1节 细菌 一、细菌的形态和构造 去除废水中BOD直接有用的微生物的代表是细菌。细菌也称之为Bacteria,也是最小的微生物,在形态学上是最单纯的。虽然用光学显微镜能够确认其存在,但是,一般如果不进行生理学试验就不能鉴定。细菌按其形体进行大的分类有:球菌、杆菌、逗点形菌、螺旋菌。球菌是球状的细菌,根据球的排列方式,可分为双球菌、链球菌、四链球菌、八链球菌、葡葡球菌等。活性污泥中,球菌不大量出现。杆菌是圆柱体的细菌,有端部钝圆的、有钝圆而短的(短杆菌)、端部尖的等。螺旋菌菌体细长呈扭转螺旋状。活性污泥中出现的细菌大部分属于普通杆菌和短杆菌。大部分球菌直径为0.5~1.0μm,杆菌大约为0.5~1.0至1.0~2.0μm的居多。 细菌是最低等的单细胞生物。细胞通常很显著地分化为核和细胞质。核主要承担遗传方面的机能,细胞质与代谢有关。细菌细胞也不例外,与高等植物相比没有什么不同的 图3—1 细胞的构造 地方。不过,不存在用核膜隔开的核和线粒体。因为细菌和蓝 A鞭毛 B荚膜 C细胞壁 藻类(蓝菌类)中不存在核膜,这些微生物被叫做原核生物。 D细胞质膜 E核物膜 F细胞质 与此相反,原核生物以外的生物由于具有用核膜隔开的核而被称之为真核生物。在图3—1中示出细菌细胞的构造。细胞膜是包围在菌体外侧的膜状构造,从内侧有细胞质膜、细胞壁、黏液层或荚膜形成的三层壳。细胞质膜为能调节细胞与外界之间物质交换的半透膜。细胞壁是位于细胞质外侧的坚固的膜。细胞质是被细胞膜包围的复杂的胶质系。在细胞质内,含有象核糖一类与代谢有关的深颗粒和贮藏物质的多糖类、脂质等的颗粒。如果环境条件恶劣,细菌就形成孢子。孢于是耐久型的细菌,与发育型比较代谢活动缓慢,但是,对于温度和药物的抵抗性很强。能够制造孢子的细胞知道的有杆菌属(Bacillus)和梭菌属(Clostridium)。形成孢子后,残余菌体部分就崩溃了。鞭毛是细菌的运动器官,具有从数根到数十根的鞭毛的细菌种类很多。 当荚膜物质相融合成一团块,内含许多细菌时,称为菌胶团。并不是所有的细菌都能形成菌胶团,凡是能够形成菌胶团的细菌,则称为菌胶团细菌。不同细菌形成不同形状的菌胶团,有分枝状的、垂丝状的、球形的、椭圆形的、蘑菇形的,片状的以及各种不规则形状的。 (如图3—2)菌胶团细胞包藏在胶体物质内,一方面对动物的吞噬起保护作用,同时也增强了它对不良环境的抵抗能力。菌胶团是活性污泥(废水生物处理构筑物曝气池中所形成的污泥)的重要组成部分,有较强的吸附和氧化有机物的能力,在废水生物处理中具 图3—2 菌胶团 有较为重要的作用。一般说,处理生活污水的活性污泥,其性能的好坏,主要可根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来判断。新生菌胶团(即新形成的菌胶团)颜色较浅,甚至无色透明,但有旺盛的生命力,氧化分解有机物的能力强。老化了的菌胶团,由于吸附了许多杂质,颜色较深,看不到细菌单体,而象一团烂泥似的,生命力较差。一定种的细菌在适宜环境条件下形成一定形态结构的菌胶团,而当遇到不适宜的环境时,菌胶团就发生松散,甚至呈现单个细胞,影响处理效果。因此,为了使废水处理达到较好的效果,要求菌胶团结构紧密,吸附、沉降性能良好。这就必须满足菌胶团细菌对营养及环境的要求。 二、细菌的生理特性 细菌的生理特性,主要从三方面来分析:(1)营养;(2)呼吸;(3)其他环境因素对它们生活的影响。 (一)细菌的营养 新陈代谢是维持生命的各种活动(如生长、繁殖、运动等)过程中,生物化学变化(包括物质的分解合成)的总称。细菌的新陈代谢,是细菌不断地从外界环境摄取其生长与繁殖所必需的营养物质,同时又不断地将自身产生的代谢产物(废物)排泄到外界环境中去的过程。新陈代谢包括两个作用,即同化作用和异化作用。 同化作用——吸收能量,进行合成反应,将吸收的营养物质转变为细胞物质。 新陈代谢 异化作用——分解反应,放出能量,是将自身细菌物质和细胞内的营养物质分解的过程。 异化作用和同化作用是密切配合的;异化作用为同化作用提供物质基础及能量来源,同化作用又为异化作用提供基质。 细菌种类繁多,各种细菌要求的营养物质不尽相同,自然界中的所有物质几乎都可以被这种或那种细菌所利用,甚至对一般机体有毒害的某些物质,如硫化氢、酚等,也是某些细菌的必需营养物。因此,细菌的营养类型是多种多样的。但就某一细菌来说,它们对其必需的营养物有特定的要求。 一般讲,细菌所需的营养物质必须包括组成细胞的各种原料和产生细菌进行生命活动所需能量的物质。在细菌细胞内,除含有大量水分(约占80~85%)外,还含有约15~20%的干物质。在这些干物质中蛋白质约占80%,碳水化合物约占4%,脂肪约占5~7%,灰分元素约占10%左右,还有少量微生素等。另外细胞中还含有镁、钾、钙、铁、锰、铜、锌、钴等元素,因为这些元素含量极少,故常称微量元素。蛋白质由碳、氢、氧、氮等元素所组成,碳水化合物和脂肪由碳、氢、氧组成。灰分元素是菌体内无机盐类的主要组成成分,其中以磷、硫的含量较高,碳和氮是构成菌体成分的重要元素,碳化合物也是大多数细菌所需能量的来源。水是很好的溶剂,细菌的营养物质须溶解于水才能渗透到菌体,菌内的一切生理过程包括分泌、排泄等也都需要水。无机盐和维生素是调节代谢作用所不可缺少的,无机盐也是构成菌体的成分。 第3.2节 活性污泥的微生物 活性污泥主要是由细菌和原生动物构成的。此外还伴有臭菌类、轮虫类、线虫类。表4—3中所示为活性污泥和其它生物处理中出现的微生物种类的比较。另外,图3—26中也表示出活性污泥中的食物关系。 污水中含有的溶解性有机物,被细菌和真菌类直接摄取,但是微型动物不能以这些有机物为营养源。因此,认为污水的净化是以细菌和腐生营养性微生动物为主体,但是实际上,如果原生动物、微小后生动物等完全动物营养性的微生物不共存,污水的净化不可能完成。活性污泥是200~1000μm的不定型的絮状体,主要是细菌凝集而成的。在这种絮状体的周围附着或匍匐着微型动物。如果把曝气池的混合液静置,通常在5~10分钟内,上液清与活性污泥就能分离。 曝气槽与池沼一样完全是水中环境,但是由于曝气进行不断地激烈搅拌,对于大型生物的生存是非常不利的。为此,出现在活性污泥中的微生物的大小,约为lμm左右。在活性污泥法中,由于各种微生物与废水一起流动,所以增殖速度小的微生物(td在2—5日以上),在曝气槽中还没有增殖时就被清洗流掉。与生物膜比较,活性污泥中出现的种类范围狭小,特别是微小后生动物出现的频度小。这种微生物相构成的不同,对处理特性有显著的影响。 一、活性污泥中的微生物量 在活性污泥法中,因为有机物被各种微生物所摄取,所以与净化有关的微生物浓度应该是最重要的操作条件。不过由于活性污泥中含有很多不活性物质,单独把微生物取出来测定其浓度是不可能的。而且把各种微生物分别测定就更困难了。这样一来,微生物浓度不容易测定,就成为活性污泥处理难于合理地管理的因素之一。例如即使进入活性污泥中的砂和蔬菜屑,也都被测定为MLSS虽然存在这样的问题,但是目前还不得不用测定MLSS或MLVSS来表示生物浓度。由于在MLVSS测定中要花费时间,因此,采用以MLSS为主。 出现各种生物处理中的微生物的比较 表3-1 CC——出现的量非常多;c——大量出现 +——一般出现 rr——出现的非常少;-——没有出现r——少量出现 城市污水的活性污泥中,每lmgMLSS的COD(重铬酸钾法)为0.83~1.12mg(平均0.93mg),蛋白含量为25~35%(平均30%),如果与微生物体比较这些值明显很小。 另外表3—2中计数了细菌 和原生动物,所示的数量是用各种微生物的平均重量计算的微生物体量。表明 这些微生物在MLSS中所占的比例非常之小。在这种测定方法中还存在着是否有一部分活性污泥细菌没有被计数和是否有相当大量的 图3—3 活性污泥中微生物的食物关系 比平均重量大的微生物存在的问题。 生活污水处理的活性污泥中的微生物体量 表3—2 MLSS(mg/L) 占优势微型动物 细菌量(mg/l) 微型动物量(mg/l) 微生物总量(mg/l) 1100 1940 610 2600 3800 小口钟虫 小口钟虫 小口钟虫 旋轮虫(特定种) 红斑颤体虫 92(8.3) 48(2.4) 62(10.1) 112(4.2) 168(4.4) 43(3.9) 31(1.6) 20(3.2) 216(8.3) 494(13.0) 135(12.2) 79(4.0) 82(13.4) 328(12.6) 662(17.4) 平均 (5.9) (6.0) (11.9) ( )内是在MLSS中的比例(%)。 二、活性污泥中的微生物在活性污泥反应中的作用 在活性污泥中存活的原生动物有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫等3类。原生动物的主要摄食物件是细菌,因此,出现在活性污泥中的原生动物,在种属上和数量上是随处理水的水质和细菌的状态变化而变化的。 在活性污泥系统启动的初期,活性污泥尚未得到良好的培育,混合液中游离细菌居多,处理水水质欠佳,此时出现的原生动物,最初为肉足虫类(如变形虫)占优势,继之出现的则是游泳型的纤毛虫,如豆形虫,肾形虫,草履虫等。而当活性污泥菌胶团培育成熟,结构良好,活性较强,混合液中的细菌多已“聚居”在活性污泥上,处理水水质良好,此时出现的原生动物则将以带柄固着(着生)型的纤毛虫,如钟虫,等枝虫,独宿虫,聚缩虫和盖纤虫等为主。 通过显微镜的镜检,能够观察到出现在流行性污泥中的原生物,并辨别认定其种属,据此能够判断处理水质的优劣,因此,将原生动物称之为流行性污泥系统中的指示性生物。 此外,原生动物还不断地摄食水中的游离细菌,起到了进一步净化水质的作用。 后生动物(主要指轮虫)在活性污泥处理系统中是不经常出现的,仅在处理水质优异的完全氧化型的活性污泥系统,如延时曝气活性污泥系统中出现,因此,轮虫的出现是水质非常稳定的标志。 在活性污泥处理系统中,净化污水的第一承担着,也是主要承担者是细菌,而摄食处理水中游离细菌,使污水进一步净化的原生动物则是污水净化的第二承担者。 通过显微镜镜检,活性污泥原生动物的生物相,是对活性污泥质量评价的重要手段之一。 三、原生动物 (一)原生动物的形态及生理特性 原生动物是动物界中最低等的单细胞动物。它们的个体都很小,长度一般在100~300μm之间,少数大的种类的长度可达几个毫米,而个别小的种类的长度则只有几个微米,每个细胞常只有一个细胞核,少数种类也有两个或两个以上细胞核的。原生动物在形态上虽然只有一个细胞,但在生理上却是一个完善的有机体,能和多细胞动物一样行使营养、呼吸、排泄、生殖等机能。其细胞体内各部分有不同的分工,形成机能不同的“胞器”。 例如: 行动胞器——伪足、鞭毛和纤毛等; 消化、营养胞器——废水生物处理中原生动物的营养方式有以下几类:(1)动物性营养:以吞食细菌、真菌、藻类或有机颗粒为主,大部分原生动物采取这种营养方式;(2)植物性营养:与植物的营养方式一样,在有阳光的条件下,可利用二氧化碳和水合成碳水化合物,只有少数的原生动物采取这种营养方式,如植物性鞭毛虫;(3)腐生性营养:以死的机体、腐烂的物质为主。有些动物性营养的原生动物具有胞口、胞咽等; 排泄胞器——大多数原生动物具有专门的排泄胞器——伸缩泡。伸缩泡一伸一缩,即可将原生动物体内多余的水分及积累在细胞内的代谢产物排出体外; 感觉胞器——一般原生动物的行动胞器就是它的感觉胞器。个别的原生动物有专门的感觉器官——眼点。 污水处理中常见的原生动物有三类:肉足类、鞭毛类和纤毛类。 1、肉足类 肉足类原生动物(Sarcodina)只有细胞质本身形成的一层薄膜。它们大多数没有固定的形状,少数种类为球形。细胞质可伸缩变动而形成伪足,作为运足和摄食的胞器。绝大部分肉足类都是动物性营养。肉足类原生动物没有专门的胞口,完全靠伪足摄食,以细菌、藻类、有机颗粒和比它本身小的原生动物为食物。 可以任意改变形状的肉足类为根足变形虫,一般就叫做变形虫(Amoeba)。还有一些体形不变的肉足类,呈球形,它的伪足呈针状,如辐射变形虫(Amoeba radiosa)和太阳虫(Actinophrys)等(图3—4)。 2、鞭毛类 这类原生动物因为具有一根或一根以上的鞭毛,所以统称鞭毛虫或鞭毛类原生动物(Mastigophora)。鞭毛长度大致与其体长相等或更长些,是运动器官。鞭毛虫又可分为植物性鞭毛虫和动物性鞭毛虫。 (1)植物性鞭毛虫 多数有绿的色素体,是仅有的进行植物性营养的原生动物。此外,有少数五色的植物性鞭毛虫,它们没有绿的色素体,但具有植物性鞭毛虫所 图3—4 几种肉足类原生动物 图3—5 绿眼虫 1—变形虫;2—辐射变形虫;3—太阳虫 专有的某些物质,如坚硬的表膜和副淀粉粒等,形体一般都很小,它们也会进行动物性营养。在自然界中绿色的种类较多,在活性污泥中则无色的植物性鞭毛虫较多。 最普通的植物性鞭毛虫为绿眼虫(Euglenaviridis)。它是植物性营养型,有时能进行动物或腐生性营养。最适宜的环境是α—中污性小水体,同时也能适应多污性水体。在生活污水中较多,在寡污性的静水或流水中极少。在活性污泥中和生物滤池表层滤料的生物膜上均有发现,但为数不多。此外还有杆囊虫(Pernaema frichophorum),它的鞭毛比绿眼虫粗,利用溶解于水中的有机物进行腐生性营养;还有—种衣滴虫,有两根鞭毛和两个伸缩泡(图3—5)。 (2)动物性鞭毛虫,这类鞭毛虫体内无绿色的色素体,也没有表膜、副淀粉粒等 图3—6 动物性鞭毛虫 1—梨波豆虫;2—跳侧滴虫;3—活泼锥滴虫 植物性鞭毛虫所特有的物质。一般体形很小。它们是靠吞食细菌等微生物和其它固体食物生存的,有些还兼有动物或腐生性营养。在自然界中,动物性鞭毛虫生活在腐化有机物较多的水体内。在废水处理厂曝气池运行的初期阶段,往往出现动物性鞭毛虫。 常见的动物性鞭毛虫有梨波豆虫(Bodo)和跳侧滴虫(Pleuromonas jaculans)等(图3—6)。 3、纤毛类 纤毛类原生动物或纤毛虫(Ciliata)的特点是周身表面或部分表面具有纤毛,作为行动或摄食的工具。纤毛虫是原生动物中构造最复杂的,不仅有比较明显的胞口,还有口围、口前庭和胞因等可吞食和消化的细胞器官。它的细胞核有大核(营养核)和小核(生殖核)两种,通常大核只有一个,小核则有一个以上。纤毛类可分为游泳型和固着型两种。前者能自由游动,如周身有纤毛的草履虫,后者则固着在其它物体上生活,如钟虫等。固着型的纤毛虫可形成群体。 纤毛虫喜吃细菌及有机颗粒,竞争能力也较强,所以与废水生物处理的关系较为密切。 图3—7 游泳型纤毛虫 1—草履虫;2—肾型虫;3—豆形虫;4—漫游虫;5—楯纤虫 在废水生物处理中常见的游泳型纤毛虫有草履虫(Paramecium caudatum)、肾形虫(Colpoda)、豆形虫(Colpidium)、漫游虫(Lionotus)、裂口虫(Amphileptus)、楯纤虫(Aspidisca)等(图3—7)。 常见的固着型纤毛虫主要是钟虫类。钟虫类因外形象敲的钟而得名。钟虫前端有 图3—8 钟虫的构造 左图:口围区顶观图解 右图:模式图; 1-外膜;2—中膜;3—内膜;4—口围区;5—口围边缘6—口围边缘进入漏斗状口前庭;7—口前庭;8—漏斗状口前庭的纤毛列;9—口前庭的波动膜;10—胞口;11—形成食泡;12—食泡;13—伸缩泡;14 —大核;15—小核;16—柄;17—肌丝 环形纤毛丛构成的纤毛带,形成似波动膜的构造。纤毛摆动时使水形成漩涡,把水中的细菌、有机颗粒引进胞口。食物在虫体内形成食物泡。当泡内食物逐渐被消化泡亦消失,剩的残渣和水分渗入较大的伸缩泡。伸缩泡逐渐胀大,到一定程度即收缩,把泡内废物排出体外。伸缩泡只有一个,而食物泡的个数则随钟虫活力的旺盛程度而增减(图3—8)。 大多数钟虫在后端有尾柄,它们靠尾柄附着在其它物质(如活性污泥、生物滤池的生物膜)上。也有无尾柄的钟虫,它可在水中自由游动。有时有尾柄的钟虫也可离开原来的附着物,靠前端纤毛的摆动而移到另一固体物质上。大多数钟虫类进行裂殖。有尾柄的钟虫的幼体刚从母体分裂出来,尚未形成尾柄时,靠后端纤毛带摆动而自由游动。 图3—9 几种单个个体的钟虫 1— 领钟虫;2—小口钟虫;3—沟钟虫 常见的单个个体的钟虫类有等枝虫(累枝虫Epistylis)和盖纤虫(盖虫,Opercularia)等见图3—9。常见的等枝虫有瓶累枝虫等,盖纤虫有集盖虫、彩盖虫等(图3—10)。等枝虫的各个钟形体的尾柄一般互相连接呈等枝状,也有不分枝而个体单独生活的。盖纤虫的虫体的尾柄在顶端互相连接,虫口波动膜处生有“小柄”。集盖虫的虫体一般为卵圆形或近似梨形,中部显著地膨大,前端口围远较最宽阔的中部为小,尾柄细而柔弱,群体不大,常不超过16个个体。彩盖虫的虫体伸直时近似纺棰形,体长约为体宽的三倍,收缩时类似卵圆形,尾柄较粗而坚实,群体较小,一般由2~8个个体组成。等枝虫和盖纤虫的尾柄内,不象普通钟虫,都没有肌丝,所以尾柄不能伸缩,当受到刺激后只有虫体收缩。 群体钟虫和普通钟虫都经常出现于活性污泥和生物膜中,可作为处理效果较好的指示生物。 水中原生动物除上述三类外,还有吸管虫类原生动物(Suctoria)和孢子类原生动物(Sporozoa)。吸管类成虫具有吸管,并也长有柄,固着在固体物质上,吸管用来诱捕食物(图3—11)。吸管虫在废水处理中的作用还没有很好地研究。孢子虫是寄生性的,其生活史较复杂,能产生孢子,主要在卫生医疗方面有重要性,间曰疟原虫就属于这一类原生动物。 图3—10 群体钟虫 图3—11 吸管虫 1—瓶累枝虫;2—集盖虫;3—彩盖虫 (二)原生动物在废水生物处理中的作用 细菌数量多,分解有机物的能力强,并且繁殖迅速,所以对废水生物处理起作用的主要是细菌,其次则是原生动物,这是因为原生动物在污水中的数量也不少,常占微型动物总数的95%以上,并且也有一定的净化能力和可作为指示生物,用以反映活性污泥和生物膜的质量以及废水净化的程度。 在氧化塘一类的构筑物中,藻类的作用则比原生动物更重要,当然细菌还是起最主要的作用。 1、原生动物对废水净化的影响 动物性营养型的原生动物,如动物性鞭毛虫、变形虫、纤毛虫等能直接利用水中的有机物质,对水中有机物的净化起—定的积极作用。但是这些原生动物是以吃细菌为主的,它们直接提高有机物去除率的作用,还需进一步研究。 在活性污泥法中,纤毛虫可促进生物絮凝作用。活性污泥凝聚得好,就会在二次沉淀池中沉降得好,从而改善出水水质。细菌本身也有生物凝聚作用,但纤毛虫能促进凝聚。科兹(Curds)在1963年通过实验,证明小口钟虫、褶累枝虫和尾草履虫等纤毛虫能分泌一些促进凝聚的糖类和类粘肮。他甚至认为在生物凝聚过程中纤毛虫比细菌起的作用更大些。 纤毛虫能大量吞食细菌,特别是游离细菌,因此可改善生物处理法出水的水质。科兹等人在实验室条件下进行实验,发现曝气池在没有纤毛虫条件下运转,出水中游离细菌平均为100~160百万个/ml,出水很浑浊;当接种了纤毛虫(节盖虫、苔藓伪瞬回虫和贪食织毛虫),出水中游离细菌立刻降至1~8百万个/ml,出水很清澈。同时,加入纤毛虫后出水的其它指标也有改善(见表3—4)。他们认为纤毛虫除掠食细菌外,还有一定程度的净化作用。 纤毛虫在废水净化中的作用    表3—4 2、以原生动物为指示生物 由于不同种类的原生动物对环境变化的敏感程度也不同,所以可以利用原生动物种群的生长情况,判断生物处理构筑物的运转情况及废水净化的效果。原生动物的形体比细菌大得多,以低倍显微镜即可观察,因此以原生动物为指示生物是较为方便的。 四、后生动物 后生动物也称多细胞动物,其机体不象原生动物,是由多细胞组成。在水处理工作中常见的后生动物主要是多细胞的无脊椎动物,包括轮虫、甲壳类动物和昆虫及其幼虫等。 (一)轮虫 轮虫(Rotifers)是多细胞动物中比较简单的一种。其身体前端有一个头冠,头冠上有一列、二列或多列纤毛形成纤毛环。纤毛环经常摆动将细菌和有机颗粒等引入口部,纤毛环还是轮虫的行动工具(图3—12)。轮虫就是因其纤毛环摆动时状如旋转的轮盘而得名。轮虫有透明的壳,两侧对称,体后多数有尾状物。 轮虫以细菌、小的原生动物和有机颗粒等为食物,所以在废水的生物处理中有一定的净化作用。 在废水的生物处理过程中,轮虫也可作为指示生物。当活性污泥中出现轮虫时,往往表明处理效果良好,但如数量太多,则有可能破坏污泥的结构,使污泥松散而上浮。活性污泥中常见的轮虫有转轮虫、红眼旋轮虫等。 图3—12 轮虫 图3—13 甲壳类动物 1—转轮虫;2—红眼旋轮虫 1—大型水蚤;2—刘氏中剑水蚤 (二)甲壳类动物 通常提到甲壳类动物就会使人想到虾类。水处理中遇到的多为微型甲壳类动物,这类生物的主要特点是具有坚硬的甲壳。在排水工程中常见的甲壳类动物有水蚤(Daphnia)和剑水蚤(Cyclops)(图3—13)。它们以细菌和藻类为食料。 (三)其它小动物 水中有机淤泥和生物粘膜上常生活着一些其它小动物,如线虫和昆虫(包括其幼虫)等。在废水生物处理的活性污泥和生物膜中都可发现线虫(Nematode)。线虫的虫体为长线形,在水中的一般长0.25~2mm,断面为圆形(图3—24)。有些线虫是寄生性的,在废水处理中遇到的是独立生活的。线虫可同化其它微生物不易降解的固体有机物。 动物生活时需要氧气,但微型动物在缺氧的环境里也能数小时不死。一般说,在无毒废水的生物处理过程中,如无动物生长,往往说明溶解氧不足。 图3—14 线虫 五、微生物之间的关系 在自然界中,微生物种与种之间,微生物与高等动物、植物之间的关系都是非常复杂而多样化的,它们彼此相互制约,相互影响,共同促进了整个生物界的发展和进化。它们之间的相互关系,归纳起来基本上可分为互生、共生、拮抗(对抗)和寄生四种。下面着重讨论有关微生物之间的这四种关系。 (一)互生关系 两种不同的生物,当其生活在一起时,可以由一方为另一方提供或创造有利的生活条件,这种关系称为互生关系。 在污水生物处理过程中,普遍存在着互生关系。例如天然水体或生物处理构筑物中的氨化细菌、亚硝酸细菌和硝酸细菌之间也存在着互生关系。水中溶解的有机物会抑制亚硝酸细菌的发育,甚至可能导致亚硝酸细菌的死亡。由于与亚硝酸细菌生活在一起的氨化细菌能将溶解的有机氮化物分解成氨或铵盐,这样既为亚硝酸菌解了毒,又为亚硝酸菌提供了氮素养料。氨对硝酸细菌有抑制作用,可是由于亚硝酸细菌能把氨氧化成亚硝酸,就为硝酸细菌解了毒,还提供了养料。以上都是单方面有利的互生关系。 互生关系除了单方面有利作用以外,有时也可以是双方面的。例如氧化塘中藻类与细菌之间的关系就是双方面互利的例子。藻类利用光能,并以水中二氧化碳为碳源进行光合作用,放出氧气。它既移除了对好氧菌有害的二氧化碳,又将它的代谢产物(氧)供给好氧菌。好氧菌利用氧去氧化分解有机污染物质,同时放出二氧化碳供给藻类做营养。这种互生关系在自然界也大量存在。 (二)共生关系 两种不同种的生物共同生活在一起,互相依赖并彼此取得一定利益。有的时候,它们甚至相互依存,不能分开独自生活。形成了一定的分工。生物的这种关系称为共生关系。地衣就是藻类和真菌所形成的一种共生体。微生物之间的共生关系并不普遍。 (三)拮抗(对抗)关系 一种微生物可以产生不利于另一种微生物生存的代谢产物,这些代谢产物能改变微生物的生长环境条件,如改变pH值等,造成某些微生物不适合生长的环境。这些代谢产物也可能是毒素或其它物质,能干扰其它生物的代谢作用,以致抑制其生长和繁殖或造成死亡。此外一种微生物还可以另一种微生物为食料。微生物之间的这种关系称为拮抗或对抗关系。拮抗作用的结果,有产生有利的一面,也有产生不利的一面。 在生物处理系统中,动物性营养的原生动物主要以细菌和真菌等为食料,它们能吃掉一部分细菌等微生物和一些有机颗粒,并促进生物的凝聚作用,从而使出水更加澄清。这是由于拮抗作用而产生的有利一面。但对废水净化起主要作用的毕竟是细菌,如细菌被吃掉过多或活性污泥的结构被破坏过大,就会产生不利影响。 在天然水体对有机污染质的净化(无机化) 过程中,各种微生物的相互关系也在交替演变着。优势种的发展总是遵循一个固定的规律。当水体刚受到污染,细菌数目开始增多,但数量还不大,这时可发现较多的鞭毛虫,在一般天然情况下,清洁的水中不可能发现数目很大的鞭毛虫。新污染的水中则可发现一定数量的肉足虫。植物性鞭毛虫条件优越,因为它们以细菌为食料。但是,动物性鞭毛虫掠食细菌的能力又不如游泳型纤毛虫,因此它也只得让位给游泳型纤毛虫。游泳型纤毛虫的数目多随着细菌数目的变化而变化。只要细菌数目多,游泳型纤毛虫就占优势。当水体中有机物逐渐被氧化分解,细菌数目逐渐减少,这时游泳型纤毛虫也逐渐减少,而让位给固着型的纤毛虫,如各种钟虫。固着型纤毛虫只需要较低的能量,所以它们可以生存于细菌很少的环境中。 图3—15 有机废液无机化过程中微生物的生长关系 1—肉足类原生动物;2—植物性鞭毛虫;3—动物性鞭毛虫;4—吸管虫 5—游泳型纤毛类原生动物;6—细菌;7—固着型纤毛类原生动物;8—轮虫 水中细菌等物质愈来愈少,最后固着型纤毛虫也得不到必需的能量。这时,水中生存的微型生物主要是轮虫等后生动物了。它们都是以有机残渣、死的细菌等为食料的。这种现象不但在被污染的水体的净化过程中如此,在生物处理构筑物中废水的无机化过程也遵循着与此相似的规律(图3—25)。 (四)寄生关系 一个生物生活在另一个生物体内,摄取营养以生长和繁殖,使后者受到损害,这种关系称为寄生关系,前者称为寄生物,后者称为寄主。噬菌体和细菌就存在着寄生的关系。 第4章 污水的物理处理 第4.1节 污水处理方法与系统 一、污水处理方法 (一)按作用原理来分 1.物理法:利用物理方法分离污水中的呈悬浮状态的污染物质。方法有:筛滤、沉淀、气浮等。 2.化学法:用化学反应的作用来分离或回收污水中处于各种状态的污染物质。方法有:中和、电解、萃取法等。 3.生物法:用微生物代谢作用使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物质转化成为稳定无害的物质。 方法有: (1)好氧生物处理:适用于处理城市污水和含有机物高的工业废水(耗氧)。 1)活性污泥法 2)生物膜法 3)生物接触氧化法。 (2)厌氧生物处理:利用厌气微生物使水中有害物质转化成为无害的物质。此法多用于污水处理过程中所产生的污泥和高浓度有机性污水。 4.物理化学法:采用物化原理处理污水的一些工艺。一般用于污水的深度处理,处理目的是污水回用。方法有:混凝沉淀、过滤、消毒等。 (二)按处理程度来分 一级处理:也称物理处理。主要去除悬浮物体。 一般: ss可去除50% BOD可去除25—30%。 二级处理:物理法+生物法,大幅度去除有机物。 一般BOD可去除90%以上,出水BOD<30mg/l 二级强化处理:可以去除N、P,出水BOD可达20mg/l以下。 深度处理:以回用为目的。处理流程例如: 混凝沉淀—过滤—消毒—回用 二、污水处理流程的组合 一般应遵循先易后难,先简后繁的规律。即首先去除大块垃圾和漂浮物,然后再依次去除悬浮固体,胶体物质及溶解性物质,亦即先使用物理法,再使用化学法和生物法。对于某种污水,采用哪几种处理方法组成的处理系统,要根据污水的水质、水量,回收其中物质的可能性和经济性,及排放水体的具体规定,并通过调查研究和经济比较后决定,必要时还应当进行一定的科学试验。调查研究和科学试验是确定处理流程的重要途径。 三、城市污水处理典型流程: 第4.2节 污水的物理处理 一、格栅 城市污水经管网流入污水处理厂,首先要经过集水池,或经粗格栅进入集水池。其目的是调蓄来水流量和水泵泵送流量之间的平衡,使水泵的启动次数不要过于频繁。 (一)格栅的构造和作用 1、构造:格栅是一种能够隔除粗大漂浮物的设备,通常斜置在污水流经的渠道或构筑物的进出口处。 2、作用:用以截留较大的呈悬浮状或漂浮状的物质,是一种对后续构筑物或水泵机组起保护作用的处理设备。人们往往忽略格栅的处理作用,其实,格栅每天截留的固体物重量占污水中悬浮固体重量的10%左右,可见格栅的处理作用是可观的。 图4—1 隔栅设置示意图 污水处理厂一般均设置两种格栅即粗格栅和细格栅。粗格栅设置在泵站集水池中,其间隙宽度依污水类型和水泵大小和型号来决定。对城市污水处理厂一般采用16~25mm。细格栅一般设置在沉砂池前,其间隙一般采用5~10mm。另外,在每个构筑物出水口处均可设置人工清理的格栅。一般格栅斜置倾角为60~70°,截留栅渣含水率约为70~80%、容重约为750kg/m3(见图4—1)。 (二)格栅的种类 格栅的种类按清理方式分为:人工清理格栅和机械格栅两类。一般均采用机械格栅,小型污水厂可采用人工格栅。 按设备形式分为:直格栅,弧形格栅,回转式格栅,阶梯格栅,螺旋格栅等。 (三)格栅及耙渣设备的操作 格栅是污水处理厂的第一道工序、其操作适当与否直接影响后续构筑物的负荷。操作时要检查耙渣的各部分设备状况、润滑状况等。特别是转换自动、手动手柄要彻底切开。(即用手动操作时,要开至手动位置)以免切不开损坏设备。 每日耙渣次数应按栅前水位控制,一般讲,当栅前水位较高时,说明污物已影响水流条件,可增加耙渣次数,当栅前水位较低时,且在设计水位以下时要停止耙渣,否则因水位太低会造成水泵的汽蚀现象。 不同的格栅除污机,其操作保养方法不同,但有些共同问题应注意: 1、清除间隔不能太长、不要等格栅上的垃圾堆得很多时方清除,那样耙齿不易插入栅隙(尤其是依靠重力插入的耙齿)。 2、该加注润滑油的部分要经常检查和加油。 3、注意避免钢丝绳错位。 4、注意耙齿的位置,当倾斜或卡住时,不要强行开机,以免损坏机械。 5、经常检查电器限位开关是否失灵。 6、及时油漆保养。 栅渣很脏很杂,它包括塑料薄膜、破布、粪便等脏物。贮存、运输、处置栅渣是很麻烦的事、刚捞上来的栅渣含水率常达80%以上,目前多采用栅渣压滤机去除水分,当直接外排时,最好在格栅平台上让其滤去些水分,然后用车外运。人工清除栅渣是劳动强度大、工作条件差的工作之一。应加强劳动保护工作,栅渣的贮存地须采取卫生和灭蚊蝇等措施。栅渣的最终处置方法有堆放空地、填埋和焚烧三种。如果城市垃圾处理部门能接受,送入城市垃圾场也是一个妥善的办法。 (四)XXX污水处理厂 粗格栅类型为地下钢筋混凝土结构直壁平行渠道,总设计流量: Qmax=6771 l/s,尺寸: L×B=13.5m×13.7m,渠数 4条。 设备类型: 高链式粗格栅 设备数量: 4台 设计参数: 过栅流量 Q=1.81m3/s 格栅宽度 B=2,300mm 栅条间距 b=20mm 栅前水深 h=1,600mm 格栅倾角 α=75° 过栅水位差 Δhmax=300mm 二、沉淀的基础理论 (一)概述 沉淀是污水中的悬浮物,在重力的作用下下沉,从而与水分离的一种过程。这种工艺简单易行,分离效果良好,是污水处理的重要工艺,应用得非常广泛,在各种类型的污水处理系统中,沉淀几乎是不可缺少的一种工艺,而且还可能是多次采用,根据污水中悬浮物的性质、浓度及絮 图4—2 活性污泥的沉淀特征 凝特性,沉淀可分为四种类型。 第一类是自由沉淀,污水中的悬浮固体浓度不高,而且不具有凝聚的性能,在沉淀过程中,固体颗粒不改变形状、尺寸,也不互相粘合,各自独立地完成沉淀过程,颗粒在沉砂池和在初次沉淀池内的初期沉淀即属于此类。 第二类是絮凝沉淀,污水中的悬浮固体浓度也不高,但具有凝聚的性能,在沉淀的过程中,互相粘合,结合成为较大的絮凝体,其沉淀速度(简称沉速)是变化的,初次沉淀池的后期,二次沉淀池的初期沉淀就属于这种类型。 第三类是集团沉淀(也称区域沉淀,成层沉淀,拥挤沉淀),当污水中悬浮颗粒的浓度提高到一定程度后,每个颗粒的沉淀将受到其周围颗粒存在的干扰,沉速有所降低,如浓度进一步提高,颗粒间的干涉影响加剧,沉速大的颗粒也不能超过沉速小的颗粒,在聚合力的作用下,颗粒群结合成为一个整体,各自保持相对不变的位置,共同下沉。液体与颗粒群之间,形成清晰的界面。沉淀的过程,实质上就是这个界面的下降的过程。活性污泥在二次沉淀池的后期沉淀就属于这种类型。 第四类是压缩,这时浓度很高,固体颗粒互相接触,互相支承,在上层颗粒的重力作用下,下层颗粒间隙中的液体被挤出界面,固体颗粒群被浓缩。活性污泥在二次沉淀池污泥斗中和在浓缩池的浓缩即属于这一过程。 在二次沉淀池中的活性污泥能够依次地经历上述四种类型的沉淀(参看图4—2)。 活性污泥的自由沉淀过程是比较短促的,很快就过渡到絮凝沉淀阶段,而在沉淀池内的大部分时间都是属于集团沉淀和压缩沉淀。从B点开始即为泥水界面的沉淀曲线。 三、 沉砂池 (一)沉砂池的构造及分类 沉砂池的构造是根据其工作原理来设计的,即它是以重力分离为基础,将沉砂池的污水流速控制在只能使比重较大的无机颗粒沉淀的程度。一般有三种型式沉砂池:平流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉沙池。 1、平流式沉砂池 池的水流部分实际上是一明渠,两端设有闸板,以控制水流,在池的底部设有沉砂斗, 下接排砂管,开启沉砂斗的闸阀靠池内水的静压排砂,当设有洗砂和分砂设备时可采用射流泵或螺杆泵排砂或将沉砂池修筑于高处,也有利于排砂。 平流式沉砂池是一种最为常见的沉砂池,它的特点是截留效果较好、构造简单。进水方向为直进直出,污水在池内的停留时间不少于30秒,流速介于0.3~0.15m/s之间,池的座数或分格数不少于2个,池子的有效水深不宜超过1.2米,宽度不少于0.6米,一般在0.8~2.0米之间,这样当污水流量大时可全池使用,当污水流量小时,可只用一格或两格。池底的坡度在0.01~0.02之间。它的主要缺点是当流量变化较大时,使池中流速超过允许范围,降低除砂效率。 2、曝气沉砂池 曝气沉砂池是目前较普遍采用的型式,因为我们希望沉砂池所截留的砂粒中都是无机的,然而这些沉粒中往往夹杂有一些有机物,杂粒的表面包裹着有机物,为了使有机和无机物质分开,通过曝气沉砂池能达到这一目的。 沉砂池曝气,使污水中的颗粒处于悬浮状态,颗粒之间相互摩擦,并承受曝气的剪切力,能去除砂粒上附着的有机物,有利于得到较纯净的砂粒,所沉砂粒中有机物只占5%左右,能改变晒砂场的渗水效果,而且长时间搁置也不腐败。并且能改善处理水质,有益于后续处理,不会影响曝气池的营养源。 在构造上,曝气沉砂池是一长型渠道,在池的一侧设置空气管,并在贴池底30~90cm处沿水流方向安装曝气装置。这些曝气装置可采用穿孔管,孔径为2.5~6mm,也可采用其他形式的粗孔曝气器。排砂用刮砂机和抓砂斗等机械。 图4—3 曝气沉砂池的剖面图 由于曝气的作用,污水在池中呈螺旋式前进,为了便于旋流的形成,一般池子的进口和出口成90°夹角。为撇除浮渣油脂在池的一侧设置纵向档板,水流在池中的旋流速度是:过水断面的中心处近似为零,在四周边缘最大。由于旋流,当水量变化时不影响水流速度,除砂效果稳定。 污水在曝气沉砂池中的停留时间为1~3分钟,旋转速度0.25~0.3m/s、水平流速为08~0.12m/s、曝气量一般为0.2m3空气/m3污水。 图4—4 曝气穿孔管仰视图 (二)沉砂池的功能及作用 沉砂池是从污水中分离比重较大的无机颗粒,一般污水厂沉砂池建于泵站后、初沉池前。它的主要作用是保护机件和管道免受磨损,减轻沉淀池的负荷,且能使无机颗粒和有机颗粒分离,便于分别处理和处置。对于城市污水处理厂来说,它是一个必不可少的处理设施。 (三)沉砂池的操作管理 1、在沉砂池的前部,一般均设有细格栅,细格栅上的垃圾应及时清捞。格栅内外的水位差不应大于15cm,如果垃圾不及时清捞,栅前水位可能升到漫溢的程度,为了防止此类事故,在栅前最好装水位报警器,不准用格栅上面开小孔的方法来防止漫溢,此类小孔能让较大的浮渣流出,从而影响后续处理的正常运行。 2、在—些平流沉砂池上,常设有浮渣挡板,挡住的浮渣应经常清捞。 3、沉砂池的最重要的操作是及时排砂,对于用砂斗重力排砂的沉砂池,一般每天排砂一次,当砂量多时,应增加排砂次数,排砂时应关闭进、出水闸门,逐一打开排砂闸门,把沉砂排空,若池底仍有杂粒,可微微打开进水闸门、用污水冲清池底沉砂。 排砂机械要经常运转,以免积砂过多引起超负荷,排砂机械的运转间隔时间根据砂量及机械的性能而定。 4、曝气沉砂池的空气量应每天检查和调节一次。调节的根据是空气量仪表,如果没有气量仪表可凭经验调节。空气量过大,无机砂粒不易沉降,影响沉砂效果;空气量过小,不易形成旋流,有机物与无机砂粒不易分离,使沉砂中有机物含量过大。 5、每周至少一次对进出水闸门、排砂闸门加油、清洁保养、每年定期油漆大保养、对装有机械设备的设施,每次交接班时要检查其性能,保证随时都能正常运转。操作电动闸门时操作人员不得离开现场,要密切注意电动闸门运行情况,如有异常现象应立即关闭电源,查明原因,排除故障才能继续运行。 6、沉渣应定期取样化验,主要项目有:含水率、灰分、沉渣数量也应每天记录。 四、 初沉池 初沉池主要是依靠悬浮物和水在密度上的差别,比水轻的颗粒浮向水面,比水重的颗粒沉到池底,从水中分离出来。 设置在曝气池和生物滤池前面的是初次沉淀池,主要去除原污水中的悬浮颗粒。 (一)初沉池的作用 初沉池是利用重力沉降原理将污水中的非溶解性固体分离出来,减轻后续处理构筑物的负荷。一般来讲,初沉池可去除污水中的悬浮物的:50%、BOD5的25%,按去除单位重量BOD5或悬浮物计算,初沉池是最为节省的净化步骤,具体来讲初沉池的主要作用是: 1、去除悬浮物和漂浮物。 2、使细小的固体絮凝成较大的颗粒并予以去除。 3、去除被较大颗粒吸附后的部分胶体物质。 4、具有一定的缓冲、调节作用,由于初沉池容积较大,对水质不断变化的污水起一定调节作用,以减轻对后续生化处理的冲击。 有些污水处理流程将二沉池污泥回流至初沉池,使初沉污泥可吸附更多的溶解性有机物,以提高初沉池对BOD5的去除率。 初沉池运行效果不好会影响二级处理,使二级处理出现固体或BOD超负荷,并使二级处理出现更多的污泥。初沉池中油脂去除不好会影响二级处理的充氧以及生物滤池的正常运行。 (二)初沉池对污染物的去除原理及效率 1、悬浮物的去除 悬浮物可分成颗粒状和絮体状两类。颗粒状 图4—5 辐流式沉淀池 悬浮物彼此独立以恒速沉降,在沉降中颗粒大小 (1)流入区(2)流出区(3)沉淀区 和形状、重量不变;絮体状悬浮物由絮凝面形成 (4)缓冲层(5)污泥区 絮体颗粒或生物团块,主要为有机物,它在沉降时不断凝结、颗粒大小和形状及密度都有所改变,凝块通常较单个颗粒沉得快。 在单纯的一级处理厂中,为了使更细小的悬浮物和胶体物也能沉淀,可投加化学絮凝剂,絮凝剂在水中起化学反应,形成比重较大的絮凝体,当絮凝体下沉时,可将污水中悬浮和胶体颗粒吸附于絮体表面,以提高初沉池的去除效率。这种工艺称为一级强化处理。 2、油脂的去除 污水中所含的脂肪、蜡、游离脂肪酸、钙镁肥皂、矿油和其它质轻、细小的物质统称油脂。在静止条件下,部分油脂可随污泥下沉,部分可浮至表面集结而形成浮渣,在初沉池出水堰处设置浮渣挡板加以收集排除,以防这些浮渣随出水带出。含油量大的污水处理中可采用气浮装置去除油脂。 (三)初沉池类型及构造 不论哪种型式的沉淀池,其内部均可分为流入、流出、沉淀、污泥四个区和缓冲层共五个部分。流入和流出区的任务是使水流均匀地流过,沉淀区(沉淀区即是工作区)是可沉颗粒与污水分离的区域;污泥区是污泥贮放浓缩和排出的区域;而缓冲层则是分 图4—6 平流式沉淀池 隔沉淀区和污泥区的水层,保(1)流入区(2)流出区(3)沉淀区(4)缓冲层 (5)污泥区 证已沉下的颗粒不因水搅动而再行浮起,如图4—8,4—9所示。 按惯例,根据水流方向沉淀池可分为平流式、辐流式、竖流式三种,也是我们城市污水厂常采用的三种型式。 1、平流式沉淀池 污水从一端流入、沿水平方向在池中流动,从另一端流出,构造呈长方形,在池底设置贮泥斗,靠重力排泥,池上设有刮泥设备,出水端设有浮渣去除设备。见图4—12所示。 图4—7 平流式沉淀池构造示意图 图4—13所示是一使用较广泛的平流式沉淀池。流入装置是横向潜孔,潜孔均匀地分布在整个宽度上,在潜孔后设挡板,其作用是消能使污水均匀分布,挡板高出水面0.15~0.2米,伸入水下的深度不小于0.2米。 