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主要有高負荷生物處理法和化學處理法兩大類,BOD5去除率達45%-75%。具有生物除磷脫氮功能的二級處理系統通常稱為深度二級處理。為了除特定的物質,在二級處理之后設置的處理系統屬于三級處理,例如化學除磷,活性炭吸附等。污水處理方法可根據水質類型分為物理處理法、生物處理法、污水處理產生的污泥處置及化學處理法,還可根據處理程度分為一級處理、二級處理及三級處理等工藝流程。城市污水的物理處理方法是利用物理作用分離和去除污水中污染物質的方法。常用方法有篩濾截留、重力分離、離心分離等,相應處理設備主要有格柵、沉砂池、沉淀池及離心機氧其中沉淀池同城鎮給水處理中的沉淀池。生物處理法是利用微生物的代謝作用,去除污水中有機物質的方法。

市政污水處理的工藝及方法以及羅茨風機在其中的妙用
一、背景
城市生活污水是城市發展中的產物,隨著城市化和工業化進程的加快,其產生量不斷增大,污染日益嚴重,已嚴重制約了城市社會經濟的可持續發展。在全球經濟快速發展的今天,環保問題,特別是城市污水處理已成為各國研究的熱點。城市污水的治理對改善城市水環境,保障城市經濟發展起著關鍵的作用。西方發達國家20世紀50年代經濟的發展,曾導致了60年代嚴重的環境污染。至20世紀70年代末,美國興建的城市污水處理廠達18000余座,投入資金數萬億美元;英國、法國、德國各耗費了巨額資金興建了7000~8000座城市污水處理廠。我國的污水處理始于20世紀70年代。據統計,截止2021年底,全國已建成污水處理廠1943座,污水廠日處理能力14028萬立方米,全年累計處理污水量達410.3億立方米,2021年全國城市污水處理率達到91.97%。
二、城市污水處理工藝流程總述
典型的城市污水處理工藝流程主要包括機械處理、生化處理、污泥處理等工段。有機械處理以及生化處理構成的系統屬于二級處理系統,其中BOD5和SS去除率可達90%-98%。處理效果介于一級和二級處理中間的一般稱為強化一級處理、一級半處理或不完全二級處理,主要有高負荷生物處理法和化學處理法兩大類,BOD5去除率達45%-75%。具有生物除磷脫氮功能的二級處理系統通常稱為深度二級處理。為了除特定的物質,在二級處理之后設置的處理系統屬于三級處理,例如化學除磷,活性炭吸附等。
1、污染物的分類
從污水處理的角度,污染物可分為懸浮固體污染物、有機污染物、有毒物質、污染生物和污染營養物質。城市污水中含有的大量有機物排入水體,會使水體中溶解氧的含量降低,甚至達到缺氧狀態,嚴重污染水體,使水中魚類無法生存。污水中有機物濃度一般用生物化學需氧量(BOD5)、化學需氧量(COD)、總需氧量(TOD)和總有機碳(TOC)來表示。營養物質主要指氮、磷,其可使藻類和浮游生物繁殖,形成”水華”和”赤潮”。
2、污水處理方法
污水處理方法可根據水質類型分為物理處理法、生物處理法、污水處理產生的污泥處置及化學處理法,還可根據處理程度分為一級處理、二級處理及三級處理等工藝流程。
城市污水的物理處理方法是利用物理作用分離和去除污水中污染物質的方法。常用方法有篩濾截留、重力分離、離心分離等,相應處理設備主要有格柵、沉砂池、沉淀池及離心機氧其中沉淀池同城鎮給水處理中的沉淀池。生物處理法是利用微生物的代謝作用,去除污水中有機物質的方法。常用的有活性污泥法、生物膜法等,還有氧化塘及污水土地處理法。化學處理法在城市污水處理中使用較少,一般涉及城市給水處理中的其他化學方法如中和氧化還原、離子交換、電解主要用于工業廢水處理,很少用于城市污水處理。污泥需處理才能防止二次污染,其處置方法常有濃縮、厭氧消化、脫水及熱處理等。
一級處理主要針對水中懸浮物質,常采用物理的方法,經過一級處理后,污水懸浮物去除可達40%左右,附著于懸浮物的有機物也可去除30%左右;