流出装置多采用堰型式,堰前也设挡板,以阻拦浮渣,并设浮渣收集和排除装置。由于可沉悬浮颗粒多沉淀于沉淀池的前部,因此,在池的前部设贮泥斗,其中的污泥通过排泥管借1.5—2.0米的水静压排出池外,池底一般设0.01~0.02的坡度。 还有一种多斗式的平流沉淀池,可不用机械的刮泥设备,每个贮泥斗单独设排泥管,可以各自独立排泥,能够互不干扰,如图4—8所示。 平流式沉淀池的流速一般为5~7mm/s,表面 负荷1~3m3/m2·h停留时间为1~3小时。 表面负荷的定义:沉淀池单位时间单位面积上所能处理的水量:Q/A·T 单位:m3/m2·h。 图4—8 多斗平流式沉淀池贮泥斗示意图 2、辐流式沉淀池。 辐流式沉淀池是一个直径较大,水层较浅的圆形池,直径一般为20~50米,最大可达100米。入口常设于中心,在入流管的周围常用穿孔挡板围成入流区,污水由中心管处流出,沿半径的方向向池四周流出,其水力特征是污水流速由大向小变化,出口常采用锯齿形溢流堰,中心底部设有沉泥斗,池底由四周坡向中心,设有刮泥设备,在刮泥机运转过程中池面上的浮渣也随之刮向集渣槽。 辐流式沉淀池可设计成多种进水方式:(见图4—9)。 图4—9 辐流式沉淀池 上图中B种运行方式沉淀池,可克服异重流环流的现象。其原理是,这种流态不仅不会使进入池中的水产生短流,而且还可大大提高沉淀效率,它的特点有三:①容积利用率高;②出水槽在澄清水流的末端,基本上消除了传统沉淀池中异重流环流的影响;③清水层、悬浮层和污泥层有明显的界面。 (四)初沉池运行的主要工艺参数 1、表面负荷:是指沉淀池单位时间单位面积上所担负的污水流量,单位(m3/m2·h),竖流式池中它就是水流速度,通常状态下,初沉池表面负荷1.5~3m3/m2·h,负荷率越低、沉淀效果越好。 2、停留时间(T):是指沉淀池的有效容积(不包括污泥区容积)与其流量的比值。T值越大、效果越好,但不能过长,否则会造成污泥厌氧发酵,影响出水水质,而且还会加大沉淀池的投资。 3、处理效率:指沉淀池去除污水污染物质的百分率,正常状况下初沉池能去除BOD525~30%,去除SS50%左右。 4、污泥含水率:指污泥所含水份的百分率,如果排泥掌握得当,可获得97~95%左右的含水率。 在实际运行过程中,要很好地掌握以上四个工艺参数,以达到运行操作的最佳范围。 (五)影响初沉池运行的因素 1、表面负荷:表面负荷增加使悬浮物去除率下降,一般取1.5~3.0m3/m2·h为宜。 2、污水的性质 (1)新鲜程度。新鲜的污水沉淀后去除率高,污水的新鲜程度与管道长短、泵站级数有关。 (2)固体颗粒大小、形状和密度,污水中固体物粒大、形状规则、比重大时沉淀较快。 (3)温度。污水温度降低,水中悬浮物粘滞度增加。如:悬浮物在27℃时比10℃时沉降快50%,然而水温高会加速污水的腐败,厌氧发酵,从而降低悬浮物的沉降性能。 3、操作因素 前道工序格栅或沉砂池的运行状况可直接影响初沉池的运行,前面运行不好会加重初沉池的负荷,降低去除效果。另外还应注意初沉池本身的运行管理,很好掌握排泥等才能充分挥发初沉池的效果。 (六)初沉池的运行操作及事故的排除 污水处理技术人员必须重视初沉池的运行操作管理,因为提高初沉池的沉淀效率可减轻曝气池的负荷,节约空气量、减少电耗、降低处理成本。 初沉池的运行操作管理主要有以下几方面内容,即:取水样、撇浮渣、排泥、洗刷堰板池壁,机器保养维护、工艺适当调整等,下面具体做些陈述。 1、取水样 因为取水样是用来衡量处理效果的,初沉池是关键性的处理构筑物,其进、出水都应取样分析,当水质稳定时可取瞬时水样代替,若水质变化幅度较大时,应采24小时平均水样分析。 分析目的,一是为了考核一级处理出水情况,二是为了考察初沉池运行效果,以便及时采取措施。 2、撇浮渣 由于城市污水经格栅处理后,浮渣不可能全部被截留,故在初沉池的表面会有一定量的漂浮物,它不但影响沉淀池的池面环境,而且更重要的是会在一定程度上影响出水水质,故撇浮渣是必不可少的,在撇浮渣操作时,要注意撇入浮渣斗中,切不可撇入出水槽内。 在有机械刮泥机的辐流式沉淀池中,往往设有自动撇渣装置。 3、初沉池的排泥 初沉池污泥的排放可考虑间歇排泥,在操作上必须掌握好排泥的间隔时间和每次排泥的连续时间,间隔时间过长,污泥可能积累造成厌氧发酵和腐化,每池排泥持续时间过长,则会提高污泥的含水率、增大排泥量增加污泥处理构筑物负荷,一般讲,在冬季排泥间隔时间长,夏季短。具体的排泥间隔时间,持续时间和各池之间的倒换要根据消化池或脱水机房的工况情况确定,并保持各池均匀排泥。 4、刷洗池堰、池壁 刷洗池堰、池壁也是初沉池操作的一个重要环节,由于池堰、池壁长期流水又露在空气中,会在其上集累一些污物,生长一些藻类等,不仅影响环境也会影响出水水质,为减轻人工劳动强度,可设置机械装置。 5、设备保养及维护 刮泥机是沉淀池中的主要设备,按规定一般是每小时巡视一次,对设备设施都应仔细检查,对设备应定期润滑、清洁,保证正常运转。 6、工艺调整 初沉池是污水一级处理的主要构筑物,其工艺管理除上述操作外,工艺的适当调整也是必不可少的,由于进水水质不稳定,再加上管理等因素,时常可能有水质反常等现象发生。因此必须根据工艺要求,随时调整进、出水、排泥等闸门,保证各池均匀配水,确保各池的处理效果。 7、出水堰的校正 出水堰应保持水平,但在使用几年后,由于不均匀沉降等因素,堰板常发生倾斜,使出水不均匀,实际堰负荷增大,出水水质变差,所以这时应及时校正出水堰成水平。这一工作十分困难,校正螺丝因生锈而拧不动,如使用不锈钢或铜螺丝能基本解决这一问题。 初沉池运行过程中可能出现事故,如果是由于运行工艺的问题可适当及时调节工艺来解决,如是机械发生故障,在不可能及时解决的情况下,可将初沉池排空,使污水超越初沉池,查明具体原因,及时解决。 第5章 污水的生物处理 第5.1节 活性污泥法 一、活性污泥及简单的净化机理 活性污泥是向污水中注入空气进行一段时间的曝气,污水中既形成一种絮凝体,这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体构成,它是微生物群、动物群和吸附的有机物质,无机物质的总称,它易于沉淀分离,并使污水澄清,这些微生物中,有细菌、藻类、原生动物等等。污水中溶解的有机物质是透过细菌胞膜吸附固体和胶体的有机物质,是经过细胞分泌的酶分解成溶解性物质,再渗透入细胞,通过微生物的新陈代谢(分解代谢和合成代谢)将有机物质分解氧化,同时又合成新细胞质,并产生一种多糖类的粘质物,使细胞互相粘着,形成活性污泥絮体,其外观和水质净化时投加混凝剂形成的矾花相似,在沉淀过程中,污水中的悬浮物也被吸附去除,若污水中的有机污染物质除尽了,微生物再没有供新陈代谢的基质了,在供氧条件下,细胞就氧化了它本身的组织。 总而言之,活性污泥是由具有活性的微生物和微生物自身氧化的残留物,以及吸附在其上面而不能被氧化分解的有机物和无机物构成,而活性污泥微生物又是由细菌、真菌、原生和后生动物等多种微生物群体相结合组成的一个生态系统。活性污泥法就是以活性污泥为主体的好氧生物处理法,既以存在于水中的有机物为食物、在有氧条件下对各种微生物群体进行连续培养,通过凝聚、吸附、氧化分解、沉淀等过程去除污水中的有机污染物。 在活性污泥法的发展中,随着理论研究的逐步深入,逐步开发了生物脱氮除磷技术,使污水的处理水平逐步得到大幅提升。下面分别介绍生物脱氮除磷的原理。 二、生物脱氮原理 生物脱氮是利用自然界氮的循环原理,采用人工方法予以控制,首先,污水中的含氮有机物转化成氨氮,而后在好氧条件下,由硝化菌作用变成硝酸盐氮,这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下,由反硝化菌作用,并有外加碳源提供能量,使硝酸盐氮变成氮气逸出,这阶段称为缺氧反硝化。在硝化和反硝化过程中,影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、pH 值以及硝化碳源。生物脱氮系统中,硝化菌增长速度较缓慢,所以,要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行,并且要用充裕的碳源提供能量,才可使反硝化作用顺利进行。 由此可见,生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备以下条件:硝化阶段:足够的溶解氧,DO 值在2mg/L 以上, 合适的温度,最好20℃不能低于10℃,足够长的污泥泥龄,合适的pH 条件。反硝化阶段:硝酸盐的存在,缺氧条件DO 值0.2mg/L 左右,充足碳源(能源),合适的pH 条件。生物脱氮过程如下图所示。 按照上述原理,要进行脱氮,必须具有缺氧/好氧过程,可组成缺氧池和好氧池,即所谓缺氧/好氧(A/O) 系统。A/O 系统设计中需要控制的几个主要参数就是足够的污泥龄和进水的碳氮比。 三、生物除磷原理 磷常以磷酸盐(H2PO4-、HPO42-和PO43-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中,生物除磷就是利用聚磷菌一类的细菌,在厌氧状态释放磷,在好氧状态从外部摄取磷,并将其以聚合形态贮藏在体内,形成高磷污泥,排出系统,达到从废水中除磷的效果。 生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的,因此,剩余污泥多少将对脱磷效果产生影响,一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多,可以取得较高的除磷效果。污泥在除磷(脱氮)系统的厌氧区中,含聚磷菌的回流污泥与污水混合后,在初始阶段出现磷的有效释放,随着时间的延长,污水中的易降解有机物被耗完以后,虽然吸收和贮存有机物的过程基本上已经停止,但微生物为了维持基础生命活动仍将不断分解聚磷,并把分解产物(磷)释放出来,虽然此时释磷总量不断提高,但单位释磷菌所产生的吸磷能力随无效释放量的加大而降低。 一般情况下,厌氧区的水力停留时间1~1.5hr 即可满足要求。 四、活性污泥法的运行方式及工艺流程 (一)传统活性污泥法 传统活性污泥法是在污水的自净作用原理下发展而来的,污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后,去除了大部分悬浮物和部分BOD,然后进入一个人工建造的池子,池内有无数能氧化分解污水中有机物的微生物,同天然河道相比,这一人工的净化系统效率极高,大气的天然复氧根本不能满足这些微生物氧化分解有机物的耗氧需要,因此,我们设置鼓风机给池中曝气形成人工供氧系统,池子因此被称为曝气池。 污水在曝气池停留一段时间后,污水中的有机污染物大多数被曝气池中的微生物吸附、氧化分解成无机物,随后即进入另一个池子——二次沉淀池,在二沉池中,成絮状的微生物——活性污泥下沉,处理后的出水——上清液即可溢流而被排放。 为了使曝气池保持高的反应速率,我们必须使曝气池内维持足够高的活性污泥微生物浓度,为此,沉淀后的活性污泥又用泵回流至曝气池前端,使之与进入曝气池的污水接触,以重复吸附、氧化分解污水中的有机物。 这一正常的连续生产(连续进水)条件下,活性污泥中微生物不能利用污水中的有机物进行新陈代谢。由于合成作用的结果,活性污泥数量不能增长,因此,曝气池中活性污泥的量愈积愈多,当超过一定的浓度时,我们适当排放一部分,这部分被排去的活性污泥称为剩余污泥,传统活性污泥法工艺流程见图5—1。 曝气池中污泥浓度一般控制在2~3g/l,污水浓度高时采用较高数值,污水在曝气池中的停留时间常采用4~8小时,可视污水中有机物浓度而定。回流污泥量约为进水流量的25~50%左右,要视污泥的含水率而定。 图5—1 传统活性污泥法工艺流程图 曝气池中的水流是纵向混合推流式,在曝气池前端,回流的活性污泥同刚进入的污水相接触,有机物浓度相对较高,即可供给活性污泥中的微生物较多的食料,微生物生长繁殖很快,活力比较强,相应的处理污水的能力比较高,但由于传统活性污泥法曝气时间比较长,当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时,污水中的有机物已几乎被耗尽,微生物只能靠自身的氧化来维持生命。它的活动能力也相应减弱,因此在沉淀池中容易沉淀,出水中残留的有机物数量少,处于饥饿状态的污泥回流人曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物,所以传统活性污泥法的BOD和SS去除率都很高,达到90~95%左右。 传统活性污泥法也有它的不足,主要是:(1)不善于适应水质的变化。(2)所供的氧不能充分利用,因为,在曝气池前端污水水质浓,污泥负荷高,需氧量大,而后端却相反,而空气往往沿池长分布,这就造成前端氧量不足,后端氧量过剩的情况,因此,在处理同样水量时同其它类型的活性污泥法相比,曝气池相对就大、占地多、能耗费。 (二)A2O工艺 传统活性污泥法因为不能满足污水中脱氮除磷的进一步要求,根据污水脱氮除磷原理逐步增加了缺氧段和厌氧段,在外回流的基础上,增加了内回流,从而使系统的脱氮除磷效果大大增强。 首段厌氧池,流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥,本池主要功能为释放磷,使污水中P的浓度升高,溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中的BOD5浓度下降;另外,NH3-N因细胞的合成而被去除一部分,使污水中的NH3-N浓度下降,但NO3-N含量没有变化。 在缺氧池中,反硝化菌利用污水中的有机物作碳源,将回流混合液中带入大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气,因此BOD5浓度下降,NO3-N浓度下降,而磷的变化很小。 在好氧池中,有机物被微生物生化降解,而继续下降;有机氮被氨化继而被硝化,使NH3-N浓度显著下降,但随着硝化过程使NO3-N的浓度增加,P随着聚磷菌的过量摄取,也以较快的速度下降。 A2/O工艺它可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能,脱氮的前提是NO3-N应完全硝化,好氧池能完成这一功能,缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。 图5—2 A2/O工艺流程图 A2/O工艺的优点: (1)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。 (2)在同时脱氮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。 (3)污泥中磷含量高,一般为2.5%以上。 A2/O工艺的缺点: 脱氮效果受混合液回流比大小的影响,混合液回流能耗大,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。 (三)分段进水多级A/O工艺 XXX污水处理厂目前采用分段进水生物除磷脱氮工艺,该工艺通常由2-5段缺氧/好氧顺序排列组成。原水分别在首端的厌氧区和各缺氧区进人反应器,回流污泥回流到系统的首端,通常不设内回流设施。第一个缺氧池/厌氧池(A1)首先进行回流污泥中的硝酸盐反硝化,然后微生物发生释磷。此段进水提供了反硝化及释磷菌所需要的碳源;第一座好氧池(O1)完成缺氧池A1进水中氨氮的硝化;第二个缺氧池(A2)完成第一座缺氧池(O1)产生的硝酸盐氮的反硝化,以后各段依次类推。 图5-3 XXX污水处理厂四段进水多级AO工艺 该工艺具有以下的优点: (1)同传统的A2O工艺相比,缺氧-好氧顺序排列,无需设置混合液回流,节省能源,降低运行成本; (2)同传统的A2O工艺相比,回流污泥的稀释作用被推迟,因此最后一段缺氧段的污泥浓度最低,同传统的A2O工艺中生物池的污泥浓度,前面工艺生物池中污泥浓度均高于此浓度,从而提高了处理效率,节省了生物池池容; (3)缺氧段分别进水,可充分的将进水中的碳源用于硝酸盐氮的反硝化,提高脱氮率及碳源的利用率;在碳源充足的条件下,理论上脱氮率可高于90%。 (4)缺氧-好氧的交替运行,可以抑制污泥中丝状菌大量繁殖,不会发生严重污泥膨胀。 该工艺存在一定的缺点: (1)缺氧、好氧阶段交替存在,缺氧区的控制较为重要,如不能形成缺氧区,则不能实现预设的脱氮功能; (2)与A2O系统的厌氧池相比,其生物浓度增高了,但配水量的减少和回流污泥中硝态氮影响,该系统的厌氧池除磷效果一般,需要辅助除磷药剂。 (四) 改进型的多级AO工艺 XX污水处理厂设计采用改进型的多级AO工艺,该工艺共由2级A/O脱氮系统组成,进水分两路分别进入厌氧段(A)和第二个缺氧段(A2),在工艺最前段设置厌氧除磷段。50~70%进水首先在厌氧段与外回流污泥充分混合,污泥在厌氧区进行释磷反应后,进入第一级缺氧段(A1),利用污水中的碳源对内回流中的硝态氮进行反硝化,然后进入好氧区进行有机物降解、硝化和磷的吸收。另外一部分污水直接进入第二级缺氧区(A2),与来自前级好氧硝化段的污水混合,为反硝化提供碳源,完成上一级进水产生的硝态氮的反硝化。第二级好氧段(O2)出水部分内回流至第一级缺氧区。 SHAPE \* MERGEFORMAT 图5-4 XX污水处理厂改进型多级AO工艺 该工艺具有以下的优点: 与A2/O工艺相比,充分利用多级AO工艺顺流反硝化的特点,大大减少内回流比例。 该工艺存在一定的缺点: (1)对内回流比例要求高,一旦内回流泵流量不能满足要求,必然影响脱氮效果。 (2)多级A/O工艺的高浓度优点被内回流稀释,过高的内回流比将对缺氧区反硝化环境造成不利影响,造成整体污泥浓度下降,造成部分碳源的浪费,也增加了生物池的运行电耗。 (五)氧化沟工艺 1.氧化沟工艺的原理 氧化沟法处理污水,其本质是延时曝气活性污泥法,污水进入氧化沟后与混合液混合,以0.3~0.5m/s的流速在沟中流动,污水在沟中完成一个循环约需15~30分钟,污水在沟中停留16~24小时,污水在沟中要经过20~120个插环才能流出氧化沟,这就使得氧化沟基本上是完全混合式,但又具有推流式的基本特征。 从整个氧化沟来看,可以认为它是一个完全混合水池,其中浓度变化极小,可以忽略不计,进水将得到迅速的稀释,因此具有很强的受冲击负荷的能力和降解能力。 如果从氧化沟的某一段来看,随着与曝气器距离的增加,污水中的溶解氧也不断减少,还会出现缺氧区,利用这一特征,可以使污水相继进行硝化过程,达到脱氮的目的,同时剩余活性污泥沉降性能良好,便于泥水分离。 XX污水处理厂为奥贝尔氧化沟工艺。Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟,奥贝尔氧化一般沟由三个同心椭圆形沟道组成,污水由外沟道进入,与回流污泥混合后,由外沟道进入中间沟道再进入内沟道,在各沟道循环达数百到数十次。最后经中心岛的可调堰门流出,至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机,进行供氧兼有较强的推流搅伴作用。三个廊道的溶解氧分别控制为0~0.3mg/L 0.5~1.5mg/L '2~3mg/L ,通过控制曝气强度,使外圈廊道的供氧速率与渠道内好氧速率相近,保证混合液的硝化反应,同时因为溶解氧浓度低。反硝化菌可以利用硝酸盐作为电子受体进行反硝化反应。氮素在中圈的反应过程是一个同步硝化反硝化过程。 图5—5 奥贝尔氧化沟工艺流程图 2.工艺流程 ↓Cl2 进水→沉砂池→氧化沟→二沉池→接触池→出水 回流污泥 剩余污泥 氧化沟污水处理,通常将初沉池、曝气池、二沉池及污泥池合建在一起,其流程是: 污水→泵站→沉砂池→氧化沟→出水 污泥 脱水→干燥 这种流程短,构筑物集中,管理方便。处理效果稳定、出水水质好、产泥量少且不需进行消化处理。 (六)间歇式活性污泥处理系统 本工艺英文简称SBR(Sequencing Batch Reactor)工艺,又称序批式活性污泥处理系统。SBR工艺是早在1914年就由英国学者Ardern和Locket发明了的水处理工艺。70年代初,美国Natre Dame 大学的R.Irvine 教授采用实验室规模对SBR工艺进行了系统深入的研究,并于1980年在美国环保局(EPA)的资助下,在印第安那州的Culwer城改建并投产了世界上第一个SBR法污水处理厂。SBR工艺的过程是按时序来运行的,一个操作过程分五个阶段:进水、反应、沉淀、滗水、闲置。 由于SBR在运行过程中,各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质、出水质量与运行功能要求等灵活变化。对于SBR反应器来说,只是时序控制,无空间控制障碍,所以可以灵活控制。因此,SBR工艺发展速度极快,并衍生出许多种新型SBR处理工艺。 2.SBR工艺的优点 (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。 第5.2节 评价活性污泥的指标 活性污泥的好坏直接影响着污水的生物处理效果,是两级污水处理厂处理水质优劣的关键所在,通过分析曝气池中活性污泥的情况,可判断曝气池的工作状况如何。 一、混合液悬浮固体(MLSS) 混合液悬浮固体是指曝气池中混合气液单位体积的固体重量,(mg/l)是计量活性污泥数量的指标。同时,往往把它作为粗略计量活性污泥微生物量的指标,在推流式曝气池中,MLSS一般为1000~4000mg/l,在完全混合曝气池中,MLSS约3000~6000mg/l,在一般污水厂中,不会超过8000mg/l,在AB法的A级MLSS一般控制在1500~2200mg/l。MLSS值过高、防碍充氧,也使它难以在二沉池中沉降。 二、混合液挥发性悬浮固体(MLVSS) 混合液挥发性悬浮固体是指混合液悬浮固体中有机物的重量,(通常用600℃下灼烧减量代表有机物量)。在一般情况下,MLVSS/MLSS的比值较固定,对于生活污水常在0.75左右。 三、污泥沉降比(SV%) 污泥沉降比是曝气池混合液在1000毫升量筒中,静置30分钟后,沉淀污泥与混合液之体积比(%)。SV%可以反映曝气池正常运行时的污泥状态,可用以控制剩余污泥排放,它还能及时反映出污泥膨胀等异常现象,便于及早查明原因,采取措施,污泥沉降比测定简单,并能说明许多问题,因此成为曝气池每天必做项目。 四、污泥指数(SVl) 污泥指数指曝气池混合液经30分钟静沉后,一克干污泥所占的容积。(以毫升计)即: SVI= SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度和凝聚沉降性能。良好的活性污泥SVI常在50~300之间,SVI值低,沉降性能好,但吸附性能较差,高值说明沉降性能不好,即使有较好的吸附性能,运行管理上也不能控制污水分离。 五、污泥龄(ts) 污泥龄是指曝气池中工作着的活性污泥总量与排放的剩余污泥量之比值,(单位:日)亦即新增长的污泥在曝气池中平均停留时间,它与污泥负荷成反比、负荷低,新增污泥量少,污泥泥龄就长,反之就短。 一般曝气池系统的污泥龄约4~8天,当要达到硝化阶段时,污泥龄需达8—12天以上。 污泥龄= 以上五项指标可反映出活性污泥的情况,再综合以下2项指标(曝气时间、污泥负荷)即可反映出曝气池的工作状况。 六、曝气时间 曝气时间是指污水在曝气池中的平均停留时间,通常用W/Q来计算,W指曝气池(包括再生池)容积,Q指人流污水量。 传统活性污泥法曝气时间约6~12小时,吸附再生法可短些,约3~5小时,阶段曝气法约4~8小时。 七、污泥负荷(Fw) 入流污水BOD的量(食料)和活性污泥量(微生物)比值称为污泥负荷,可用F/M表示,单位:千克(BOD5)千克(MLSS)·日。 污泥负荷对处理效果,污泥增长和需氧量影响很大,必须注意掌握,一般Fw=0.2~0.5kg/kg·d之间时,BOD5去除率可达90%以上,我们一般掌握在0.3kgBOD5/kgMLSS·d左右。 污泥负荷的计算公式: 污泥负荷= 由于初沉池出水中的BOD5数量决定于进厂水质,一般难以调节,调节污泥负荷的主要手段是控制曝气池MLSS,增加MLSS可降低污泥负荷,减少MLSS则增加污泥负荷,增加或减少一般通过增加或减少排泥来控制。 第5.3节 活性污泥的回流与剩余污泥的控制 一、活性污泥的回流 污泥需要回流有两方面的原因,首先回流可将污泥排出二沉池,否则它会越积越多而随水外溢,然而主要的作用是有足够的微生物与进水相混,使曝气池有合适的MLSS,保证曝气池净化功能的正常发挥。 回流污泥量与进水流量之比称为回流比(用r表示) r=Qr/Q 回流比r与曝气池中的MLSS,二沉池底流RSSS之间有如下关系: r= RSSS:回流污泥中混合液悬浮固体浓度。 MlSS:活性污泥混合液悬浮固体浓度。 从上式可以看出,当RSSS为某一数值时,要维持高的MLSS值须要高的回流比与之相适应。 总而言之,回流量的调节一般我们用四种方法进行估算。 1、根据二沉池泥层的高度进行调节 二沉池泥层过高过低都会使出水悬浮物增加,从而降低出水水质,我们可定时测定二沉池泥层的厚度,通过改变回流量的大小,使泥层保持在距沉淀池底部1/4高处。 2、根据进水流量来进行调节 当污水流量发生变化的时候,曝气池和二沉池之间产生了活性污泥的相互转移,污水量增大,曝气池污泥浓度被稀释,原来较浓的污泥被冲到二沉池,二沉池泥面升高,污水量减少,则二沉池的污泥又会转移到曝气池,所以应根据污水量的增大或减小来增大和减小回流量。 XXX厂采用该方法调节,所以在增加水泵后要及时核算回流比,过低时必须增加回流泵开启台数。 3、根据污泥沉降体积估算 SV值大、回流量大,SV小则需小的回流污泥量。在我们日常操作运行中,具有自动调节功能的,就没必要频繁地调节回流污泥量。 二、剩余污泥量的控制 在采用活性污泥法工艺中;剩余活性污泥的排放量直接影响处理效果,如何有效地控制排泥量是污水厂运行管理中的一个重要环节,它的控制目前有四种方法。 1、根据活性污泥浓度(MLSS或MLVSS)作排泥控制。 2、根据污泥负荷(kgBOD5/kg·MLSS·d)作排泥控制。 3、根据污泥在1000毫升量筒中的30分钟沉降率(%)作排泥控制。 4、根据活性污泥在系统里的停留时间,即根据污泥的泥龄作排泥控制。 在许多活性污泥处理厂中,普遍以曝气池活性污泥在100cc量筒里的30分钟沉降率作为确定排泥量的依据。 活性污泥在100毫升量筒里30分钟沉降率当然不能完全代表二沉池里的沉淀情况,但是,作为粗略反映二沉池泥水分离情况,还是有一定价值的,尽管比较粗略,但它操作简单,测定时间短、容易掌握,因而较为广泛使用。根据污水厂的运转情况,夏季低些,冬季高些,高于这个范围多排泥,低于这个范围少排泥多回流。 泥龄控制法是近年来采用的新方法,当整个处理系统的活性污泥增加到一定的浓度后,必须在生长新泥的同时,放掉一些污泥以维持一定的活性污泥量,在一个具体的系统中,理论上放掉的污泥必须正好等于新生的污泥,新泥产生的速率用繁殖常数(或用每日增加的百分数的倒数),如果污泥每天增加20%则泥龄为5日,泥龄也可理解为污泥在池中的平均停留天数。 要正确的掌握好剩余污泥的排放量,除了依靠管理人员计算外,还需要操作人员,经常巡视、观察、调节和正确操作,在调节过程中宜逐渐变化而不宜大起大落,这样才能做好排泥工作,保持污水处理系统的长期稳定。 XXX厂的泥龄控制采用污泥浓度和泥龄综合控制的方式,即在泥龄的合理范围内,控制污泥浓度在尽可能低的范围内。从而既能保证处理效果,又能做到稳定运行。 第5.4节 曝气池的构造和曝气方法 活性污泥的正常运行,除需要有性能良好的活性污泥外,还必须要有充足的氧气供应,通常氧的供应是将空气中的氧强制溶解到混合液中去的曝气过程,曝气的过程除供氧外,还起搅拌混合作用,使活性污泥在混合液中保持悬浮状态。与污水充分接触混合。对于不同的曝气方法,曝气池的构造也各有特点,通常我们采用的曝气方法有两种:(1)鼓风曝气法,(2)机械曝气法。有时也有用鼓风曝气供应氧气而用机械进行搅拌的,这种联合使用鼓风和机械曝气的方法,可以提高充氧能力,适用于浓度较高的污水。 一、鼓风曝气法(压缩空气曝气法) 采用压缩空气的曝气池常采用长方形的池子,扩散空气的设备排放在池的一侧,这种布置可使水流在池中旋转前进,增加气泡和水的接触时间,为了帮助水流旋转,池侧两墙的墙顶和墙脚一般都外凸呈斜面,为了节约空气管道,相邻廊道的扩散设备常沿公共隔墙布置。 曝气池每个都由数个廊道组成,进水口一般设在水面以下,以避免污水进入曝气池后沿水面扩散,造成短流,影响处理效果。在曝气池的半深处或距池底1/3深处和池底设置放水管,前者备间歇运行时使用,后者备池子清洗放空用。 扩散空气的设备有竖管曝气设备、穿孔管射流装置和扩散板等数种,XXX厂采用微孔曝气管和刚玉曝气器,既可节约能量而且氧的转移率较好,气泡分布均匀,形成均匀和缓的搅拌状态,不会因过度剪切而打碎生物絮体,有利于二沉池的沉淀和污泥的脱水,同时也可以避免由于大量曝气形成飞溅的泡沫浪花而引起的结冻和管理不便等各种问题。 二、机械曝气法 由于氧在水中的溶解度很小,采用鼓风曝气法时,压于曝气池的空气,大部分是用于维持活性污泥悬浮在水中,而只有一小部分氧溶于污水用于氧化有机物,所以为了节省动力费用,出现了机械曝气法,机械曝气一般是利用装设在曝气池内叶轮的转动,剧烈地翻动水面使空气中的氧溶于水中,当把叶轮装在污水表面进行曝气时,常称“表面曝气”,现在多用于氧化沟系统,作为充氧和水流动力,设施简单集中,运行时由于叶轮的离心抛射和提升作用,使污水与活性污泥、空气得到充分混合,达到充氧,也可以用于预曝气、曝气沉沙、曝气浮选等构筑物。 由于污水的曝气借助于机械搅动水面与空气接触而吸收氧气,所以机械曝气常需要较大的表面积,此外,曝气池中如有大量泡沫产生,则可能严重地影响叶轮的充氧能力,鼓风曝气供应空气的伸缩性较大,曝气效果也较好,一般用于较大的曝气池。 第5.5节 二次沉淀池 二沉池的结构和操作类似于初沉池,两者主要区别在于他们在整个工艺流程中的位置,沉淀污泥的密度和浮渣的体积,二沉池污泥通常较初沉池泥轻、浮渣也较少。 二沉池的主要作用是:维持前面处理所产生的污水水质,排除剩余污泥和回流污泥,为了达到这一目的,须防止二沉池污泥成厌氧,不然会使固体物升至表面,增加出水的BOD和SS,降低出水水质,此外须从二沉池中连续或至少以较短的时间间隔排走污泥,以保证二沉池污泥具正常的生物活性。 同初沉池一样二沉池也可分为竖流式、平流式、辐流式三种型式,现我们多采用辐流式,由于二沉污泥的流动性能,沉淀性差,所以二沉池较初沉池大,停留时间长。 XXX污水处理厂采用辐流式沉淀池,其水流方式为中心进水周边出水;XX污水厂也采用了辐流式二沉池,但水流方式为周边进水周边出水。 在此要重点提出的是:组内在调整二沉池配水时,习惯对每座二沉池进水闸门采取下压流量的方式,这种操作方式并不能改变每组二沉池的总流量,其结果是二沉池浮渣井液位升高,造成混合液及浮渣跑冒。正确的处理方式为:减小需调整二沉池闸门开度,同时适当增加正常二沉池闸门开度。 第5.6节 曝气——二沉系统的运行操作 一、活性污泥法运行中的异常现象 在生物氧化正常的情况下,测定污泥体积时,混和液在量筒内两分钟(甚至数秒钟)就凝聚成絮状体下沉,污水中色度不大时,活性污泥一般为黄褐色,有些受污水色度而变化,如印染废水的活性污泥往往是黑褐色,活性污泥颜色有异变,如变成灰色等就标志着运转有不正常现象,若污泥结构分散不成絮状体污水界面不清,甚至浑浊不下沉,说明已经发生事故了,活性污泥的活性,可以用溶解氧的消耗来判别,良好的活性污泥需氧量大,取样后混合液中的溶解氧很快消失,既使充氧饱和数分钟也就消耗了,而失去活性的污泥经过数分钟也不会消耗,此时用显微镜检生物相,原生动物有萎缩异变。 下面介绍几种运行中可能出现的异常现象和对其的措施: (一)污泥膨胀 污泥结构松散,污泥指数上升,颜色异变,混合液在量筒中浑浊而不下沉,含水率上升,往往排泥也降低不了污泥体积等现象,说明污泥发生了膨胀,污泥膨胀的原因一般是因为丝状菌繁殖所引起的,生物氧化使有机物分解成CO2和H20,若供氧不足,则分解产物是有机酸和有机醇,利于丝状菌繁殖,丝状菌体的含氮量比菌胶团低,表面积大,在氮不足的情况下丝状菌可以繁殖,污水中比较简单的有机物(溶解性)或在厌氧分解时产生的溶解性物质,都利于丝状菌繁殖。另外夏季温度高、PH值较低、溶解氧不足、或曝气池内循环不好、部分缺氧或者有过多的短流,以及超负荷等也会引起污泥膨胀。 解决的方法:除因水质发生异变和活性污泥中毒外,可以从充氧量和含氮量着手,如充氧量不足,则可以加大或使一部分污水从安全出水口排出,以减轻负荷,夏季需氧量较大,可以适当降低污泥浓度,必要时还可停止进水,将沉淀池污泥抽回到曝气池闷曝一段时间,若PH过低,可投加石灰等调节,若污泥大量流失可投加5~l0mg/l氯化铁,帮助凝聚,刺激菌胶团生长,或投加漂白粉,抑制丝状菌生长、繁殖;总之,运行中要根据引起膨胀的原因,采取措施。 (二)污泥解体 混合液浑浊而污泥松散,絮凝体微细化,泥水界面不清出水浑浊,处理效果坏等现象。表明污泥解体,其原因可能是过氧化,充氧量过大,负荷低,污泥氧化超过合成,一部分被氧化成灰分,使活性污泥生物——营养的平衡遭到破坏,使微生物量减少而失去活性,吸附能力降低,絮凝体缩小、SVI降低,也可能是由于污水中混入了有毒物质,微生物受到抑制或伤害,净化能力下降或完全停止,造成污泥活性差或丧失。 解决的方法是:首先通过显微镜观察产生的原因,当认为是曝气过量时,应对污水量,回流污泥量、空气量和排泥状态加以调整,但要根据SV%、MLSS、DO等多项指标决定调节量,如果污泥解体是水质问题,应该考虑这是工业污水混入的结果,需查明来源,按国家排放标准,责成其加以局部处理。 (三)污泥上浮 污泥上浮发生在二沉池,一般有三种现象,第一种是污泥成块上浮,第二种是污泥呈小颗粒分散上浮,然后在池面成片凝聚,第三种是污泥大量上翻流失,第一种现象是污泥脱氮(反硝化)或者是污泥腐化。 污泥脱氮造成的污泥呈块上浮,是由于曝气池内污泥龄过长,污水在曝气池氧化进入硝化阶段,污泥在沉淀池中耗尽溶解氧以后,就向氧的化合物硝酸盐和亚硝酸盐夺氧,转化的气态氮使污泥比重减轻而上浮,产生的原因是溶解氧低于0.5mg/l,或静沉时间过长,因此解决的方法是增加污泥回流量,或及时排除剩余污泥,或降低混合液污泥浓度,缩短污泥龄和降低溶解氧等,使之不进行到硝化阶段。 污泥腐化造成的污泥呈块状上浮是由于污泥在二沉池停留时间过长,因厌氧分解产生沼气CH4和硫化氢气体从而使污泥呈块状上浮,它与污泥脱氮上浮不同,污泥呈黑色糊状,产生恶臭,但这种现象一般只是发生在池子构造上的死角地区,防止的措施是,消除沉淀池的死角地区,加大池底坡度或改进池底刮泥设备,及时排泥,成块上浮的污泥可以用高压水冲碎气体逸出后可下沉。 第二种现象可能是受水质影响,气泡不能在中心除尽,使气泡附着在沉淀区污泥上,造成污泥上浮,这种现象在印染废水中常见,一般在PH>12时发生,严重时污泥覆满池面,但镜检原生物还很活跃,可能是污水中表面活性剂所引起,降低了水的表面张力,使更多、更细的气泡浸入水中,可用高压水冲碎在池面成片聚集的上浮污泥,使污泥下沉。 第三种现象情况比较复杂,如沉淀区上升流速过大,进水温差过大,发生异重流和对流等,跑泥严重时可用暂时停止进水,若系上升流带过大而引起,可适当降低浓度,或扩建沉淀池解决。详细的处理过程为: 当跑现池中反泥时,关闭相应的反泥二沉池进水闸门,观察回流泵运行情况,是否有停泵,同时对反泥系统减少半台或一台进水泵(视反泥情况而定)。情况允许可以采取增加回流泵的方法临时降低泥位,同时注意观察吸泥管是否堵塞(老系统),待泥位降低到正常后逐渐恢复开启进水闸,及时恢复进水泵、回流泵至正常。 二、曝气—沉淀系统的具体操作管理 二级污水处理厂处理水质的好坏,很大程度上取决于曝气——二沉系统的操作管理,在活性污泥培养成熟正常运行中,关键是要掌握好五大操作环节,即:进水和配水、回流、排泥供氧、泥水分离,这里值得特别注意的是排泥量的控制,具体的控制方法我们在前面已经详细讲了,要掌握好排泥就必须做到: (一)经常计算:(如进水量、污泥量、污泥负荷、泥龄、空气单耗等)。 (二)经常观察:(如活性污泥生物相、污泥颜色、出水透明度和污泥沉降比等)。 (三)经常测定:(如水温、BOD5、SS、PH、DO、NH4—NO3、MLSS、SVI等)。 (四)经常联系:系统管理需要与回流泵、鼓风机的管理密切配合,三者应保持密切联系,统一步调,才能保证良好的处理效果,才能避免工艺事故的发生。 系统管理还应注意停电等偶然事件的处置,短期停电前应加大回流量,将二沉池污泥尽可能回流入曝气池,同时加强供氧,延长好氧微生物寿命,一般停电一、二天,恢复运转后微生物能很快复原。不必放空重新培养。 对于小型污水处理厂,在夜间,污水量很少或没有污水,可以停泵,并同时停止或延缓数小时停止曝气,活性污泥不会因此而坏掉,白天恢复运转后,出水不会恶化,这样可以节约用电。 此外,曝气——二沉系统必须每天打扫,做必要的清除和冲洗工作,对做沉降用的量筒每天都应清洗干净,特别是要清刷出水堰,检查吸泥机、吸泥管的畅通,以保证二级处理的正常运行。 三、活性污泥法处理系统运行效果的检测。 曝气池运转过程中,为了保证良好的处理效果,积累经验,必须对处理情况进行经常的监测,监测的项目要根据污水的特点而定,一般项目有: (一)反映处理效果的项目:进出水BOD5、COD、总的与溶解性的SS和进出水的有毒物质。 (二)反映污泥情况的项目:污泥沉降比SV%、MLSS、MLVSS、SVI、DO、微生物观察等。 (三)反映污泥营养和环境条件的项目:氮、磷、PH、水温等。 SV%和DO值班人员要经常测定,最好2—4小时测一次,至少每班也应测定一次以便及时调节回流污泥和空气量,微生物镜检一班一次,掌握污泥异常现象,除氮、磷、MLSS、MLVSS、SVI可定期测定外其它各项应每天测一次,水样除DO之外一般均取混合水样。 根据检测的项目数据、找出规律、指导运转,运转管理人员每天要记录进水量、回流量和剩余污泥量,同时记录空气量、排砂量等。 第6章 污泥的处理 第6.1节 污泥的来源、分类及性质 一、污泥的来源与分类 城市污水处理厂的污泥按所含主要成份的不同,可分为污泥和沉渣。 (一)按污泥性质分 以有机物为主要成分的称污泥,污泥的主要特性是有机物含量高,容易腐化发臭,颗粒较细,比重较小,含水率高不易脱水,呈胶状结构的亲水性物质,易用管渠输送。污泥中往往含有很多植物营养素,寄生虫卵、致病微生物及重金属离子等。初次沉淀池、二次沉淀池的沉淀物均属污泥。 以无机物为主要成分的称沉渣,沉渣的主要特性是颗粒较粗,比重较大,易脱水;但流动性较差,不易用管渠输送,也不易腐化。沉砂池以及某些工业废水物理、化学处理过程中的沉淀物(如铁屑、焦炭、石灰渣等)均属沉渣。 (二)按处理方法分 初沉池污泥:污水在一级处理过程中,由初次沉淀池产生的污泥,这部分污泥称为初沉污泥。由固体物质组成,其成分随原污水的成分不同而异,所产生的污泥一般具有生活污水污泥的特性,又有工业废水的特性,有机物含量较高,呈灰色或黄灰色糊状物,易腐化,有酸臭味。存在大量的细菌、病毒、寄生虫卵等病原菌,由于工业废水的混入,又有大量工业污染源物质,重金属和有毒物质。初沉池污泥在适合的操作条件下能很快地消化。 腐殖污泥与剩余活性污泥:指污水在二级处理过程中产生的污泥、生物膜法(生物滤池,生物转盘等)后的二次沉淀池沉淀物称腐殖污泥,活性污泥法后的二次沉淀池沉淀物称活性污泥,扣除回流至曝气池后,剩余的部分称剩余活性污泥。 消化污泥:初次沉淀污泥,腐殖污泥与剩余活性污泥经消化处理后,称消化污泥或熟污泥。 熟污泥含水率得到降低,污泥性质得到改善,污泥呈黑色,有焦油味,大多数病源菌已被消灭,变成稳定的腐殖质,易于脱水,破坏和控制了致病的生物。 未经消化的污泥又称生污泥。 深度处理污泥:指深度处理(或三级处理)产生的污泥,常称化学污泥。(如用化学法混凝沉淀等方法产生的污泥)这些污泥在城市污水处理厂中很少见到。 二、污泥的性质与分析指标 污水处理厂的污泥成份与数量受到城市下水道的体制(分流制式合流制),居民的生活水平(如用水标准等),工厂的性质与数目、污水处理的方法、处理厂的负荷等各种因素的影响,污泥处理工艺的操作人员必须熟悉了解掌握本厂污泥的性质。 污泥的主要分析项目有:污泥的含水量与含水率、挥发性固体和固定固体含量、有机份的组成和分类、污泥的脱水性能,污泥的可消化程度,湿污泥的比重和干污泥的比重,污泥的肥份,污泥的燃烧价值等。 (一)污泥的含水量与含水率 污泥中含有大量的水分,所含水分种类如图1-3: 1.空隙水:颗粒之间的空隙水约占污泥水份的70%。 2.毛细水:污泥之间的毛细管水约占20%。 3.吸附水:颗粒之间的吸附水。 图6-1 污泥含水分示意图 4.污泥内部水:在细胞内部的液体称内部水。除去这部分水必须破坏细胞膜。 以上污泥中所含水份的空隙水由浓缩和脱水去除;毛细水单独浓缩无法去除,必须用人工干化、热处理或机械脱水法去除;污泥颗粒吸附水、内部水共约占10%,也只能用人工加热干化焚烧法才能去除。 污泥中所含水分的多少称含水量。污泥含水量用含水率来表示。即单位重量的污泥所含水分的重量百分数,污泥的含水率一般都很大,比重按近于1,所以在污泥的浓缩过程中,体积、重量及其中干固体含量之间的关系,可用式(1—1)进行换算: (1—1) 式中:P——污泥含水率(%); P1,V1,W1,C1——含水率为P1:时的污泥体积、重量及干固体浓度(以污泥中干固体所占重量%计); P2,V2,W2,C2——含水率为P2:时的污泥体积、重量及干固体浓度(以污泥中干固体所占重量%计)。 公式(1一1)适用于含水率在65%以上的污泥。因低于65%污泥的体积由于固体颗粒的弹性,不再收缩。 第6.2节 污泥的一般处理处置方法 污泥的一般处理方法与流程见下图: 图6-2 污泥的一般处理方法 上述流程可根据各地条件,进行取舍和组合。 污泥浓缩的目的是使污泥初步减容,缩小后续处理构筑物的容积或设备容量,常采用的工艺有重力浓缩、离心浓缩和气浮浓缩等。 消化的目的是使污泥中的有机物分解,易腐败的部分有机物被分解转化后,就不易腐败,而且恶臭大大降低,方便运输及处置,同时,还可以杀灭大部分的蛔虫卵、病原菌和病毒;大大地提高污泥的卫生指标,消化还可以将有机物转化为沼气,使其中的热能得以利用,同时还可以进一步提高肥效,它分为厌氧消化和好氧消化两大类。 预处理的目的在于改善污泥脱水性能,提高机械脱水设备的生产能力,它的主要方法是化学调节法。 污泥脱水的目的是使污泥进一步减容,使污泥由液态转化成固态,便于运输和填埋,它分为自然干化和机械脱水两大类。最终处置的目的是采用某种途径将最终的污泥予以填埋。 污泥处置的途径很多,主要有农林使用、卫生填埋、焚烧和生产建筑材料等。 综上所述,污泥经过适当处理后,如果符合卫生标准,则可进行综合利用,在消化过程中产生的污泥气可作为能源或化工利用,可见污泥处置,是积极的,甚至是具有生产性的。 第6.3节 污泥浓缩的种类方法 污泥浓缩有重力浓缩、气浮式浓缩及离心浓缩。一般广泛使用重力式。 重力浓缩池可分为间歇式与连续式两种,前者主要用于小型处理厂,也包括湿污泥池,连续式浓缩池用于中、大型水处理厂。连续式重力浓缩池形同幅流式沉淀池或竖流式沉淀池。 连续式重力浓缩池的基本工作状况及其人流与出流之间的物质(包括水与固体物)平衡见下图 。需要浓缩的污泥由中心管流入浓缩池称为入流,从溢流堰溢出上清液称出流。浓缩污泥集中在浓缩池底部污泥斗中,并从池底排出称底流(即浓缩污泥)。 图6-3 浓缩池工作原理 XXX厂浓缩池作为增大后续脱水机处理量的重要构筑物,采用机械连续式重力排泥处理剩余污泥。进泥含水率约为99%-99.3%,出泥含水率约为98%-98.4%。 重力浓缩存在的主要问题有: 夏季温度高,池内污泥反硝化或者发酵产生的气体使污泥上浮,影响浓缩效果。此时应加大进、出泥量,加大池面清理力度。 冬季往往有机分更高,沉降性比较差,造成污泥沉降缓慢,影响浓缩效果。此时应减小进泥量,或者同时开启两座浓缩池。 第6.4节 污泥脱水的基本理论和原理 一、过滤基本理论与方程 污泥脱水是依靠过滤介质(多孔性物质)两面的压力差作为推动力,使水分强制通过过滤介质,固体颗粒被截留在介质上,达到脱水的目的。造成压力差的方法有四种;(1)依靠污泥本身厚度的静压力(如污泥自然干化场的渗透脱水);(2)在过滤介质的一面造成负压(如真空过滤脱水); (3)加压污泥把水分压过过滤介质(如压滤脱水);(4)造成离心力作为推动力(如离心脱水)。 二、带式压滤机脱水的工作原理 1、带式脱水机的四个工作过程: 絮凝剂在与污泥充分反应后,脱稳的污泥,受到两层滤布的高压下,挤出污泥颗粒间的空隙水,并得到密实的过程。污泥经带式脱水后,含水率一般在80%左右。 带式脱水机在完成一个从进泥—到出泥周期,共有四个过程。 第一个过程,污泥的絮凝阶段。通过投加阳离子型聚丙烯酰胺,使污泥脱稳,颗粒互相凝聚,药剂投加在脱水机前的搅拌槽内,并反应大约20~30秒的时间。 第二个过程为重力脱水阶段,脱稳的污泥在滤布上,依靠本身的重力,使污泥本身析出的水透过滤布排走。这一过程大约需要1—2分钟的时间,其污泥的体积缩小50%左右,此时污泥的含水率大约为94%~90%,而且也是均匀表面滤饼的形成过程。对整个脱水过程都有影响。 第三个过程为污泥的压缩脱水阶段。这一过程依靠上下两层滤布的张力,对中间层污泥产生竖向,垂直的压力,使颗粒间的孔隙水滤出。滤饼形成,完成污泥脱水的90%以上。污泥的含水率大约在80%以下。 第四个过程是污泥的剪切压缩过程。其间靠污泥小辊的转折,产生剪切,靠两层滤布的张力产生压缩。污泥层象弹簧一样、紧、缩。这一过程的作用引起泥饼释放水份数量的增加,同时也达到污泥的更高压缩过程。 第6.5节 污泥带式脱水机运行原理及注意事项 带机房采用安德里兹浓缩带式一体脱水机,型号: PDL-2000,网带2*8.5,功率2.2kw,网带速度4.1-15.1m/min,冲洗水压8bar,空气压缩机压力6bar。 制药箱2台,采用3箱式,用固体絮凝剂聚丙烯酰胺,第一箱进水进药-第二箱搅拌-第三箱制备备用,常用浓度千分之2,进水由调节阀调节进水量,进药由调节电机频率调节进药量,以达到符合浓度要求的药液浓度。 进药泵6台(变频),把药箱药液供给脱水机上部的泥药混合筒,中间加水二次稀释。进泥泵6台(变频) 把机房外污泥均质池的污泥供给脱水机上部的泥药混合筒与药液混合。 1、 脱水机工作原理 加了絮凝剂的污泥通过混合器输送到进料箱,体积增加,泥水分离,然后进入浓缩段的滤网上进行重力浓缩,90%的水分通过滤网排出。 重力浓缩段有交叉连接的偏流挡板,用于翻动污泥,利于水分排出。 浓缩后的污泥通过刮板进入下部的脱水段,脱水段滤网分为内网外网,利用气缸调节辊来调节网带的张进度。 每条网带都配有自动纠偏装置,通过调节弹簧气囊中的空气量来控制。 滤网边缘位置有感应板,控制滤网跑偏,操作时按内外网的不同旋钮“逆来顺去”操作。污泥在内外网压滤中将浓缩后的污泥进一步脱水,最后由刮板清除到无轴螺旋输送器,装车外运。 2、 日常操作 1、 开机前药箱制备标准浓度的药液 2、 检查冲洗水阀门、进药泵、进泥泵闸门,空车运转冲洗滤网10分钟,打开无轴螺旋,然后进药进泥,调整流量。 3、 检查上部出泥口流量分布是否均匀,有无堵塞现象,及时疏通;运行时要时刻注意上部出口布泥情况,务必保证均匀。布泥不均是导致虑带跑偏的主要原因,应在值班时勤加巡视。 检查泥水分离情况,检查上部清洗喷头有无堵塞,及时手动疏通清洗喷嘴。 4、 检查下部脱水段滤网运转速度及左右垂直度、清洗喷头水量,机器后面出泥刮板有无杂物,保证出泥泥饼呈片状自然脱落。 滤网在回程时没有污泥及杂物粘连,以利冲洗时防滤网堵塞影响出泥质量。 3、 故障部分 1、 药箱制药时发生不启动或不停车时,检查清理上部液位控制探头有无短路或杂物屏蔽;注意下药螺旋不要堵塞。 2、 冲洗水量不足造成滤网不干净,检查清理冲洗水滤筒杂物或下部喷头清洗。 3、 滤网跑偏:检查调整内外网压力旋钮纠偏,纠偏时停泥停药,做故障屏蔽,故障信号清除后屏蔽删除。 4、 进泥时没流量显示:检查泥管是否有气堵,必要时放气消除,注意冬季室内外管道或泥泵有无冻住现象。 5、 出泥泥质含水率不达标调整药泥比,以达到最佳配比及最经济指标。 4、 运行中注意安全事项 1、 污泥脱水机房工作环境特殊,泥、水、气、电,空气潮湿,药液湿滑,操作中务必按技术操作规程及岗位安全责任制要求,严格遵守。上岗操作各种安全防护用品齐备,泥区有特殊防爆防火要求,安全第一思想时刻牢记。 2、 加强与水区的密切联系,协调配合,保持信息畅通。巡视检查时按工艺流程路线:先检查浓缩机房贮泥池剩余污泥来泥流量,确认池中液位及两台排泥泵运转是否正常。 检查浓缩池液位计刮泥机是否运行正常,注意浓缩池浓缩效果,保证上清液出清水,适当调整出泥泵频率,注意浓缩池池面及出水槽出水堰不要有杂物影响出水效果。 检查临时泵房排泥泵运转情况及频率读数,根据脱水机运行台数和浓缩池运行情况确认频率。 检查脱水机房贮泥池液位及4台搅拌器运转情况,当发现搅拌器故障及时报修。 3、 脱水机周围湿滑,有害气体及水雾浓度大,注意防护;接触电气时注意防触电,防机械伤害。接触药箱药粉药液时注意放喷溅,做好口眼呼吸道防护,药箱周边注意防滑,防摔伤。 4、 无轴螺旋三级传送,尤其注意室外斜螺旋机的开启状态,防止设备事故。 夜班由于照明视线原因,脱水机内部及背后操作时格外注意,防止人身事故。 设备做好日常维护保养,设备及地面的清扫,运转部件的加油养护按要求定期定时做好。尤其注意设备人工清洗时电气部分的防护,防止触电事故。 上下楼梯时防碰伤,防坠落,泥区高大建筑物多,室外巡视时注意防风、防止高空坠物伤人。 第7章 污水的消毒处理 第7.1节 污水消毒的概述 一、污水消毒的目的 城市污水经二级处理后,水质已经改善,细菌含量也大幅度减少,但细菌的绝对值仍很可观,并存在有病原菌的可能。因此在排放水体前或在农田灌溉时,应进行消毒处理。污水消毒应连续运行,特别是在城市水源地的上游,旅游区,夏季或流行病流行季节,应严格连续消毒。 二、污水消毒标准   我国的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)将粪大肠菌群列为基本控制项目。该标准规定执行二级标准和一级B类标准的污水处理厂粪大肠菌群最高允许排放浓度不超过 10000个/L(即1000个/100 mL),执行一级A类标准的不超过1000个/L(即100个/100 mL)。 第7.2节 污水的消毒方法 一、污水的氯消毒 氯消毒的目的是使致病的微生物失去活性。不同微生物对氯的抵抗能力递减的顺序是(1)细菌芽孢,(2)原生动物孢囊,(3)病毒,(4)营养细菌。因为在现行方法中,氯消毒的效率由大肠菌的杀灭情况来测量,所以只能保证致病细菌营养型的灭活。氯消毒一般利用氯气或次氯酸盐。氯消毒是废水处理的出水排入地面水之前的最后一步处理。由于氯和氯消毒的产物对水中有机体有毒并可能对人有致癌作用,在设计和运行氯消毒设备时要十分小心,以保证杀死细菌最多而在处理系统出水中氯的浓度最小。 氯气极易溶于水(20℃,1大气压可溶解7160毫克/升)。当它溶于水中时,氯很快水解形成次氯酸。 图7—1 水中HOCl和OCl百分数与PH的关系 Cl2+H2O≒HOCl+H++Cl- 当氯浓度少于1000毫克/升而PH值大于3时,水解作用实际上趋向完全。次氯酸在水中离解形成次氯酸离子 HOCl≒OCl-+H+ 次氯酸在水中的离解与氢离子浓度有密切的关系。在两种不同温度下,PH值对水中次氯酸根分布的影响示意图7—1。在水中的HOCl。OCl称为游离有效氯。当次氯酸盐如与次氯酸钙溶于水中时,也离解形成次氯酸根。 Ca(OCl)2→Ca2++2OCl- 根据HOCl在水中所产生的次氯酸根与溶液中的氢离子,和次氯酸形成平衡。 在评价氯化合物的消毒效率时,通常应求得试验微生物减少百分数和在规定接触时间以后剩余氯的浓度之间的关系。当氯加入含有硫化氢、亚硝酸盐、亚铁盐以及二价锰离子等还原剂的水中时,在加氯总量和接触一定时间后剩余氯浓度之间会产生差额。在应用余氯标准时,假设微生物减少的效率是余氯的一个函数。然而此假设并不是经常正确的。 有很明显的证据说明在要求的需氧量得到满足的期间致病菌就会被杀死。水中次氯酸与氨反应产生一氯胺、二氯胺和三氯化氮。 NH4++HOCl→NH2C1+H2O+H+ NH2C1+HOCl→NHCl2+H2O NHCl2+HOCl→NCl3+H2O 所产生的各种氯胺的数量取决于PH、温度、接触时间以及初始时氯与铵氮Cl2:NH4+-N)的比率。当PH值在7.8—8.0之间,重量比为5:1时;所有游离氯能在少于1分钟的时间内转化为一氯胺。当重量比增加时,形成了一些二氯胺。对pH较低(PH<6)时,三氯化氮的浓度明显增加,三氯化氮有不良气味,应避免其出现。 水中的氯胺少量水解而形成次氯酸。氯胺消毒的效率取决于形成次氯酸的数量以及速率。以氯胺形式存在于水中的氯称为化合性有效氯。 次氯酸在水中也能与酚和有机氮化合物发生反应,并形成相应的产物。后者几乎没有消毒能力,并往往有不良气味。氯化了的有机氮化合物可能有毒。 把氯加入含还原剂(氨和有机胺)的水中,并绘制剩余氯与得到剩余氯所需氯的剂量的关系曲线,则得出如图7—2的曲线。最初所加的氯与存在的还原剂的反应,并还原成氯化物,不能测出余氯。图7—2中由从a到b的部份表明了氯与还原剂的反应。在b点的氯剂量表示为满足还原剂的要求所需的氯量。在水与废水中发现的还原剂包括硫化氢、亚硝酸盐、亚铁盐以及二价锰离子。 在满足了还原剂的需氯量以后,再加入氯将形成氯胺。形成的氯胺即化合性有效余氯。当所加的氯与溶液中全部的氨和有机胺完全反应时,(在曲线上c点)再加人氯将产生氯胺的氧化。氯胺氧化一方面减少了余氯量(曲线上c到d),同时形成了氮气和其它化合物,例如硝酸盐和三氯化氮。余氯的降 图7—2 典型的折点氯消毒曲线 低是原子氯还原到最低氧化态,即氯化物的结果。   完成氧化之后,进一步将氯加到系统中将导致游离性有效余氯的增加。氯胺氧化完成的那一点(曲线上d点)通常称为折点,折点氯化处理目前正用于废水处理中。除了用于保证形成游离性有效余氯达到消毒目的之外,折点氯化处理还用于去除废水出水中的氨,尤其是在大量排水时。以氯对生活废水出水进行消毒,一般认为当加入适量的氯接触15分钟后可得到化合性有效余氯0.5毫克/升即已足够。为得到可测量的余氯所需加人氯的量称为需氯量。 图7—3表示了简单的加氯系统中的设备。氯溶液由带孔眼并沿混合池整个截面敷设的塑料管加入废水出水中。在最大流量条件下混合池应有30秒理论停留时间。一种小型高速混合器可以保证使氯溶液与出水得到彻底混合。加氯的出水流人氯接触池中,接触池是折流式的长而狭的渠道。 渠道长度能用下式计算: L= 式中:V—渠道长度; V/Q—理想的停留(接触) 时间; W—渠道宽度; 图7—3 简单的加氯系统 D—水深; Qmax—最大流量。 为了在最大流量情况下保持接触15分钟时间,宽0.3米,深度1.33米的渠道长度应为: L=0.024Qmax 为便于除去累积的沉淀固体,渠道应要装有排水口以及管道,以便在低流量期间可分隔并冲洗渠道的各个部分。 加氯消毒设施的运转管理工作有二方面,一方面是正确掌握加氯量,另一方面是维护保养加氯设施。 加氯量在设计时,对生活污水,采用如下数据: 一级处理后的污水20~30mg/1 不完全人工二级处理后的污水10~15mg/l 完全人工级处理后的污水5~10mg/l 实际运转时,不能按上述投加量加氯,必须以出水余氯约0.5mg/l为准则来掌握。氯投入污水后,必须和污水混和、接触、消毒。才能氯化部分有机物和还原性无机物。氯含量从而逐步减小。为保证消毒效果,一般有加氯设施的污水厂,都有混合接触池。保持污水和氯有半小时以上的接触时间,经半小时接触后的余氯量应不小于0.5mg/l。 过高的余氯量没有必要,反而浪费药剂,过低的余氯量不能保证消毒效果。在运转中,必须1—2小时测定一次余氯量,据此调节加氯量,当余氯量过高时,降低加氯量,当余氯量过低时,增加余氯量。 此外,还需注意,当污水量变化时,及时调整加氯量。当污水前阶段处理效果变化时,及时调整加氯量,当季节变化时,及时调整加氯量。 氯是一种黄绿色气体,在标准状态下,比空气重二倍半,有特殊的强烈的刺鼻嗅味,在常温常压下是气体,可是只要加压到5~7个大气压时就会变成液体。液氯为黄色透明液体,0℃时一升液氯重1.468kg,相当于463升的气体氯即1kg液氯可获得300升的气体氯,当温度上升时,液氯的体积急剧地增加,在10℃以下,氯和水结合成黄色晶体的水化物(C12·8H20)叫做氯冰,这种现象有时造成操作上的困难,液氯在常温下;比水重1.5倍。 氯对人的呼吸器官有刺激作用,浓度大时,起初引起催泪,每升空气中含中0.25mg浓度的氯气时,在其间停留30分钟即可致死。超过2.5mg/l浓度时,能短时间致死。 氯气中毒能引起气管炎症,直至引起肺脏气肿,充血出血和水肿,为防氯气泄漏和中毒,需注意有关安全事项和操作规程。 二、紫外线消毒 早在1878年人类就发现了太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用。1901年和1906年人类先后发明了水银光弧这一人造紫外光源和传递紫外光性能较好的石英材质灯管,法国马赛一家自来水厂很快在1910年首次使用紫外线消毒工艺。 紫外线消毒与氯消毒比较,具有如下优点:(一)消毒速度快,效率高。根据试验结果证实,经紫外线照射十几秒钟即能杀菌。一般大肠杆菌的平均去除率可达98%,细菌总数的平均去除率96.6%,细菌总数的平均去除率为96.6%。(二)不影响水的物理性质和化学成分,不增加水的臭和味;(三)操作简单,便于管理,易于实现自动化。紫外线消毒的缺点是:不能解决消毒后在管网中再污染问题,电耗较大,水中悬浮物杂质妨碍光线透射等。 图7—5 紫外线消毒工艺流程 三、二氧化氯消毒 二氧化氯在常温下为带有浅绿色的黄色有毒气体,其味道比氯更大。遇电火花、阳光直射或加热至60 ℃以上时,极易发生爆炸。二氧化氯易溶于水,在水中的溶解度:25 ℃时为81.06 mg/L,40 ℃时为51.4 mg/L。二氧化氯水溶液在暗处和pH中性下可稳定保存。   二氧化氯与微生物接触时,对细胞壁有很强的吸附与穿透能力,能有效地氧化细胞内含硫基的酶,使微生物蛋白质中的氨基酸氧化分解,导致氨基酸链断裂、蛋白质失去功能,致使微生物死亡。它的作用既不是蛋白质变性,也不是氯化作用,而是很强的氧化作用的结果。   二氧化氯在较广的pH范围内(6~10)杀菌性能保持不变,二氧化氯与水中杂质的反应速度比氯快。二氧化氯的强氧化性决定了它的高杀菌能力,二氧化氯能杀死细菌、芽孢、藻类,并能有效地消灭大肠杆菌、脊髓灰质炎病毒、军团病毒等。在投加量相同的情况下,ClO2的消毒作用比Cl2大得多,而在出水中的残留浓度却较低。美国的饮用水标准中所列的CT准数(消毒剂浓度与接触时间的乘积),在对地表水进行消毒处理以使99.9%的梨形虫失去活性的过程中,当pH=6~9时,氯为120~270,二氧化氯为54,臭氧为3。 第8章 三级处理及污水回用 第8.1节 三级处理概述 一、处理目的和意义 三级处理是对二级处理后出水再进一步处理,以提高出水的水质。 城市污水经二级处理后,其水质得到较大的改善,但还有一些污染物质未能去除,这些污染物质包括: (一)可溶的无机化合物,如氮化合物,磷酸盐、硫酸盐、氯化合物、钙、镁、钾、钠等。 (二)残留的有机化合物,包括二级处理后残留的生物可降解的有机物(一般占可降解有机物总数的10%左右)及生物不能降解的有机物。 (三)少量的微粒固体和胶状物质。 (四)残存的病原体,如细菌、病毒等。 这些污染物质排入水体后,将造成以下问题: 1、使水体带有颜色、气味、影响下游给水水质或使鱼类产生异味。 2、由于氮、磷化合物等排入,造成水体富养促使藻类繁殖,藻类尸体将消耗水中大量溶解氧并使水体混浊不清,影响水体利用。 3、由于细菌和病毒的残存,影响水体卫生危害健康。 4、水体无机盐类,超过一定数量后,影响某些工业用水和城市用水。 由于存在上述问题,对于某些水质要求高、具有特殊用途的水体,二级处理后的水质,显然不能满足要求,此外在缺水地区或由于其他方原因,拟将处理后水重复使用,所以城市污水三级处理的目的就是为了减少水体的污染或提供于重复使用的水,它对于保护水体和开辟第二水资源,均具有重要的意义。 二、三级处理概述 城市污水三级处理方法很多,主要有: (一)化学澄清:包括化学混凝、絮凝及沉淀等方法。污水的化学混凝是在污水中投加混凝剂与助凝剂,除去水中胶状物质及悬浮固体,常用的混凝剂有硫酸铝、聚合铝、三氯化铁、石灰等。 (二)再碳酸化:目的是降低污水的PH值,使水处于碳酸钙平衡状态,避免钙垢的沉积,再碳酸化法是向污水中加入二氧化碳。 (三)氨解吸:是污水中除氨的主要方法利用氨在污水(液相)与空气(气相)中的分压力之差,将氨从污水中解吸出来转移到空气中,主要构筑物为氨解吸塔,其解吸效率与温度有关,当温度下降时,效率也随之降低。 (四)活性炭吸附:活性炭具有很强的吸附能力,可吸附污水中悬浮固体及可溶性有机化合物(包括生物难降解的有机物),使污水进一步净化,但活性碳经过一段工作时间后,将逐渐失去吸附能力,需要进行再生,以便重复使用。 (五)过滤:目的是去除污水中的微粒物质,包括细菌、病毒等。有表面过滤和深层过滤等方法。 (六)消毒:为了消除生物污染物、杀灭细菌和病毒。要对污水进行消毒处理,消毒的方法有氯消毒、臭氧氧化消毒、紫外线消毒和高温消毒等。最常用的是氯消,毒、简便、经济,一般效果较好,但对于有些病毒,如传染性肝炎病毒,氯消毒效果不好;宜采用其它消毒法。 (七)除盐:去除污水中溶解性无机盐类,具体方法有离子交换、反渗透电渗析蒸馏、电解法等。 第8.2节 三级处理方法 一、过滤 (一)概述 过滤是去除液体中悬浮物、胶体、微生物最有力的手段,过滤技术以其机理可分为滤并过滤和深层过滤,滤并过滤以滤布、滤网等为过滤介质,多用于悬浮物浓度高,以回收液体中悬浮物质为目的的场合,常见于污泥脱水技术中,近几年发展了微滤与超滤技术,这类技术主要依靠筛除作用,把液体中悬浮物截留在过滤介质上,有的先在液体中掺加过滤介质(如硅藻土)使在滤网上形成薄膜,然后起过滤介质作用。深层过滤以相当厚的多孔介质作为滤料,依靠吸附、沉淀、接触、凝聚等复杂作用把液体中悬浮物截留在滤料中,深层过滤多用于悬浮物浓度较低,以净化流体为目的。对滤层的要求是既能保证悬浮物渗透到滤层深处,充分发挥整个滤层的截污能力,又能保证悬浮物不穿透整个滤层,取得良好的过滤效果。 (二)滤池的过滤过程 滤池的运行过程主要是过滤和冲洗两个过程的重复循环,过滤池一般是钢筋混凝土建造的水池。池内有集小渠、洗水槽、滤料层、承托层和配水系统等五个部分,在池旁有管廊,管廊内有各种管渠和阀门,每格滤池的构造见图8—1。 过滤时,清水支管3和混水支管2上的阀门开启,冲洗水管上的阀门和排水阀关闭,原水从浑水干管1经集小渠6,洗水槽13流入滤池,再经过滤料(砂)层7,水就变清了,清水经承托层8(卵石和砾石)配水系统的支管9汇集到配水干管10,最后经清水管汇流到清水池贮存,这就是整个过滤过程。 (三)过滤机理 过滤时,水中杂质随着水流移动,多次和滤料接触;因为经过混凝沉淀的水,水中所含杂质颗料随着水流通过滤料层的时候,要经过弯弯曲曲的水流孔道,杂质颗料和滤料的接触机会很多,在接触的时候,由于吸附作用,杂质粘附在滤料的表面,杂质逐层去除,水就逐渐澄清,这是滤池能够使水变清的主要原因,根据这个观点,有时还可以在滤表面进行凝聚过程,由于它是以滤料颗粒作用为接触介质,所以叫做接触凝聚作用。上面谈到了水中杂质碰到滤料,发生接触凝聚,于是杂质粘附在滤料表面,使水澄清这只是一方面,另一方面是水流的冲刷力又使粘附的杂质从滤料表面剥落下来;当粘附力大于水流冲刷力时,杂质就被粘附,反之,杂质就脱落,继续随水流向滤料的下层移动。 图8—1 快滤池构造 过滤开始时,杂质首先碰到滤料层的表面,由于滤层比较干净,孔隙较大,孔隙内的流速较小,也就是水流冲刷力较小,于是粘附力占优势,大部分杂质被这层滤料截面,还没有粘附或粘附不牢的少量杂质继续下移,被下层滤料截留,如此层层截面杂质,滤池出水便获得澄清,随着过滤的延续,上层滤料所截留的杂质越来越多,孔隙越来越小,一方面孔隙流速加大,另一方面粘附杂质的滤料表面积减小,这点杂质从滤料表面上的脱落现象开始占上风,该层滤料的净水作用逐渐减小,没有截留的杂质将被下层滤料截留,下层滤料逐渐发挥进水作用。就这样杂质逐层向下推移,逐层截留,达到净水的目的。在了解过滤机理的同时,要掌握滤速,杂质穿透深度和含污能力等概念。 1.滤速:滤速是指每平方米滤池面积在一小时内滤过的水量,滤速单位是m3/m2·n或m/n,滤速并不是水流在砂层孔隙中真正的流速,而是单位面积滤池所通过的流量,它是衡量滤池生产率的一个主要指标。滤速的提高有一定的限度,一方面要考虑到过滤后的水质是否符合要求,另一方面也要考虑到不要因水头损失迅速增加而使滤池冲洗过于频繁。 目前,在我国使用的滤池,绝大多数是变速过渡,它的特点是刚开始过滤时,滤料是干净的,孔隙较大,阻力较小,那时的滤速最大,随着过滤时间的延续,孔隙逐渐被杂质阻塞,阻力增加,滤速就逐步慢下来;所以整个过滤过程的滤速是变化的。 2.杂质穿透深度:在过滤过程中,从滤层表面以下某一深度处所取水样恰好符合过滤水水质要求时,那个深度便叫杂质穿透深度,生产上关心的是过滤结束滤池需要冲洗时的杂质穿透深度。在保证滤池出水水质的前提下,要求滤层中杂质穿透深度越大越好,使整个滤料层充分发挥净水作用。 3.滤层含污能力:在过滤周期结束时,整个滤层单位体积滤料中所截留的杂质重量,叫滤层含污能力,以kg/m3为单位,含污能力大,表明滤层所发挥的净水作用大。滤层含污能力与杂质穿透深度有着密切的关系。 在过滤过程中,随着滤层中杂质的积累,阻力逐渐增大,如果在滤层不同深度处接出几根玻璃压管,从玻璃管中的水位变化就能看到滤层中水头损失增长情况,根据实测,水流通过砂层时,各层的水头损失是不相同的,上层的水头损失大于下层的水头损失。生产实践经验还告诉我们,上层水头损失增加的速度也较下层为快。这是因为上层滤料的颗粒小,截面的杂质多,所以水头损失大部分集中在面层,而滤层越向下滤料越粗,截留的杂质越少,所以水头损失小,在过滤时水头损失的增长也较缓慢。从图8—2所示的测压管可以看出,各条管中的水面是不相等的。靠近面层的测压管中,它们的水位相差大,位置低的那些测压管,水位相差小。水位差反映滤层的水头损失,因此水头损失从上到下逐层减小,1—2层的水头损失h1-2大于2—3层,而2—3层的水头损失h2-3又比3—4层大,等等。 (四)滤池的反冲洗 过滤池过滤时间长了以后,杂质可能穿透滤层而随水流出滤池,使过滤水水质不能满足要求,或是滤层中孔隙变小,水头损失增大,以致滤速或出水量减少,都会影响滤池的正常工作,为此过滤池必须定期冲洗,但是滤池并不是等到上述情况出现时才冲洗,通常根据长期运转经验,按规定时间冲洗。这样管理比较方便,从过滤开始到冲洗结束的一段时间,称为快滤池的工作周期,根据滤池进水的水质和滤速,工作周期一般为12—24小时左右。 冲洗目的是去除滤层中积聚的杂质,以便滤料层迅速恢复工作能力。冲洗时,关闭过滤水支管上的阀门,等到水位下降到滤料面层以上lOcm左右时,再关清水管上的阀门(图8—1),然后开启排水管和冲洗管上的阀门。冲洗不从冲洗水管经配水系统的干管、支管、从下向上流过承托层和滤料层,滤料在上升水流的作用下悬浮起来,并逐渐膨胀到一定高度。这时滤料颗粒互相碰撞、摩擦、粘附在滤料表面上的污泥等杂质便脱落下来,冲洗废水排人洗水槽,再经滤水渠和排水管,流人沟渠、滤池冲洗到排出的水较清时为止,一般冲洗几分钟。 到冲洗结束时,滤层已得到清洗,一般冲洗后不立即使用,要等一段时间,待滤层中的砂粒稍稳定后,再过滤较好,保证滤池的冲洗质量很重要,由于冲洗不好可以造成下列不良后果。 1.冲洗时,往往因冲洗水量不够或冲洗时间太短等原因,而使滤料表面上的污泥不能脱落。或已经脱落,但污泥不能及时随水流排出池外,等到冲洗完毕时,这些污泥又重新落在滤料层表面上,如果长期冲洗不干净,滤层表面就覆盖污泥,甚至象一层“泥毯”一样,影响正常过滤。 2.滤料颗粒表面的污泥如果经常冲刷不净,因污泥颗粒互相粘附的结果,将会结成泥球,如不及时排除“泥球”会越结越大,有时泥球直径可大到20—30mm,甚至更大。 3.由于滤池局部滤层冲洗水的流速过高,使承托层移动,造成漏砂现象,砂和清水一起带到清水池,由于漏砂严重,一方面要清砂,另一方面还要补加一些新砂。 4.冲洗时,由于冲洗强度过高或布水不均匀,以致滤料被冲除滤池外。 当滤池发生上述现象时,需及时采取措施,为了提高过滤池的冲洗效果,应注意下几点:   (1)要有足够的冲洗强度,使整个滤层都得到膨胀,但又须注意不使滤料给水流冲走。 冲洗强度q是指冲洗时,每m2平方米滤池面积上所通过的流量,单位1/s·m2,实际上,冲洗强度也可以看成是反冲洗流速,它和滤速的含义一样,只是方向相反而已。 冲洗强度与滤层膨胀率、水温、膨胀粒径及比重等有关,为了保证足够的膨胀率,要求的冲洗强度越大、水温越高,所需的冲洗强度也越高,滤池常用的冲洗强度在12—151/s·m2范围内,滤料层在冲洗时的膨胀程度,用滤层膨胀率表示,所谓滤层膨胀率是指滤层膨胀后所增加的厚度和滤料层厚度的比值可用公式表示为 e= 式中e—滤层膨胀度(%) Lo—滤层膨胀前厚度(cm) L—滤层膨胀后厚度(cm) 滤层膨胀率对冲洗效果影响很大,如果滤层膨胀率不足,下层滤料可能不动,致使滤料冲洗不净,但如膨胀率过大、滤料颗粒的间距增大,碰撞摩擦机会将减少,冲洗也不能干净。而且所需冲洗强度也大,浪费了水量,此外,当冲洗强度过大时,也会因承托层移动造成滤料漏失的可能。 合适的膨胀度应使下层最粗的滤料刚刚开始浮动,根据生产经验,滤池膨胀率应在45%左右。 (2)要保证一定的冲洗时间,如果冲洗强度已够而冲洗时间不足,一方面滤料颗粒没有足够的碰撞摩擦机会,以充分洗去表面上的污物。另一方面,冲洗时间太短,冲洗下来的污泥不及排走,冲洗废水的浊度高,会造成滤层积泥现象,因而出现“泥球”。 (3)整个滤池中冲洗水尽可能均匀分布,总的来说,冲洗强度、滤层膨胀率和冲洗时间等都须加以重视,如果冲洗水在整个滤池中分布不均匀,造成部位冲洗流速过大而有一些部位流速很小时,想必冲洗流速小的地方,滤池冲洗不干净,而冲洗流速大的地方,承托层将会移动,造成漏砂,因此,冲洗均匀性极为重要。 (五)滤池的冲洗方式 滤池的冲洗方式:单独用水以下向上反冲洗,使用最广泛,同时使用表面冲洗装置、以及空气和水一起反冲。 单独用水反冲洗时,必须使整个滤层膨胀起来,呈悬浮状态,冲洗用自来水,或过滤水。表面冲洗装置是放在砂面上50—70m/min有孔小管。主要利用从小孔喷出高速水流,搅动表层滤料去除砂上粘附的杂质,冲洗时,利用表面冲洗,再用从下向上的水流冲洗。应用表面冲洗装置辅助冲洗的好处是:(1)比单独用水冲洗时减少冲洗水的总量(2)延长滤池的工作周期(3)提高冲洗效果,使砂面上层几厘米处的污物量明显减少,一般用在只靠反冲洗不能冲净滤层时,例如双层滤料。 用空气辅助冲洗的方式,可以是先用空气擦洗滤料2—5min,再用水反冲洗2—4min,或者先用水冲洗2—4min,空气用空压缩机经过中间贮气罐送到滤池。 用空气辅助冲洗的优点是:空气冲洗流速很高,滤料得到强烈擦洗,冲洗效果较好,同时可降低反冲洗的强度,因而节约用水量。但是如果气和水的冲洗强度控制得不好,可能会使承托层移动和滤料流失。 (六)滤池的运转 为了管好滤池,首先要求管理人要有高度的工作责任感,要勤观察,注意冲洗水布水是否均匀,砂层是否结“泥球”现象、滤层有否裂缝及水头损失增长情况,特别是没有发生负水头现象,经常清除水面浮游的藻类或其它污染物质。 管理人员除搞好过滤池的日常操作和必要的水质分析外,尚须对滤池工作情况定期进行测定,测定项目和方法如下: 1.滤速测定: 滤速可以用关闭进水阀门的方法来测定,因为正常运行的滤池,池中的水位一般较高,关闭进水阀后,池内水位慢慢下降,某一时间下降的水位高度就是滤速,测定时用秒表计算时间,例如水位下降0.5m的时间是2min就可算出滤速。 V= =15m/时 要知道每格滤池在每小时内过滤多少水量,只要把滤速乘以滤池的面积就可以了。 2.冲洗强度测定 q= 式中q——冲洗强度L/s·m2; t——冲洗时间; F——-滤池面积m2; L——冲洗水量。 3.滤层膨胀率测定 测定膨胀率时,使用一根钉有许多铁皮小方盘的测棒,上下两只方盘的距离约2cm,在洗池前,将木棒垂直固定在池旁,棒底刚碰到滤料表面。冲洗时,滤料层膨胀,就有一些滤料留在盘内,等到洗池完毕,检查那几格水方盘内有滤料,有滤料的最高一格方盘的高度,就是滤料层膨胀的高度,据此算出滤层的膨胀率。 4.滤料和承托层 滤池能使水澄清主要是靠滤料,任何形式的滤池均不例外,常用的滤料有石英砂(河砂、海砂或采砂场的砂)和无烟煤粒,此外塑料珠、陶粒、磁铁矿粒等也有使用。 (1)滤料 不管哪种滤料都需满足下列要求。 1)有足够的机械强度,否则冲洗时滤料易于磨损和破碎而须经常补充。 2)有足够的化学稳定性,以免过滤时增加水中的溶解杂质,影响过滤水质,尤其是滤料中不能含有对生产或人体健康有害或有毒物质。 3)能就近取材,货源充足,价格便宜。 4)有一定的颗粒级配和适当的孔隙率。 所谓滤料颗粒级配,是指大小不同颗粒所占的百分数,而滤料“粒径”表示颗粒的大小,因为滤粒不是球形,所以是指包围滤粒颗料的球体直径,通常用不同网孔的筛子来确定滤粒的粒径,例如一般过滤池中所用的砂,能通过孔径为1.19mm的网孔,但截面在孔径为0.5mm的筛上,因此最大粒径为1.2mm,最小粒径为0.5mm。 双层滤料是在通过过滤池的砂滤上面,再铺一层粒径比砂大但比重比砂小的无烟煤滤料用来提高过滤池的截污能力,实践证明在相同过滤水质时,它比普通过滤池的过滤速度大,运转周期长,出水水质稳定。因此双层滤料是挖掘过滤池的潜力,增加出水量的有力措施。由于单层滤料分布上细下粗的缺点是滤层中杂质分布不合理和面层水头损失增加很快,如果采用石英砂和无烟煤组成的双层滤料,上层无烟煤的比重为1.5左右,下层石英比重为2.65左右,因无烟煤比砂轻、粒径又比砂大,当滤池冲洗以后,颗粒大而比重小的无烟煤在上层,而石英砂在下层,于是滤料颗粒便自然形成上粗下细的排列,其孔隙则为上大下小,大大改善杂质在滤层中的分布情况,达到提高滤速,延长过滤周期的要求。 使用双层滤料时是注意的是:第一,煤和砂的颗粒级配须选用适当,据研究结果认为当无烟煤比重为1.5时;煤的最大粒径与砂的最小粒径之比应小于3.2,当无烟煤比重为1.8时这个比值应小于2,煤和砂的最小粒径之比应在1.6以上,否则煤和砂容易混合,影响净化水效果,根据试验和运行资料;证明煤砂粒径级配得好煤砂混杂厚度小于5cm时;过滤效果较好第二冲洗时要防止无烟煤冲走,无烟煤在放人滤池前须先在水中浸2~3天,以除去松散部分,同时进滤时滤层中应避免出现负水头,冲洗强度应随水温的变化适当调整;避免发生过大的膨胀率等。 除了采用双层滤料外,还有用多层滤料的滤池,目前滤料层最多为三层,滤层中,上层是粒径大,比重小的滤料,中间是中等粒径滤料,下层是粒径小,比重大的滤料,这样从整个滤层来说,三种滤料的平均粒径从上向下逐渐变小、符合反粒度过滤时的原则;即滤料粒粒径循环水流方向逐渐减小,使滤层中截面的杂质分布比较均匀,滤层合污能力可以提高,滤层中水头损失增长较慢,过滤周期随之延长,下层细粒滤料的比表积大;即使滤速高时仍可以防止水中杂质穿透滤层,保证滤层的水质。 三层滤料的组成一般是上层比重1.5的无烟煤粒径0.5~2.0mm;厚度<2cm,中层为比重2.65的石英砂粒径0.5~0.8mm,厚度2.3cm,下层为比重为4.76的磁铁砂粒径为0.25~0.5mm,厚度7cm。 (2)承托层 承托层的主作用是,过滤时防止滤料漏下到配水系统以及冲洗时均匀分布冲洗水,承托层一般采用卵石或砾石,用在大阻力配水系统的承托层组成如下表。 大阻力配水系统的承托层的组成 二、混凝、沉淀 (一)1混凝、沉淀的作用 (1)进一步去除悬浮物及BOD5。 (2)除磷,一般能去除污水中磷的90~95%,是最便宜而有效的除磷手段。 (3)能去除污水中的乳化油及一些其它的污染质。 (二)混凝原理 浑浊的原水加入混凝剂后就能使那些难以沉淀的胶体杂质开始下沉,这就谈一谈水中胶体的混凝原理。 我们可以做一次测验,放一把泥土到一杯清水中去,水就变混了,经过一段时间,一部分较大的泥土颗粒慢慢沉到杯底,但是这杯水再放上几天或更长的时间,水还是不清,这是由于胶体性质所决定。因为,水分子经常处于高速运动状态,一部分泥土因颗粒较大,受到水分子的碰撞机会多,由于受到来自多面八方的碰撞力可以相互抵消,就能靠它本身的重量而慢慢下沉到杯底,可是那些胶体状态细小颗粒受到水分子碰撞次数要小的多,级此抵消的可能性小,胶体颗粒在水中不规则地运动,这种运动叫布朗运动,使胶体颗粒在水中均匀扩散,从而阻碍了胶体颗粒的下沉,因此胶体具有稳定性。 怎样才能使浑水变清呢?这就需要把混凝剂加到水中,早在几十年,我国劳动人民已发明了明矾净水的功能,为什么加混凝剂后浑水中的胶体会失去稳定性,从而结成矾花。 我们知道胶体稳定而不沉的主要原因是水中粘土等胶体杂质都带负电荷,它们相互间存在的电性斥力妨碍了它们的相互凝聚,而电性斥力的大小和胶体杂质的扩散厚度有关,如果在水中投加硫酸铝,它在水中离解成Al3+离子和S042-离子由于铝离子是三价正离子,它进入粘土胶体正电层以后,因为整个胶体的正负电荷数保持相等,势必减小扩散层中的反离子浓度,所以扩散层厚度就减除了,胶体颗粒之间的电性斥力大为降低,如果所加混凝剂量能使扩散层厚度降低到零,就是说不存在扩散层,这时斥力已不起作用,颗粒每次碰撞都能结合,凝聚效果就好。但如投药过量,会因过多的反离子进入吸附层,使原来带负电荷的胶粒为带正电荷颗粒间电性斥力又增加了,凝聚效果反而下降,浑水不易变清,所以并不是混凝剂加的越多,水质就越好,必须通过试验来确定最佳投药量。 (三)混凝剂 混凝过程是三级处理的重要环节,而混凝剂则是混凝作用的物质基础,所以合理选用和研究新型的混凝剂是很重要的。 选用混凝剂的原则是:能生成大、重、强的矾花,净水效果好、价格便宜、货源充足。常用的混凝剂可分为两大类:一类是铝盐混凝剂,一类是铁盐混凝剂,各种混凝剂主要性能说明如下: (1)硫酸铝Al2(S04)318H20 硫酸铝是应用最广的混凝剂,产品分精制硫酸铝和粗制硫酸铝两种,精制硫酸铝是白色块状或粉末状、质地纯净、杂质少、含无水硫酸铝50—52%,粗制硫酸铝是灰色块状或粉末状,含高岭土等不溶杂质达20—30%之多,粗制硫酸铝一般含无水硫酸铝20—30%,制造较方便,价格较便宜。 硫酸铝加入水中,离解为铝离子A13+和硫酸根离子S042-、Al2(S04)3=2Al3++3SO42-铝离子起水解作用,生成氢氧化铝胶体。 Al3++3H2O=Al(OH3)↓+3H+ 由于氢氧化铝胶体的比重较小,所以硫酸铝作混凝剂所形成的矾花比较轻而且疏松,特别是冬天水温低时难以结成大而易沉淀的颗粒、因为硫酸铝腐蚀性小,使用起来比较方便,因此硫酸铝是目前使用较广泛的混凝剂。 (2)三氯化铁(Fecl3·6H20) 三氯化铁是呈金属光泽的深棕色粉状固体易溶于水,杂质少。 三氯化铁加入水中,离解为铁离子Fe3+和氯离子2Cl- FeCl3=Fe3++3Cl- 铁离子起水解作用,生成氢氧化铁胶体。 Fe3++3H2O=Fe(OH3)↓+3H+ 氢氧化铁胶体和氢氧化铝胶体一样,在混凝过程中起着极重要的接触介质作用。 