二級處理主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質。通常采用的方法是微生物處理法,具體方式有活性污泥法和生物膜法。生物處理就是利用微生物分解氧化有機物的這一功能,并采取一定的人工措施,創造有利于微生物生長、繁殖的環境,使微生物大量繁殖,以提高其分解氧化有機物效率。污水經過一級處理以后,已經去除了漂浮物和部分懸浮物,BOD5的去除率約25%~30%。經過二級處理后,BOD5去除率可達90%以上,二沉池出水能達標排放。活性污泥處理系統,在當前污水處理領域,是應用最為廣泛的處理技術之一,搭載羅茨風機的曝氣池是其反應器。污水與污泥在曝氣池中混合,污泥中的微生物將污水中復雜的有機物降解,并用釋放出的能量來實現微生物本身的繁殖和運動等。
三、污水處理的工藝技術
當前流行的污水處理工藝有:AB法、SJR法、氧化溝法、普通曝氣法、膜分離機等,各有其自身的特點。
1、AB法
該工藝對曝氣池按高、低負荷分為二級供氧。A級負荷高,曝氣時間短,產生污泥量大,污泥負荷2.5 kg BOD/(kg
MLSS?d)以上,池容積負荷在6 kg
BOD/(m3?d)以上;B級負荷低,污泥齡較長。A級和B級亦可分期建設,A級與B級間設中間沉淀池。兩級池子的F/M(污染物量與微生物量之比)不同,形成不同的微生物群體。AB法盡管有節能的優點,但不適合低濃度水質。
2、SJR法
此法進水、曝氣、沉淀、出水在同一座池子中完成,常由3—4個池子構成一組,輪流運轉,一池一池地間歇運行,故稱序批式活性污泥法。這種—體化工藝的特點是工藝簡單,由于只有—個反應池,不需二沉池、回流污泥及相關的設備,一般情況下不設調節池,多數情況下可省去初沉池,故節省了占地和投資,耐沖擊負荷且運行方式靈活,可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態,實現除磷脫氮的目的。
3、普通曝氣法
其變型工藝普通曝氣法出現得最早,其實際處理效果好,可處理大的污水量,對于Jc-r廠可集中建設污泥消化池,所產生的沼氣可作能源利用。傳統普曝法的不足之處是只能作為常規二級處理,不具備脫氮除磷功能。近幾年,在工程實踐中,通過降低普通曝氣池的容積負荷,可以達到脫氮的目的;在普通曝氣池前設置厭氧區,可以除磷,亦可用化學法除磷。采用普通曝氣法去除BOD,在池型上有多種形式,如氧化溝,工程上稱為普通曝氣法的變型工藝,亦可統稱為普通曝氣法。
4、氧化溝法
是在20世紀50年代初期發展而形成的,因其構造簡單,易于管理,很快得到了推廣應用,且不斷創新。目前,氧化溝在應用中發展出了多種形式,比較有代表性的有:①帕式,簡稱單溝式,表面曝氣采用轉刷曝氣,水深一般在2.5—3.5
m。②奧式,簡稱同心圓式,實際應用的多為橢圓形的三環道組成,3個環道采用不同的.DO,如外環為0、中環為1、內環為2,這有利于脫氮除磷。采用轉碟曝氣,水深一般在4.0-4.5
m。③卡式,簡稱循環折流式,采用倒傘形葉輪曝氣,水深一般在3.0
m左右,但污泥易于沉積。④三溝式氧化溝(T型氧化溝),該工藝由3個池組成,中間作曝氣池,左右2個池兼作沉淀池和曝氣池。其特點是采用轉刷曝氣、水淺、占地面積大、不設厭氧池,不具備除磷功能口J。
5、膜分離技術
用膜分離代替沉淀進行泥水分離,可帶來活性污泥工藝的以下變化:①不再存在污泥膨脹問題。在調控活性污泥系統時,不必再考慮污泥的沉降性能,從而使工藝控制大大簡化;②曝氣池的污泥濃度將大大提高,MLSS可以大于20
g/L,從而使系統可在超大泥齡、超低負荷狀態下運行,充分滿足去除各種污染物質的需要;③在同樣的處理要求下,可使曝氣池容積大大減小,節省了處理廠的占地面積;④污泥濃度的提高,要求較高的曝氣速率,因而純氧曝氣將隨著膜的分離而被大量采用。