三氯化铁用作混凝剂,受水温影响小,适应的PH范围较广(最好PH值是6.0—8.4之间),结成的矾花太重,不易破碎,因此净水效果较好,特别是在处理浊度较高或较低的原水时,效果明显,比硫酸铝优越,投量较少。 三氯化铁的主要缺点是:容易吸湿、潮解、价格较贵,对混凝土和金属管道等的腐蚀性较大,出水含铁量一般较高。 (3)硫酸亚铁[FeSO4·7H0] 硫酸亚铁是半透明的绿色结晶状颗粒,又称绿矾,通常用钢铁、机械等工厂的废硫酸和废铁屑加工制成,因为货源充足,价格便宜,使用时受水温影响较小,容易形成重而易沉的矾花颗粒,较适用于浊度高、碱度高和PH值为8.5—9.5的原水,但如果原水主要是色度较高,则和硫酸铝一样,水的PH值应控制在4—6左右,进滤池前,再调整到中性范围。 (4)聚合氯化铝 聚合氯化铝是当前国内外研制和使用比较广泛的一种天然高分子混凝剂,这种混凝剂的优点是混凝效果好,沉淀速度较快,能适应原水水质的变化,处理高浊原水和低温水的效果也较好,原水的PH值在5.0—9.0之间时可适用、腐蚀性小、投药操作方便、成本较低。 (5)有机高分子絮凝剂 有机高分子絮凝剂有天然产品和人工合成产品,这类絮凝剂均是具有巨大的线性分子,每一大分子有许多链节组成,链节之间以共价链结合,每一链节即为一个单位,链节数即为聚合法,它们的聚合法可多达数千乃至数万,其分子量为单位分子量之和,可高达150万~600万,高分子混凝剂在我国使用较多的是聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺在我国高浊度水的处理中采用较多,有机高分子絮凝剂虽然效果优异,但价格昂贵,此外,它们的毒性问题始终为人们所注意,因而有机高分子絮凝剂的使用目前还不普遍。 (四)助凝剂 当单独使用混凝剂,不应达到应有的净水效果时,为了加强混凝过程,节约混凝剂用量,同时加助凝剂,助凝剂有多种,目的在于增大矾花的尺寸、重量和强度,应该指出的是:助凝剂本身不能起凝聚作用,必须与混凝剂配合使用。 助凝剂可分几类 (1)酸碱类 这类助凝剂用以调整水中的PH值和碱度,以满足混凝剂过程的需要,因为混凝剂投入水中,碱度起化学作用才能产生氢氧化铝或氢氧化铁胶体,最后出现矾花,当原水碱度不足时,必须投加石灰,烧碱等碱性物质以助凝。 (2)矾花核心类 这类助凝剂用以增加矾花的重量和强度,如投加粘土及在水温低时投加活化硅酸等,在加混凝剂之前投加适宜于和硫酸亚铁与铝盐混凝剂合用,可缩短混凝沉淀时间,节省混凝用量,在原水浊度低,悬浮物含量少和水温较低的情况下使用,效果更为显著,并可提高过滤速度和水质不变。 (3)氧化剂类 这类助凝剂如氯等,用以破坏影响混凝的有机物和将亚铁氧化成三级铁,以促进凝聚作用,当处理高色度中和破坏水中胶体或去除臭味时,可在投加混凝之前加氯,以减少混凝剂的用量。 (五)影响混凝的因素 (1)水力条件对混凝效果的影响。 把混凝剂加入水中后,为使水和药剂充分混合、充分反应,必须创造一定的水力条件,即人为地使水流紊动,而且在混凝作用的整个过程中对水流紊流程度的要求也是不相同。从混凝剂溶于水中的矾花结大靠重力下沉的过程实质上是分成两个阶段进行,第一个阶段叫混合,第二个阶段叫反应,混合阶段是混凝剂水解生成金属氧化物胶体,吸附和粘着水中杂质,形成微小矾花阶段,这个阶段的时间很短,所以要求水与混凝剂尽量快速均匀地混合。反应阶段是从开始形成细微矾花到继续吸附,粘着水中杂质,使矾花渐渐结大的过程,这一过程通常在反应池中完成,反应阶段要求水流有一定程度的紊动,使细微的矾花互相接触,但又不能过分剧烈,以免矾花破碎,所以反应池内水流的紊动程度开始时大,随后逐渐减少。 (2)水温对混凝效果的影响 水温的影响主要表现在两个方面,一是影响混凝剂和水中碱度起化学反应的速度,一是影响矾花的质量。尤其是铝盐混凝剂受水温的影响较大,当水温低于5℃时,化学反应速度极为缓慢,因而混凝作用显著降低,当水温在10°~15℃以下时,生成矾花不易沉淀,水温高时,化学反应进行较快,生成的矾花比较紧密,易于沉淀,混凝效果较好,虽然还有水的PH和碱度对混凝效果也会产生影响。 (六)混凝剂的投加 在投加混凝剂时,确定加药量是很重要的,加药少了达不到应有的混凝沉淀效果,加药过多,就会浪费药剂,增加成本,甚至还会降低效果,所以需要通过试验,确定合适的投加量再通过实践进一步降低混凝剂投加量和提高出水水质。 加药的方法有两种,一种是干加法,另一种是湿加法,干加法是把粉末状混凝剂直接投入水中,干加法占地面积小,但投药量较难控制,加药设备容易堵塞,劳动强度较高,因此用的很少。 湿加法是把药剂加水溶解,配成一定浓度的均匀溶液,再加到原水中,因此要有一套溶药和投药的设备,对投药设备的基本要求是,投药量准确,且可调节,操作方便,简单可靠。 第8.3节 生物膜法及生物滤池 滤池是采用物理的过滤方法,通过滤料过滤水中的悬浮物和胶体,从而使水得到澄清的构筑物。 生物膜法即是附着增长生物处理过程。 生物滤池是对滤池和生物膜法结合的产物,即是通过在滤料上形成生物膜,对污水同时进行物理拦截、生物吸附,从而使水得到澄清、污染物得到去除的构筑物。 一、生物膜的形成: 1.在生物膜法净化构筑物里,填充着数量相当的接触介质,废水均匀地淋洒在介质表面,沿着介质向下流动(渗滤)在充分供氧条件下,微生物在介质表面繁殖,吸附有机物,并进行生命活动,于是在介质表面形成粘液状的长有微生物的生物膜。 2.随着微生物的不断繁殖,以及废水中悬浮物和微生物的不断沉积,使微生物的厚度不断增加,到一定程度后就形成了厌氧和好氧层,这时由于水中的营养物和氧不能进行到介质表面距离较近的内层,以致营养物在穿透生物膜之前,就已经被利用完。 氧透过微生物膜的深度,取决于氧在膜中的扩散系数,溶液界面处氧的浓度和生活于膜内的微生物的氧总利用速率,增加废水浓度,将减小好氧层的厚度,增加废水的流量,将增加好氧层的厚度。底物渗人生物膜的深度取决于:废水流量、废水浓度、底物在膜中扩散系数,微生物对底物的利用速率。 3.在厌氧层中好氧层死亡,或溶解成为厌氧菌和兼性菌的食物,直到全部耗尽,并致附着于固体表面的厌氧菌死亡或溶解,此时厌氧层已不能支持表面的生物群体(好氧层)即生物膜互解,大块脱落后代之以新的生物膜。 4.水力冲刷是微生物更新的另一种方式。 二、过滤原理及滤池: 在水处理技术中,过滤是通过具有空隙的粒状滤料层(如石英砂等)截留水中的悬浮物和胶体,从而使水得到澄清的工艺工程。滤池的形式有多种多样,以石英砂为滤料的普通快滤池使用历史最久,并在此基础上发展出现了双层滤池、多层滤池和上向流过滤等。过滤的作用,不仅可以截留水中的悬浮物,而且通过滤层还可以把水中的有机物、细菌乃至病毒等随着浊度降低而被大量的去除,净水的原理如下:   1、阻力截留   当污水流过颗粒状滤料层时,粒径较大的悬浮物颗粒首先被截留在表层的滤料的空隙中,随着此层滤料间的空隙越来越小,截污能力也越来越大,逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜,并由他起到重要的过滤作用。这种作用属于阻力截留或筛滤作用。悬浮物粒径越大,表层滤料和滤速越小,就越容易形成表层筛滤膜,滤膜的截污能力也越高。   2、重力沉降   污水通过滤料层时,众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积。重力沉降强度主要与滤料的直径以及过滤速度有关。滤料越小,沉降面积越大,滤速越小,水流越平稳,这些都有利于悬浮物的沉降。   3、接触絮凝   由于滤料具有巨大的比表面积,它与悬浮物质间有明显的物理吸附作用。此外,沙粒在水中常常带有表面负电荷,能吸附带正电荷的胶体,从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜,并进而吸附带负电荷的粘土和多种有机物等胶体,在沙粒上发生接触絮凝。   在实际过滤过程当中,上述三种机理往往同时起作用,只是随着条件不同而有主次之分。对粒径较大的悬浮物颗粒,以阻力截流为主,因为这一过程主要发生在滤料的表面,通称成为表面过滤。对于细微的悬浮物,以发生在滤料深层的重力沉降和接触絮凝为主,称为深层过滤。在过滤当中,滤料起着核心的作用,为了取得良好的过滤效果,滤料应具有一定级配。 三、深床滤池 深床滤池兼具了生物膜法和滤池的特点,用以除去原水经沉淀后的残留絮体和杂质。XX污水厂采用深床滤池作为过滤构筑物。 深床滤池为降流式重力过滤池,采用2-3毫米粒径的石英砂,其比表面积较大。其滤料深为1.83米,这样深介质的滤床可以避免窜流或穿透现象。介质有很好的悬浮物截留功效,固体物负荷高的特性也延长了滤池工作时间,减少了反冲洗次数。悬浮物不断的被截留会增加水头损失,因此需要反冲洗来去除截留的固体物。由于固体物负荷高、床体深,因此需要高强度的反冲洗。反硝化滤池采用气、水协同进行反冲洗。反冲洗污水一般返回到前段生物处理单元。由于滤床固体物高负荷的截留性能,反冲洗用水不超过处理厂水量的 4% ,通常 <2%)。 深床滤池在稍作调整后,可以兼有生物脱氮及过滤功能。在冬季反硝化速率降低时,此滤池可兼有把关出水TN的作用。此时深床滤池作为反硝化固定生物膜反应器,采用特殊规格及形状的颗粒介质作为反硝化生物的挂膜介质,同时深床又是硝酸氮(NO3-N)及悬浮物很好的去除构筑物。反硝化反应期间,氮气在反应池内聚集,污水被迫在介质空隙中的气泡周围绕行,缩小了介质的表面尺寸,增强了微生物与污水的接触,提高了处理效果。 第9章 污水厂的附属构筑物及附属设备 一、流量计 为了提高污水厂的工作效率和管理水平,并积累技术资料,以总结运转经验,为今后污水厂的设计提供可靠的数据,必须设置计量设备,下面我们介绍计量污水量的设备,测量原污水的装置一般采用不宜发生沉淀的设备,如咽喉式计量槽、电磁流量计、文氏管、超声流量计等,对二级处理出水的计量,除上述设备外也可采用各种型式的溢流堰进行测量。 (一)咽喉式计量槽即巴氏计量槽 巴氏计量槽一般设置在渠道的直线段上,其优点是水头损失小,不易发生污物沉淀,缺点是施工要求高。 图9—1 巴氏计量槽示意图 当巴氏计量槽在自由流的情况下时按下式计算流量: W=O.20m时 Q=0.445H11.505 W=O.25m Q=0.562H11.514 W=0.3m Q=0.680H11.522 W=0.4m Q=0.920H11.538 W=0.5m Q=1.162H11.542 W=0.6m Q=1.406H11.549 W=0.75m Q=1.777H11.558 W=0.9m Q=2.12H11.566 W=1.Om Q=2.402H11.570 (二)三角堰 三角堰和梯形堰见图9—2(a)、9—2(b),它们是简便的流量计量装置,造价低廉,管理方便,三角堰常用于小流量的计量中,梯形堰的计量范围略大,三角堰的顶角为90°时 其流量公式为 Q=1.43h5/2 式中:h—堰上水头,应在堰前三倍堰上水深处测量梯形堰的流量公式如下: Q=1.86Bh3/2 式中:B—堰底边宽; 图9—2(a) 三角堰断面 h—堰上水头,应在堰前三倍上水深处测量。 90°三角堰的Q—h计算表见表9—1。 90°三角堰流量 表9—1 (三)电磁流量计(见图9—3) 电磁流量计(见图9—3)是根据法拉第电磁感应定律来测量导电性液体体积流量的仪表,整套仪表由变送器和转换器两部分组成,变送器安装在工艺管道上,它的作用是将流经管内的液体流量直线性地变换成感应电流信号,并通过传输线将此信号送到转换器中。转换器的作用是将变送器送来的流量信号进行比较,放大并转换成统—标准的输出信号,以实现对被测流量的远距离指示、记录、结算或调节。 电磁流量计有以下优点:              1.变送器的结构简单可靠,没有可动部分,也没有阻碍被测介质的节流部件,不会发生堵塞问题。 2.被测液体在变送器的测量管流过时,几乎没有压力损失。 图9—3 电磁流量计示意图 3.它可测污水的,也可测污泥的流量,不受污水浓度所影响。 4.与孔板、文氏管等相比,它的量程范围极宽,而且可改变量程。 5.反应灵敏,可测瞬时流量。 6.耐腐蚀性能好、安装方便,变送器可水平安装,也可垂直安装。 电磁流量计的缺点是价格高,变送器不能浸水。 电磁流量计工作比较稳定,在日常管理中最重要的是注意变送器不要浸在水中,因为许多变送器安装在井中,雨天或地下水位高时,井中容易积水。同时,还应注意转换器不能在阳光下曝晒,应有仪表罩壳或仪表箱保护。 电磁流量计的维护工作主要是以下几项: 机械部件,尤其是活动部分,应保持在最佳状态,对某些零件和齿轮、齿轮轴、轴套和轴承等,每月进行1—2次润滑,每年结合大修,清洗一次机械零件,并重新润滑。 变送器的维护工作量最小,只要对密封性导线连接等情况予以注意即可。 滑线电阻必须定期擦拭,如果环境较脏,每月至少擦拭2次,仪表工作数月后,出现灵敏度不符要求时,应进行调节并用容积法或其它正确的流量计校正。 (四)超声波流量计(见图9—4) 在管道外侧上,下游处各设置探头一个,利用液体传播超声波,采用时频法测量流速,经变换后可显示瞬时流量,并由六位电磁计数器显示累计流量。 超声波流量计其特点是,无运动部件系管外安装,不破坏管道和流场,适用于管道中安装。 第10章 污水处理主要机械设备及仪表 第10.1节 泵 水泵是一种通用性的机械设备,它广泛应用于国民经济各个部门。在市政建设中,水泵也是一种必不可少的机械设备,由水泵组成的泵站是城市给排水工程中的枢纽。城市中排出的生活污水和工业废水,经排水管道汇集后,必须经由排水泵站将污水抽送至污水处理厂,经过处理后的污水再由另一个排水泵站(或用重力自流)排放入江河湖海,或排入农田作为灌溉之用或作为再生水循环利用。此外,在排水系统中使用泵的场合还相当多,除抽送污水和工业废水的泵站外,还有专门抽送雨水的泵站。在污水处理厂内,从沉淀池把新鲜污泥抽送到污泥消化池、从沉砂池中排除沉渣、从二次沉淀池中提送回流活性污泥等等都要用各种不同类型的泵和泵站来保证运行。 一、水泵的分类 由于水泵应用很广,品种系列繁多,对它的分类方法也各不相同。按其作用原理可分为以下三类: (一)叶片式水泵:它对液体的压送是靠装有叶片的叶轮高速旋转而完成的。属于这一类的有离心泵、轴流泵、混流泵等。 (二)容积式水泵:它对液体的压送是靠泵体工作室容积的改变来完成的。属于这一类的有活塞式往复泵、柱塞式往复泵、转子泵等。 (三)其它类型水泵。这一类是指除叶片式水泵和容积式水泵外的特殊泵。属于这一类的有螺杆泵、射流泵等。 二、排水工程中水泵的选用 从排水工程来看,城市污水、雨水泵站的特点是大流量、低扬程。扬程一般在2~12m之间,流量可以超过10000m3/h、时,这样的工作范围,一般采用离心泵及轴流泵较合适。 其次,在一些地方,结合具体条件选用各种不同类型泵来输送水或药剂(混凝剂、消毒药剂等)时,常能起到良好效果。 三、离心泵的基本参数 (一)流量Q:指水泵的出水量,它表示泵在单位时间内排出液体量的大小,单位有升/秒、米3/秒、米3/时等。 (二)扬程H:俗称水头,即水泵从进水池面将水提开到高处的最高高度,加上管路的总水头损失,单位是米。 (三)转速n:指泵轴每分钟的转数,单位转/分。 (四)功率N:表示水泵在单位时间内所作功的大小。单位:千瓦。 (五)效率η:水泵输出的功率与输入功率的比值,它用%来表示。 η= 四、水泵代号及若干水泵的基本参数 为了区别不同的水泵,给它们编制了型号,下面介绍常用污水泵、污泥泵和螺杆泵的代号,基本参数。 水泵代号的含义 污水处理技术人员可能操作的水泵的基本参数 表10—1 注:MF和MN污水泵系上海水泵厂引进美国Dresser泵公司的技术生产的新产品,品种规格很多,能输送含固体颗粒和纤维的污水,运行可靠,耗能少。 五、水泵构造 水泵的结构大同小异,一般由以下几个部分组成: (一)进水管道:由铸铁浇制成。 (二)进水短管:由铸铁浇制成,起稳定水流作用。 (三)泵壳(水箱):也叫压水室,成螺蜗状叶轮即装在它的内部,经叶片作用污水从水箱压到水管去。一般泵壳也装有一清扫孔,可用来清除垃圾及检查叶片磨损情况。 (四)叶轮:离心泵叶轮构造不尽相同,有半封闭式,S型叶片,还有二片式、三片式及封闭式叶轮等。 (五)泵轴:叶轮固定在泵轴上,泵轴经联轴器与电机连接。 (六)泵身:内装有数组轴承。 六、离心污水泵的安全技术操作 (一)启动前的检查和准备 1.检查水泵地脚螺栓,水泵与电机各部分连接螺栓有无松动和脱落。 2.用手转动靠背轮是否轻快灵活(盘车),如水泵内部有摩擦和撞击等异响时,要查明原因及时修理。 3.检查各轴承的润滑是否良好。 4.第一次启动或重新安装的水泵,应检查水泵的方向是否正确。 5.检查填料箱内的填料是否发硬,松紧程度是否合适。 6.检查集水池水位及水泵进水管处有无杂物堵塞。 7.检查机组附近有无妨碍运转的东西。 8.关闭出水管道闸阀以降低启动电流。 9.打开进水管道闸阀,打开泵体放气阀,向水泵进水,同时用手转动靠背轮,排除泵内残存空气,直至放气旋塞有水冒出时将其关闭。 (二)启动 1.按下启动按纽,时间不得少于规定值。待水泵转速稳定后,电流表指针摆动到指定位置时,按下运转按纽,使水泵进入工作状态。 2.慢慢开启出水闸阀,待压力表到规定压力为止,水泵就投入正常运转。 3.启动中要注意机组电流及声响是否正常。如不正常要停车检查,第二次启动时间间隔中小型电机不低于15分钟,大型电机应更长一些,严禁频繁启动。 (三)停车 1.接到停车指令或水量不足时可以停车。 2.停车前必须先关闭出水闸阀。 3.停车时要先按停止按纽,然后才可拉闸。如遇电器触点粘连等意外情况,停止按钮失去作用时,要立即与变电室联系停电。绝不允许将启动柜强行通电,否则会造成严重事故。 4.停车后要将设备擦试干净,保持无灰尘和油污,注意设备运行过程中不得擦试设备,以防止意外。 5.停止时要注意止回阀是否有效,若不能逆止水流倒回,要有关人员及时检修。 (四)运行中注意事项及维护: 1.定时观察并记录电流、电压、压力等数据,注意电动机运转时电流不能超过其额定值。应及时调整进出水闸阀,严格控制电流越限。 2.检查启动柜内电器工作状态和电机声响,如发现不正常现象要立即停车检查。 3.随时检查温升不得超过规定值,且轴承温度最高不得超过65℃,否则应停车检查。 4.经常倾听水泵内有无特殊异音,如有应立即停车检查。 5.定期检查填料箱工作情况,外部是否发热,压盖松紧是否合适,压盖松紧程度一般以每分钟滴水10~30滴为合适。 6.随时检查轴承的润滑情况。润滑脂不得过量或不足,一般以充满轴承空间1/3~1/2为宜。当水泵连续运转800~1000小时后,应更换润滑油脂。 7.集水池水位下降到规定水位以下应立即停车。要经常注意水泵进水口有无杂物堵塞,出水口水量不可忽大忽小,水泵不准无水空转。如出水口不出水,要立即停车以免发生事故。 8.操作人员应随时注意生产安全,工作时不要接触转动部件。接触电器部件要穿绝缘鞋,戴绝缘手套。 9.经常排除泵房内积水。 10.冬季或水泵长期不用,应将泵内积水放出,以免水泵冻裂或生锈。 11.如需检修水泵,必须切断启动柜内总电源,关闭水泵进出水闸阀,并做好检修记录。 第10.2节 螺杆泵 一、螺杆泵的特点 1.具有自吸能力,吸入性能好。轴向吸入,不存在妨碍液体吸入的离心力的影响,三螺杆泵在一定条件下允许吸上真空高度可达8m水柱,单螺杆泵最高可达8.5 m水柱; 2.理论流量仅取决于运动部件的尺寸和转速;额定排出压力与运动部件的尺寸和转速无直接关系,主要受密封性能、结构强度和原动机功率的限制; 3.回转元件之间以及回转元件与定子间互不接触。并且具有回转泵无需泵阀、转速高和结构紧凑的优点。 4. 没有困油现象,流量和压力均匀,故工作平稳,噪声和振动较少; 5.单螺杆泵和非密封型双螺杆泵额定排出压力不宜太高,单螺杆泵最大不超过2.4MPa;双螺杆泵不超过1.6MPa;三螺杆泵受力平衡和密封性能良好,允许的工作压力高,可达20MPa,特殊时可达40MPa。 6. 零部件少,相对重量和体积小,磨损轻,维修工作少,使用寿命长; 7.螺杆的轴向尺寸较长,刚性较差,加工和装配要求较高。三螺杆泵的价 格较高(约为同规格齿轮泵的5倍),但非密封型双螺杆泵和单螺杆泵价格低于往复泵。 图10—2 提水原理 二、螺杆泵的结构 螺杆泵是一种依靠泵体与螺杆所形成的啮合空间容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。 螺杆泵主要由以下部件组成:泵壳、螺杆、轴承、轴封等. 转子是通过精加工、表面镀铬的高强度螺杆;定子就是泵筒,是由一种坚固、耐油、抗腐蚀的合成橡胶精磨成型,然后被永久地粘接在钢壳体内而成。 二、螺杆泵的日常维护 1.应防止干转以免严重磨损;单螺杆泵如断流干转,橡胶泵缸将很快会烧毁;初次使用或拆检装复后应向泵内灌入液体;工作中应严防吸空;停用时也需使泵内保存液体。 2.三螺杆泵吸入管路必须装40—60目滤器,吸入油面应高出吸入管口100mm以上新接管路中的焊渣、铁锈等固体杂质应予清除;保持所排送液体的洁净,及时清洗滤器;工作时如有异常声响,应立即停车检查。 3.一般螺杆泵都有固定的转向,不应反转;否则推力平衡装置就会丧失作用,使泵损坏。 4.运行注意 启动时应先将吸、排截止阀全开;停用时,先断电,后关排出阀,等停转再关吸入阀,以免泵吸空;泵不允许长时间完全通过调压阀回流运转。 不应靠调压阀大流量回流使泵适应小流量的需要 节流损失严重,会使液体温度升高,甚至使泵变形而损坏 5.螺杆的存放,安装使用 螺杆较长,刚性较差,容易弯曲变形;安装时要注意保持螺杆表面间隙均匀;吸、排管路应可靠地固定,避免牵连泵体引起变形;泵轴与电机轴的联轴节应很好对中;螺杆拆装起吊时要防止受力弯曲备用螺杆保存时最好悬吊固定,以免放置不平而变形;使用中应防止过热而使螺杆因膨胀而顶弯。 6.要防止吸油温度太低、粘度过高,或吸油带入大量空气,以及吸入滤器堵塞,否则会使泵吸入真空度过大,产生气穴和噪声。 第10.3节 刮泥机 刮泥机是将沉淀污泥刮至泥斗,靠静水压力将污泥排出池外的机械,它一般用于污水厂中沉淀池的池底刮泥。刮泥机一般由减速机、链轮、链条、张紧装置、轨道和刮板支架构成。 一、刮泥机的维护保养 (一)因螺栓松动,引起刮泥机振动,会有损设备,并影响刮泥机正常运行。 (二)要使设备及闸门保持润滑状态,这样有利于设备安全运行和闸门的灵活操作。 (三)为保证刮泥机械设备的正常运转,要定期检修其电器设备,使其接触牢固,安全可 靠,绝缘良好。 (四)刮泥机的维修周期、检修内容及技术要求等应按设计图纸要求进行。 (五)刮泥机桁架,进出水闸、排泥闸、排渣闸及超越闸和护栏等其它铁器件易腐蚀、生锈,为了延长其使用寿命,故需定期油漆保养。 (六)防护实施应保持完好状态,以防发生危险时,能切实发挥保护作用。 二、刮泥机运行注意事项 (一)定时观察、记录电流、电压等数值,注意电流表读数不得超过电动机的额定电流,且不应有异常波动现象。 (二)经常检查配电箱内电器工作状态,不得有风响和接触不良等情况。 (三)电机和减速机轴温不得超过规定值。 (四)检查行走胶轮转运情况。若橡胶严重开裂或磨损,应及时停车检修、更换胶轮。 (五)突然停车时,必须立即将污泥闸室内闸阀开启,直到污泥全部排净时,才允许再次开车,以免电机过载烧毁。 (六)应经常保持周边干净无杂物,且大块杂物不许掉人池内。冬季雪后,要及时清扫干净。 (七)同时上机人员不得超过规定值。 (八)检修人员上机工作必须系安全带。 第10.4节 刮砂机 一、刮砂机的运行管理 (一)刮砂机每日刮砂l~2次,即可满足运行要求,刮砂机运行时,操作人员不得离开现场,发现设备出现故障,应随时采取措施解决。 (二)刮臂及其他部件长期泡在污水中易腐蚀,且钢丝绳常处于拉伸状态,会影响他们的使用寿命。 (三)刮砂机走道不平整、不光滑、或者有障碍,都可能使设备扭曲、刮板倾斜,不能正常刮砂,另外也影响刮砂机行走轮的使用寿命。 (四)刮砂机不得超负荷运行,否则电机将烧毁,刮板即其它部件也将被损坏。 (五)沉砂池上的电气控制柜应安装在距水面较远的地方,并设置在密封装置内,以免污水蒸发后空气潮湿及污水中释放的有害气体腐蚀电器开关等装置,影响其正常使用及使用寿命。 (六)沉砂池的进水、出水、排砂、空气等管道的闸门应经常使用,保持润滑状态,以便操作灵活。 (七)操作人员应掌握沉砂池工艺运行状况和设备运行状况,认真记录,积累运行资料。 二、刮砂机的维护保养 (一)润滑油不洁净或失效后就不能起到很好的润滑作用,应定期检查丝杆、闸板是否完好,出现故障要及时维修、更换。为防腐蚀,还应涂漆养护。 (二)刮砂机属非标设备,抓砂机国家有定型产品,对它们的检修周期、检修内容和技术要求应按照设计要求和产品使用说明书中的规定进行。 (三)刮砂机和抓砂机的电气控制装置长期工作在潮湿和污染的环境中,腐蚀性气体、尘土或其它杂质附着在电气开关或其它设备上,将影响它们的灵敏度和可靠性。此外,还应测试其绝缘性能,保证其安全使用。 第10.5节 刮吸泥机 一、刮吸泥机的运行管理 二沉池刮吸泥机正常运转是二沉池正常运转的根本保证,所以刮吸泥机的运行管理非常重要。 (一)大批人员同时走上刮吸机走道或池内掉进大块重异物,将造成刮吸泥电机的超载或超负荷运行,有损电机。池内异物还可能堵塞排泥或放空管道。 (二)刮泥机能在各种机械性能完好的情况下运转,不得“带病”运行,否则将缩短设备的使用寿命。 (三)空气管道及回转接头处如漏气,将降低空气压力,起不到有效的气提作用。 (四)当个别吸泥管被堵时,该管负责吸泥范围的污泥就得不到及时排除,时间长了,可能引起发酵,造成污泥上浮,此时可采用增大排泥水头,或利用水头反冲。幅流式沉淀池吸泥管发生堵塞,特别是池中央的几根可伸人橡皮管,用压缩空气冲通。 (五)刮吸机轨道凸凹不平,行走轮容易损坏,整机也不能平稳运行。走道有积雪时,行走轮易打滑,所以应经常清扫,保持清洁,使刮吸泥机正常运行。 (六)各类闸门丝杆润滑良好,可以使闸门启闭灵活,便于调整。 二、刮吸泥机的维护保养 (一)进出水、排泥、放空、空气管路等各类闸门都应保证完好状态,闸板不得脱落,润滑油不得变质或有杂质,丝杆及其它部件不得损坏。总之,闸门应起到调整和节流的作用,使用须灵活、可靠。 (二)设备各连接螺栓不得松动,否则将引起设备振动或其它损坏。 (三)刮吸泥机属非标设备,维护和检修应按设计要求完成。其他通用设备应按产品使用说明中规定的维修内容、维修周期和技术要求进行大、中、小修。 (四)为保证操作人员的安全并延长护栏等使用寿命,应做防腐处理。 第10.6节 鼓风机 一、离心式鼓风机的结构 离心式风机的主要结构部件是叶轮和机壳。机壳内的叶轮固装于由原动机拖动的转轴上。当原动机带动叶轮旋转时,机内流体便获得能量。 图10—4叫所示的是离心式风机结构分解图。叶轮是由叶片3和连接叶片的前盘2及后盘4所组成,叶轮后盘装在转轴上(图中未绘出)。机壳5一般是用钢制成的阿基米德螺线状箱体,支承于支架8上。 二、鼓风机的运行管理 (一)为满足曝气池中一定量的溶解氧,可根据风机类别及性能调节风量和风压,或者通过调节出风闸门的开启程度等方式达到目的。 单级高速离心鼓风机通过调节进风口和出风口的导叶片的角度来实现调节风量;罗茨鼓风机可通过调节电机转速来调节风量。 (二)鼓风机启动前的各项检查和准备工作应按系统进行,保证不重复且无遗漏,使机组具备开机的条件。 (三)鼓风机启动过程中,工作人 员应认真操作,细心观察并调整润滑系统 、冷却系统、温度、压力等,使鼓风机的各项性能符合标准并投入正常运行。 (四)鼓风机投入正常运转,要求操作人员及时调整进出气闸门并使风机和电机在额定的范围内工作;要求整机的振动,轴承的温开不超过规定值,要求风机的冷却润滑系统的油温、油压及冷却水循环系统的水量、水温、水压满足使用要求,并保证整机及附属设备清洁无垢。此外,操作人员除在准确记录设备及工艺的运转参数外,还应对巡视检查出的问题进行分析,针对情况,予以解决。 (五)鼓风机的正常与紧急停机都应按操作程序操作,在紧急停机的情况下,更应不慌、不忙,保护好风机与电机。 三、机组运行过程中,遇有下列情况之一应立即停车处理 (一)机组突然发生强烈震动或机壳内部有磨擦声时。 (二)任意轴承或密封处发现冒烟时。 (三)进油管路油压下降很大,即使电动油泵投人工作,其油压还是低于一定值。 (四)轴承温度急剧升高至一定温度以上,采取各种措施仍不能降低时。 (五)油箱的油位下降至最低油位线,继续添新油,油位仍继续下降。 四、鼓风机的保养 (一)油泵轴承密封圈处不得漏油,油箱中油位应保持在正常范围,油泵应供油正常,定期清洗油箱及油路管道,再进入过滤后的新油,保证润滑油洁净无杂质。 (二)除对循环水泵应定期进行维护、检修外,还应根据水质情况对换热器定期进行内部检查与清洗,通过水压试验,检查水管是否有泄漏现象,防止水油混合,清洗换热器,管道和闸门的污物,防止堵塞。此外还应定期放空清洗冷却水的贮水池,保证水质合格。 (三)空气净化程度的好坏,影响或决定着鼓风机的寿命,所以要求空气过滤高效率的工作,应定期对其进行维护、检修,并清洗静电除尘器的过滤装置,对帘式和袋式过滤器则应定期更换滤网和滤兜。 (四)按规定对闸门需润滑部位加注和更换润滑油,保证其启闭灵活安全可靠,并定期进行维修、更换不合格的闸杆或闸板使其发挥各自的作用。 (五)由于转子及风机的自重较大,特别是大容量的风机,长期静止放置,将造成主轴弯曲,破坏设备本身的性能,以至影响风机的正常使用。所以凡常用的机组,平时不用时,应隔几天转动一次,每次转动120℃防止主轴弯曲。 五、鼓风机的操作 鼓风机开启:当值班人员接到调度单时,先与总变联系,待总变将6kv手车送入运行位置核实后,再复位,试灯后开启。当确定电流、旁通阀、风压正常时调整风机开度。方法如下: 3# 4# 5#鼓风机调开度: F5----输入100后按回车键----F9----F9----F2输入开度----F10回到主页面。 1#鼓风机调开度:F1----F2 (先确定F3的位置,F3在∕便能开启,如在﹨位置,按F3键,使其位置在∕状态)----输入开度----按F10回到主页面 鼓风机正常关闭只按关闭按钮(鼓风机冷却器和油泵在20分钟后自动停止)。 2#3#风机异常停车后,需对就地控制柜重新送电后按复位按钮(风冷却器和油泵运行20分钟后停止)后方可开机。 常见故障有安全继电器故障,振动探头故障,时间继电器故障等。 第10.7节 单级离心鼓风机 单级离心鼓风机 曝气鼓风机的定义:利用能够产生一定风量和压力的鼓风机将空气或其他气体通过输送设备和扩散设备强制加入到水体或液体中的过程叫鼓风机曝气,具有这种用途的鼓风机叫曝气鼓风机. 一、鼓风机结构 二、单台鼓风机系统说明 单台鼓风机的控制系统提供四种主要功能: 1、监测并提供鼓风机及其附属设备的状态参数。 2、鼓风机及其附属设备的顺序控制。 3、鼓风机的自动或手动过程控制。 4、探测到喘振工况时自动停机。 三、鼓风机就地控制与高压电动机开关柜的联系 开关柜本地没有急停、事故、储能等故障,向鼓风机就地控制柜发出并保持“主马达准备(main motor available)”信号 鼓风机就地控制柜检测鼓风机附属设备和运转程序,没有跳闸和停机报警等情况会向开关柜发出并保持“鼓风机准备(blower available)”信号,否则高压开关柜闭锁鼓风机合闸动作。 鼓风机顺序开机,就地控制柜发出并保持“外部合闸”信号,高压开关柜接到“外部合闸”信号合闸,完成合闸过程。 高压开关柜开关合闸同时,高压断路器辅助触点闭合,向鼓风机就地控制柜发出“合闸完毕(主电机运行)”信号,鼓风机就地控制柜在发出“外部合闸”信号后15秒内收到“合闸完毕(主电机运行)”信号则认为主马达启动完毕,执行后面顺序过程,风机启动完成;如果未收到则报警“主马达未启动(main motor failed to start)”,同时启动停机程序。 启动后就地控制柜接收来自高压开关柜的电流信号,实时显示现场电流。 四、鼓风机的自动顺序控制 1、启动准备条件 在鼓风机的自动启动程序开始执行之前,必须满足下列启动准备条件: 紧急停车回路必须健全。 所有跳闸状态必须已被清除。 放空阀全开并状态健全。 进口导叶关闭。 出口导叶关闭。 隔离阀打开。 之前任何操作所引起的停机程序已完成。 注意: 除了安全和跳闸回路以及隔离阀的位置之外,所有上述状态都可由鼓风机控制系统自动完成。如果它们中的任何一个没有达到正确位置,在操作员界面上将出现报警显示,通知操作员故障的确切信息。 如果鼓风机处于备用状态,且紧急停车回路健全,润滑油泵在下列情况下将实现自起自停:如果润滑油总管温度低于21摄氏度,润滑油泵将启动并持续运转直到油温高于27摄氏度,最短的运转时间设为2 分钟。如果油温低于17摄氏度,油泵将每二十分钟启动并运行1分钟。 2、启动程序 当所有互锁均为健全时,操作员界面的页面通知操作员鼓风机处于启动就绪(‘Start Available’ )状态。 当鼓风机处于启动就绪状态,启动程序可以开始执行。如果 就地/ 手动/ 远程 “Local/Manual/Remote” 选择开关的位置为就地“Local”,按启动鼓风机 (“Start blower”) 按钮后启动程序开始执行。鼓风机状态 “Blower Status” 灯快速闪烁以确认启动程序正在进行中。 在接到启动指令后,鼓风机辅助设备的自动控制顺序如下: 润滑油泵运行 上述任何准备条件不能在10秒内达到,将出现顺序错误(“Sequence Fault” ) 报警,所有驱动电机停止,启动过程中止。 如果满足启动准备条件,在60秒延时之后,控制系统检查润滑油压力和温度是否合适,即报警是否健全。如有问题,将产生相应的报警信号,所有驱动电机停止,启动过程中止。 注意:在主驱动电机启动时,启动准备条件允许润滑油压力低(“Lube Oil Pressure Low”) 报警,以确保轴承润滑油压力适于机器加速过程的需要。 如果润滑油压力和温度合适,风冷式油冷却器启动。 当油冷却器处于运转状态,通过通电闭合启动主驱动电机(“Start Main Drive” )触点发出主驱动电机运行指令。 控制系统将监测来自主驱动电机启动柜的运行状态信号,如果在15秒内未收到信号,控制系统认为发生故障并且产生主驱动电机启动失败(“Main Drive Failed to Start” ) 报警。送往主驱动电机控制柜的启动指令被取消,停机程序开始执行。 请注意,除非控制系统监测到鼓风机根本没有旋转,完整的停机程序将开始执行。 3、正常运转 如果鼓风机正常加速(即接收到主驱动电机运行信号)并且已经持续运转90秒,那么鼓风机能够承担载荷。IGV/VVD 打开至最小启动位置,旁通阀缓慢关闭且返回喘振探测控制回路监控,IGV/VVD 可根据控制系统的指令动作。 鼓风机运转60秒后,辅助电动油泵停止运转,主机械油泵开始向润滑系统供油。 如果之后油压降低到出现润滑油压低“Lub oil pressure low ”报警出现时,辅助电动油泵重新启动直到油压达到正常值并且在操作员界面上清除该报警。 经过油冷却器的润滑油循环流量通过一个三通式温度控制阀控制。 此时鼓风机将在线正常工作,并经由止回阀给工艺系统输送空气。IGV/VVD 将根据控制系统的指令而动作(调节风量)。 在此期间鼓风机的状态被连续监测。如果产生故障,在操作员界面上将出现报警,如果该故障为“跳闸””Trip” 性质,那么停机程序将开始执行。 五、安全回路 1、紧急停机回路 优先级别最高的安全电路是紧急停机装置。任何就地、控制面板、远程紧急停车按钮的动作都会使所有辅助设备立即停止运转、主驱动电机启动信号撤销。这是为了确保切断可能对人身安全产生危险的所有设备的电源和动力供应。 紧急停机电路也可能被PLC 看门狗计时器所产生的PLC 严重错误信号触发。 在紧急停机电路动作后,鼓风机和辅助设备将被禁止启动,直到: 造成紧急停机的设备故障已经排除(或者PLC 功能已经恢复正常) 操作员已将安全回路复位 注意:安全回路使用经过安全认证的装置。 2、 过程跳闸回路和停机性报警 如果某个受控过程参数达到其跳闸设定值(通过跳闸放大器、开关或PLC 停机报警信号监控),辅助电路立即撤消给鼓风机主驱动电机的启动指令信号,同时停机程序开始执行。辅助设备驱动电机继续运转确保鼓风机正常停机。 一个或多个跳闸或停机性报警出现之后,鼓风机将被禁止重新启动,直到:停机程序已经执行完毕, 故障状态已经清除,并且 操作员确认目前故障状态,并将跳闸锁定回路复位(“Trip Lockout Circuit”)。 六、报警列表 • Main drive motor failed to start - 主驱动电机启动失败 • Main drive motor failed to stop - 主驱动电机停止失败 • Main drive motor current high - 主驱动电机电流高 • Lub oil filter differential pressure high - 润滑油过滤器压差高 • Lub oil pressure low - 润滑油压力低 • Lub oil temperature low - 润滑油温度低 • Lub oil temperature high - 润滑油温度高 • Blower HSS impeller end bearing temperature high - 鼓风机高速轴 (HSS) 叶轮侧轴承温度高 • Inlet air temperature high - 进气温度高 • Blower unpowered rotation detected - 鼓风机非动力旋转 • Sequence fault - 顺序故障 • Emergency stop active - 紧急停车动作 • Trip lockout loops not healthy - 跳闸回路故障 • Inlet air temperature trip - 进气温度跳闸 • Lub oil pressure trip - 润滑油压跳闸 • Blower HSS impeller end bearing temperature high trip - 鼓风机高速轴 (HSS) 叶轮侧轴承温度高跳闸 • Oil pump fail to start - 油泵启动失败 • Oil pump fail to stop - 油泵停止失败 • Air blast cooler fail to start - 风冷式油冷却器启动失败 • Air blast cooler fail to stop - 风冷式油冷却器停止失败 • Discharge air pressure transmitter fault - 排气压力传感器故障 • Inlet air temperature transmitter fault - 进气温度传感器故障 • Lub oil pressure transmitter fault - 油压传感器故障 • Lub oil temperature high high - 润滑油温度高高 • Lub oil temperature low low - 润滑油温度低低 • Lub oil temperature transmitter fault - 润滑油温度传感器故障 • Blower HSS impeller end bearing temperature transmitter fault - 鼓风机高速轴 (HSS) 叶轮侧轴承温度传感器错误 • Inlet guide vane position fault - 进口导叶IGV 位置故障 • Variable vane diffuser position fault - 出口导叶VVD位置故障 • Isolating valve failed to open - 隔离阀打开失败 • Surge detected - 喘振 • Mode change detected - 模式改变 七、关于喘振 喘振是离心式设备容易出现的现象,风机发生喘振时,风机流量忽大忽小,此刻向负载排气,另一刻又从负载吸气,设备上安装的压力表,流量计等仪表大幅度摆动,同时伴随着强烈震动。喘振产生的外因是由于系统的外围管阻过大,风机特性曲线与管路阻力曲线在风机特性曲线的左下部(即压强、流量上升的部分)相交所致,也就是离心风机所具有的驼峰形特性曲线所致。 当鼓风机的体积流量减少而且进口导叶位置和转速保持不变时,每条压力/ 流量特性曲线存在一个特定点,此时系统阻力大于鼓风机的出口压力,所有这些特定点的连线称为喘振预测线 ”PREDICTED SURGE LINE”。 如果鼓风机在喘振预测线 ”PREDICTED SURGE LINE” 的左侧运行,鼓风机的运行状态将很不稳定。尽管经过大量简化,可以预期因为试图克服系统阻力,鼓风机的流量和压力将出现周期性振荡,长期在这种状态下工作将导致鼓风机多个部件出现损坏。 喘振保护 “Surge Protection” 如果经过鼓风机的体积流量降低,可能出现喘振状态。喘振探测回路将监测该状态,发出喘振报警并停止鼓风机。 喘振探测回路能够通过监测出口压力信号的振荡(或波动)判别何时发生喘振。如果探测到的压力波动超过某个预定振幅,并且处于某个频率范围之内,将认定鼓风机发生喘振。 在污水处理厂风机的运行过程中,引起风机喘振的因素很多,例如进气压力过低、出口压力过高、设计气量偏大、溶氧升高过快导致排气量突然减小、进气温度高、风机转速突然降低、进口风道过滤器堵塞、生物池液位过高、曝气头堵塞、倒换生物池时引起的风量突变、喘振报警装置失灵等。 第10.8节 其它机械设备 一、格栅 格栅是污水泵站最主要的辅助设备。它一般由一组平行的栅条组成,斜置于污水厂集水池的进口处。其倾斜角为60~80°,它的间隙根据水泵性能确定。 格栅后设置有工作台,工作台一般高出格栅上游最高水位0.5m. 对于人工清除的格栅,其工作平台沿水流方向的长度不小于1.2m。机械清除的格栅,其长度不小于1.5m,两侧过道宽度不小于0.7m。工作平台上应有栏杆和冲洗实施。 为了收集从格栅上取下的杂物,过去都靠人工清除。有的泵站,格栅深达6~7m,人工清除,不但劳动强度大,而且随着各种工业废水的增加,污水中蒸发的有毒气体往往对清污工人的健康有很大危害,甚至造成伤亡事故。因此,采用机械的方法清除格栅上的垃圾、杂物,以是现在的发展方向。 机械格栅能自动清除截留在格栅上的垃圾,将垃圾倾倒在翻斗车或其它集污设备内,大大减轻工人的劳动强度,同时可降低格栅的水头损失,节约电耗。 国外有的地方已经使用机械手来清洗格栅。随着我国排水事业机械化、自动化程度的提高,机械格栅也将不断完善、不断提高。有关部门正在探索其定型化标准化,使之既能在新建工程中推广使用,又能适用于老泵站的改造。 二、带式压滤机 带式压滤机用于污泥的机械脱水,其种类较多,但基本构造相同。目前在我国污水厂中都普遍采用国产或进口的各种带宽的压滤机。 带式脱水机由滚压轴及滤布带组成,它的特点是可以连续生产,动力消耗少,是一种简便、高效的脱水设备。其工作原理是向含有微细颗粒的污泥中投加高分子絮凝剂,它能迅速吸附污泥颗粒,构成污泥颗粒之间的“架桥”作用,形成网状结构大团的絮凝体,使污泥颗粒间的水份析出。然后将这种污泥输送到压滤机的重力脱水区,依靠重力自然脱水,使污泥失去流动性,然后依靠由滤布张力在轴转动间产生的压力,对污泥运行挤压脱水。 在污水厂中,还有许多其它的机械设备,如除污机、表曝机、沼气压缩机、加氯机等,正是由于这许多机械设备的协调运转,才能维持污水厂的正常运行。 复 习 题 1、离心泵的基本组成部件有那些?它有那些常见故障,怎样排除它们? 2、刮泥机、刮砂机、刮吸泥机的构造是什么?对它们的维护保养要注意那些事项? 3、离心式鼓风机的构造是什么?对其运行管理及维护保养要注意那些事项。 第10.9节 污水处理过程常用仪表 我国污水处理事业发展迅速,早期建设的污水处理厂偏重于处理工艺,较少注重水处理工艺中的参数测量,随着生产发展和科技的进步,越来越多的检测仪表进入污水处理部门,成为污水处理厂家全生产、节约能源、降低消耗、实现科学管理必不可少的生产设备。在生产线上正确地装设仪表,并且维护好、使用好,将会起到极其显著的效果。 污水处理中有许多参数需要测量,从进水、沉淀、曝气、加药以及污泥消化、反应、脱水、排放等各个环节,都应安装相应的检测仪表,一般可分为普通参数的检测、水质分析参数的检测和有害气体检测三个类别。 一、普通参数的检测 (一)流量计: 流量计是污水厂中使用最广泛的仪表,在进水管道、进水泵房、格栅、集水池、计量槽、沉砂池、一沉池、曝气池、二沉池、回流泵房、排放管渠等处安装,可测污水的流量。在曝气池安装可测送风量。 由于污水悬浮固体多,流量范围昼夜变化有一定的幅度,电磁流量计在污水厂中得到了广泛的应用。此外,明渠流量计、差压式流量计、超声波流量计在污水处理中应用也比较普遍、测量送风量多用气体涡流流量计。城市污水处理厂目前采用的流量计主要有: 1.电磁流量计 (1)日常使用时,电磁流量变送器和转换器外观应保持清洁,无灰尘、无污垢,确保不进入水份和其它物质。长期不工作的流量计,或使用不慎,淹到水等情况下,启动前应仔细进行干燥处理。 (2)当发现变送器有故障时,应仔细检查外接引线是否断路或外接引线与外壳是否短路。当检查到变送器电极渗漏或励磁绕组与外壳相通,必须修复或更换新的变送器,否则要引起转换器的损坏。 (3)仪表投入正常运行时,首先应当检查供给它的电源电压是否正常以及外部连接导线是否断掉,然后再进一步检查变送器和转换器。 (4)仪表投入正常工作后,各电位器不得随意调节。 2.超声波流量计 (1)超声披流量计由电子组合和超声波换能器两部分组成,使用时其两个超声波换能器应对称安装在被测管道的两侧。探头位置不要安装在弯头、T型头、阀门、节流阀、孔板及管子变细等处。 (2)探头可以在垂直或水平的管子上安装,如果是垂直的管子,液流就要朝向上流动的方向。 (3)安装在无振动、便于维修、活动方便的地方。 (4)除去管子表面的浮锈、氧化皮和漆皮,用适量偶合剂涂在传感器的端面上,把其固定卡住,便可使用。 3.孔板流量计 (1)孔板流量计的安装要按说明书指示正确进行; (2)孔板装置和导压系统及前后管道,每年至少检查一次。定期进行校正,或更换报废元件,保证其运行正常。 4.气体涡轮流量计 (1)在接上电源,流体还未流动时,要确认前置放大器无脉冲信号输出,为使流体流动,首先把旁路阀全开,接着把涡轮流量计下游的阀门慢慢打开,然后慢慢放开上游的阀门,至全开以后,再慢慢关闭旁路阀。若无旁路阀的操作量,要徐徐打开上流阀,在慢慢打开下流阀,操作要点是注意涡轮的旋转速度不要过大。 (2)变送器的滚动轴承应定期检查,擦除异物时,不能用砂纸或钢丝刷。磨损大的轴承需要更换,一般一年更换一次。更换轴承后,经过重新标定,变送器仍能正常工作。 (3)拆洗复装内部零件时,应特别注意零部件的相对位置和方向。 (4)变送器的额定流量应选为上限的30%至70%之间为好。长期不用的,应拆下来清洗后装入塑料袋保存。 5.气体涡轮流量变送器,应尽量安装在高一点的工艺管道上,避免液体的倒流及受潮、受淹而发生故障。 (二)液位计 在城市污水处理厂中,液位的测量与控制是污水处理运行工艺中一个非常重要的环节。在污水输送泵站和污水处理厂的入口处,一般均设置有集水井。从城市污水总管进入污水输送泵站或污水处理厂的污水首先被积蓄在集水井内,集水井中污水液位的高低直接表征城市排放污水总量的大小。因此,如何选用恰当的液位测量仪表来指示或显示污水液位的高低并依据其去正确控制污水输送泵的启、停便显得格外重要了。 液位计常要放在格栅间、集水间、沉砂池等处。在一沉池、二沉池、消化池、污泥泵房、反应池、脱水机房等处也有安装,用来测量污泥液位。 液位的测量从原始的标杆液位测量法发展至今,已有许多方法。如:浮球液位计、压阻式深度计、位移传感式液位仪、电容变送器式液位仪、法兰差压液位变送器、超声波液位仪以及采用半导体工艺技术的扩散硅压力式液位变送器等等。 (三)压力计: 污水厂的压力计一般安装在格栅、集水井测水压,在鼓风机房测风压、锅炉房等处测蒸汽压力,在加氯间测氯瓶压力。 压力测量的方法很多,就其测量原理来说可分为: 阻力平衡法、机械力平衡法、弹性力平衡法。 城市污水厂中常用压力仪表有: YB—150型精密压力表、YX—150型电接点压力表、YEL—101型矩形膜盒压力表、DBY型电压压力变送器、DBC型法兰差压变送器、NT570系列扩散硅压力变送器等。 (四)温度计: 污水厂中测温范围不大,一般采用接触式温度计,在曝气池、沉砂池、一沉池、二沉池、消化池、浓缩池、锅炉房等处安装。 温度检测仪表就是用来进行温度数值定量测量的仪表。它有简单的;也有复杂的,但它们也都是由传感器、变换器、显示器等部分组成。 污水厂中常用温度计有热电阻温度计及热电偶温度计。 二、水质分析仪表 污水处理过程中,需要在曝气池、一沉池、二沉池等处监测溶解氧含量(DO计)、酸碱度值(PH)计、污水的浊度等,在脱水机房、反应池安装PH计和浓度计鉴定污泥的酸碱度和浓度,在排放管渠常装有浊度计、PH计和余氯计来检测处理过的水质是否达到排放标准。 (一)溶解氧分析仪(DO计) 曝气池的溶解氧DO含量,是关系到污水处理质量的一个重要参数,所以正确检测溶解氧的含量具有十分重要的意义。 1.溶解氧分析仪工作原理 传感器内有两个电极,一为阳极,一为阴极,以一种溶液做为电极质。在屯极外覆盖一层塑料薄膜,将电解质与被测溶液分开,但允许溶解氧渗透。当外加一个固定极化电压时,水中溶解氧渗过薄膜在阳极上还原产生扩散电流。扩散电流与溶解氧浓度成正比,而电极输出的电流信号经放大器放大后输出0~10mA或4~20mA直流信号。 2.溶解氧分析仪的使用与维护 (1)工作一至二天后,检查表指针是否正常,水洗净器是否正常。 (2)每个月洗净电极隔膜并进行一次标准液零点及量程校正。 (3)使用3~6个月后,应更换电极中的隔膜,并注入一定的电解液。 (4)每更换电极隔膜后,由于隔膜干燥,应将电极放入水中1日以后,方可进行校正使用。 (二)酸度计(PH计) 一般污水的PH值在6.5~7.5之间,当PH<6或>9时将影响生物处理,并对混凝土和金属有腐蚀作用。因此,准确测量污水的PH值,对于污水处理有很重要的意义。 1.工作原理: 插人被测溶液中两个电极(检测电极和参比电极)间电动势大小与被测溶液PH值成正比。经转换器按比例转换后可输出0~10mA或4~20mA的直流信号。 2.使用与维护(以112/101型PH计为例) (1)内部液体的补充加压每月一次; (2)用标准液进行调整,一般每月一次; (3)每月洗净一次电极,以除去上面的脏物; (4)洗净电极时用脱脂棉轻轻洗擦。 (三)浊度仪表(SS计) 1.工作原理 目前国内产品是通过测量表面散射光的强度来反映水的浊度。在一定的条件下,表面散射光的强度与单位体积内微粒的数目成正比。散射光会聚到光电池上,经光电转换后经放大输出0~10mA或4~20mA.直流信号。 2.使用与维护(以141型浊度计为例) 一般1~3个月需进行一次零点及量程较正,6~12个月清洗检查配管路,并更换灯泡,半年清洗透镜一次,一年清洗一次零过滤器的活性碳筒或更换之,平时要有稳定电压源及防止曝晒。 三、有害气体监测仪表 污水处理厂的各种池下、井下,都可能存在有毒有害及易爆易燃气体。有毒气体如H2S、CO等,当含量超过一定值时,将使人发生窒息中毒,所以如果需要下井、下池作业,操作人员除穿戴防护用品外,还应携带有毒气体报警仪。 有害气体监测仪种类繁多,它们的工作原理和用途基本相同。其简单原理如下图所示: 有害气体监测仪的操作要按各监测仪的说明正确操作,隔一段时间要根据使用情况进行校准,进行校准的仪器及传感器必须处于稳定状态。 复习题 1、污水厂中有那些常用水泵?水泵选用的原则是什么?离心泵运行要注意那些事项? 2、刮砂机、刮泥机、刮吸泥机的安全技术操作有哪些内容? 3、鼓风机上标明的常用参数有那些?它们各代表什么意思? 4、污水厂中有那些常用仪表?它们各自的功能是什么? 第11章 污水处理主要机械设备的检修 第11.1节 机械设备修理的基本知识 一、机械设备修理前的准备工作 对因发生故障而待修的设备,在修理前应进行现场分析,找出故障原因,予以排除。对按大修的设备,在拆卸前要做以下工作: (一)了解待修设备经常加工的零件和工艺要求;了解设备的性能和经常出现的问题;查阅设备档案,了解设备过去的使用、修理情况和其它有关记录;检查设备外观质量以及必要的附件、工具及其它装置是否齐全;用检验工具检查设备的几何精度、传动系统精度的降低情况,以及主要部件的磨损情况等。 (二)熟悉待修设备说明书和历次修理记录;了解设备修理精度的检验标准和要求。 (三)根据实际情况,准备必要的通用和专用工具、量具,特别是必要的特殊工具和量具。 (四)清理设备修理场地,准备零件清洗、存放的容器和吊挂支架。 二、机械设备的修理步骤和拆卸原则 机械设备修理的基本步骤是:修理前准备工作、拆卸、清洗检查、修复(或更换)零件和装配调试等。拆卸的基本原则和应注意的主要事项有以下几点: (一)根据有关资料与实践经验,按照与装配相反的顺序,从外部到内部,从上部到下部,逐次拆卸;先拆部件或组部件,再拆零件。 (二)必须对零件的回松方向辨别清楚。 (三)拆卸相同的零件时,应分别作出标志;对相配的零件,应在装配位置作出适当的标志,且不要随便堆放,以防止碰伤或锈蚀。 (四)拆卸时要使用必要的拆装工具。并不使零件发生任何损伤。对于相配合的零件,如果必须损坏其中一个零件才能拆开时,应保存价值较高、制造困难的零件。 (五)较精密的长轴类零件(如丝杠、轴等),拆下后要悬挂存放。重型件要多支点卧放,以免变形。对于小型零件,按原装配位置连接在大件上,以防止丢失。 三、机器零件磨损到什么程度需要换件或修复 零件的修换不能单纯以其尺寸精度、表面粗糙度及表面相互位置精度为标准,还要看该零件是否能正常工作及对机器性能有无影响。一般,确定零件是否需要换件或修复的原则是: (一)因设备零件磨损而影响到精度,使被加工零件的质量达不到要求时,应将该零件修复或换新件。 (二)零件因磨损而失去预定的使用功能时,应予更换。 (三)零件磨损后,虽然整个机构仍具有预定的功能,但降低了设备的性能或影响正常操作。此时,被磨损的零件亦应修换。 (四)零件磨损后,影响到自身强度或成为隐患而可能引起不良后果时,应修换。 (五)零件表面产生裂纹,继续使用可能使裂纹迅速扩大,引起严重事故,应予修换。 四、怎样确定零件修理或更换的原则 磨损零件经修理后能保证设备的精度,应尽量修理,避免更换新件。确定磨损零件的修理或换件可根据如下的原则: (一)修复零件的费用,一般最多不能超过新件的一半,否则应考虑更换新件。 (二)修理后的零件,要能满足原有的技术要求,要求耐用度至少能够维持一个修理间隔期,即属于中修范围的零件要能维持一个中修期,属于大修范围的零件要能维持一个大修期。 (三)对于一般零件来说,磨损的修理周期要比重新制作短些,否则就应考虑换件。对于一些重要、复杂零件,暂时无法换新件,则可另行考虑。 (四)在确定磨损件的换件或修理时,应考虑修理工艺技术水平和具体条件。 五、修复的验收和试运行 零部件修换后,应根据图纸和有关技术要求,进行检验测试。零部件装配后,要加油、润滑,然后试运行。试运行合格后,才能交付使用。 第11.2节 污水泵的检修 一、污水泵的完好标准 (一)运转正常,效果良好。 1.压力、流量平稳,动力满足正常生产需要或达到铭牌能力90%以上。 2.填料密封渗水应成滴不成线,每分钟30滴左右。 3.各法兰结合面上,不得有漏水和渗水现象。 4.运行无异常振动或噪声,滚动轴承温度正常,不大于75℃规定值。 (二)内部机件无损坏,质量符合要求。 主要机件材料的选用,转子晃动量及各部安装配合,磨损极限,均应符合水泵维护规程。 (三)主体完整、清洁。 1.主体完整,泵体整洁,油管完好。 2.基础泵座,应坚固完整,地脚螺栓及各部连接螺栓应当拧紧,齐全紧固。 (四)资料齐全整洁,应具有: 1.泵站运行表填写齐全、准确、清洁。 2.安全运转小时累计资料清楚、准确。 3.维护检修记录齐全。 4.运行及缺陷记录齐全。 二、检修内容 (一)小修项目 1.检查或更换填料。 2.检查在运行中发生的堵塞及渗漏现象,掏取杂物,更换零件,并紧固各部螺栓。 3.各立式泵和卧式泵所用润滑油、润滑脂应定期检查,第一次运行的新泵经100小时运行后,必须更换新油,以后水泵每工作500小时换油一次。 4.水泵每运转2000小时,应当进行周期检查。叶轮与密封环处配合间隙不能磨损过大。吸水器直径为100mm或小于100mm的泵,其间隙在直径方向的最大值为1.5mm。吸水器直径为150mm或大于150mm时,其间隙在直径方向的最大值为2mm,立式泵为3mm,如超过时,应更换密封环。 (二)大修项目 1.包括小修项目。 2.解体检查各部磨损、腐蚀及气蚀程度,并进行修理或更换。 3.检查泵轴摩擦处,如磨损时进行修复或更换。 4.检查叶轮腐蚀及密封磨损程度,如间隙超过规定的范围,需更换。 5.检查泵盖及泵体各处滚动轴承,应弹子完好,内外圈滚道光滑无痕,并无松动。 三、检修质量要求及技术标准 (一)转动部分 1.轴颈的径向跳动允差在0.03—0.05mm范围,且表面不得有伤痕。光洁度(粗糙度)要达到▽6以上。 2.传动轴和水泵轴必须安装于同一中心线上,传动轴长在2.5m以下允差小于0.03mm/m,在2.5m以上允差小于0.03~0.05mm/m。 (二)主轴部分 1.以轴两端顶尖孔为基准,轴的安装与轴承部位、与滚动轴承等处配合面的径向跳动允差0.02mm,且表面不得有伤痕,要求光洁度达到▽6。 2.滚动轴承处台阶表面跳动允差0.03mm。 3.键与键槽应接合紧密,不允许加垫片。 (三)转子部分 1.叶轮: (1)叶轮外圆最大磨损量不得大于叶轮直径的2/100,叶片宽大于99mm的为1/10,小于99mm的为5/100。 (2)叶轮与密封环的间隙见小修项。 (3)叶轮应做静平衡试验。 (4)叶轮内表面涂红丹防锈漆二遍。 (5)叶片及流道要求光洁平滑,保持叶型。 (6)叶轮内外应清除毛刺,不得有裂纹、砂眼等铸造缺陷。 2.轴套 (1)轴套与轴的接触面光洁度不小于▽6,采用H7/r6(或S6)配合。 (2)轴套表面的光洁度应不低▽7,采用d8配合。 3.轴承 (1)水泵主轴上承受径向力的向心球轴承和向心推力球轴承,当轴承公称内径在20~100mm时,或双列球面滚子轴承内径小于或等于40mm,配合采用m6。当向心球轴承和向心推力球轴承内径为100—200mm或双列球面滚子轴承内径为40—100mm时,配合采用k6,若100—200mm时,采用js6配合。 (2)向心轴承与向心推力轴与外壳的配合,当外圈可在轴向游动时为J7,当外圈一般不能在轴向游动的配合为k7。 4.联轴器 (1)联轴器与轴的配合采用H7/S6。联轴器的端面对中心的振动不大于0.02mm/1000mm。 (2)联轴器两端面间隙见下表: 联轴器两端面间隙 表11—2 5、泵盖 轴承座配合见轴承(2)项,轴承与泵身配合采用(1)项。 6、泵身 (1)与泵盖配合座采用H7。 (2)中间滚珠轴承孔配合见轴承(2)项。 7、安装 (1)水泵与电机连接为一体,安装固定在坚固的地基上,检查后重新安装时,需按泵的实际情况校正。 (2)泵与电机联轴器之间的间隙为3—5mm。 (3)联轴器平直度调整:把钢板尺放在联轴器上,检查与电机的轴心线是否重合,两轴心线上下或左右的差数不应超过0.1mm,联轴器两端平面间一周上最大、最小间隙差数不应超过0.3mm。      污水泵常见故障及排除方法 表11—3 四、维护: (一)使用维护注意事项: 1、经常检查泵体振动情况。 2、经常检查密封环间的磨损情况。 3、检查泵有无杂音,发现有异常应及时处理。 4、填料压盖保持松紧适宜。 (二)可能发生的故障及消除方法:(见表11-3) 第11.3节 机械格栅的检修 一、机械格栅的完好标准 (一)运行正常,效能良好。 1.耙渣能力能满足生产需要或达到设计能力的90%以上。 2.润滑系统良好,滚动轴承温度不超过规定值。 3.滑块导轨平行度与歪斜度允差为1/1000,导轨长度不得大于2mm。 4.行星摆线针轮减速机及圆弧齿圆柱蜗杆减速机振幅应不超生产厂家设计规定范围。 5.凡传动部分运转应平稳无杂音,耙齿应全部嵌入格栅条缝隙内。 (二)内部机件无损坏,质量符合要求。 主要零部件的材质选用,各部安装公差配合磨损极限均符合原设计规定要求。 (三)主体完整,零附件齐全。 1.主体完整、滑块导轨无偏斜,锁紧杆嵌入锁紧块缺口应自锁可靠。 2.各部机架连接紧固,整齐。平台支柱与地平表面垂直度允差应在规定范围内,且倾斜方向不得同向。 3.机台整洁,油管完整,无腐蚀现象,减速机不渗油漏油。 (四)技术资料齐全准确,应具有: 1.设备履历卡片。 2.检修验收记录。 3.运行及缺陷记录。 二、机械格栅维护检修规程 (一)检修周期(凡连续运转时),中修12个月,大修36—48个月。 (二)检修内容 1.中修项目 (1)对两类减速机部分解体检查,清除部件及箱体内油垢及杂物,更换润滑油。 (2)检查磨损情况及啮合情况,缺陷严重时进行修理或更换。 (3)检查和调整传动轴(链轮轴及卷筒轴),更换轴承毡圈。 (4)检查除污耙自锁机构,缺陷严重时修理或更换零件。 (5)检查调整制动器,使闸瓦制动情况良好。 (6)检查钢丝绳腐蚀和磨损情况,并根据磨损情况及时更换。 2.大修项目 (1)包括中修项目。 (2)将格栅和档板提出后,检查格栅条缝隙及耙齿是否平直,间距是否均匀及腐蚀情况,并予以处理。 (3)检查除污耙齿与格栅接触情况,要平稳良好,否则应进行校正修复或更换。 (4)全部解体减速机,传动轴、卷筒、钢丝绳卡,离合器制动器,根据磨损情况进行修复及更换部分零部件。 (5)除工作及配合表面外,应对所有其它金属部分均进行打磨除锈,然后分别涂刷防锈、防腐漆等。 第11.4节 刮砂、刮泥机的检修 一、刮泥机完好标准 (一)运行正常效果良好 1.设备能满足正常生产需要或达到设计能力的90%以上。 2.润滑系统良好润滑油脂应符合规定,滚动轴承温度不超过70℃。 3.减速机运转平稳无杂音,减速机振幅不得超过0.08mm。 4.行走轮与跑道运转平稳无杂音。 5.中心支座及辅助支座平稳无杂音。 6.刮板支承轮与池底面运行应平稳,刮泥胶板能刮走淤泥。 (二)内部机件无损坏,质量符合要求 主要机部件的材质选用,各部安装配合、摩擦极限均符合规程规定。 (三)主体整洁零附件齐全 1.主体完整,油标尺齐全,跑道平整无偏斜。 2.各部机架连结紧固、整齐。 3.机体整洁,油管完好,无腐蚀现象,机体不渗漏油。 4.安全防护装置齐全完好。 (四)技术资料齐全、准确,应具有 1.设备履历卡片。 2.检修验收记录。 3.运行及缺陷记录。 二、刮泥机维修检修规程 (一)检修周期及内容 1.检修周期(当连续运转时) 中修:12个月。 大修:36~40个月。 2.检修内容: (1)中修项目: 1)对减速机部分解体检查,清除机件和箱体内油垢及杂物,更换润滑油。 2)检查减速机内部零部件的磨损情况,缺陷严重的要及时更换。 3)检查和调整间隙,更换轴承密封件。 4)检查中心支座及其轴承滚动情况及集电装置炭刷磨损情况。 5)检查行走轮及其轴承运转情况,及各桁架连结固定情况。 6)检查和调整电机、减速机的传动皮带。 (2)大修项目: 1)包括中修项目。 2)放水检查桁架的固定联接和腐蚀情况,以及橡胶皮刮板固定情况、磨损情况及铁板腐蚀情况,必要时予以更新。 3)检查主动车轮、轴及减速机,更换部分损坏零件。 4)检查解体制动器的磨损情况。 5)整体进行涂刷防锈或防腐蚀(水下部分)。 6)检查所有滚动轴承的磨损及润滑情况,更换损坏的轴承并加注足够的润滑脂。 (二)检查方法及质量标准: 1.传动轴、输入轴及输出轴弯曲度不大于0.04mm,轴承轴颈处不大于0.02mm,其轴颈的椭圆度不大于0.02mm。表面光滑无腐蚀坑疤、划痕等。如存在上述缺陷应予以更新或修复。 2.针轮减速机 按所用设备说明书要求执行。 3.起开机构 (1)装配时,各轴线在水平与垂直平面内的平行度均以各轴转动灵活为准。 (2)滑动轴承的间隙应以运行正常为准,否则予以更换。 4.运行机构 (1)装配后齿轮啮合接触良好,无滞阻现象。 (2)各转动部分灵活,制动器刹车可靠,离合器接合、脱开可靠。 三、刮砂机完好标准: (一)运行正常、效果良好标准: 1.设备能力满足正常生产需要或达到设计能力的90%以上。 2.润滑系统良好,润滑油选用符合规定,滚动轴承温度不超过70℃。 3.减速机运转平稳无杂音,减速机振幅不超过0.08mm。 4.主动车轮与导轨运转平稳无杂音,两侧的主动车轮槽宽中心线平行度公差值为l0mm。 5.各转动部分运转灵活,制动器刹车可靠,电气装置灵敏安全,动作可靠。 6.刮砂部分:砂排量能满足一定值。 (二)内部机件无损坏,质量符合要求。 其主要机件材质的选用,各部安装配合、磨损极限均符合设计规定。 (三)主体整洁、零部件齐全。 1.主体完整,油标尺齐全、导轨无偏斜。 2.各部机架连结紧固,整齐。 3.各安全防护装置齐全完好。 4.机体整洁,油管完好,无腐蚀现象,无漏油现象。 (四)技术资料齐全准确,应具有: 1.设备履历卡片。 2.检修验收记录。 3.运行及缺陷记录。 四、刮砂机维护检修规程 (一)检修周期及内容 1.检修周期 中修12个月 大修36—40个月 2.检修内容 (二)中修项目: 1.对减速机部分解体检查,清除机件和齿轮箱体内部油垢及杂物,更新润滑油。 2.检查针轮减速机的磨损及啮合情况,缺陷严重应修理或更换。 3.检查和调整滑动轴承间隙,更换密封件。 4.检查主动车轮的滚动情况。 5.检查水下各联接件的固定情况及腐蚀情况。 6.检查转动齿轮及传动链条的啮合、润滑及磨损情况。 (三)大修项目: 1.包括中修项目。 2.放水检查刮板固定情况、磨损情况及腐蚀情况,必要时予以更新。 第11.5节 鼓风机的检修 一、鼓风机的完好标准 (一)运转正常,效果良好 1.叶轮的静平衡和动平衡要符合要求; 2.风压、风流量平稳,能满足正常生产需要。 3.油泵轴承密封圈处不得漏油,油箱中油位应保持在正常范围,润滑油洁净无杂质。 4.各轴承温开(前轴、后轴、止推)不得超过规定值,整机无异常振动或噪声。 5.循环水泵运转良好,水管无泄漏现象。 6.空气过滤装置过滤效果良好。 7.各闸门扭转方便,启闭灵活。 (二)内部机件无损坏,质量符合要求。 滚动轴承精度以及与轴的配合应符合风机维修规程,联轴器的调整也应符合要求。 (三)主体完整、清洁。 1.主体完整,油管、油孔清洁、畅通。 2.基础坚固完整、地脚螺栓及各部连接应达到有求力矩,齐全紧固。 (四)资料齐全整洁,应具有: 1.鼓风机运行表填写齐全、准确、清洁。 2.安全运转小时累计资料清楚、准确。 3.维护检修记录齐全。 4.运行及缺陷记录齐全。 二、鼓风机的检修规程 (一)检修周期:符合设计说明书规定期限。 (二)检修内容 1.中修项目: (1)检查润滑系统及冷却系统,不符合规定应及时修理或更换。 (2)检查各闸门运转状况,及时处理出现故障。 (3)清洗油箱及油路管道,再加入过滤后的新油。 (4)对换热器进行检查与清洗,通过水压试验,检查水管是否有泄漏,防止水油混合。清洗换热器、管道和闸门的污物,防止堵塞。 2.大修项目: (1)包括中修项目。 (2)检查叶轮、轴承的磨损情况,及时修理或更换。 (3)检查机壳的磨损情况,检查风量、风压值,对损坏部件修理或更换。 第11.6节 XXX厂设备常见故障与判断 一、粗格栅 设备描述:高度:13m,宽度:1.5m,栅条宽度:20mm,倾角:75º,电机功率:1.5KW 设备构造:电机*1、连杆*1、上链轮*2、下链轮*2、链条*2、刮耙*1、刮渣板*1 1、注意事项:每台粗格栅必须保证每日运行至少2次。由于我厂上游来水杂物较多,如果不及时运行粗格栅排除格栅杂物,极易导致粗格栅刮耙卡死,从而增加维修成本。 2、故障分析: a、刮耙停不到位:该故障主要由格栅左侧限位开关失灵或者限位开关导线解除不良引起的。更换限位开关或导线重接即可解决问题。 b、启动后设备不动作:有三种可能——限位开关开路,用万用表测量启动按钮2个触点,如果电压低于220V即为限位开关开路,更换即可;空气开关跳闸,合闸启动;热继电器跳闸,按下热继电器红色按钮,然后重新启动。 c、运行时抖动或运行过程中停止运行:该现象主要是链轮或链条上附着杂物过多引起的。继续运行设备,在运行过程中清除链条和上链轮上的杂物,转满一个周期即可解决问题。运行过程中停止运行,是由于运行抖动过于剧烈,触发限位开关保护引起的。不用管它,可以继续点动清理链条、链轮。 d、刮耙卡在水下无法运行:遇到这种情况,首先要摸一下设备两侧的链条,感受一下链条张力知否一样。如果,有一次链条张力明显很松,则应及时通知运行部上报维修;如果两侧链条张力一致,则再感受一下旁边可正常运行的设备链条张力是否与故障设备一致,如果两台的张力差不多,那么继续点动这台设备,应该能把刮耙提上来。刮耙上来之后,继续运行2~3个周期即可解决问题。 二、无轴螺旋及压榨机 设备构造:电机及减速机*1、螺旋*1、衬套 这两种设备未出现过严重故障。需在巡视过程中检查无轴电机、减速机是否漏油;压榨机在运行过程中是否有大块杂物卡死。 三、进水泵 在日常巡视过程中,应对进水泵控制室加强巡视,如果进屋感觉有异味,找到异味来源,可能是水泵控制柜内空气开关下口保险处温度过高,保险座烧焦发出的异味,此情况大多发生在夏季,如有此类情况发生应立即上报运行部。 在日常巡视过程中,应对运行的水泵对应的流量计进行检查。在正常水位情况下(6米~7.5米),水泵满频(50Hz)的流量应在4300m3/h~4700 m3/h范围内。如果流量低于这个范围,则说明进水泵效率降低,需要进行维修。前提是流量计正常运行。 1、故障分析: a、水泵异常停止且不能再开启:可能是电源缺相造成,检查水泵控制柜内保险处是否有过热变色、变形等情况,如有此类现象更换保险即可恢复运行。 b、水泵异常停止但可恢复开启,且运行一段时间后仍出现异常停止现象:一般是水泵控制柜内风扇故障不转,导致变频器或者软启动器温度过高引起。 四、细格栅 设备描述:宽度:2.4m、栅条间距:6mm、水深:1.5m、倾角:35 º 设备构造:电机及减速机*1、栅框*1、压榨螺旋*1、刮耙*1、刮板*1 1、注意事项:巡视过程中要注意检查设备电机、减速机是否漏油。 2、故障分析: a、刮耙停止后自己往下溜:刹车片需要更换。 b、设备无法停止,一直反转:控制柜内继电器故障。 c、设备停不到位:行程开关故障。 d、设备无法运行或运行电流大:有两种可能——栅框杂物过多,应及时对栅框中的杂物进行人工清理,清理干净后再运行设备;压榨区累计杂物过多或有硬物与螺旋卡死,打开并清空压榨区,然后运行。如果故障仍然存在,则将设备进行反转点动,直至压榨区硬物排出。 e、刮耙与栅框无法正常啮合:压榨区杂物过多或有硬物与螺旋卡死,处理方法见d项。 f、电机、减速机漏油:更换油封。 故障d与e一般出现在冬季。由于冬季温度低,压榨区堆积的杂物极易上冻。因此,在冬季运行细格栅时,尽量在其自动运行停止后,对设备进行手动正传操作。正传一段时间,将压榨区内的杂物排出一部分后即可避免故障的发生。 五、旋流沉砂池 设备构造:压缩机*1、真空泵*1、提砂泵*1、搅拌器*1、囊阀*1、真空表*1、砂水分离机*1 1、注意事项:每日巡视须检查砂水分离机是否通畅。观察砂箱中是否有湿砂以确定沉砂池正常工作。 2、故障分析: a、空压机及真空泵正常运行,但压力表不显示负压:囊阀部位出现故障,有可能是囊阀破裂或者囊阀上卡住硬物。 b、压力表显示到2.5,但是提砂泵不工作:砂杯出现堵塞,拆除砂杯,清空内部杂物。 c、真空泵异响:更换真空泵。 d、提砂泵工作时漏水:更换提砂泵机械密封。 e、提砂泵工作时间过短:提砂泵蜗壳中存在杂物,导致提砂泵效率降低,无法从提砂管提水。清除蜗壳中杂物即可。 六、平流沉砂池 设备构造:刮砂桥*1、刮砂桥行走驱动电机及减速机*2、吸砂泵*2、轨道*2 1、注意事项:每日巡视观察砂箱中是否有湿砂以确定沉砂池正常工作。 2、故障分析: a、刮砂桥自动跳闸:该现象分为两种情况——刮砂桥停在两测终点,接近开关故障,需进行更换;刮砂桥未停在终点,检查刮砂桥是否与轨道垂直,如果未与轨道垂直,需保修进行调正。如果与轨道垂直,则是由于池中积砂过多,导致刮砂桥运行阻力过大引起的过流跳闸。应及时开打曝气截门,单独运行吸砂泵——点动刮砂桥,重复以上动作,直至刮砂桥可正常游走。 b、吸砂泵不上水:通知运行部掏堵。 七、搅拌器 我厂搅拌器主要由三种型号:4.5KW、5.5KW、7.5KW 4.5KW和5.5KW主要用于新老生物池 7.5KW用于厌氧池和均质池 注意事项:巡视时用脚接触设备支架,感受一下振动情况。 故障分析: a、设备振动过大:需将设备吊出水面,对叶轮、轴承等部件进行逐一检查。 b、设备上方水面出现大量油花:需将设备吊出水面,对其机械密封进行更换。 c、设备启动无反应:一般是电气控制柜内接触器故障。 八、新建回流泵 设备描述:功率64KW、方式轴流泵 注意事项:巡视时应注意两点:首先观察设备运行电流,应在120A~135A。其次,应站在运行设备的泵筒盖上比较一下振动情况,来判断是否有水泵振动过大。 故障分析: a、水泵振动过大:应对水泵轴承、电机转子进行逐一检查。 b、水泵电流过低:应对水泵叶轮、导流板进行检查。 c、水泵运行过程中有很大气流声:泵筒开裂,需进行补焊。 d、水泵电流过高:需对整泵各个部件进行逐一排查。 e、水泵报警:根据变频器的反馈信息进行检修。 九、改建回流泵 设备描述:功率55KW、方式离心泵 注意事项:巡视时应对运行设备的吊链的抖动情况进行比较,从而判断设备振动是否过大。 故障分析: a、设备自动跳闸:控制柜内变频器超温,检查变频器风扇是否故障(此情况一般发生在夏季较炎热天气) b、设备启动无反应:水泵柜内接触器、继电器等电气元件出现故障 十、改建剩余泵 故障分析: 设备启动无反应:首先观察电压表是否有指示,如果没有指示则说明配电柜没有送电;其次,检查急停按钮是否弹出;最后,按下热继电器上的红色复位按钮。 十一、刮泥机 我厂刮泥机共分为两种,一种是周边传动,用于改建二沉池和污泥浓缩池;一种是中心传动,用于新建二沉池。 周边传动刮泥机 注意事项:巡视时应注意3点。 1、检查设备运行时是否存在异响。设备异响有很多因素,严重情况下可能导致电机因负载过大而烧毁。因此,一旦发现设备存在异响应及时进行沟通。 2、检查设备行走轮与轨道接触宽度是否小于1cm。一旦行走轮从轨道脱落,会导致走道桥折断。而且由于我厂二沉池部分轨道已经存在变形,中心筒与二沉池的相对位置也发生了变化。因此这种情况需要尤其注意。 3、检查扭矩丝杠上的螺栓是否快要脱落。由于二沉池中污泥的阻力以及刮泥机长时间运行发生的磨损,致使刮泥机在运行过程中出现无法避免的振动。这种长时间连续的微小振动,很有可能将扭曲的固定螺母震掉。一旦螺母脱落,将使整个驱动电机减速机摔倒地上,信号电缆断裂。轻者,减速机壳体摔裂,整个减速机报废;重者,裸露的电缆极易发生触电危险。因此,巡视的过程中应注意螺母与丝杠尽头的距离,一旦发现距离小于1cm应及时沟通。 故障分析: a、设备异响:造成这种现象的可能性有三个。最常见的是行走轮轴承损坏,更换相应的行走轮瓦架即可。判断轴承是否损坏的方法是观察行走轮轴承是否有滚珠缺失、轴承内环与外环是否异位。再有就是由于行走轮与轨道配合不好,导致行走轮内盘与轨道发生啃噬。应调整行走轮角度。最后就是因为行走轮的磨损使得行走轮由原有的圆柱形变成圆锥形。使得设备运行到一定位置时往下溜,产生的异响。这种情况下只有更换行走轮才能解决问题。 b、行走轮与轨道接触宽度过小:主要有三种情况 1、轨道定位板脱落。轨道定位板脱落使轨道离开原有位置。找到脱落定位板的位置,利用跨顶将轨道顶回原位,重新焊接定位板。 2、行走轮角度存在问题。由于长时间运行及磨损,使得行走轮出现角度偏移。调整行走轮角度,重新更换垫片。 3、中心筒固定螺栓切断。由于中心筒失去固定,使得设备无法继续以中心筒为圆心进行圆周运动。需将中心滑环与两侧走道桥脱开,单独将中心滑环吊起重新安装定位螺栓。 c、设备运行过程中跳闸或出现走走停停现象:主要是由于池底有异物卡住桁架。需要清池维修。 d、设备警笛长鸣或启动无反应:控制柜内接触器故障 十二、新加氯间 设备构造:整个加氯系统由潜水泵、增压泵、加氯机三个部分组成。 加氯机分为机体反应釜、计量泵、背压阀、温控器、加热管、Pt探头、射流器、单向阀几个部分。 注意事项:巡视时要注意三点。1、水源总管压力应维持在4MPa。2、运行的设备左侧的两个单项阀应处于跳动或阀芯紧贴阀体上沿的状态。这两个步骤是避免设备跑药的最有效途径。3、检查运行设备的两个单向阀内部是否呈现黄色,这是检查设备是否正常加氯的标准。 故障描述: a、设备不加热:新型温控器与老型号温控器存在一定区别。新型温控器并不是合闸自动加热,因此设备开启后应自行按下温控器的向下箭头使之加热。 b、设备跑药:整个加氯系统有三个环节出现问题可导致设备跑药。 1、潜水泵堵塞:潜水泵堵塞导致加氯机失去水源供给,导致加氯机产生的气体无法排除。清通潜水泵即可。 2、射流器堵塞 3、单向阀堵塞 c、增压泵异响:增压泵是加氯水源供给系统的一部分。如果增压泵无法正常工作,将导致5台加氯设备无法使用。因此需要对增压泵的运行状况格外关注。 d、设备单向阀内部无黄色液体:首先检查设备后侧的盐酸截门是否打开;如果截门已打开,则拆下设备正面背压阀前段软管,观察是否有盐酸流出,如果没有盐酸流出则说明计量泵故障,需要更换;如果盐酸能够正常流出则说明背压阀故障,需要更换。 十三、过滤泵房及改建加氯间 过滤泵房为改建加氯间的水源供给构筑物。 过滤泵房 注意事项: 1、开泵之前需将电机下面的跑风打开,直至有水自跑风均匀流出,关闭跑风后再进行开泵动作。 2、开泵后应及时前往改建加氯间观察水箱,确认上水口正常出水。 以上两点可最大程度避免管道泵空转,延长设备使用寿命。 故障分析: a、管道泵开启,但是水箱水位没有变化:管道泵堵塞,需要清通。 改建加氯间 注意事项: 1、观察运行设备的供水压力是否大于3MPa,一旦发现压力低于3MPa,应立即停止进药。增压泵继续运行。 2、观察设备左侧连通器水位,如果水位低于连通器总长1/3,应及时补水。右侧连通器可以空管。 故障分析: a、增压泵开启后,压力表无显示:打开增压泵跑风以及压力表下方游刃,直至水自两个出口均匀流出。恢复原状后重新开泵。 b、设备加热后温度无变化或加热后自动跳闸:加热管开路或短路。需更换加热管。其实设备在不加热的情况下也可以正常运行。 c、计量泵不动作:计量泵程序紊乱。 d、设备左侧水位下降速度快:有可能是内部水套开裂,需要返厂维修。也有可能是单向阀阀芯损坏,更换单向阀即可。 e、增压泵漏水:更换增压泵机械密封。 f、增压泵异响:更换增压泵轴承。 十四、脱水机 注意事项: 1、及时清理外网。可延长网带使用寿命,保证出泥含水率。 2、加强巡视,有效降低网带报废情况的发生。 3、增压泵开启后,立即确认出水情况。可有效降低增压泵报废情况的发生。 故障分析: a、空压机频繁启动:管路存在漏气,需逐一排查。 b、空压机不停机:空压机内压力检测元件故障 c、空压机一直放气:更换空压机三通。 d、增压泵漏水:更换增压泵机械密封。 e、增压泵异响:更换增压泵轴承。 f、脱水机故障:可根据PLC的反馈信息进行解决。 十五、闸阀类 闸门操作注意事项: 由于我厂闸门使用时间较长,闸门限位失灵的情况在所难免。因此,在对闸门进行关闭操作的时候一定要有人专门负责观察闸门丝杠。一旦发现丝杠变形应及时手动停车。 我厂闸门工作介质均为污水或污泥,内部杂物较多。经常有杂物卡住闸框,导致闸门无法关严。遇到这种情况,应将闸门关闭到位,然后耐心的手动反复进行闸门开关动作,反复数次。最后将闸门切到手摇位置, 手摇关闭闸门。指示摇不动为止。 十六、螺杆泵类 每台螺杆泵开启后,一定及时观察出口是否出泥。如果不出泥,一定要及时停泵。