四、工藝優選
常規活性污泥法和氧化溝、SJR工藝的比較。
①常規活性污泥法適用于中等負荷的大型污水處理廠。
②氧化溝法、SJR法的基建費用低,運行費較高。若處理規模為10萬t/d,折舊以20年計,氧化溝、SJR與常規活性污泥法的總處理費用大體相當(處理費=運行費+折舊+固定資產投資貸款利息)。規模越小,氧化溝、SJR的總處理費用越低。因此,對于中小型污水處理廠而言,氧化溝、SJR在經濟
上有益。
③氧化溝、SJR工藝一般不設初沉池和污泥消化池,處理單元比常規活性污泥法減少50%以上,操作管理簡化;且設備國產化程度高,價格低。
五、氧化溝、SJR工藝的比較
①基建費用:SJR是合建式。地價高,有利于SJR,其土建費用較低,但設備費用較氧化溝高。
②就進水,BOD5.濃度而言,高,有利于氧化溝;低,有利于SJR。一般以BOD5=150mg/L為界,高于此值,氧化溝建費用低于SJR;低于此值,則反之。
③運行費用就曝氣方式而言,氧化溝常用機械式,SJR通常用鼓風式,后者比前者省電;SJR工藝是變水位運行,增大了揚程,因而電耗要比氧化溝小些,運行費用也低些。
④SJR工藝的自控要求較高。就出水水質而言,氧化溝是動態沉淀,SJR是靜態沉淀,后者沉淀效率更高,出水水質更好。
六、總結
無論是用哪種方法,都離不開曝氣設備的使用,現在市場上的曝氣設備多為羅茨風機。為什么選擇羅茨風機呢?
結構簡單,構造結實,方便安裝,維修方便,使用壽命長,整機振動小,使用時當壓力在允許的范圍內加以調節時流量之變動甚微、壓力選擇范圍
很寬,具有強制輸氣的特征。
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母線保護仍然需要滿足速動性和選擇性要求的,母線差動保護都是按電流差動保護原理構成。因為母線我們仍然是可以看成一個集中參數布置的,他是在這個區域里面,距離都是很近的,幾百米,所以我們取他的電流從距離上來說是不遠的,不像一樣輸電線幾百公里,這介他是比較容易的,一般來說,電流差動保護原理還是非常簡單和實用可靠的,一般的我們還是用電流差動保護原理來構成母線差動保護,母線差動保護原理我們一般可以分成兩類: 全電流差動保護。全電流差動保護就是電流全部差動了,前面我們在變壓器保護、發電機保護、線路保護以經講過了。 電流相位差動保護。這個我們在輸電線路的電流相位差動保護也講過了 在輸電線路我們使用差動保護的時候他的矛盾是遠端的電流怎么樣給他取過來,在變壓器差動保護的時候雖然他的兩端的距離很近,但他不是一個電壓等級、它的互感器型號不至,其二,他是通過一個鐵磁元件,這中間有逆磁電流,兩邊的電流他在理論上就不完全一樣大,在發電機的時候,如果我們作為差動保護的時候,如果要取出中性點內側的每個分子繞組的電流都取出
旋流沉砂池不銹鋼除砂機XLCS-1800是由葉輪、傳動軸、電機、減速器和吸砂系統組成。由于葉輪槳板向上傾斜,旋轉時使池中污水作螺旋運動,加上因污水切向進入,產生與葉輪旋向一致的旋流,池中的污水形成渦螺流態。在適當的葉槳傾角和線速度條件下,污水中的砂粒將受到沖刷并仍保持佳的沉降效果,而原來附著在砂粒上的有機物以及重度小的物質將隨污水一同流出旋流池。另外,由于葉輪旋轉,減少了旋流池因進水量變化導致流態變化的敏感程度,保證了沉砂池穩定、出砂的有機成分含量低等特點。
旋流沉砂池除污機特點:
本產品綜合了國內外該類型產品的使用情況后改進設計的,解決了襯條更換不便和螺旋軸向位置不可調的缺陷,其特點如下:
1 分離效率可達96%~98%,可分離出粒徑≥0.2mm的顆粒;
2 采用無軸螺旋,無水中軸承,維護方便;
3 結構緊湊,重量輕;
4 新型傳動裝置,其關鍵產件–減速器為先進的軸裝式,不用聯軸器,安裝對中方便;
5 襯條為快裝式,便于更換;
6 螺旋軸向位置可調,便于調整其尾部和箱壁的安全間隙.