避免螺杆泵因空转而出现故障。 第12章 常用电工知识 第12.1节 电的基本概念 一、物质的组成、电的产生及其基本性质 自然界的一切物质都是由最小的颗粒——原子组成。原子中心是一个带正电荷的质量较大的原子核,核外有一定数量带负电荷的电子沿着一定的轨道围绕着原子核高速旋转。原子核是带正电荷的微粒,电子是带负电荷的微粒。不同物质的原子核带的正电荷数是不相同的。核外电子数也是不相同的。在一般状态下,各种物质的原子,它的原子核所带的正电荷与核外所有电子带负电荷的总数是相等的,因此原子呈中性(即不带电)。如果物体由于某种外界原因,失去或得到电子时,物体就带了电,得到电子的物体带负电(阴电),失去电子的物体带正电(阳电)。这种不流动的电叫静电。衡量电量大小的单位叫库仑。静电的基本性质是:同性电荷互相排斥,异性电荷互相吸引。 二、电场 在电荷之间互相吸引或互相排斥的力所作用的空间叫做电场。 为了研究电场方便起见,假设在带电体周围的空间,有所谓电力线存在,利用电力线的观念使电场形象化。电力线就是电力作用的方向,通常认为电力线是从正电荷到负电荷。电荷周围的电力线如图12—1所示;每种电荷的周围都有电场,电场作用于电荷,使电荷移动,即电场具有能量。 图12-1 电荷周围电力线作用示意图 三、电流和电压基本概念 (一)自由电子 物体中的电子都具有一定的能量,而在原子周围一定的轨道上旋转。当由于某种原因,电子能量增加而跳出原来的轨道,离开原子核成为在原子间自由移动的电子叫自由电子(有些电子跟原子核间的引力本来很小,很容易脱离)。 如果没有外部影响,自由电子在原子间的运动是无秩序的,没有一定的轨道和方向。但是,一旦受到外部影响,电子的运动就有严格的顺序,也就是说,电子按同一方向流动。 (二)导体 有自由电子能传电的物体称为导体。导体分两类,一类如金、银、铜、铝、铁等金属。当电荷在这类导体中移动时,导体的化学性质并不改变,也没有任何显著的质量的变化。这类导体的导电质点为自由电子.另一类导体的特点是,电荷移动和化学变化联系着,这类导体没有自由电子,而只有缺少电子或多余电子的原子或原子集团,这些带电的原子或原子集团称为离子。离子是这类导体的导电机构。 (三)绝缘体 不传电的物体称为非导体或绝缘体。严格地说,在常温下,绝对不传电的物体是没有的,我们一般所指的绝缘体只是很难传电的物体,如空气、玻璃、陶瓷、橡胶、干木、干纸、干布等。 (四)电流和电压 电流是自由电子在电场作用下作定向运动而形成的。 电路中电流的大小是用电流强度来表示的,它表示单位时间内通过导体横截面的电荷多少。用I表示电流强度,单位是安培(简称安),1安培表示在1秒钟内,截面上通过1库仑电荷。 (五)电流的热效应 当导体上通过电流时,导体都要发热,实践证明,随着电流的增加,热量也成平方地增加。热量的增加是有害的,因为它可以烧坏导体的绝缘层,甚至导体本身.同时,随着温度的升高,导体的电阻值也在增加。 四、电路基本知识 (一)电路 用导线把电源和负载连接起来,形成回路.在回路中,有电流通过,我们称作电路。如图12—2,a、是把电源和负载(小灯炮)联结起来的接线图。在电路原理图中,往往用符号及文字表示,如图12—2,b。直流电源可用 及文字E表示,电阻符号用和文字R表示,电路中任意两点的电位差,等于两点之间的电压。 (二)电阻 实践证明,电流通过导体时都要受到不同程度的阻碍作用,这种阻碍作用叫做电阻,用R表示,单位是欧姆,简称欧(Ω)。电阻的数值,由导体的粗细、长短和材料的通过电流的能力来确定。同一种材料的导体越细越长,电阻也越大,且随着温度的升高,电阻值也增大。当电压为1伏通过电流为1安时的导体电阻值为1欧。 (三)电流定律 在电路中有电流流过时,它必然还和其他一些因素如电压、电阻发生联系。实践证明,三者的关系是: 上式表示,在电阻相同的条件下,电路中电压越高则电流越大,电压增加几倍,电流也增加几倍;即电流定律。 (四)电源和负载的串联和并联 1.串联,即电流从一个负载或电源顺序地通到另一个负载或电源,电路中总电阻为各段电阻之和,电压分布于各段之间与各段电阻相适应,总电压为各段电压之和,如图12—3,a。串联时,各段电组中通过的电流值相等。分别以下列各式表示: R=R1十R2+R3 V=V1十V2+V3 I=I1=I2=I3 如串联各段有一段电阻改变,则所有各段电流都得改变,而电路各段电压重新分配,如电路有一段被切断,则全部电路断电。 2.并联,即从电源发出的总电流,按负载的数目分流到各个支路上去。在所有支路接入的电阻上,电压是相等的,而电流值则随各支路电阻值的不同而不同。并联后,电路中的总电阻之倒数为各支路电阻倒数之和,如图11—3,b。分别用下列各式表式: V=V1=V2=V3 I= I1+I2+I3 (五)功率 电流是能做功的。我们日常看到的电车运行、风扇的转动,是由于电流做功的结果。在电路中,电源的电能就消耗在电荷移动所做的功上,同时,转变为其他形式的能(机械能、化学能等)。 在某段导线上,如果两端的电压是1伏特,导线中的电流强度是1安培,继续流动1秒钟,那么,电流所做的功是1焦耳。 电路上电流所做的功用下式表示: W=IVt 式中:W——功,焦耳; I——电流,安; V——电压,伏; t——时间,秒。 电流在1秒钟内所做的功,就称为电流的功率,常用P来代表。 在实用的单位制中,功率的单位是瓦特,简称瓦。在电力工业上,一般用千瓦来计算。 五、磁和电磁 (一)磁 我们知道,磁铁能吸引铁屑,磁铁能指南北(如指南针)。指南针指北一端称北极(或N极),指南的一端称南极(或S极)。从实验中看出,磁极间存在着相互作用的力,同性磁极间互相排斥,异性磁极间互相吸引。这是由于磁铁的周围能产生磁力。磁铁的磁力作用有着一定的范围的,当铁屑离开磁铁太远了就不能吸引,范围内的空间就叫磁场。 如果把各种磁铁放在玻璃板下面,然后在玻璃上均匀撒一些铁屑,则铁屑在磁场作用下会排成如图12—4所示的形状。 我们把图12—4各种形状的曲线叫做磁力线,并且规定磁力线的方向是,从磁铁的北极(N极)出发,回到磁铁的南极(S极)而进入磁铁;在磁铁里磁力线是从南极到北极,这样就构成了一个闭合环路。 (二)电磁感应现象 把导线绕成线圈,当导线有直流电流通过时,线圈就有和磁铁一样的性能。可用右手螺旋定则来判断线圈中通入直流电以后的极性,如图20—5所示。使四指沿电流方向捏着线圈,则跟四指垂直的大母指所示的就为N极方向。 当电流强度一定时,线圈的匝数越多,磁力就越强。当线圈 里放入铁心时,磁力也会大大加强。如用不同物体插入线圈内,则发现磁力的强度不一样,这说明每种物质的导磁能力不一样。如铁、镍以及它们的合金,导磁能力很强,叫导磁体。铜、铝不能导磁(或导磁弱)的物体,称为非导磁体。 在磁场中,垂直穿过某一横截面的磁力线总根数,叫做磁通量,以符号Φ表示,单位是韦伯。工程上用麦克斯韦,简称麦。 1麦=10-8韦 在通电线圈中,单位横截面所通过的磁通量称为磁通密度,用B表示,单位 韦/米2,工程上用高斯表示。 1高斯=10-4韦/米2 带有铁芯的线圈叫电磁铁。在闭合的铁芯中可产生最强的磁流,因为在磁力线引出时,磁阻数值最小;如果有空气隙,则大大增强磁阻,从而减少磁流。焊接变压器就是利用电磁铁的这种性质来调节焊接电流强度的。 当磁棒线圈作插入或抽出的相对运动时,线圈内产生电流。当磁棒和线圈相对静止时,则无电流,这种现象叫电磁感应现象。这样获得的电流叫做感应电流;形成的电动势,叫感应电动势。从试验中看出,电流的方向,随磁棒移动方向的变化而改变。 如前所述,当磁棒向下运动将N极插入线圈时,穿过线圈的磁通量迅速增加,线圈内的感应电流在线圈里形成一个方向向上的磁场(右手螺旋定则)如图12—6,a所示。这个感应电流所产生的磁场和正在增加的磁力线起抵消作用。当将磁棒向上运动,N极从线圈中抽出时,穿过线圈的磁通量减少了.由于磁棒运动方向改变,线圈里的感应电流方向与上面相反,它在线圈里感应电流形成一个方向向下的磁场, 如图12—6,b所示。这磁场对正在减少的磁力线起加强作用(即阻碍磁场的减少)。故可以得出结论,感应电流所产生的磁场方向总是阻碍产生它的磁场的变化的,这种磁场变化的规律,称为电磁感应定律。 在焊接过程中,电流变动极大,如果这种变动不被缓和,则焊接过程无法进行,因此在焊接电源中,广泛利用电磁感应现象来缓和电流的变动. 六、交流电 若电流在电路中流动方向是不变的,这种电流叫做直流电流,另外还有一种叫做交流电流。它的大小和方向是不断地变化着.我们平常的照明和感应电动机用电均为交流电, 下面简略地介绍它的特点。 (一)频率和周期 电阻R接在直流电源E上,若象图12—2,b接法,则A点电位总比B点高。现在接在交流电源上,如图12—7,a所示,A点电位有时比B点高,有时比B点低,有规律地不断变化着,在R上流过的电流也相应地有规律变化着。从图上可以看出,交流电压和时间的关系是一条正弦曲线。 从图12—7,b中可以看出,一开始A点电位和B点电位相等,逐渐A点电位比B点电位高。以后又逐渐地达到A点电位比B点电位低,以后A点电位和B点相等,如此不断地循环下去。交流电经过所有正向值和负向值所需时间,我们称做周期。换句话说,交流电完成一周所需的时间,如图中0到a点的时间为一周期,用T表示,单位是秒。 交流电在一秒钟内反复变化的次数,称为频率,用f表示,单位是赫(或周/秒),我国工业用电是50赫,即一秒钟内变化50次。 周期T和频率f的关系为: (二)交流电的最大值、有效值、功率 如用50赫的交流电压加在电阻R上,在0秒时u=0,i=0,随后u逐步上升,A点电位逐步上升,比B点电位高,i也逐步上升,电流从A点流向B点,当u达到最大值时(um表示),交流电流也达到最大值(用I。表示),随后u又开始下降,一直到u=0,i也跟着下降直到i=0,这时刚好是半个周期,即 秒。再下去u变成负值,即A点电位比B点电位低了,电流从B点流向A点,一直到u达到负的最大值,i也达到负的最大值,以后A点电位又开始上升(但比B点低,电流还是从B点流向A点)。直到u=0,I=0,即A点和B点电位相等,这时刚好是一个周期 秒。 交流电也要消耗功,其大小和电压、电流的大小有关。由于交流电压和交流电流的大小都随时间不断变化,所以取电阻电路的平均功率是 式中:V——交流电压的有效值; I——交流电流的有效值。 我们平常说220伏,100安等都是指交流电的有效值。在三相交流电中,如果负载平衡,不论是星形或三角形接法,功率的计算公式都是一样的。就是: 式中: --交流电路的功率因数。 七、变压器基本原理 变压器是交换交流电压的电气设备。能把低压变成高压的叫升压变压器;能把高压变成低压的叫降压变压器。统称为变压器。 变压器是根据电磁感应中的互感原理制成的。所谓互感,就是当把一个电流大小和方向在改变的电路靠近另一电路时,则在另一电路中也产生感应电动势的现象。互感产生的电动势叫互感电动势。如图12—8所示:当通有电流的导线甲向一闭合的没有电流通过的导线乙接近时,则在导线乙中产生感应电动势,有电流通过.互感电动势的大小,与导线甲和导线乙的线圈圈数比值有关。依据这一原理变压器将电能由一个电路传给另一个电路,并且改变电压值。 最简单的单相变压器是用一个闭合的铁芯和绕于铁芯柱上的两个不同匝数的线圈组成,如图12—9所示。线圈和线圈、线圈和铁芯之间都互相绝缘.与电源接通的叫原线圈(一次线圈);与用电线路相连接的叫副线圈(二次线圈)。通过原线圈的交流电产生交变磁场,其磁力线沿铁芯形成闭合磁路,通过原线圈和副线圈,因此在原线圈中产生自感电动势,而在副线圈中产生互感电动势。由于通过原线圈的交流电的大小和方向在改变,产生的磁力线的方向也在改变,故在副线圈中产生的互感电动势的方向也在交变。它的变化频率和原线圈中交流电变化频率相同。 变压器二线圈中感应电动势的大小,取决于原线圈中交流电变化频率、铁芯中的磁通量和每一线圈的匝数。如果频率和磁通量不变,则每一线圈中电动势大小随线圈匝数而定,其关系式为: 式中:E1、E2——分别为原、副线圈电动势; N1、N2——分别为原、副线圈的匝数。 因线圈中电能损耗极少,所以原、副线圈中的电动势可以分别用两端电压来代替,上述关系式可写为: 式中:V1、V2——分别为原、副线圈两端电压值。 又因原线圈和副线圈功率相等,即: I1V1=I2V2 所以成立下列关系式: 式中:I1、I2——分别为原、副线圈中电流大小。 变压器按铁芯结构不同,可分为芯式和壳式两种,芯式结构的变压器原,副线圈绕在铁芯的二个柱上,壳式结构变压器的原、副线圈绕在铁芯的一个柱上,如图12—10所示。焊接中使用的交流电焊机是变压器应用的一种形式. 八、电机基本原理 电机是把电能和机械能互相转换的机器,把机械能转换成电能的机器叫发电机,把电能转换成机械能的叫电动机.发电机按结构和产生电能的性质可分为直流发电机和交流发电机。电动机按结构和取用电源的性质可分为直流电动机和交流电动机.下面简单介绍焊接生产中常见的设备直流发电机和交流感应电动机的基本原理。 (一)直流发电机 直流发电机是由定子(磁极)和转子(电枢)两大部分组成。定子上绕有激磁线圈,它是产生发电机主磁通的地方;转子上绕有发电线圈,转子端部有整流子,所有转子线圈和整流子相接,转子的主要作用是当其受外力而在磁场中运动时,线圈切割磁力线而产生感应电流,经过整流子整流而变成直流电,直流发电机的结构原理图如图12—11所示。直流发电机的激磁方法,分永磁式(一般容量很小)、他激式、自激式等,其中自激式又因激磁线圈和转子连接方法不同而分为串激式、并激式和复激式三种。 (二)交流感应电动机 交流感应电动机由定子和转子以及分别绕在定子和转子上的二组线圈组成,定子上的三相线圈通入三相交流电源,由于每个线圈都产生磁场,而每个线圈中磁流的改变随电源各相互差120°,所以形成了一个在空间旋转的磁场,这一旋转磁场的磁力线和转子上的导线产生相对运动,因此在转子导线中产生感应电流,它和旋转磁场互相作用,对转子产生一个旋转力矩,从而驱动转子转动,其旋转方向和旋转磁场的方向相同,但比旋转磁场的转速稍慢,所以这种感应电动机又叫异步电动机。交流电动机的结构原理图12—12所示。交流电动机接入电源分单相和三相两种,其中三相感应电动机按转过的绕组形式分鼠笼式和绕组式两种。 交流感应电动机起动时,由于定子线圈接通电源后立即产生旋转磁场,这时转子因外界负载相联而处于静止状态,在瞬时间,在转子中产生了很大电流,相应地在定子线圈中也有很大电流产生,这种电流叫起动电流,其大小一般比正常运转时的额定电流值大4~7倍,如果起动电流过大,不仅影响电网电压的下降,而且可能烧坏电动机本身线路。因此,感应电动机起动时,应按电机容量大小和对电网电压稳定性的要求,采用降压起动等方式来限制起动电流。 第12.2节 低压电器 泵站除了需要电动机、变压器、电工仪表等一系列电气设备外,还需要控制电动机的电器。对于低压小容量的电动机常采用闸刀开关来控制;对于较大容量的低压电动机,常采用自动开关、交流接触器等电器来控制。此外,在运行中有可能发生过载、短路和失压等故障,如不及时排除,就会引起设备的不正常运行,以致使设备遭到损坏。为了及时发现和处理故障,缩小事故范围,就需要采用具有保护作用的电器,低压小容量电动机需要保险丝、熔断器、自动开关等,对于大容量的高压电动机则需要继电保护装置等。上述这些具有控制、保护等作用的电气设备叫做电器。电器分为低压电器和高压电器,工作电压在500伏及以下的称为低压电器;工作电压在500伏以上的称为高压电器。 低压电器在污水处理厂的低压电动机和其它电器设备中起着开关、控制、保护及调节的作用。低压电器可分为配电与控制两大类。低压配电电器主要有刀开关、转换开关、熔断器、自动开关等。低压控制电器主要有接触器、起动器等都是低压电器。低压电气主要是用来分合电路,以达到预定的控制、调节和保护的目的。 本节主要介绍常用的一些低压电器,如闸刀开关、熔断器、按钮开关、自动开关、交流接触器、磁力起动器以及异步电动机的减压起动器和变阻器等。 一、闸刀开关 (一)构造 它由刀开关、熔体、接线座、胶盖及瓷质底板等组成。 (二)使用范围 闸刀开关结构简单,熄火电弧能力较差,因此只在低电压,小电流系统中,作接通和截断电路之用,如瓷底胶盖闸刀开关主要作为电灯电阻和电热等回路的控制开关和分支线路的配电开关。而三极闸刀开关可作为小容量三相异步电动机的全压起动设备,但不能频繁操作.其额定电流大,一般为15~60A。 二、铁壳开关(负荷开关) 铁壳开关主要由刀开关、熔断器、铸铁外壳和机械联锁装置组成。当铁壳开关壳罩打开时,手柄不能操纵开关合闸,当开关在合闸位置时,壳罩也打不开。 所装的熔断器,可用作电动机的过载和短路保护。负荷电流一般在15~60A安。 三、熔断器 (一)熔断器的作用 熔断器是一种最简单的保护电器。它可用来防止过载电流和短路电流通过电气装置。 熔断器主要由金属熔件(熔丝或熔片).支持熔件的触座和外壳组成。当电路内电流增大到一定值时,熔断器熔件被加热到熔点而熔断,从而断开电路,使线路及电气设备得到保护。通过熔件的电流愈大,则熔件的熔化和断路愈快。 熔件由铅、铅锡合金、锌、铝、铜、银和其他金属制成。铅、铅锡合金和锌的熔点较低(分别为327℃、200℃和420℃),但是电导率很小,所以用这些金属制成的熔件具有很大的截面,一般只用在500伏以下的熔断器中。铜和银的熔点很高(分别是1080℃和960℃),但导电率很大,故用铜、银等材料制成的熔件,具有较小的截面。铜熔件广泛应用在低压和高压熔断器中;银熔件较贵,主要用在额定电流很小的高压熔断器和快速熔断器中,因为细的银熔件不易受氧化而且具有较稳定的保护特性曲线。 熔断器的保护特性,是指通过熔断器的电流与熔件熔断时间的关系。当通过熔件的电流相同时,熔件的额定电流愈小,则断路时间愈短。 熔断器的熔件在额定电流下长期工作不应熔断,而超过熔断器的额定电流某一数值时,就必须熔断。使熔件能熔断的最小电流叫做最小熔断电流。熔断器能安全可靠地截断的最大电流,叫做熔断器的极限断路电流。 熔断器应有选择性的动作。所谓选择性的动作,就是只有离短路地点最近的熔断器被熔断。如某电网内装有几个串联的熔断器(图12—13),当在K点发生短路时,熔断器1要先熔断,这才是有选择性动作。因此,熔断器1的额定电流小于熔断器2的额定电流(即Ie1<Ie2。)。假定当短路电流较小时,如在短路电流Ik1下,熔断1的熔断时间t远小于熔断2的熔断时间t2,则熔断器1熔断,故障线路断开。使发电机和其余线路都能继续正常工作。随着短路电流的增大,两个串联熔断器熔断的时间差值就缩小,如在短路电流I之下,t1与t2相差很小,如果熔断器2的熔件有点机械损伤,这时可能两个熔断器同时熔断或者熔断器2先熔断。所以第一种情况,熔断器是有选择性的动作,而第二种情况熔断器是没有选择性的动作。 当几个熔断器串联在电路时,必须根据它们的特性曲线进行检查。为了使熔断器能够选择性地动作,应尽可能采用同型号的熔断器,而且熔件要由相同材料制成。熔断器除了要保证选择性外,而且要与电气设备的过载特性很好地配合,使其既能保护电气设备,但又不影响电气设备的正常工作。 一般电气设备,如变压器、电动机等,都有一定的过载能力,在不同的电流过载倍数下,可以工作一定的时间,电气设备的过载倍数越大,所允许过载的时间越短;过载倍数越小,允许过载时间越长,这种特性叫过载特性。选择熔断器时,其保护特性应稍低于电气设备的过载特性。 (二)熔断器的种类 常用的低压熔断器有以下几种:瓷插式熔断器、RL1型螺旋式熔断器、RM10型无填料封闭式熔断器、RTO型熔断器等。 (三)熔件的选择 熔件的额定电流应根据负载的性质,工作状态以及实际负荷电流的大小进行选用。 四、控制按钮 控制按钮是主令电器中最简单但又应用广泛的一种。它供交流电压500伏、直流电压440伏以下作远距离手动控制各种电磁开关之用,如控制交流接触器,磁力起动器及继电器等。 五、自动开关 自动开关又称自动空气开关或空气断路器,在低压配电线路中,它是一种保护性能较完善的电器。它代替了闸刀开关和熔断器两种设备,并且其保护作用和选择性比闸刀开关和熔断器更好。自动开关具有良好的灭弧特性,既能接通和断开正常电流,也能自动切断过载或短路电流。常用其作为变压器低压侧或电动机的电源开关,同时又可用作电动机的保护电器。 (一)自动开关的构造及原理 自动开关主要由触头系统、灭弧系统、脱扣器和操作机构等部分组成。它的基本工作原理如图12—14所示。图中自动开关处于1的准备状态。此时触头系统被锁钩2扣住,锁钩2由搭钩3支持着,搭钩3可绕轴4转动。当电动机正常运行时,过电流脱扣器7的线圈所产生的吸力不能将它的衔铁9吸合,当负荷侧发生短路故障时,由于电流增加,过电流脱扣器的吸力增加,将衔铁9吸合而撞击杠杆5,把搭钩3顶开,于是触头1在分断弹簧6的作用下迅速打开;在灭弧装置的作用下,使电弧迅速熄灭,便完成了自动断开电路的任务。在正常电压运行时,欠电压脱扣器8的线圈产生吸力将衔铁10吸合,如电压降低到某一定值或消失时,吸力减小或消失,衔铁10被弹簧11拉开,衔铁10撞击杠杆5,将搭钩3顶开,打开触头1。触头断开后,过电流以脱扣器的电磁吸力消失,杠杆恢复原位。 (二)自动空气开关的分类 根据自动开关的结构特点,可分为装置式和万能式两大类型。 1.DZ型塑料外壳(装置式)自动开关这种自动开关具体有绝缘塑料外壳,全部机构和载流部分都装在盒内,仅露出操作手柄,操作手柄可以表示“闭合”、“断开”和“故障脱扣”三个不同位置。开关的操作机构具有快速闭合和断开的特点。 2.DW系列框架式(万能式)自动开关 DW系列万能式自动开关与DZ系列的原理基本相同,但外形构造差异很大。这种自动开关没有外壳,全部零部件装在一绝缘底板上,且具有多种保护方案。 六、交流接触器 接触器在自动控制中用途非常广泛,因此种类繁多,但在泵站,交流接触器主要作为三相异步电动机的自动或远距离控制。 (一)工作原理 图12—15表示接触工作原理图。闭合时,吸引线圈2通电,铁芯3和衔铁7中便产生磁通,因而铁芯3对衔铁7也产生吸力,使衔铁和主触头1均闭合而接通电路。同时,辅助触头的常开触头5闭合,常闭触头6断开,主触头在闭合位置需要断开时,则使吸引线圈2断电,这时铁芯3对衔铁7的电磁消失,衔铁7在反作用弹簧4的作用下使主触头1快速分开则断开电路. (二)交流接触器的构造 交流接触器主要由以下几部分组成:交流接触器的电磁系统由静止的铁芯、可动的衔铁以及线圈组成。电磁系统有直动式和转动式,一般说来直动式适合于额定电流偏小的接触器,而转动式适合于额定电流偏大的接触器。铁芯和衔铁均由高磁导率的硅钢片叠压而成,以减少涡流和磁滞损耗。衔铁与动触头支架相连,触头支架上安装动触头。当线圈通过电流,产生磁通时,由铁芯和衔铁形成磁通的回路。该磁通将衔铁吸向铁芯,于是动触头与静触头接触,从而接通电路。线圈电流中断后,磁通即行消失,衔铁返回其原始位置于是触头又分开。电磁线圈在交流电压作用下,磁通的大小随时间改变,每一周波中磁通有两次过零点。使衔铁产生强烈振动,发出噪音,妨碍操作工作。同时还使机械磨损加重,缩短使用寿命。为了消除此种现象,在铁芯极面上加装分磁环。分磁环是一个紫铜片冲成的短路环,固装在铁芯顶面的三分之一截面处。当铁芯中有交变磁通时,分磁环中感应一个电流,并产生一个滞后于原有磁通一个角度的附加磁通,当原有磁通过零时,附加磁通所产生的吸力仍可使衔铁牢固被吸住,从而消除了振动所发出的噪音。 1.主触头 主触头是用来通断主电路的触头,它的形状和材料取决于接触器的容量及其应用,具有双断点的触头通常是用银触片,因为银触片的接触电阻有较高的稳定性。为了经济起见,大接触器的单断点触头多用铜制造。这种触头常采用接触时相对滚动的结构,以磨掉触头外表面的气化膜。 2.辅助触头 按照工作需要,可以在接触器上装置辅助触头,辅助触头用来接通和断开控制电路及信号电路,同时还可用作自动保持和联锁等作用。 3.灭弧罩 由于触头分开时发生电弧,而电弧存在的时间越长,触头损伤越严重,因此,必须要有灭弧装置。古老的灭弧方法是使触头开断速度加大,加速电弧轴向拉长,有利于电弧的熄灭。但如果单纯把触头的开距加长来熄灭电弧,接触器的尺寸势必加大,而且导致机械寿命缩短,故现在广泛采用陶土制成的灭弧罩,加速灭弧,如CJ10和CJ8-20型交流接触器就是用这种方法灭弧。40安以上的接触器的灭弧罩内装有灭弧栅片,以提高灭弧能力。有的采用去离子栅。 (三)直动式接触器 图12一16所示为直动式接触器结构简图。主触头为双断点桥式结构,触头材料用银或银基粉末冶金。主触头在分断时产生的电弧在弧罩内熄灭。辅助触头亦有双断点、直动式结构,具有一组常开辅助触头和一组常闭辅助触头。静铁芯上装有弹簧以起缓冲作用。当吸引线圈通电后,衔铁逐渐向静铁芯接近,当两者的吸力大于弹簧力时,两铁芯吸在一起形成一整体,以后借缓冲弹簧的反力,使两铁一起回到静铁芯原来的位置,触头也就处于完全闭合状态。 (四)交流接触器的维护和修理 1.经常检查接触器各部分(特别是铁芯极面)有无灰尘。可用压缩空气消除灰尘,铁芯极面上的灰尘也可用毛刷消除。 2.定期检查线圈和触头温升是否过高(一般规定:A级绝缘的线圈用温度计测量其表面温升时,不得超过65℃,环境温度35℃,主触头温升为75℃)。 3.触头表面烧伤时,可用细锉轻轻锉平,但不能用砂纸或砂布擦。 4.银或银基粉末冶金制成的触头,在分断几次大电流以后,表面虽然容易烧毛发黑,但导电性能仍然良好,不需清理和锉平。对于具有铜触头的转动式接触器,当其连续工作达8小时后,应闭合与分断1—2次,以消除触头表面的氧化膜。 5.经常注意接触器转轴转动是否灵活。 6.未将完好的灭弧罩装上前,不得操作接触器。 7.接触器的常见故障及其消除方法见表12—1所示。 接触器的故障及其消除方法 表12—1 七、热继电器 热继电器是用以保护电动机过载的电器。在电动机正常运转时,热继电器不动作,当电动机发生过载时,经过一定时间后,热继电器即动作,切断主回路,使电动机停止运动得到保护。 对热继电器的要求 (一)要满足对电动机过载保护的要求; (二)既要充分发挥电动机的工作潜力,又要保证热继电器对电动机的可靠保护。因而必须使热继电器反时限的动作特性模拟电动机的过载特性。并且热继电器的保护特性与电动机的过载特性应配合好,其原则是:两特性曲线应接近,但保护特性稍低于过载特性。 热继电器动作后,经过一定的冷却时间,即可自动复位或手动复位,为下一次起动电动机创造条件。一般热继电器的自动复位时间,为5分钟以内,手动复位时间为2分钟。 为了使热继电器能适应电动机不同额定电流的需要,可装入不同电流等级的热元件,例如JRl6—20型可装12个规格的热元件,其电流范围从0.35安到23安。同时对每一种热元件可借调节旋钮9转动调节蜗轮,由于蜗轮曲率的变化,引起支架5摆动,使连在支架上的补偿双金属片10与导板4距离发生变化,这样就改变了热元件的动作电流,从而扩大了热继电器的适用范围。 我国生产的热继电器主要有JR0、JR9、JRl0、JRl5和JRl6等系列产品,对电动机的过载有较好的保护性能。 第12.3节 电动机的分类和用途 一、电动机的分类 电动机是一种最常见的电力机械,它将电能转换为机械能,电动机的种类很多,按电源的性质分类,有直流电动机和交流电动机两大类。交流电动机按其转速变不变,又可分为同步电动机和异步电动机;按电源的相数来分,又可分为三相异步电动机和单相异步电动机.其中三相异步电动机具有结构简单、运行可靠、维护方便、成本较低等优点,因而应用最广。 常用的三相鼠笼式异步电动机按其外壳形式可分为封闭式电动机(图12一17.A)及防护式电动机(图12—18.B).封闭鼠笼电动机能防止尘埃、水滴,铁屑等飞溅掉 入电机中,因此适用于拖动碾米机、磨粉机,轧花机等加工机械。防护式鼠笼电动机能防止水滴、铁屑或其它物件从与轴成45º范围外掉入电动机内部,故适用于拖动水泵。 二、三相异步电动机的构造 三相异步电动机由定子和转子两个部分组成。现将鼠笼式和绕线式电动机的构造分述如下。 (一)三相鼠笼式异步电动机 图12—18所示为一台三相鼠笼式异步 电动机的结构图。它主要由定子和转子两大部分组成,此外还有端盖、风扇、风扇罩、轴承、轴承盖和出线盒等零部件, 1.定子 定子是电动机的静止部分,它由定子铁芯。定子线圈和机座三部分组成。 (1)定子铁芯 定子铁芯是用厚0.35毫米或0.5毫米的D21一D23硅钢片,冲成圆环形迭压而成。硅钢片表面涂有绝缘膜或带有氧化膜,使硅钢片间相互绝缘,以减小涡流损失。铁芯内圆冲有均匀分布的凹槽,在槽中嵌置定子三相绕组。 (2)定子线圈 定子线圈是用高强度漆包铜线或铝线绕成的三相绕组,每组由若干个线圈串联或串并联组成。这些线圈按一定的方式联接,形成三相绕组,当通入三相交流电时,能产生一定磁极对数的旋转磁场。 线圈嵌置在定子槽内,用青壳纸和聚脂薄膜或黄腊绸等作为槽绝缘,将线圈和铁芯很好地绝缘起来。如果在槽内有上.下两层线圈,则在上、下两层线圈之间还应垫以层间绝缘。铁芯槽口用竹、胶布板或环氧酚醛玻璃制成的槽楔固紧。线圈联接好后,要经过浸漆、烘干处理,使线圈和铁芯成为一个坚实的整体,以利于散热和防止受潮。三相绕组的六个端头分别接至接线盒中,可以按要求接成三角形或星形。有些新型号的电动机,除头尾六个端头外,还有三个中间抽头,供起动时接成延边三角形用。 (3)机座 机座是电动机的支承体;一般用铸铁或用钢铸成。定子铁芯固定在机座内圆中,机座两端的端盖用来安装轴承以支持转轴,轴承端盖用来保护装在转子轴上的轴承,并固紧轴承外围。防护式电动机运行中所产生的热量由铁芯直接排出机壳外面。封闭式电动机内部所产生的热量经铁芯传至外壳,再由外壳散发出去,因此在机壳上铸有许多散热片,以增大散热面积,降低温升。风扇起着轴向通风散热作用,风扇罩是作安全防护用的。在机壳外面钉有铭牌,铭牌上写明电动机的主要技术数据,在接线盒中有一个接地螺钉,作安全接地用。 2.转子 转子是电动机的旋转部分,它由转子铁芯、转子线圈和转轴组成。 (1)转子铁芯 转子铁芯是用厚0.35毫米或0.5毫米的D31~D23硅钢片,冲成圆环形迭压而成。铁芯外圆冲有均匀分的凹槽,用来嵌置转子线圈。中小型电动机转子铁芯的硅钢片可以不必涂绝缘漆,大型电动机的转子铁芯硅钢片,应在两涂刷绝缘漆。 (2)转子线圈 中小型电动机的转子线圈常用铸铝方法制成,转子槽内的导体和转子铁芯两端的端环,连同通风用的风扇一起用铝铸成一个整体。 (3)转轴 转轴常用中炭钢制成。它不仅应有很好的强度,而且应具有一定的刚度,以减少其变形。转子铁芯装在转轴上,转轴两端用轴承支持在机座上。转轴伸出端盖较长的一端,常装在皮带轮、齿轮、或联轴器。轴承的另一端常装有风扇,外加一个风扇罩,起通风散热作用。 异步电动机的转子和定子之间要有一个均匀的空气隙,一般中小容量三相步异电动机的气隙约为0.2~1毫米。气隙愈大,则异步电动机的功率因数cos 愈低,故为了提高异步电动机的功率因数,气隙应尽可能地小,且将定子和转于的槽形做成半闭口式。 (二)电动机的起动电流 异步电动机转子导体(鼠笼式)或转子线圈(绕线式)中感应电动势的大小,与转子导体或线圈切割旋转磁场的速度有关。三相异步电动机在定子绕组刚通入电流的一瞬间,由于转于是静止的,因此转子导体切割旋转磁场的速度最高,所以转子导体中的感应电动势最大,转子中的电流达到最大值。由于电磁感应,定子绕组中电流也大大增加,可能到额定电流的4~7倍,这个电流称为起动电流。 (三)异步电动机的起动方法 由于异步电动机的起动电流很大,将给由同一台配电变压器供电的其它负荷和本身带来危害。因此,对于容量较大的电动机应采取措施,降低起动电流。三相异步电动机的各种起动方法介绍如下: 1.鼠笼式异步电动机的起动方法 (1)全压起动 把一台异步电动机直接接上三相电源,当电源接通后,电动机便会转动起来,这种起动方式叫全压起动或直接起动,只有小容量电动机才允许全压起动。究竟多大容量的电动机才允许全压起动呢?这主要应根据供电变压器的容量、变压器的短时过负荷能力以及线路允许的压降而定,同时也与电动机的型式和起动次数有关.一般地说,除因供电变压器的容量特别小以外,由低压配电线路供电的三相异步电动机,容量在10千瓦以下的均可全压起动。 常采用交流接触器或磁力起动器来控制电动机的电源电路,交流接触器同熔丝配合后,兼有短路和失压保护性能,磁力起动器同熔丝配合后,兼有短路、过载和失压保护性能. (2)降压起动 当电动机的容量较大,不能采取全压起动时,经常利用星一三角形起动器、自耦减压起动器、电阻(或电抗)减压起动器等降压起动设备来减小电动机的起动电流。降压起动就是在电动机起动时,把接到电动机定子线圈上的电源电压用降压起动设备降低到某一数值,使起动电流减小,待电动机的转速升到一定数值后,再把电源电压全部加上去.降压起动可使电动机在起动过程中对电网电压的影响减轻。但是,由于降压起动减小了电动机的起动转矩,故对带重负载起动的电动机,可能起动不了,所以,降压起动只适用于容量较大的电动机作空载或轻载起动。 (四)三相异步电动机的铭牌 三相异步电动机的主要技术数据载于铭牌之上,这些数据是选择、使用和维修电动机的依据。图12—19为三相异步电动机的铭牌示例.现将铭牌上的主要项目及其所表示的意义介绍如下: 1.型号 用汉语拼音字母和数字来表明电动机的种类、机座、结构、极数及转子类型等,为电动机的型号。异步电动机的型号含义说明如下: J—4 1—4 图12—19三相异步电动机的铭牌 级数 铁芯长号数 机座号数 系列型号(防护式) 因此J—41—4表示防护式三相鼠笼式异步电动机,4号机座,1号铁芯长,4级。 2.额定功率(额定容量) 额定功率表示电动机在额定运行情况下所能输出的最大允许机械功率,用有功功率表示,单位为千瓦。例如铭牌上所指的10千瓦,是指电动机在额定运行情况下,轴上允许输出的最大的机械功率为10千瓦。 3.额定电压 额定电压是指电动机在正常运行时的工作电压,也就是电动机定子绕组所接电源线电压的标准等级,单位为伏或千伏。 电动机在额定电压下运行时,才能达到额定输出功率。运行时供给电动机的电压不应超过所规定的范围。电压过高或过低,都会使电机过度发热,以致损坏。 4.额定电流 电动机的额定电流是指电动机在额定电压与额定功率下工作时,电动机三相定子绕组通过的线电流,单位为安培。由于定子绕组的连接方式不同,额定电压不同,电动机的额定电流也不同.例如一台额定功率为20千瓦的三相异步电动机,作三角形接法时,额定电压为220伏,额定电流为68安;而作星形接法时,额定电压为380伏,额定电流为39安。即铭牌上标明:接法——△/Y;额定电压——220/380伏;额定电流——68/39安。 5.额定转速 是指电动机在额定电压、额定频率和额定负载下运行的转速,单位为转/分,其值略低于同步转速。 6.额定频率 额定频率是指电动机在额定运行情况下,交流电源的频率。我国电网频率为50赫兹。频率变化时,对电动机的转速和输出功率都有影响。频率降低时,转速降低,定子电流增大。 7.绝缘等级 是指根据线圈所用的绝缘材料,按照它的允许耐热程度规定的等级,如表12—2所示。在所规定的温度限制以内,此种绝缘材料在一个相当长的时间内能可靠地工作。若电动机运行时,超出了绝缘材料所规定的温度,其寿命将大大缩短。 目前我国中,小容量电动机大部分采用E级绝缘,老产品中则采用A级绝缘的较多,大型电动机采用B级绝缘,有些特殊用途的电动机采用F级绝缘.绝缘等级高,可以减小电动机的体积重量,从而节省原材料,降低成本,线圈绝缘材料按耐热程度分级别见表12—2。 8.温升 温升是指电机长期连续运行时的工作温度比周围环境温度高出的数值,我国将周围环境的最高温度规定为40℃。例如电动机的允许温升为65℃,则其所允许的工作温度为65+40=105℃。电动机的允许温升与所用的绝缘材料等级有关。电动机运行中的温度对绝缘材料的寿命影响很大,理论分析证明,绝缘材料运行中的温度每升高8℃,其寿命将缩短一半。 9.工作定额 工作定额是指电动机的工作方式,即在额定的工作条件下运行时的持续时间,或工作周期,我国规定电动机的工作定额有“连续”、“短时”和“断续”三种。连续工作表示电动机在额定条件下可以长时间连续运行,短时工作表示电动机在制造厂规定的时间内可以满载运行,在超过规定时间后,必须停车或减轻负荷,待电动机冷却后再工作,断续工作表示电动机应按制造厂规定短时断续使用,并以负载持续率(百分数)表示断续工作情况,标准负荷持续率分为15%、25%、40%及60%四种,以十分钟为一周期,例如负载持续率为40%断续工作的电动机,工作周期为10分钟。在此十分钟内满载运行时间不应超过4分钟。 10、额定功率因数 额定功率因数是指电机在额定输出功率情况下,定子线圈相电压与相电流之间相位角的余弦。 电动机的额定电压U0(线电压)、额定电流I0(线电流)。 线圈绝缘材料按耐热程度分级别 表12—2 第12.4节 三相异步电动机运行和维护 一、电动机运行前的注意事项 (一)用抹布揩拭电动机外壳,保持清洁.外壳上应有旋转方向的标志。 (二)电动机及其它电气设备的金属外壳应有良好的接地。 (三)检查地脚螺栓的螺帽是否拧紧,地脚螺栓不得歪斜,以防螺帽倾斜及负荷不均。 (四)用手板动电动机和水泵轴,看其运转是否灵活,有无摩擦和左右摇摆现象,传动皮带是否松紧适当,皮带有无损伤,皮带联接螺栓是否紧固,皮带扣有无断裂,联轴器螺丝及销子是否紧固,皮带轮或联轴器有无防护罩或防护档。 (五)电动机引线连接应正确牢固,接线板上标号应齐全,出线盒应盖紧。 (六)380伏的电动机,线圈绝缘电阻应不小于0.5兆欧。 (七)如果是绕线式电动机,则应检查短接滑环装置的手柄是否在起动位置,炭刷是否紧密接触滑环。起动变阻器的控制手柄是否放在起动位置。短接滑环装置的手柄应使滑环短路后才能将电刷抬起,并有表明工作及起动位置的标志。 (八)电动机附近应保持清洁,无其它堆积物,特别是易燃物。 (九)检查开关是否动作灵活,接触是否良好,熔丝是否合乎规格,装接是否牢固。 (十)检查起动设备是否在断开位置,接触是否良好,有无烧毛现象,接线是否正确、 牢固。 (十一)检查进水池有无杂物,机组转动部分附近和进出水处是否有人工作或站立。 (十二)如泵站内有多台机组,应错开起动。 二、电动机起动时的注意事项 (一)要注意安全,操作时应穿工作服和绝缘鞋,对容量较大的开关应戴绝缘手套操作,以免电弧灼伤。 (二)检查三相电压是否平衡,电压是否过低、过高,如电源电压超过额定电压的±5%时,应查明原因,电压正常后,才能起动电动机. (三)先合上电源开关,再将起动设备由停止位置很快地开到起动位置,约经10~30秒钟时间,电动机转速达到额定转速,再将起动设备开到运行位置, (四)在起动时,如果发现交流接触器有冒火花现象,应立即停止运行,检查接触器的触头有没有烧毛,三相触点间隙和触头弹簧压力是否相同。在未查明原因前,不应再起动,以免损坏设备。 (五)如有几台电动机共用一台配电变压器时,应错开起动,当电机容量不同时,应先起动最大的电机,然后依次起动容量较小的电机。 (六)电动机连续起动多次时,应按照制造厂家规定的时间间隔,以防止起动设备和电动机过热,连续起动次数一般不宜超过375次。 (七)如果电动机起不动,转速很低,达不到额定转速,或声音不正常时,应断开电源,检查电源是否有电,电压是否过低,熔丝是否烧断,电动机引线是否断脱,负载是否过重,电动机定子绕组是否断线或短路,转子是否断条,被带动的机械设备有没有出故障等等,待查明原因并妥善处理好后,才能再起动。 三、电动机运行时的注意事项 电动机投入运行后,操作人员应经常监视机组的运行情况,以免发生事故,只有对电动机进行严密的监视,才有可能在事故刚发生的时候及早予以消除.以防止事故的扩大。电动机在运行中应注意下列各项: (一)电动机的电流 电动机的线电流不应超过铭牌上规定的额定电流。电动机过载或是运行电压过低都会引起电流增大,线圈内部发生短路,接地或是由于三相电源一相断电而形成单相运行,也会引起电流增大,且各相电流数值不一致.用电流表监视电动机的各相电流大小,是防止电动机过载的可靠方法。若装有电流表,最好在额定电流位置画一条红线,以便监视;若未装电流表时,可用钳形电流表定时检查三相电流是否平衡或过载。 (二)电动机的电压 电源电压不正常时,会使电动机的端电压过高或过低,对电动机的运行都不利。电压过高,使铁损增大,发热量增加,造成电机过热。电压过低,电动机的出力会显著减小,如果这时不减轻电动机的负荷,则会引起电机定子线圈电流增大,造成电动机过热,甚至烧毁,电动机的三相电压不平衡也会使电动机过热。因此,一般电动机的线电压不应低于额定电压的5%,不应超过额定电压的10%,三相电压的差别不应超过5%。 (三)电动机的温升 电动机的温度如果超过允许值,就会加速线圈绝缘老化,缩短电机的寿命,甚至烧毁电动机。因此在运行中要加强温度的监视,监视温升是监视电动机直接有效的办法,因为电动机过载、电压过高或过低、绕组短路、两相运行或输风不良等原因,都会引起电动机的温度过高。 判别电动机温度高低的最简单方法,是用手背试摸机壳和轴承端盖处的温度,进行比较,但用手摸机壳前先用试电笔检查电机外壳是否带电,以避免触电事故,用手摸电机时,不能用手掌,而要有手背去摸,万一电机壳带电时,手就立即缩回脱离电源。 对耐热绝缘等级较低的电动机,如感到非常烫手而不能坚持时,说明电动机超过允许温度。但对绝缘耐热等级较高的电动机,即使非常烫手,也能长期正常运行。这种方法很不准确,比较精确的方法是用酒精温度计测量。用温度计测量电动机温度时,卸下机壳上的吊环螺丝,把温度计插入吊环孔内,用玻璃腻子粘好。根据经验,温度计指示的温度再加15℃,就等于定子绕组的温度。 (四)轴承的温度 电动机正常运行时,用手触摸轴承盖,应有一种舒适而不烫手的感觉。轴承缺油,油装得过满,油不清洁,轴承本身被损或皮带拉得过紧,都会使轴承温度过高,而引起轴承损坏。 (五)电动机的响声 电动机的正常运行时,音响均匀,无杂音,当发现有异常响声时,应及时查明原因并加以消除,如有特殊声响,可能有下列的情况: 1.如果有巨大的“嗡嗡”声响,则表示电动机三相电流过大,或各相电流不平衡,特别是一相断线时,这种声音往往比较强烈,但有时也会由于某些部件(如风扇叶片)损坏或松动而引起不正常的声音。 2.如果有发生摩擦的声音,可能由于轴承安装不良或损坏,致使转子偏心擦到定子铁心,或是由于电机内留有的杂物所引起的。 3.用螺丝刀(起子)的尖端触到轴承端盖,木柄端贴到耳朵上,如果听到轻微的“沙沙”声,说明轴承运转正常;如果是“咕噜咕噜”的冲击声,说明轴承中滚珠损坏;如果有异常的“丝丝”声,说明轴承缺油。 4.如果有“嘶嘶”的叫声,则说明是夹硅钢片的螺栓松动,这种情况很少。 5.地基不坚固,地脚螺栓松动;定子绕组断路或短路,转子断条,或者旋转部分重量不平衡,都可能引起振动,并发出强烈的冲击声。 (六)电动机单相运行 三相电动机发生一相断电时,电动机所接的两相电源,通入电动机两相定子线圈中,如同单相电动机一样,所以叫做单相运行。 三相电动机在起动时,必须要有三相电源才能起动,但电动机在运行中,如果有一相断电,电动机将继续转动。若此时电动机仍在额定负载下运行,则断电一相的电流等于零,另外两相的电流将为额定电流的1.73倍,由于熔断器的额定电流一般为电动机额定电流的1.5~2.5倍,熔丝的熔断电流更超过此值,故当电动机发生单相运行时,熔丝一般烧不断,时间长了,会使定子绕组过热,以免烧毁。 引起单相运行的原因,大都是由于熔丝一相烧毁,或开关触头一相没有接电源所引起的,也可能是由于电动机本身一相线圈断线或接线头脱离等原因所引起。 只要加强监视,电动机单相运行是不难及时发现的。如发现电动机起不动,或在运行时转速突然降低,所带水泵出水量减少,电机外壳突然过热,发生异常声音,电流指示一相为零,另两相增大等现象,都可能是一相断电引起单相运行,都应当迅速停机,进行检查和处理。 (七)炭刷冒火花。 绕线式异步电动机运行时,如果炭刷冒火,可能由于炭刷的弹簧压力不够,滑环脏、不平,炭刷碎损或在刷握内摆动厉害等原因所引起。如果发现全部炭刷冒火。应停机将滑环揩拭干净。若仍不能消除火花,则可将抹布稍涂酒精再去揩拭。 (八)电动机在运行中发生下列情况时,应立即停机处理 1.发生人身事故。 2.电动机所带机械(水泵等)损坏。 3.电动机、开关或起动设备冒烟起火。 4.电动机振动剧烈,以致危害机组安全运行。 5.电动机在运行中电流猛增,或转速猛降。 6.轴承剧烈发热,电动机温度迅速上升。 7.电动机内部发生冲击(串轴),定子和转子相碰。 四、电动机停机时的注意事项 为了保证电动机安全运行和延长电动机的使用寿命,除了对电动机在运行中加强监视外,在电动机停机时,应进行定期检查和清扫。 (一)对电动机进行定期清扫,以防止尘土、水汽等进入电机内部。如果电动机内部线圈积有尘土,不可用棉纱头揩拭,应当使用干净的布块揩拭。如果电动机被洪水泡过,须拆开电动机,用少许磷酸三钠和热水混合进行冲洗,然后进行干燥处理。 (二)检查轴承是否有足够的润滑油,油是否变质变色,一般应半年换油一次。 (三)检查接线端子和接地线是否完整,有无松动现象。 (四)检查线圈与线圈之间、线圈与机壳之间的绝缘性能是否良好。低压电机的绝缘电阻,一般要求为0.5兆欧以上,如果达不到,要进行干燥处理。 第12.5节 三相异步电动机的常见故障和检修 异步电动机的常见故障很多,往往同一故障可能是由于不同的原因所造成,为了检修电机,首先要准确找到故障地点和造成故障的原因,然后再动手修理。 一、三相异步电动机常见故障及检修方法 三相异步电动机常见故障及检修方法,可参阅表12—3。 三项异步电动机常见故障及检修方法 表12-3 序号 故障现象 故障原因 1 电动机在运行时发热厉害,并有爆炸声音,有时绕组里还可能燃烧。 暂时的通地或短路,即由于潮气浸入使几个线圈间或某一个线圈或铁芯有电流通过。 2 有一相或二相线圈几处发热,但其他各处正常。 部分绕组停止工作—有一部分相邻的定子线圈中间短路。 3 一相线圈比其他两相线圈温度高。 (1) 该相发生相间或几个线圈间短路。 (2) 该相发生单相接地。 4 电动机运行时定子线圈发热。 电动机经常过载运行。 5 电动机空载时运行正常,满载时转速降低。 (1)电源电压比规定电压低(2)各相绕组连接时有错误。 6 电动机不能启动,并发出声响。 (1)电机单相运行(2)空气隙不均匀(3)定子开路,即由于短路引起某一线圈烧断 7 有部分绕组发热冒烟,该部分槽楔烧焦,但其余部分并不发热。 轴承的某一边磨损,使转子和定子偏心,造成空气隙不均匀。 8 星形连接的电动机有两相绕组比另一相发热厉害,三角形连接的电动机有一相比另二相发热厉害 电动机单相运行—电机在运行时烧断一根保险丝,或起运器中的一只热继电器不正常。 9 轴承过度发热 (1)润滑油不够,油环停止工作(2)润滑油脏污,内有碎屑(3)皮带拉得过紧(4)油环停止工作,从油槽里脱出(5)由于转轴弯曲,使轴承停止转动(6)轴承受振动松动 10 轴承发热,但不比机壳其它部分热 因电动机本身过载将热传到轴承 注:1.检修方法见本节第二、三相异步电动机常见故障的分析和检修。 2.表12—3所列故障的原因仅为三相异步电动机本身的故障,凡属外界因素的影响(例如电动机基础不牢,地脚螺丝不紧。皮带轮或联轴器安装不正等引起的故障,以及起动器的故障等)本节未列入。 二、三相异步电动机常见故障分析和检修 (一)单相接地短路 造成线圈接地的原因很多。如线圈受潮,或长期过负荷,线圈绝缘老化而脱落;因槽绝缘过短,在线圈弯折时而损坏绝缘;铁芯等硬粒进入电机里面而破坏线圈绝缘等,均能引起导线碰壳。 不论是星形或三角形连接的绕组,在检查前必须将每相绕组的接头拆开,然后逐相检查找出接地的地方,检查的方法有: (1)用灯泡或万用表检查 (2)施加电压检查 故障找到后,若只是受潮,可在干燥后刷一层绝缘漆即可。如果绝缘破损并不严重,则可以把它重新绝缘,如果一相绕组不只一处接地,而且绝缘损坏比较严重,或者两相同时接地,那就要把接地的线圈重绕,更换绕组时,应将电动机接地。 (二)线圈短路 线圈匝间或整个线圈短路,可能是由于电源电压过高。电流过大,绕组受潮,或受到振动磨损,以及修理后嵌线时将导线外层的绝缘擦破等原因造成,特别是蓝式线圈嵌入半封闭槽时,更易发生这种故障,如果线圈发生短路,在电机运行时会冒烟,有焦臭气味。空载运行时发热就很严重,空载电流值超过正常时的空载电流。 1.检查线圈短路的方法 1)观察法。将电动机运行几分钟,然后拆下转子,检查有没有烧焦的地方和焦臭气味,用手试摸线圈,短路的线圈比其它的线圈热。 2)电压表检查法。在一相绕组的首末端接上。1.5~6伏直流电,用直流电压表分别测量各个磁极所属线圈两端的电压,使短路的线圈在电压最低的磁极下面。 2.修理方法对于有明显可见短路点的线圈。只须将损坏部分重新绝缘即可;若短路线圈没有明显的短路点,则要拆下重绕。 (三)相间短路 在相邻相的线圈间的绝缘损坏,或在修理时接线错误,都可能造成相间短路。 1.检查相间短路的方法 电流表检查法,利用低压交流电源和一个交流电流表检查。将一个低压交流电源接到每相绕组上,并串入一个适当量程的交流电流表(星形连接时,电源一端接到了中性点上,另一端逐相连接各相的首端,三角形连接时,先把三相接头拆开,再逐相连接电源)。有短路故障的相,由于电抗减小,因而电流增大。 2.修理方法 当短路点明显可见而又不严重时,加强绝缘即可,除此以外,都必须重绕。 (四)绕组开路 电动机过载、电压过高、电流过大、线圈受潮、焊接不牢、受机械振动都可能造成某相开路。 通常用万用表检查绕组开路的点,对于星形连接的电动机,用万用表分别测量每两相接线端子的通路情况,即可判断那一相绕组开路。 检查出断开点后,如是接头松脱或接触不良,可重新焊牢,如是线圈内部开路,就必须把开路的线圈拆出重绕。 (五)电源的电压与电机的额定电压不符 电动机在空载运行时,如果发出“隆隆”响声,绕组发热利害,说明电压过高,引起电流太大,而使铁芯的磁通过强,这时,首先测量电源电压,如果电源电压与铭牌相符,则是在修理时将线圈接错,可能是将一路串联法接成两路并联接法了,这样使绕组所承受的电压比规定值提高了一倍,或是误将星形接成三角形了,使绕组所承受的电压比规定值提高0.73倍。 如果电动机在空载运行时正常,而在满载时转速降低了,这是由于电源电压不足,可能误将并联接成串联,或是误将三角形接成星形连接,使绕组所承受的电压比规定值降低了。 如果出现以上情况,应首先检查接线的错误,再进行改正。 (六)三相电动机单相运行 当保险丝熔断相或接触器一相触头接触不良,都会造成电动机单相运行,检查时只要测量一下三相电流,如果一相没有电流就能发现故障,更换熔丝检修触头便能消除故障。 (七)电动机过载 电机严重过载,会使绕组发热,转速降低,甚至不能起动。检查时测量各相电流是否超过,或减轻负荷后,看电机运行有没有恢复正常,确定电机是过载,可减轻负载或更换较大的电动机。 (八)空气隙不均匀 轴承一边磨损时,会导致转子和定子周围空气隙不相等。 转子如同单相运行一样,起动时,会产生“隆隆”声,转子略一转动就停下来,甚至不能转动。检查时先看一下转子和定子有没有摩擦的痕迹,如果轴承磨损并不严重,那就要用厚薄规来量转子和定子周围的距离是否一样,如果发现轴承已经磨损,线圈尚未受损,那就只将轴承校正或换掉,假若线圈已经受损,就必须更换新的线圈。 第12.6节 安全用电 当人体触及到带电导体时,或高压带电体之间的距离小于放电距离,或因操作不当,致使发生电流通过人体或产生电弧伤及人体,都会使人体受到伤害,这些情况同称为触电。 一、触电的种类 触电分为电击和电伤两大类。直接接触带电部分,电流通过人体而引起身体内部器官的创伤,称为电击;电弧引起人体外部皮肤局部的创伤,称为电伤。 (一)电击 当通过人体的电流达到某一定数值时,会使与带电部分相接触的肌肉剧烈地收缩,无法自行脱离电源,使人体的细胞组织受到严重的损害,因而人体电阻迅速降低,电流增大,最后全身肌肉发生抽筋,神经麻痹,呼吸因难,使心脏停止跳动,或呼吸窒息而死亡,这是最严重的触电事故。 电击的危险程度和人体电阻的变化,通过人体电流的大小,种类、频率,持续时间和路径,以及电压的高低等因素有关。在电压相同时,直流电比交流电危险;50赫兹的交流电比频率高的交流电危险。 电流通过人体的路径,电流从人体的左手到脚最危险,因为这时大部分电流通过人的心脏。 (二)电伤 电伤是指由于电的作用引起皮肤局部的创伤,有灼伤、烙印和皮肤金属化三种. 1.灼伤。灼伤是由于强烈的电弧所引起,灼伤的后果是使皮肤发红、起泡、烧焦和组织损伤。 2.烙印。烙印是由于电流的化学效应和机械效应所引起的,当人体和导电部分有良好的接触时才发生烙印。烙印给皮肤表面留下圆形或椭圆形的肿块痕迹,颜色为灰色或淡黄色。 3.皮肤金属化。由于被电流熔化和蒸发的金属微粒渗入皮肤表层而形成的创伤,称为皮肤金属化。皮肤的伤害部分形成粗糙的坚硬表层,日久会逐渐脱落。 二、触电的方式 触电的方式有单相触电、两相触电和跨步电压触电三种。 (一)单相触电 当人体触及带电的一根相线,而又同时和大地(或零线)相接触时,称为单相触电。发生单相触电的情况最多,如在带电的电气设备和线路上工作时,接触到绝缘损坏的电气设备外壳或是误触到裸露的带电导体等,都会引起单相触电。 三相电力线路中触电的危险程度,除与电压高低,绝缘情况的好坏有关外,还与该系统中性点是否接地,每相导线对地电容的大小等因素有关。 (二)两相触电 两相触电是指人体同时接触带电的两根相线的情况。这时,不管电网的中性点是否接地,人体都是处在线电压之下,这是最危险的触电方式,但这种触电方式一般发生较少。 (三)跨步电压触电 由于跨步电压引起的触电称为跨步电压触电。当电气设备发生接地短路、高压电力线路的任何一根带电导线断落接地、在“两线一地”制接地引下线附近都有跨步电压存在,当人员进入这个区域时,分立的两脚之间的电压将使其触电。 三、安全用具 各种安全用具、工具、劳动保护用品是电气工作人员在日常工作中经常需要使用的。 对这些安全用具和工具应加强管理,定期进行检查试验。电气工作对各种安全用具应掌握正确使用方法。 常用安全用具有:绝缘钳;使人体和地面或带电部分绝缘用的绝缘手套、靴、鞋、绝缘垫和站台;辨别是否带电的验电器;携带式临时接地线;遮栏和警告牌等。 (一)绝缘夹:绝缘夹是用来装卸熔断器熔丝的工具,只允许在35千伏及以下的设备上使用.绝缘夹也是由“工作”(钳口),“绝缘”和“握手”三部分组成。“钳口”必须能保证夹紧熔断器。“绝缘”和“握手”部分的材料和绝缘棒相同。 (二)绝缘手套、靴、鞋:绝缘手套、绝缘靴和绝缘鞋是用具有绝缘性能的特种橡胶制成的。在操作1千伏以下电气设备时,绝缘手套、靴、鞋作为基本安全用具;在操作1千伏以上电气设备时,作为辅助安全用具。工作人员穿上绝缘靴或绝缘鞋可以增加对地绝缘,并可防止跨步电压触电。绝缘手套、靴、鞋禁止当作别用,不用时要和工具分开,单独存放在箱、柜里。 (三)绝缘垫和绝缘站台:是操作开关、隔离开关时,用来作为与地绝缘的辅助安全用具。绝缘垫是用特种橡胶制成,绝缘站台和台脚通常用四只绝缘瓷瓶制成。 (四)试电笔:它是用来检验导体和电气设备是否带电的专用工具。试电笔,它由氖灯、电阻、弹簧和笔身组成。使用时要按住试电笔的顶端,使氖灯小窗背光并朝向自己,人体切不可触及笔尖,以防触电。在每次使用前最好在已知带电的设备上先测试一下。 (五)遮栏:它是用来隔离带电部分与不带电部分的,可用干燥木材制成。临时检修或试验时,也可用绳子代替,但其安放必须牢靠。 (六)警告牌:警告牌是用来警告人们不准接近带电部分或禁止操作的。警告牌可用木板或铁板刷漆制成,在牌的制作形式上和书写句子上要醒目,达到引起人们警惕的目的。例如:“禁止合闸、有人工作!;“禁止攀登、高压危险!”;“高压,生命危险!”;“止步!”等。警告牌不用时,应妥善保管,不要到处乱挂. 上述几种安全用具都必须正确使用,并注意日常保养,以防受潮、损坏或脏污。应该注意,用低压试电笔去检验高压电是绝对不允许的。 四、电气安全工作的技术措施 电气设备上的事故发生往往并无明显的征兆,人的感觉器官对这种危险的存在没有什么预感,因此电气设备上的事故大多是突然发生,并造成严重的后果。所以必须采取有效的措施,以防止在运行、维护和检修电气设备时发生事故,确保人身安全, (一)对电气设备的防护 建筑物的结构和电气设备安装场所的环境,对电气设备的安全使用和维修的影响很大。例如在水泥或泥土地面的建筑物中工作时触电的危险性比较大,而在木板地面的建筑物中工作则比较安全;又如电气设备所在场所的潮气、水滴、尘埃、高温和腐蚀性气体,将使人体电阻降低,且使带电体的外层绝缘容易损坏,故使安全条件恶化;如果在安装电气设备的场所,放置金属物件或机器等,也将增加触电的危险性。所以,对不同工作环境中电气设备的安装、运行和维护,都有一定的要求和规定。 为了防止事故,确保人身安全,各种电气设备的安装、运行和维护除应严格执行前述各章的要求和规定外,还应采取电气安全技术的基本措施。 常用电气绝缘工具试验一览表 表12—4 1.对于经常带电设备的防护 根据电气设备的性质,电压和安装场所的不同环境条件,有的要求能保证防护意外的接触或意外的接近;有的应严密防护,使人员不能接近。万一人体接触了带电部分时,要求能限制通过人体的电流,并能在很短的时间内自动切断电源。因此对于导线或母线要加以封闭或设置网门;对于低压电气设备的露带电部分,都应装有绝缘罩盖;对采取保护接地或接零有困难的,可采取用触电保护器。 2.对于偶然带电设备的防护 对于本体不带电部分的接触,在任何运行情况下都是难免的,而且也是正常的操作动作。例如用手摸电动机的外壳来试探电动机的发热情况;用工具接触电动机的外壳和被它所带动的机械进行正常的操作等。但当电动机绝缘损坏时,就会有电压出现在电动机外壳以及与电动机相连的设备上,电工或机械工就有遭到意外触电的危险。预防这种触电事故的办法是将电气设备采用保护接地和接零。对于小型装置或移动性的机组,在距接地装置很远时,可采用接零。接零措施在技术上有困难时,则操作人员应站在绝缘垫或干燥的木板上操作。在比较危险的场所,应限制使用的电压等级,例如在隧洞或井内所用电动手提工具的电压不得超过36伏。 (二)检修工作中的技术措施 为了防止事故,确保人身安全,电气设备的检修,原则上要求在停电后才能进行。这种情况下,停电和在电源开关上挂标牌是最主要的安全技术措施。如特殊原因不能停电检修,则即使是在低压线路或设备上带电工作,也必须采取一定的安全措施。带电作业必须在较熟练的电工监护下方可进行。且为了帮助工作人员在检修时能正确的判断,应在各条回路和各相上作出明显的标志。 1、停电 用绝缘工具断开被检修工作地段或设备的电源。停电后必须有一个可靠而明显可见的断开间隙。例如隔离开关和刀开关断开时有一个明显可见的间隙。对一经操作即可送电的开关,应采取防止误合闸的措施。对于多回路供电的线路设备,应断开一切可能突然来电的电源开关或取下熔断器。 2、验电 对已停电的线路和设备,要用专用工具验电,证明确实已经停电,才能进行检修工作。 验电前应先在确知有电的设备上检查电器是否良好可靠。低压设备可用试电笔、万用表或检查灯;高压设备可使用高压验电器。在使用验电器时,应注意验电器上标明的使用电压范围。 3、放电 在检修前应彻底放掉线路和设备上积存的静电荷。特别是电容器和电缆(电缆的线之间,线与外壳之间具有较大的电容,相当于电容器)等设备,即使停了电,还会存留静电荷,有时电压会达到很高的数值,如果不进行放电,对人体是很危险的。放电的方法是用绝缘棒支持导线对地放电.放电用的导线必须连接可靠,不允许有断裂现象。放电时间一般为十分钟左右,以放尽剩余电荷为准。 4、装设接地线 对可能突然来电或有感应电压的设备及线路,均应装设临时短路接地线。 装设接地线时,应先接好与接地网连接的一端,然后将另一端接到检修设备的导体上。检修工作完毕,拆除接地线时,应先拆掉设备或线路上的接线端,然后再拆除接地网上的一端。 5、装设围栏或遮栏 部分停电检修时,应在检修设备与临时带电设备之间用围栏明显隔开,以防人体误碰带电设备。在带电导体附近工作时,应按最小安全距离规定、装设遮栏。 6、悬挂标示牌 标示牌用来作为警告标志,提醒人们注意。 第12.7节 XXX污水处理厂变配电系统概况 污水处理厂属市政基础设施,长期连续运行,根据国家标准GB50052-95对负荷分级的规定,为二级用电负荷,对电源的可靠性要求较高。厂内设一座总变配电站,35kV双电源进户。高压配电系统为单母线分段接线方式,两路电源同时分列运行,互为备用。分段断路器正常工作时处于断开状态。当一路电源因故断开时,通过手动(或自动)操作使分段断路器闭合,由另一路电源负担全部负荷。两路进线断路器与分段断路器之间设有电气和机械联锁,以防止人为误操作,确保在任何情况下只允许两组断路器闭合。 在35kV高压配电装置进线处设专用电能计量柜,作为全厂电能总计量。 总变电站采用两台额定容量为5000KVA的干式变压器,变比为35KV/6KV,总变电站通过6kV配电系统向厂内6kV鼓风机及1#-6#分变配电站供电。 全厂分设六座6kV分变配电站。其中: A、一分变设两台1600kVA电力变压器,同时运行,负责为粗细格栅及进水泵房、曝气沉砂池、老系统速沉池、老系统厌氧池、老系统生物池、1、2系列老系统回流及剩余泵房、鼓风机房内的低压负荷、综合楼及进水前池除臭装置、老系统接触池等提供电源。 B、二分变设两台800kVA电力变压器,同时运行,负责为污泥水处理池及提升泵房、污泥消化池、污泥控制室、污泥重力压缩池、沼气脱硫间及新建污泥脱水机房、接触池、贮泥池等提供电源。 C、三分变原设两台800kVA电力变压器,同时运行,负责为新系统速沉池、新系统厌氧池、新系统生物池、新系统回流及剩余污泥泵房及新系统接触池、新系统5#回流泵旁除臭装置、新系统加氯间等提供电源。 D、四分变设一台500kVA电力变压器,负责为老加氯间、污泥提升泵房(四分变对面两台螺杆泵)、临时泵房及部分除臭装置等提供电源。 E、五分变设一台630kVA电力变压器,负责为厂前区生产附属构筑物、研发中心、水质监测站等提供电源。 F、六分变设两台500KVA电力变压器,负责为碳源投加及投药间、新库房、老系统生物池搅拌器等提供电源。 一、电气控制与保护 A、电气控制 污水处理厂内电气设备电压除了鼓风机为6kV以外,其余均为380 / 220 V。厂内大型电气设备均采用软启动方式启动,根据工艺要求需要调速功能的设备均采用变频器控制,其余电机均采用直接起动方式。所有电机均设有就地控制和自动、手动控制方式。控制屏或控制柜上装有“手动/自动”转换开关。转换开关在自动状态下,所有电机的起、停和运行将根据工艺运行要求由PLC进行自动控制。全厂控制系统的正常运行,是以 PLC自动控制为主要运行方式。 B、低压系统的保护 厂区内低压配电设备其进线断路器装有短路速断、短延时速断及延时过电流三段保护。电动机回路设短路、缺相及过载等保护。潜水电机设短路、过电流、电机温度、腔内泄漏等保护。 二、巡视注意事项 巡视电气设备应遵守的注意事项如下所述。 A、有关电气负责人和值班人员不可以单独巡视高压设备,必须两人以上进行巡视。巡视时,不得移开或越过遮拦或进入设有遮拦的高压设备,只可在遮拦外面或高压设备外面巡视。 B、巡视高压设备时,除巡视外不得进行任何其他操作。进出高压设备室时,必须随时关门。 C、高压设备发生接地时,室内距故障点4米内不得接近,室外距故障点8米内不得接近。进入上述范围内的人员必须穿绝缘靴,接触设备的外壳和构架时,应戴绝缘手套。 D、雷雨天气,需要巡视室外高压设备时,应穿绝缘靴,并不得靠近避雷器和避雷针。 三、厂内用电安全及规范 1、保证安全的技术措施 (1)停电 在停电的电气设备上,必须完成的措施有:停电、验电和悬挂标示牌及装设遮拦,此处操作应由断开电源人员执行,并将分变电站控制柜内空气断路器断开且将抽屉拉出,如是手车开关应将手车至少拉至试验位置,使之至少有一个明显的断开点,并对该控制柜粘贴停电标示以示警示,此处操作应由总变值班人员执行。 (2)验电 A、高压验电时必须用高压等级合适而且合格的验电器。在检修设备进出线两侧各项分别验电,验电前,应先在有电设备上进行试验,确证验电器良好。 B、高压验电必须戴绝缘手套。 C、低压验电应以万用表或试电笔为准,不能根据控制柜上的电流表或电压表来作为停电依据。 (3)送电 A、送电前必须保证受电柜或受电设备周围无施工员和不知情人员存在。 B、高压送电或多级送电前必须写好操作规程,然后按操作规程进行逐级送电。 2、变配电设备及安全用具的检修与维护 A、厂区内总变及其分变每年进行一次停电清扫工作,清扫内容包括场地清洁、设备清扫、绝缘子更换等工作,维护设备处于完好状态。 B、变配电设备及其安全保护用具的试验与维护由生产部制定检修计划,请相关电力部门进行实施,每两年检修一次。首先,制定检修计划,检修计划是否合理、完整直接影响检修质量和效果。其次,确定检修项目,根据一台具体设备的工作状态、故障运行和故障记录,确定其检修内容和检修深度,并最后实施检修。 第13章 污水处理厂的技术经济指标、记录和统计 第13.1节 技术经济指标 为了加强污水处理厂的管理工作,必须制订一系列的指标,以充分反映处理程度、处理能力、设备状况、技术经济数据以及安全生产等等,一个城市污水处理厂,根据自己的特点可以拟定各种各样的指标,但下列几项可作为基本的技术经济指标,予以统计和考核。 一、污水处理量或BOD去除总量 每日进入污水厂处理的总污水流量,以m3/日计,可作为污水厂处理能力的一个指标。每日去除BOD5的总量亦可作为污水厂处理能力的指标,去除BOD5总量等于处理流量与进出水BOD5差值的乘积,以千克/日或吨/日为单位。 二、处理质量 二级污水处理厂以BOD5、COD、SS、NH3-N、TN、TP等的出水值作为处理质量指标,具体数值的设计值为依据,出水指标达到设计值的要求才算是处理达标,任何一项指标达不到都是不合格。污水处理操作管理的根本目标就是确保各项水质指标达到排放标准。 三、设备完好率与运转率 污水处理厂要正常运转,设备完好是根本的保证,如果设备不能正常运转则污水处理就无法正常运行,运转率是指能运转的设备台数占总设备的百分率,能运转的设备也包括带病运转或者并不十分完好的设备,设备完好率指符合技术要求,达到质量标准的完好设备占全部设备台数的百分率,在确定用设备运转率还是完好率作考核指标时,需根据各地的具体条件。 四、安全生产方面的设备事故频率和工伤频率 污水处理厂必须正常、安全地运行,尽可能减少设备与人身伤亡事故,设备事故频率指污水厂重大设备事故的年次数,工伤事故频率有日和年的工伤事故频率之分,月工伤频率控制在0.03‰以下。 五、处理成本(不包括折旧费) 除了技术安全指标外,污水处理厂必须进行经济核算,千方百计提高处理能力,降低处理成本,成本有每处理一吨污水所需要的成本费(元/m3)或每处理一千克BOD所需要的成本费(元/千克BOD5)。成本指总费用除以总流量(或总BOD5去除量)。总费用包括电费、人工费、设备维修费、化验费、水费、药剂费、燃料费等等(不包括折旧费),目前国内污水处理厂的处理成本多在0.2~0.4元/m3之间。 六、能源消耗 指每处理一立方米污水所耗用的电量或每去除一千克BOD5所耗用的电量,污水处理厂的操作工应该通过日常管理措施和技改技革,降低能耗节约用电。 下面把各项指标的计算方法概括如下,并举例说明(表13—1) 指标计算举例如下: 某污水处理厂,日流量10000吨,进水BOD5 200mg/l、进水SS 300mg/l,出水BOD520mg/l、SS30mg/l,20台机泵、一台带病运转、一台损坏半月,其余正常,20个职工本月有1人轻伤,全月用去经费10万元,用电12万度。 各项指标的计算方法举例说明 表13—1 1、BOD5去除总量 =1800kg/日 2、BOD5去除率 ×100%=90% ss去除率 ×100%=90% 设备完好率 设备运转率 月工伤事故频率 50‰ 处理成本 =0.33元/吨或 =1.85元/kgBOD5 能耗 =0.4kw·h/T·水或 =2.2kw·h/kg·BOD5 上述流量、去除总量、出水水质、去除率用电量必须每天统计,并将统计结果及时公布于醒目处,对于上述全套指标,每月必须进行总统计,每季、每半年、每年必须进行累计或平均性统计。 污水处理厂的考核应以上述技术经济指标为主,再辅助其它项目,如厂容厂貌、厂外服务质量等。 第13.2节 污水处理物料平衡 一、 废水流量衡算 1、处理流程及物料平衡如下图所示: 出水 Q5 Q1 Q2 Q3 Q4 进水 Q14 Q8 Q7 Q6 Q13 Q12 Q9 泥外运 Q11 Q10 污水线 泥线 回流水线 2、设计参数及说明: 进水流量为100%;旋流沉砂池带走的水量百分比为0.4%;A/O池带走的水量百分比为0.4%;沉淀池带走的水量百分比为0.4%;浓缩池回流水率为80%;脱水机房回流水率为90%;其余格栅等配水设备设计为无水流量损失,进出水量相等;以假设最初回流量=0进行叠加反复试算。 3、废水流量物料平衡计算如表3-1所列。 表3-1 污水流量物料平衡计算 序号 计算式 计算值 最终值 水流量(m3/d) 1 2 3 Q1 100 100 100 100 100 30000.000 Q2 Q1+Q14 100.00 100.334 100.335 100.335 30100.500 Q3 Q2-Q8 99.600 99.932 99.933 99.933 29980.098 Q4 Q3-Q7 99.201 99.532 99.533 99.533 29860.177 Q5 Q4-Q6 98.804 99.133 99.134 99.134 29740.736 Q6 0.004Q4 0.396 0.398 0.398 0.398 119.440 Q7 0.004Q3 0.398 0.399 0.399 0.399 119.920 Q8 0.004Q2 0.400 0.401 0.401 0.401 120.402 Q9 Q6+Q7+Q8 1.194 1.198 1.198 1.198 359.762 Q10 0.8Q9 0.955 0.958 0.958 0.958 287.809 Q11 0.9Q10 0.859 0.862 0.862 0.862 259.028 Q12 Q9-Q10 0.239 0.240 0.240 0.240 71.953 Q13 Q10-Q11 0.095 0.095 0.095 0.095 28.780 Q14 Q12+Q13 0.334 0.335 0.335 0.335 100.733 水流量计算式:30000m3/d ×指数/100(m3/d) 二、 固体物(SS)物料衡算 出水 1、处理流程及物料平衡如下图所示: Q5 Q1 Q2 Q3   Q4 进水 Q14 Q8 Q7 Q6 Q13 Q12 Q9 泥外运 Q11 Q10 污水线 泥线 回流水线 2、设计参数及说明: 进水SS视为100% ;以假设最初回流量=0进行叠加反复试算;其余设备如预处理设施等SS去除率此计算中忽略不计; 参数如下: 构筑物 格栅与调节池 沉砂池 A/O池 沉淀池 浓缩池 脱水机房 去除率(回收率) 5﹪ 60﹪ 50﹪ 90﹪ 85﹪ 90﹪ 3、 SS物料平衡计算如表3-2所列。 表3-2固体SS衡算结果 记号 计算式 计算值 最终值 (kg/d) 1 2 3 4 5 6 7 C1 100 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 6600 C2 0.95C1 95.00 95.00 95.00 95.00 95.00 95.00 95.00 6270 C3 C2+C15 95.00 116.88 121.92 123.13 123.36 123.41 123.42 8145.72 C4 C3-C9 38.00 46.75 48.76 49.25 49.34 49.36 49.36 3258.28 C5 C4-C8 19.00 23.37 24.38 24.62 24.67 24.68 24.68 1629.14 C6 C5-C7 1.90 2.33 2.43 2.45 2.46 2.46 2.46 162.91 C7 0.9C 17.10 21.07 21.94 22.16 22.20 22.21 22.21 1466.22 C8 0.5C 19.00 23.37 24.38 24.62 24.67 24.68 24.68 1629.14 C9 0.6C3 57.00 70.12 73.15 73.87 74.01 74.04 74.05 4887.43 C10 C6+C7+C8 93.10 114.52 119.47 120.65 120.88 120.93 120.94 7982.79 C11 0.85C10 79.13 97.34 101.54 102.55 102.74 102.79 102.80 6785.37 C12 0.90C11 71.22 87.60 91.34 92.29 92.47 92.51 92.52 6106.83 C13 C10-C11 13.97 17.18 9.74 17.93 18.10 18.14 18.14 18.14 1197.41 C14 C11-C12 7.91 9.74 10.20 10.26 10.27 10.28 10.28 678.53 C15 C13+C31 21.88 26.92 28.13 28.36 28.42 28.42 28.42 1875.94 注:固体物计算式 根据以上计算出水量 则 出水SS达标。 三、 BOD5 衡算 1、各构筑物对BOD5 去除率分析如下图所示 B1 B2 B3 B4 设计说明: (1)设计只对水线上各构筑物进出口出BOD5 进行衡算(用符号B标记); (2)各构筑物对BOD5 的去除率通过查阅相关资料了解,见表3-3。 表3-3 各构筑物对BOD5 的去除率 构筑物 A池 O池 沉淀池 去除率 40% 70% 50% 2、 BOD5 衡算 根据查得的各构筑物对BOD5 的去除率,可以计算各构筑物进出水中BOD5 浓度: 已知原生活污水的浓度为B1 =180 mg/L 故通过该工艺处理后,出水BOD5达标。 四、 COD衡算 1、各构筑物对COD去除率分析 C1 C2 C3    C4 设计说明:(1)设计只对水线上各构筑物进出口出COD进行衡算(用符号C标记); (2)各构筑物对COD的去除率通过查阅相关资料了解,见表3-4。 表3-4 各构筑物对COD的去除率 构筑物 A池 O池 沉淀池 去除率% 40% 50% 50% 2、 COD衡算 根据查得的各构筑物对COD的去除率,可以计算各构筑物进出水中COD浓度: 已知原生活污水的浓度为: 故通过该工艺处理后,出水COD能达标 五、氨氮衡算 1、 各构筑物对氨氮去除率分析 C1 C2 C3 C4 设计说明:(1)设计只对水线上各构筑物进出口出氨氮进行衡算(用符号C标记); (2)各构筑物对氨氮的去除率通过查阅相关资料了解,见表3-5。 表3-5 构筑物对氨氮的去除率 构筑物 预处理 A池 O池 沉淀池 去除率% — 60% 40% 20% 2、 氨氮衡算 根据查得的各构筑物对氨氮的去除率,可以计算各构筑物进出水中氨氮浓度; 已知原生活污水的浓度为: 故通过该工艺处理后,出水氨氮能达标 六、 TN衡算 1、 各构筑物对TN去除率分析 C1 C2 设计说明:(1)设计只对水线上各构筑物进出口出TN进行衡算(用符号C标记); (2)各构筑物对TN的去除率通过查阅相关资料了解,见表3-6。 表3-6 构筑物对氨氮的去除率 构筑物 预处理 A/O池 沉淀池 去除率% — 75% — 2、 氨氮衡算 根据查得的各构筑物对TN的去除率,可以计算各构筑物进出水中TN浓度; 已知原生活污水的浓度为: 故通过该工艺处理后,出水TN能达标 七、 TP衡算 1、 各构筑物对TP去除率分析 C1 C2 设计说明:(1)设计只对水线上各构筑物进出口出TP进行衡算(用符号C标记); (2)各构筑物对TP的去除率通过查阅相关资料了解,见表3-7。 表3-7 构筑物对TP的去除率 构筑物 预处理 A/O池 沉淀池 去除率% — 90% — 2、 TP衡算 根据查得的各构筑物对TP的去除率,可以计算各构筑物进出水中TP浓度; 已知原生活污水的浓度为: 故通过该工艺处理后,出水TP能达标 八、小结 物料衡算是项目设计的必须工程,以确保工程能稳定运行。在计划和统计的合理性分析中,也必须核算物料的平衡,尤其注意水量和泥量的平衡匹配。 第14章 污水化验一般知识 第14.1节 镜检基本知识 在处理生活污水的活性污泥中存在着大量的原生动物和部分微型后生动物,其重量可占污泥总生物量5~10%。在处理工业废水的活性污泥中,它们的种类和数量往往少的多,有些工业废水处理系统中甚至看不到这些微型动物。 污泥中的有些代谢方式似细菌,可以通过体表吸收溶解性有机物,然而使之氧化分解。另一些可吞噬废水中细小的有机物颗粒或游离细菌。因此能起到净化废水的作用。 由于动物的形体较细菌大的多,借助于显微镜即可将它们很容易区别开来。我们可根据污泥中动物的种类,它们的营养物性与净化程度之间存在的一定关系来判断系统的运行的状况,亦即在处理中起着指标(指示生物)的作用。在水质突变或污泥中毒时,既可根据生物相的变化及时发现问题,采取必要的措施。一般在污泥发生变化或污泥培养初期可看到大量鞭毛虫、变形虫。在系统正常运行其可见固着型纤毛虫(钟虫类)占优势,此外还可见匍匐型纤毛虫及轮虫、线虫等后生动物。 对生物相的观察主要是依靠显微镜。显微镜的配置是污水处理化验室必需的。显微镜种类较多,本教材主要就污水处理中常用的双目生物显微镜作一介绍。例XSP—18B双目生物显微镜 1、 原理 双目显微镜由精密机械和光学系统构成。其光学系统如14—1图所示,由两大部分组成。 (一)成像系统:由两只同倍率的目镜(1)左棱镜(2)右棱镜(3)胶合棱镜(4)半五棱镜(5)辅助棱镜(6)物镜(7)组成。 物镜将被检验标本作第一次放大。辅助透镜将第一次放大的像作第二次放大。然后,两只同倍率的目镜再将前两次放大的相作第三次放大,即为所观察标本的像。棱镜是专为改变光束方向用的,光束透过显微物镜后,经辅助透镜呈像在目镜焦平面上,棱镜使通过的光束偏转45℃角(相对于垂直线方向)使其射到胶合棱镜(由两只直角棱镜胶合而成)上,该胶合棱镜的两交界面镀有半透反射膜,当光束经过镀有半透反射膜棱镜表面时,约有百分之五十的光线透射,经过右棱镜射到右目镜中,另外的百分之五十光反射经过左棱镜设到左目镜中。 (二)照明系统:分为自然光照明和人工照明两种。 自然光照明系统,由聚光镜(8)可变光栏(9)和反射镜平凹反射镜(11)等组成,用自然光照明时反射镜将外来的光线反射可变光栏再进入聚光镜中。光线经聚光镜会聚成光束透射到被观察的标本上,便于观察。可变光栏是改变光栏孔径用的,可以用它来适当调节照明亮度以便使用不同数值孔径的物镜。观察时获得清晰的物象。用人工光源照明时,由集光镜(12)和钨卤灯(13)替代反射镜(11)同时可以调节平推钮(22)适当改变灯泡发光亮度以适应观察需要。此时光线由钨齿灯发出,经集光镜(12)成平行光,然后再经聚光镜(8)将其会聚在标本上照明标本,便于观察。 1、 结构 XSP—18B型生物显微镜的结构图14—2。 图 14—2 XSP-18B型显微镜的结构 2、 规格 (一)机械脚长:160mm。 (二)物镜:消色差物镜用户可按需要购买。 (三)目镜 (四)放大倍数表14—1 显微镜放大倍数 表14—1 (五)聚光镜:为二透镜阿贝式N·A=1.2并带有可变光栏。 (六)工作台升降范围:18mm。 (七)微动调焦范围:18mm。手轮转动一周平台的升降值为0.2mm,格值为0.002mm。 (八)平台面积:126×133。移动范围,横向62mm,纵向移动范围28mm。 (九)皮射镜直径:50mm,一面为平面镜,一面为凹面镜。 (十)双目镜筒座:瞳间距(两目镜筒之间的距离)为54—74。 (十一)滤光片:淡黄、淡绿、淡兰、毛波片。 (十二)仪器总重量:约为6.9公斤,体积:200×150×350。 