旋流沉砂池除污機型號表示方法:
旋流沉砂池構造及工作過程:
螺旋式砂水分離器由無軸螺旋、襯條、U型槽、水箱、導流板、出水堰和驅動裝置組成。
砂水混合物從分離器一端頂部輸入水箱,混合液中重度較大的,如砂粒等將沉積于槽型底部,在螺旋的推動下,砂粒沿斜置的槽底提出升,離開液面后繼續推移一段距離,在砂粒充分脫水后經排砂口卸至盛砂桶,而與砂水分離后的水從溢流口排出并送往廠內進水池。
旋流沉砂池除污機技術參數:
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作者簡介排版保留:馮旭初 1975.11、男、漢族,中專學歷,助理工程師,從1995年起長期從事污水處理設備管理和技術改造工作。
摘要對幾種污水處理廠常用的不同類型的鼓風機性能特點進行分析比較,結合污水處理廠運行的實例,總結不同種類風機的適用場合。
關鍵錦工污水處理廠鼓風機性能適用
國內污水處理廠大部分采用的是生物曝氣工藝,鼓風機是該工藝的核心設備,而且鼓風機是整個污水廠能耗最大的設備,它的性能和運行經濟性,對污水處理廠的正常運作、長期效益起著重要作用。本文結合一些污水處理廠運行的實例,對幾種不同類型的鼓風機的性能特點、適用范圍進行了對比概括,可為新建、擴建污水處理項目設備選型作借鑒。
1、污水處理廠常用的風機種類
污水處理廠應用的風機種類主要有:羅茨鼓風機(一般為三葉羅茨鼓風機)、多級離心鼓風機、單級離心鼓風機和空氣懸浮鼓風機。
2、四種風機的性能對比
2.1風量調節
鼓風機的的風量調節有出口節流調節、進氣節流調節、進出口導葉組合調節和變頻調節等方式。出口節流調節是人為的加大管網阻力的調節方法,會使整個裝置效率大大下降。進氣節流調節通過改變進氣閥門的開度來改變風機性能曲線達到調節目的,此方法簡便易行并可節約能耗。進出口導葉組合調節是根據入口溫度、壓縮機內的差分壓力、要求的流量變化通過程序調節導流系統和擴散系統,使風機運行在最佳工況。變頻調節是通過變頻技術改變風機轉速從而改變風量的調節方式。
羅茨鼓風機一般采用出口節流調節,還可采用變頻控制,調節的范圍較廣。
多級離心鼓風機一般采用進氣節流調節,但調節效果不大理想。它也可采用先進的變頻調速技術,功耗基本上與流量同步減小。流量調節范圍在70-100%之間,調節范圍較窄。
單級離心鼓風機無法采用變頻調速,流量是采用進風導葉和出風導葉的組合調節。在恒速運轉下,空氣流量能連續向下調節至45%。
空氣懸浮離心鼓風機采用直流電機及調速控制系統,調節葉輪轉速,從而調節流量,流量可調范圍20-100%,范圍廣。
2.2效率
不管是何種風機,其效率都是相對的,在實際運行中不可能總是保持最高效率,任何外部增加的阻力(如閥門、管道彎頭、曝氣器阻力、水位變化等)都會使效率降低。所以要保持鼓風機高效率運行,和工藝流程設計、風機的合理選用是密不可分的。
在同等條件下,四種鼓風機中,空氣懸浮鼓風機的效率最高,它采用直流電機,電機效率可高達97。其余三種鼓風機,在流量較小時,羅茨鼓風機、多級離心鼓風機、單級離心鼓風機效率差異不是很顯著;中等流量以上,由于羅茨式轉速無法提高,效率較低,另兩種離心風機差距較小;大流量時,單級離心鼓風機效率最高。
一般來說,進口鼓風機的效率比同類型的國產風機效率要高一些。
2.3維護保養