3、 使用方法 双目生物显微镜使用时应放置在稳固的工作台上,照明可用自然光源和内藏式人工光源,如图14—2所示。 (一)将需要观察的标本放在显微镜的载物台(14)上,用活动夹(7)卡牢。 (二)将各种倍率的物镜依次装于物镜转换器(12)上。 (三)将两只相同倍率的目镜分别插入左、右目镜筒(10)中。 (四)如需采用自然光源时,将反射镜转朝窗口,应避免将阳光直接导人使人目弦反而观察不清。 (五)操作时调节横向和纵向手轮(6)、(5)将需要观察的标本移至载物台(14)的中央。先用10X物镜和10X目镜观察。打开电源开关(21),并将亮度调节平推钮(22)移至适当位置,或装上反射镜,转动反射镜获得明亮的视场。一般情况下低倍率观察时用平面反射镜,高倍率观察时用凹面反射镜。转动粗调手轮(9)将载物台调到能见到需要观察的标本的像为止,此时用双眼从左右目镜中同时观察,再调节微调手轮(8)便可获得清晰的物像。 左右目镜筒间的距离是根据观察者两眼之间的距离来设计的,观察者可以按需要推动两目镜筒(10)向两旁分开或靠拢。在两目镜中有一个示圈,标出观察者两眼间的实际距离。调好筒间距后,为保证两只目镜的机械筒长一致,需将两个刻度圈分别旋转到与瞳间距相同的数值上,这样即可观察到最佳的物象。 亮度的调节。调节聚光镜调节手轮(17),将聚光镜(15)调至适当位置,再调可变光栏(16),改变其孔径以便在最好的光线照明下观察物象,根据光源的情况和观察的需要选择淡黄、淡绿、淡蓝滤色片和毛玻片。滤光片可装到可变光栏下部的托盘(18)上,如用低倍物镜观察液体或用高倍物镜观察明亮的标本,观察者感到光线太强时可将毛玻片装上以便获得较暗的光线。调节横向和纵向移动手轮(6)和(5),使载物台同标本作前后、左右移动,将所需观察的标本移至视场中心观察,然后移动物镜转换器,换用高倍物镜或油浸物镜进行观察。用油浸物镜观察时,需加注香柏油于标本需观察处的蒸玻片与物镜前镜片之间,但不要让物镜碰到标本,此时仍可看到物体的像,再调节微调手轮,即可见到清晰的像。使用完毕只需转动粗动手轮(9)将载物台下降到底。 内藏式人工照明装置使用钨卤灯为保证灯泡寿命,仪器用毕后,将亮度调节平推钮(22)移到最小亮度处,再关上电源开关(21)。 (六)更换灯泡方法如图14—3所示:把钨卤灯插人灯座,然后将灯座插入底座前下方插口处即可。 (七)集光镜的装卸和光源调节方法:使用人工光源时,将集光镜座上的定位销对准底座上的缺口,把集光镜插进底座并顺时针旋转使其固紧,然后将显微镜稍微抬起,松开底座下的调节螺钉,把灯丝的像调节到视场中心,再将调节螺钉拧紧,以便在最佳照明下进行观察。 使用自然光源时,将集光镜逆时针旋到位后拿下,换上反射镜,调节反射镜可获得明亮的视场。 4、 保养 (一)本双目显微镜的保养与一般光学仪器相同,应放置在阴凉、干燥、 无灰尘、酸碱、蒸汽的地方,不用时用罩子罩好。        (二)所有镜头均经校验,请勿自行拆开,镜面上如有污秽,可用脱脂棉稍沾二甲苯溶液轻轻揩试。如用酒精,则要注意不要让酒精渗入物镜内部,以防酒精溶解透镜的胶。镜面上的灰尘可用吹风球吹去,或用干净的毛笔(或擦镜纸)轻轻擦去。请擦机械部分及涂无腐蚀性润滑油时,特别注意不要擦到光学零件,尤其是物镜。 (三)如发现粗调手轮过紧或过松时,可旋转调节松紧圈(19)作适当调节。 (四)物镜和目镜用后装入镜头盒内。将目镜筒防尘盖盖在镜筒上以防灰尘进入。100×物镜用后,应立即用细软布、脱脂棉或镜头纸沾二甲苯将油擦净。 第14.2节 活性污泥微生物的显微镜观察及微型动物的计数 活性污泥中微生物的生长、繁殖和代谢活动以及它们之间演替情况,往往直接反映了处理的状况。所以我们在操作管理中除了利用物理、化学手段来测定活性污泥的性质外,还可借助于显微镜观察微生物的状态来监视废水处理的运行状况,以便及早发现异常情况,及时采取适当的对策,保证稳定运转,提高处理效果。为了判断微型动物演替变化状况还需要定时进行计数。 一、设备和材料 ①显微镜 ②载玻片 ③盖玻片 ④微型动物计数板 ⑤活性污泥样品 二、实验步骤 (一)压片标本的制备 1、取活性污泥法曝气池混合液一小滴,放在洁净的载玻片中央(如混合液中污泥较少,可待其沉淀后,取沉淀的活性污泥一小滴加到载玻片上,如混合液中污泥较多,则应稀释后进行观察)。 2、盖上盖玻片,即制成活性污泥压片标本。在加盖玻片时要先使盖玻片的一边接触水滴,然后轻轻放下,否则会形成气泡,影响观察。 3、在制作生物膜标本时,可用镊子从填料上刮取一小块生物膜,用蒸馏水稀释,制成菌液。以下步骤与活性污泥法标本的制备方法相同。 (二)显微镜观察 1、低倍镜观察 观察生物相全貌,要注意观察污泥絮粒的大小,污泥结构的松紧程度,菌胶团和丝状菌的比例及其生长状况。加以记录和作必要的描述。观察微型动物的种类,活动状况。对主要种类进行计数。 2、高倍镜观察 用高倍镜观察,可进一步看清微型动物的结构特征,要注意原生动物的外形和内部结构,如钟虫体内是否存在食物胞,纤毛环的摆动情况等。观察菌胶团时则应注意胶质的厚薄与色泽,新生菌胶团出现的比例。观察丝状菌菌体内是否有类脂物质和硫粒积累,以及丝状菌生长,细胞的排列和运动特征以判断丝状菌种类,并进行记录。 3、油镜观察 观察染色的涂片,以分辨细菌的种类,鉴别丝状菌的特征则需要使用油镜。这是可注意观察丝状菌是否存在假分支和衣鞘,菌体在衣鞘内的空缺情况,菌体内有无贮藏物质的积累和贮藏物质的种类等等,并进行记录。 (三)微型动物的记数 1、取活性污泥法曝气池混合液于烧杯内,用玻璃棒轻轻搅匀;如混合液较浓,则可稀释成1:1的液体,以便于观察。 2、取洗净的滴管一支(滴管每滴水的体积应预先标定,一般每滴水的体积约为1/20毫升),吸取搅匀的混合液,加一滴到计数板的方格内,然后加上一块洁净的大号盖玻片使其周围正好搁在计数板四周凸起的边框上(图14—4)。 3、用低倍镜进行计数。注意所滴加的液体不一定布满整个100格小方格,在显微镜下计数时只要把充有污泥混合液的小方格,挨着次序依次计数即可。同时须记录各种动物的活动能力、状态等。若是群体,则需将群体上的个别分别计数。 4、计算。设在一滴水中测得钟虫50只,每滴样品的体积经1:1稀释,则每毫升混合液中含钟虫数应为50×20×2=2000只。 第14.3节 水样的采集与保存法 水样是整体污水中的一部分,因此所采水样的代表性极其重要。采样时应根据水样的种类,运用适当的采样技术。采取的水样要具有代表性,并且在分析测定是要保持好样品,这样才能使分析测定结果具有一定的代表性和指导运行的意义,及时准确调整运行状态。 一、水样的种类 水样的种类可按照测定要求,水样的代表性和采样方法的不同来划分: 测定要求可分为定性分析和定量分析水样两种。 定性水样仅测定待测定成份存在与否或其浓度。定量水样需测定待侧成份的数量,故定量样品除须测得某组分浓度外尚需测定污水量的大小及瞬时变化。 二、按水样的代表性可分为顺时样和混合样 顺时样代表采样瞬间的水质状况。有些测试项目必须要求瞬时采样并及时测定,如DO、余氯、温度、溶解性硫化物、PH等。混合样代表一段时间间隔的水质状况。它是在一段时间中,间隔一定的时间采样,混合后组成。混合样最长的采样时以样品不发生变化为准。 瞬时样在下列情况下亦可视作混合样。 (一)不流动的静水。 (二)污水水质特别稳定。 (三)瞬时排水,分批泵水。 按采样方法可分成人工采样水样及自采集水样。 人工采样可及时发现水质的异常情况、以便及时调整;自动采样需借助于采样器。现在我国好多污水处理场均设有自动采样器,在需要多点同时采样时其优越性更大,并可减少人为的错误。 自动采样器有多种形式。它们可按下述方式采样:⑴连续式采样;⑵按一定的时间间隔采样;⑶由流量测定装置启动,按流量比例采样。不同形式的采样器采得样品的代表性略有不同。 自动采样器一般是采得水样既是时间又是流量的函数。此外,采样器要适应所测项目的需要,如采集酸性水样的采样器是不腐蚀材料制成的。 三、采样规则及方法 采样点一般设在污水很好混合,水力紊流处。如水槽的中间,因该处流速高、固体沉积物最少。另一种采样点在水泵出口处或管道末端污水自由下落处。 (一)采样时应遵循的规则 1.防止采得漂浮物或底部固体沉积物。采样瓶口须离水面一定距离,在堰口附近应特别小心,因漂浮油脂和沉淀固体会有所增加。 2.粒径大于6.3毫米的颗粒应从水样中除去,因为大颗粒固体物质在到达生物处理装置前既会在沉砂池中被除去。 3.采样点中沉积物或无代表性的物质不包括在内, 如油脂、浮渣等。 4.避免在采样点中充气。充气对测定溶解气体或挥发物影响较大,一般机械搅拌对水样的影响较大。 5.所采水样体积应足够全部测试项目所需,一般瞬时样为1~2升,混合样每次为25~100毫升,总量为1~4升。 6.样品采集后应立即贮存于不致使其发生变化处,有些测定项目的样品(如细菌等)应放在冰箱中保存;含挥发性和不稳定成份的水样应放在分隔容器中,放满且封闭。供不同测定项目的水样有不同的要求,水样应在各自所需的条件下分别贮存。 7.当混合样需移入其它容器前,应当剧烈振荡。 8.样瓶及采样装置应清洁,无污染。采样前,先用污水将采样瓶洗几次,但要防止水中溶质吸附在容器表面。 9.采样点一般设在人易到达处,采样时应特别注意安全。 (二)定性分析水样的采集 采样瓶应为大口,圆柱形的防锈容器,瓶口直径至少5厘米,以便尽快采得水样。最好采用容积为1升的聚乙烯采样瓶,它既经济又安全。在深水处采样时可用夹具夹瓶或缚以绳索,亦可用泵抽吸,但水速必须大致使颗粒物分离,在特定的水样中采样可用重力瓶,瓶密闭后时之下沉至精确深度后打开。 利用真空原理取样的自动采样器,会引起溶解气体和某些轻的漂浮物的丧失。此外还有时控和流控的自动采样器。 (三)定量分析水样的采集 定量分析水样的采集方法同以上相仿,此外尚需测定污水的流量(使用最广泛最简便的是堰),在测定悬浮物固体含量高的污水量时,须及时清除沉积在通道中的沉积物,以减少测定的误差。 流量计部件应定期检查,主要应防止内壁有固体物的沉积或生物膜的附着生长,应定期用清水反复彻底冲洗,并保持清洁,旋转碗的轴承应保持润滑,当转动不灵活时轴承应立即更换。损坏的零件和密封圈亦需及时更换。细菌样品应大于300ml的广口瓶,配以磨口塞,用前应将瓶夹菌,取样后立即冷冻保藏。 混合水样的每次采集量可根据以下公式计算: 每次采样毫升数= 采样后,瓶样上应贴有标签,并注明: 1.采样地点; 2.日期、时间; 3.瞬时样还是混合样,水样体积,若是混合样须注明间隔取样时间和总采样持⑷续时间。如30′8hr,则表明每隔30分钟取一次水样,共持续8小时。 4.采样在实验室分析前易变化的一些测定项目,如DO、温度、PH 等的测定数据。 5.采样人。 四、水样的保存方法 采样后应将水样尽可能快的送往实验室分类测定。在有困难时可用下述方法暂时保存:见表14-2。 水样暂时保存方法 表14-2 测试项目 保 存 方 法 最大保存时间 酸-碱 BOD Ca2+ COD Cl 色度 氰 DO F- 硬度 总金属 溶解性金属 NH3-N TKN NO3--N NO2--N 油脂 有机碳 PH 酚类 磷 固体 硫酸盐 亚硫酸盐 气味 浊度 4℃冰箱 4℃冰箱 无要求 2毫升浓H2SO4/升 无要求 4℃ 加NaOH调PH至10 现场测定 无要求 无要求 5毫升硝酸/升 3毫升1:1硝酸滤液/升 40mgHgCl2/升,-4℃或0.8ml浓H2SO4/升 同上 同上 40mgHgCl2/升,-4℃或-20℃冻结 20ml浓H2SO4/升,-4℃ 20mlHCl/升,PH=2 现场测定 1gCuSO4/升,用H3PO4;调PH至4.4℃ 40mgHgCl2/升,-4℃或0.8mlH2SO4/升 无适合方法 4℃ 2ml醋酸锌/升 4℃ 无适合方法 24小时 6小时 7天 7天 7天 24小时 24小时 7天 7天 6月 6月 7天 不稳定 7天 1~2天 24天 7天 24小时 7天 7天 7天 7天 7天 7天 第14.4节 试剂、滤纸及溶液浓度的几种表示方法 一、试剂的质量和规格 (一)一级试剂称优级纯或称保证试剂,简称GR,绿色瓶签,用于要求较高的分析研究和配制标准溶液。 (二)二级试剂称为分析纯,简称AR,红色瓶签,用于一般分析研究。 (三)三级试剂称为化学纯,简称CP,兰色瓶签,用于配制一般试剂。 (四)四级试剂称为实验试剂,简称LR,黄色瓶签,只能用于要求不高的分析试验。 试剂应存放于干燥、远离热源,不直接光照的地方,试剂使用完要扭紧瓶盖,不常用的应用蜡封口,毒品应单另存放,剧毒试剂要放人保险柜。 二、滤纸 滤纸按灼烧后留下的灰分量分为定量滤纸和定性滤纸两种,定量滤纸是予先用盐酸和氢氟酸处理过的。其中大部分无机物已消除,灼烧后留下的灰分小于0.10毫克,适用于重量分析,定性滤纸含硅量较高,灼烧后灰分较大,不宜做重量分析,可用于无机沉淀的过滤,分离及有机物重结晶的过滤,这两种滤纸根据其孔径大小和疏密程度分为快速、中速、慢速等几种。 三、溶液浓度 1、百分比浓度(%) 百分比浓度可分为重量——重量百分比浓度,重量——体积百分比浓度。 (1)、重量——重量百分比浓度(W/W%)是指100克溶液中所含溶质的克数。 重量——重量百分比浓度(W/W%)= ×100% 例如:若配制5%的KMnO4溶液,则称取5克KMnO4溶于95克的蒸馏水中既可。 (2)、重量——体积百分比浓度(W/V%)是指100毫升溶液中所含溶质的克数乙 即: ×100% 例如配制0.5%的酚酞指示剂,称取0.5g酚酞溶于50毫升95%的工醇中,再加50毫升纯水滴加0.01mol/L的NaOH至微红。 (3)、体积比:将液体试剂溶质和溶剂按一定比例配制成溶液。 体积比(V/v)= 例如配制1:5的盐酸溶液,即将1体积的盐酸和5体积的纯水混合。 (4)、百万分浓度(ppm)是指一百分(106)溶液中所含溶质的量lppm表示1/106,ppm本身无单位,因为水的比重为1、极稀的水溶液的比重近似看作1,1升稀溶液重量为1千克,其中溶质为1毫克的话,即浓度为:1毫升/千克也就是l毫克/106毫克相当于lppm。 2、摩尔浓度 (1)、定义:以1升溶液中所含溶质的摩尔数表示的浓度称为摩尔浓度。 ; (2)、摩尔质量:1个阿佛加德罗数(即:6.02×1023个分子或原子)的等物质的质量数值上等于它的分子量(或原子量)单位是克。 (3)、配制 M= 式中:w-——物质的质量 m——物质的摩尔质量 v——溶液体积 例如配制0.05mol/l的草酸钠标准溶液,因为Na2C2O4的分子量为133.999所以需称取6.3034g在120℃干燥至恒重的基准草酸钠,溶于纯水定容至1000毫升即可。 3、当量浓度(N) (1)、定义:以一升溶液中所含溶浓质的克当量数表示的浓度称为当量浓度。 (2)、当量:物质进行反应时,各物质是按一定比例进行的,物质的当量是根据它们所参加的化学反应而确定的,在酸碱反应中,视每一式量的酸在反应中给出的质子数,或每一式量的碱所接受的质子数(n),也就是在反应中相当于1.008份重的氢的等物质量在氧化还原反应中,视每一式量的氧化剂得到的电子数,或还原剂失去的电子数(n),当量;同一物质参加反应不同,它的当量也不同,例如在酸碱滴定中,草酸氢根HC2O4-; H++C2O42-,每一式量HC2O4失去一个质子n=1,则当量= 128.1/1=128.1,在氧化还原滴定中HC2O4-为还原剂,HC2O4--2e=2CO2+H+每式量HC2O4-失去两个电子,n=2,则当量=64.05。 4、摩尔浓度和当量浓度的换算: 根据摩尔浓度和当量浓度的定义: m= N=nm 例如当H2SO4被中和时n=2,则lm的H2SO4当量浓度则为2N,反过来1N的H2S04摩尔浓度为0.5m。 5、滴定度(T) 每毫升标准溶液相当被测物质的克数称为该滴定剂的滴定度,以Tx/s表示。(x被测物质克数,s标准溶液体积毫升数)。 例如:Tcl-/AgN03=0.001773g/ml。 被测物质含量(克)=Tx/s·v。 第14.5节 标准溶液的配制及标定 标准溶液的配制一般有两种方法,直接法和间接法。 一、直接法 (一)试剂要求: 用来直接配制标准溶液或校准未知标准溶液的物质称为基准物质,基准物应符合下列要求: 1.纯度较高、杂质含量甚少可以忽略。 2.物质的组成与化学式符合。 3.不论物质是固态或溶液,保存时稳定不变。 (二)配制方法: 准确称取一定量干燥的基准物质,溶解后定容至一定体积。例如配制0.25mol/1的重铬酸钾标准溶液,因K2Cr2O7=294.18,所以准确称取(用万分之一天平)在120℃下干燥至恒重的K2Cr2O7试剂73.545克,放在烧杯内溶于少量纯水,然后定溶于1000毫升。 二、间接法 首先配制成近于所需浓度的溶液,然后用基准物或已知浓度的标准溶液,测定它的准确浓度,这个过程就称为标定。 1.用基准物标定:称取一定量的基准物水溶解后用欲测浓度的溶液滴定,根据该溶液的用量计算其浓度。 例如配制0.1molA的盐酸标准溶液 HCl=36.46 比重=1.18 浓度=36g/100g 12M (1)量取约9毫升浓盐酸,用纯水稀释至1000毫升,此溶液浓度约为0.1mol/1。 (2)将基准物碳酸钠在270°~300℃灼烧至恒重准确称取0.15~0.2g,共称3份,分别置于250毫升:每瓶中,各加50ml纯水溶解,加3—4滴甲基橙指示剂,用配好的盐酸溶液滴定至橙红色计下用量根据公式计算盐酸浓液浓度。 Na2CO3+2HCl=2NaCl十1H2O十CO2↑ MHCl= 式中:W—无水碳酸钠重量(克) M—无水碳酸钠摩尔质量(105.99克) V—滴定所用盐酸毫升数 另外在滴定时盐酸用量一般控制在20~30毫升之间,可根据公式算出碳酸钠的用量范围。 2.用已知浓度的标准溶液标定 若用一标准溶液,已知其准确浓度就可用此溶液来标定另一种未知准确浓度的溶液。 计算式:M1V1=M2V2或N1V1=N2V2。 例如配制硫酸亚铁铵标准溶液浓度为0.1M称取39.5克硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(S04)2)的分子量392.14]溶于纯水,边搅拌边加入20毫升浓硫酸,冷却后定容至1000毫升。 标定:吸取1/6K2Cr2O7=0.2500mol/l的重铬酸钾溶液10.00毫升于250毫升三角瓶中,加水至110毫升左右,再缓慢加入30毫升浓硫酸混匀冷却后加人3滴试亚铁灵指示剂,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定,使溶液颜色由黄经兰绿至褐红色即为终点,标定时最好做三个平行样取结果的平均值计算溶液浓度,进行标定的实验条件要与用此标准溶测定物质时的条件相同,以便抵消实验中的随机误差和系统误差。 三、标液的稀释 有些标准溶液配制好储备液,使用时需当天稀释、稀释可按照公式: M1N1=M2V2 四、标液的保存 标准溶液根据其特性保存于白色或棕色玻璃试剂瓶中或聚乙烯塑料瓶中,不要与空气接触,避免水分蒸发和吸收CO2,以防浓度改变,标液要放在避光,远离热源的地方,有的则需保存于冰箱内。 第14.6节 测试结果及分析数据的质量控制 水质分析检验工作是评价环境质量、指导生产实践的一个重要环节,是一项比较精细的工作,因此提高分析的标准度,正确表达测定数据,分析结果是非常重要的。 一、有效数字 有效数字的定义:有效数字就是全部确定数字和一位不确定数字的总称,有效数字的位数即全部确定数字的位数加上一位不确定数字的位数,例如在滴定管上读出20.58毫升,20.5是准确读数,0.08则是估计值,有效数字为四位。 关于数字0,它处于数字中间是有效数字,例如10.03毫升中的两个0均为有效数字,当0处于数字尾时也算有效数字,一般根据测定的准确程度,以指数形式表达有效数字的位数,例如1200,算4位有效数字,写成1.2×10表示有效数字为两位,写成1.20×10表示有效数字为3位,当0处于数字前面只用于指示小数点的位置,而与测定的准确度无关时,则不是有效数字。例如0.004只有一位有效数字,0.35%有两位有效数字。 在测定工作中,由于受仪器标度,数字显示的漂移及人的观察判别差异等原因,测定数据只能有一定准确度,不要使结果的有效数字超出测定条件所能达到的范围,数值位数也不能过少,以至不能反映测定条件能够达到的准确程度。 二、数字的修改 对分析数据进行处理时,常常要将有些数据修改成位数较少的数,以往采用的“四舍五入”的修改方法无法消除由数字5本身引起的误差,容易使所得数据系统偏高,现行修改规则可归纳为:六进四舍五列外,五后有数则进一,五后皆零看前位,奇进偶舍零在内。 例如:将下列数字修改到保留一位小数: 修改前 修改后 0.7500 0.8 1.0500 1.0 0.4500 0.4 0.4503 0.5 另外注意所要舍弃的数字若为两位以上时不得进行多次修改,应根据所要舍弃的数字中左边第一个数的大小按上述规则一次修改成功。 例如:将51.4763修改成整数。 正确作法: 修改前 修改后 51.4763 51 错误作法: 第一次修改 第二次 第三次 51.48 51.5 52 对标准偏差的值或其它不确定值进行修改时,修改的结果应总是使准确度的估计值变得更差一些,例如标准偏差为0.143个单位,取两有效数字为0.15个单位,若要求取一位有效数字则为0.2个单位。 再者,凡标准中规定有分数值修改时要注意,实际测得分析结果,在合格界限之外时,应多保留二位,例如生活饮用水中铁含量不应超过0.3mg/l,实际测得值为0.32mg/l,这时不允许修改成0.3mg/l,应该报0.32mg/l。 三、数据的记录与近似运算规则 (一)记录测定数据时只保留一位不确定数字。 (二)在所有运算中常数、自然数等根据理论计算所得数值需要几位就取几位理论值,而倍数、分数、测定次数n、自由度{等数值其有效数值的位数可视为无限,运算中需要几位就取几位。 (三)在运算中,当各数值的有效数字确定后其余数字按数字修改规则处理。 (四)在加减运算中所得和或差,有效数字的位数决定于绝对误差最大的数值,即运算结果有效数字自右起不得超过参加运算的数值中第一个出现不确定数字的数值,在实际运算中将左起先出现不确定数字的数值定为标准,其它数值修改到比这位不确定数字右边多保留一位,然后再进行运算,结果按上述规则处理。 例如:15.4216+1.42+0.123≈15.422+1.42+0.123≈16.96 1541.23-20.1145≈1541.23-20.114≈1521.12 (五)在乘除运算中所得积或商,其有效数字位数取决子相对误差最大的数值,即结果有效数字的位数与参加运算各数中有效数字位数最少者相同,运算中,先把各数修改至比有效数字数位最少者多一位数,再进行运算,结果按上述规则处理, 例如:2.143×0.86≈2.14×0.86≈1.8404≈1.8 5690÷4.7≈1201.638≈1.2×103 乘方是乘法的特例,所有乘方运算中底数有几位有效数字乘方运算结果就保留几位有效数字,例如:2.462=6.0516≈6.05 开方是乘方的逆运算,所以被开方数有几位有效数字,开方结果就保留几位有效数字。例如: =2.9325756≈2.9 (六)有效数字的第一位数等于或大于8时,在乘除运算中有效数字可多计一位。例如: 9.1×2.35=21.385≈21.4 (七)在计算平均值时,若为四个或四个以上数据相平均,平均值的有效数字可增加一位,例如:一组测定数据为:2.35、2.33、2.36 则平均值为2.35 —组测定数据为:2.35、2.33、2.36、2.37 则平均值为2.352 (八)在对数运算中,所取对数小数点后的位数(不包括首数)应与真数的有效数字的位数相同。 例如:lg2.5=0.39294≈0.40 lg369=2.5670263≈2.567 (九)如果运算的结果还要参加下一步运算则有效数字可多保留一至两位。 目前广泛使用了计算机,多保留几位数字并不会增加工作量却有利于减少运算中进舍造成的误差,因此在运算中可多取几位数,但在报告最终结果时,有效数字要限制在合理范围内。 四、平均数 平均数是分析计量资料时常用的一种统计指标,它说明一组观察值的平均水平或集中趋势,平均数包括均数(算术平均数)几何平均数和中位数,在水质分析工作中常用的是算术平均值。 (一)算术平均数 算术平均数计算方法有两种,一种是直接计算法,适用于观察个数不多的测定值,一种是频数表计算法,适用于观察个数较多的测定值,水质分析中一般用直接计算法。 = EMBED Equation.3 (二)几何平均数 有些观察值往往彼此相差较大,有时甚至是倍数关系,用算术平均值表示平均水平时,受少数特大或特小数值影响较大,此时用几何平均数比较适合。 几何平均数就是几个观察值的乘积开n次方所得的根,计算式如下: G= lgG= G=lgxi( ) (三)中位数 对一组分析数据按大小顺序排列,位次居中的那个数值就是中位数,当一组数据大部分比较集中时,可用中位数表示。 当分析数据为奇数时,位居中间的那个数据即为中位数,当分析数据为偶数时,则位居中的两个观察值的平均数为中位数。 五、标准差 精密度是指在规定条件下,用同一方法对均匀试样进行重复测定时,所得分析结果之间的一致性程度,由分析的随机误差决定,标准差就是表示随机误差大小的一个量。 (一)标准的意义: 一组分析数据不仅要计算平均数,反映其平均水平,还要用一些指标反映其变异程度的大小,例如有两组测定数据: 甲98 99 100 101 102 =100 乙80 90 100 110 120 =100 两组的均数都是100,但分布情况不同,甲组比较集中,而乙组比较分散,这就不能只说平均数,还要表明变异程度,表示的方法可用全距、方差、标准差,但最好的表示方法还是标准差。 1、全距(极差):如上述甲组全距为102-98=4,乙组全距120-80=40,显然甲组较 乙组好,全距表示变异程度虽简单,但只考虑了最大值和最小值,没有考虑其它数据,不够全面。 2、方差:为了克服全组的缺点,考虑到每个观察值,用离均差总和表示,但由于正负相抵消离均差和等于零,即∑(xi- =0,所以不能采用,为了克服上述缺点用离均差平方和即∑(xi- )2这样就避免了正负抵消的问题,如甲组 ∑(xi- )2=10 乙组:∑(xi- )2=1000。 离均差平方和的大小除与变异程度大小有关还与数据的个数有关,观察值的个数愈多,则∑(xi- )2 愈大,这样也不合理,因此又引出均方(方差),即离均差平方和的均数,用S2表示。 S2= 在式中n—1在统计学中称为自由度,意思是几个数的离均差因受算术平均数的限制 只有n—1个数可变异。 3、标准差:方差是将每个离均差平方后加起来除以自由度,因此观察值的单位也进行了平方,为了用同样单位表示,对将方差开平方这就是标准差以S表示,计算公式: S= 为计算方便,也可写成。 S= 标准差愈小、表示观察值变异程度愈小,标准差愈大说明变异程度愈大。 4、相对标准差(变异系数) 变异系数同样是表示精密度好坏的,若是两组观察值单位不同或两均数相差太大时,不能直接用标准差比较变异程度大小,这时就要用相对标准差表示,相对标准差以R·S表示。 R·S= 5、平均值的标准差(标准误差) S =S/ 水质分析很多结果都近似正态曲线,正态曲线是一条高峰位于中央(即均数所在)两侧逐渐下降并完全对称,两端永远不与横轴相交的曲线如图14—1所示,分析数据总体均值落在区间 ±tn-1(0.05)S 概率为95%,我们称; ±tn-1(0.05)S为总体均值的95%置信区,t分布为正态总体的抽样分布taf(0.05)可由t值表查出。 一般用测定次数n,算术平均值x以及单次测定标准偏差S来正确,简单地表达分析结果95%的置信区:U= ±taf 图14—1 正态分布曲线 六、误差 误差是指分析结果与真实值之差,误差分类及来源有: 系统误差:在相同条件下,对同一试样进行多次测定,误差的绝对值和符号保持恒定或在条件改变时按一定规律变化,这种误差称为系统误差,系统误差包括方法误差、仪器误差、试剂误差、操作误差、环境误差等。 随机误差:(偶然误差):在相同条件下,对同一试样进行多次测定、单次测量与平均值之差异的绝对值和符号无法预期的误差,它是由大量随机因素造成的误差的叠加,它可以通过增加测定次数来减少或避免。 粗大误差(过失误差):这类误差明显地歪曲测定结果,是由测定过程重犯了不应有的错误造成的,只要分析人员提高理论素质、技术水平、认真负责的工作则可避免。 第15章 信息技术及应用 计算机的许多优点使它在国民经济中得到广泛的应用。微型计算机用于工厂的管理,是企业管理现代化的重要内容之一,通过计算机指挥调度全厂的生产作业计划,完成各种统计,核算工作,可以明显提高企业管理水平,获得较好的社会、经济效益。在污水厂中用计算机对生产过程进行监测与控制,可大大提高设备的安全性,同时能自动调节与工艺相关的设备,使它们达到最佳运行状态。 一、信息技术在工厂管理上的应用 (一)管理系统设计的一般步骤 1.调查了解管理项目的主要内容,要解决那些问题,处理的信息量有多大,确定需要那些系统配置(硬件、软件)才能满足要求。 2.根据项目内容,来确定系统目标和应当具备的功能。按功能划分程序模块,并画出系统功能总框图。 3.要管理的信息包括那些数据项,各属于那种数据类型,需要建立什么样的数据文件。 4.分别画出各功能模块的程序框图,并检查框图内容是否能完成规定的功能,有错误应作相应的修改。 5.根据程序框图,编写各功能程序并单独进行模块调试。 6.连接各功能程序,进行系统调试和试运行,试运行无误后投人正常使用。 (二)信息技术水质管理信息系统 长期以来,污水厂中水质数据都是人工管理,由于数据逐年增加,不仅工作繁重、效率不高,且易出差错,为了加强和充分发挥水质信息的作用,提高城市回供水事业的社会和经济效益,用信息技术取代原人工管理系统已成为必然趋势。 围绕人工水质管理系统的业务内容,一般的信息技术管理信息系统都设计有以下功能: 1.输入功能 包括:(1)全分析数据;(2)入厂水日报;(3)出厂水日报;(4)污水厂周报;(5)污水厂季报等。并设置校对步骤,帮助录入人员及时纠正错误。 2.数据检索功能。 3.自动报表打印。 按照工作要求,自动汇总成各种类型报表经显示、校正后,选择存入数据库。在需要的时候,自动打印出来。 4.水质处理合格率统计 由前述各数据库,经过特定关系运算,在固定时间统计一次的基础上,可按季度、上半年、下半年、全年度的水质综合统计合格率,也可进行多年度的统计。 5.水质报表打印 打印输出的水质报表格式可按具体要求设计。 6.记录的修改、删除 对输入过程中未能发现的错误进行修改、删除。 7.绘制水质处理各项指标曲线 如BOD、COD、DO、PH曲线等。 8.系统初始化及数据备份管理功能 信息技术管理信息系统自身要求具备一定的管理能力,以保证上述各项功能正常有效地进行。 (1)系统初始化功能 1)重新索引数据库,对已输入的数据全部重新索引,使系统处于最新的工作状态。 2)刷新水质数据库。为了保证系统的正常使用和在一定程度上提高系统运行效率, 使用户认为长期不用的水质数据,部分或全部进行清除。 3)设置系统口令,根据需要随时变更进入系统的口令,保障系统的安全。 (2)数据备份的管理 1)制作硬盘数据备份。把硬盘内的各种数据复制到硬盘上,以避免计算机故障使输入的数据遭受损失,或已被清除的数据得到恢复。尤其是这些数据硬盘可作为信息档案,长期保存和使用。 2)恢复数据备份。使上述数据硬盘,在需要时重新输回系统。 系统的开发可采用自上而下,分级管理的模块结构,各模块应有较强的独立性。每个模块集中完成某一相对独立的子功能,模块间的工作界限要明确,以利于系统的维护和扩充。系统设计时还要对可能发生的各种错误进行检测和限制,要具备较强的容错能力。 同时,要具有良好的人机界面,尽可能操作简便。 图15—1 典型水质管理系统结果框图 图15—2 工厂设备管理系统结构框图 此外,信息技术还可以用来做诸如:人事档案管理、工资管理、生产管理、技术资料管理等工作,还可以综合在一起,形成全面的管理信息系统。 二、计算机在污水处理上的应用 (一)可编程控制器 可编程控制器是在可编程序的逻辑控制器(Programmable Logical Controller);基础上发展起来的。可编程序的逻辑控制器别称PLC。PLC的最大特点是采用了存储逻辑,即控制过程以程序方式存放在存储器里。存储逻辑的优点是具有较大的灵活性和可扩展性。通过修改存储器中的程序就能改变生产工艺的控制过程。而修改程序要比修改硬件连线(例如继电器之间的连线)要容易的多。正是由于PLC的灵活性和可扩展性,很快被其它行业所采用。 随着微电子技术和计算机技术的发展,七十年代初微处理机(UP)问世,半导体存储器的集成度越来越高。七十年代后期,微处理机被应用到PLC中,使得PLC的功能更强更多的具有计算机的功能,而且做到了小型化和超小型号。 由于可编程控制器显而易见的优点,在污水厂中采用其作为工业控制机用的厂家越来越多。如北京高碑店污水处理厂、天津XX污水厂、太原杨家堡污水厂都不同程度采用了PC控制系统。可以予见,工业PC在污水厂的应用将很快普及。 图15—3 污水厂信息技术监控系统典型框图 (二)信息技术监控系统的构成 污水厂中信息技术监控系统的典型框图如图15—3,前端机采用工业PC,负责定时采集数据,越限报警,输出开关量控制相应机械启、停,输出模拟量进行数字显示,并对某些量进行闭环控制,此外还要与总控室的上位机进行通讯。 (三)信息技术监控系统的功能 1.数据采集与处理 污水处理厂中,配备有许多检测仪表,测量各控制点的液位、流量、压力、温度、PH值、溶解氧等,再经二次仪表显示、记录、累积,并需要经人工定时抄表、统计,对数据分析处理。这样做不仅实时性差,数据容易丢失,而且相当繁锁,也难于排除某些隐患。采用计算机来代替大部分二次仪表,就可以自动完成数据的采集、屏幕显示,保存统计分析,打印报表等功能,改善了工作条件,提高了检测的准确性和实时处理能力。 2.运行监测和自动控制 将采集到的某些参数,如液位、压力,经比较处理后,以开关量形式输出,进行越限报警并自动控制相关设备的启、停。如可根据流入污水厂水量的大小,自动控制泵的开启数量。 3.自动调节一闭环控制 如可根据曝气池中溶解氧DO的数量,自动调节鼓风机送气量,达到闭环控制。 (四)集中控制—污水厂自动化控制总体结构 在新近修建的污水厂中,大部分污水厂都采用图15—4所示的集中控制模式    图15—4 污水厂集中控制结构图 其中每个分控室可对其相关的设备进行数据采集、自动监测与控制,并把采集到的数据传送到总控室,同时也可以接收总控室的指令完成相应操作。工业电视用于对全厂重要场景的监视,工作人员在总控室就能清楚地了解厂里发生的事。大屏幕模拟显示盘把全厂的主要设备运转情况模拟显示出来,使工作人员及时地了解全厂设备的状况。对于远离污水厂的重点污染源,可以采用无线通讯的方法,实时地把污染源状况反映到总控室。总控室的计算机对采集到的数据,进行分析处理,保存,并打印报表。工作人员还可根据工作需求,对分控室、工业电视发送指令,要求其完成相应作用。 用计算机控制,操作简便,显示直观,测量实时、准确,实现自动控制,是真正的现代化的测量控制手段,必然成为污水处理测量控制的发展方向。 �EMBED AutoCAD.Drawing.16��� �EMBED PBrush��� 图8—2 水头损失沿滤层的变化 � EMBED AutoCAD.Drawing.16 \* MERGEFORMAT ��� 图5—6 XX污水处理厂表曝机 好氧区 缺氧区 污泥外回流(50%~100%) 二沉池 好氧区 缺氧区 厌氧区 进水 出水 混合液回流(100%~200%) (30%~50%) 回流污泥 剩余污泥 缺氧 /厌氧 (Anoxic) 好氧 (Oxic) 缺氧 (Anoxic) 好氧 (Oxic) 缺氧 (Anoxic) 好氧 (Oxic) 缺氧 (Anoxic) 出水 好氧 (Oxic) 二次沉淀池 进水 反硝化作用 硝化作用 氨化作用 N2 NO3--N NH4+-N NH3-N 含氮有机物 图10—2 离心式风机主要结果分解 1—吸入口;2—叶轮前盘;3—叶片;4—后盘;5—机壳;6—出口;7—风舌;8—支架 图10-1 螺杆泵结构 图9—4 超声波流量计 图9—2(b)梯形堰断面 图12—2 电路的接线图与原理图 图12-3 电源和负载的串并联线路 a-串联 b-并联 图12-4 磁场与磁力线 图12-5 右手螺旋定测 12-6 电磁感应 图12-7 交流电压和电流与时间的变化关系 图12-9 单向变压器管理图 图12-10 变压器结构简图 图12-11 直流发电机结构原理图 1-转子,2一定子,3-整流于,4一电刷 图12—12 交流电动机结构原理图 图12—13几个串联熔断器接线图 图12-14 自动开关工作原理图 图12—15 接触器工作原理图 1一主触头,2一吸引线圈,3一铁芯,4一弹簧,5一辅助触头,6一辅助触头7一衔铁 图12—16直动式接触器结构简图 1一驱壳,2一弹簧,3一底板,4一静铁芯,5一线圈,6一悬架,7一触头,9一衔铁;10一桥型触头8一触头支持件 (A)封闭式电动机, (B)防护式电动机 图12—18三相鼠笼式异步电动机结构图 1一端盖,2-机座,3一风扇,4一风扇罩,5一定子铁芯,6一定子线圈,7一轴承盖,8一轴承 , 9一转子 消毒池 沉淀池 A/O池 沉砂池 调节池 格栅 脱水机房 浓缩池 消毒池 沉淀池 A/O池 沉砂池 调节池 格栅 脱水机房 浓缩池 �EMBED Equation.3 \* MERGEFORMAT��� O池 沉淀池 消毒池 A池 预 处 理 O池 沉淀池 消毒池 A池 预处理 O 池 沉淀池 消毒池 A池 预处理 O池 沉淀池 消毒池 A池 预 处 理 O池 沉淀池 消毒池 A池 预 处 理 甲 乙 图12-8 互感电动式原理 图12一17三相鼠笼式异步电动机 图14—1 双目显微镜光学系统 图14—3 更换灯泡方法 图14—4 微型动物计数板 (a)正面观 (b)侧面观 _1428127390.unknown _1428127410.unknown _1428127420.unknown _1428410877.unknown _1428412636.unknown _1428413031.unknown _1428565061.unknown _1428565107.unknown _1428412678.unknown _1428412394.unknown _1428412534.unknown _1428410930.unknown _1428127424.unknown _1428127427.unknown _1428127429.unknown _1428410637.unknown _1428127428.unknown _1428127426.unknown _1428127422.unknown _1428127423.unknown _1428127421.unknown _1428127415.unknown _1428127417.unknown _1428127418.unknown _1428127416.unknown _1428127412.unknown _1428127413.unknown _1428127411.unknown _1428127400.unknown _1428127405.unknown _1428127407.unknown _1428127409.unknown _1428127406.unknown _1428127403.unknown _1428127404.unknown _1428127401.unknown _1428127395.unknown 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