羅茨鼓風機屬簡單的回轉機械,易于控制和維護;多級離心鼓風機轉速低,不需要復雜的潤滑系統,一般采用全風冷式設計,無需用冷卻器,操作簡單,備件少,維護量不大;單級離心鼓風機構造復雜,運轉轉速高(一般超過15000r/ min) ,相對維護保養要求高,大修必須請制造原廠支援。控制系統、潤滑系統非常復雜,操作也相對復雜,需要特別訓練的操作人員;空氣懸浮鼓風機無齒輪箱、聯軸器、冷卻系統和油潤滑系統,長期無需維修保養,維護量極小。
2.4運行穩定性
羅茨鼓風機結構簡單,葉輪磨損小,運轉平穩,性能穩定,可以長期連續運轉;多級離心鼓風機轉速低,在額定轉速范圍內及相對恒定供氣量和氣壓的場合可靠性高,但它抗外部壓力變化的自身調節能力差,容易出現喘振;單級離心鼓風機技術比較先進,也較為成熟,穩定性高,壓力基本保持恒定,可以長期連續運行,故障率不高;空氣懸浮離心鼓風機現階段均為進口產品,進入中國市場的時間不長,長期運行的穩定性、售后服務、零配件供應等方面問題有待驗證。
2.5適用場合
羅茨鼓風機采用皮帶傳動,轉速無法提高,不適用于大流量場合,一般低于150m3/h較為經濟。最適用于污水廠的曝氣沉砂池及處理規模1萬m3/d以下的小型污水廠,特別是壓力與流量隨時間變化而變化的工藝和場合。
多級離心風機對于中小型污水廠來說具有更好的性價比和良好的長短期效益,它只適用于相對恒定供氣量和氣壓的污水處理工藝,不適用于間歇曝氣工藝和管網壓力驟然升高、變化速率快的工藝,單機流量在100~400 m3/min時具有較好的性價比。
單級離心鼓風機單機流量大,壓力基本恒定,滿載效率高,適用于大中型污水廠,適應各種工藝調節。單級離心鼓風機單機流量在800 m3/min時性價比高。
空氣懸浮離心鼓風機單機功率和風量都做不大,不適合大型污水廠,用在小型污水廠投資又大,所以最適用于中型污水廠,并適應各種工藝調節。
3應用實例
1) 某一污水廠處理規模為5萬m3/日,采用UNITANK工藝,該廠采用了兩臺國際知名品牌的多級離心鼓風機進行鼓風曝氣,一用一備,電機功率為200KW。實際運行錦工風機需維持在較高頻率(65~68 Hz)下運行,降低工作頻率鼓風機極易出現喘振甚至停機。出現上述問題的原因主要有以下兩個方面:一是UNITANK工藝生化池周期性間歇曝氣造成管網供氣量周期性變化,即管路壓力周期性驟然升高;二是多級離心鼓風機工作曲線窄,轉速低,自身調節抗外部壓力驟然升高的能力差。長期在高頻率下運行,會產生以下不利的影響:a、在該運行頻率下,鼓風機的流量達到6000 m3/ h以上,供給生化池的氣量過多,造成生化池溶解氧過高,工藝難以調控;b、鼓風機能耗高;c、該鼓風機配備的是普通電機,超頻使用,電機發熱嚴重,縮短壽命。
2) 另一污水廠處理規模為1.5萬m3/日,采用UNITANK工藝,該廠采用了三臺合資品牌的羅茨鼓風機進行鼓風曝氣,設計兩用一備,電機功率為90KW,兩臺配變頻電機,一臺定頻。實際運行中,由于水量不足,平均處理量約為4000m3/日,大部分時間只需開一臺風機,而且運行頻率在25~35Hz之間。從理論上講羅茨風機是可以在0Hz~50Hz范圍內使用的,但電機運行頻率長期過低時,會造成電流大,電機發燙,整體震動偏大,噪音高。轉速過低還會造成潤滑不良,齒輪容易磨損,影響風機壽命,而且效率也很低。
4結論
污水處理廠選擇鼓風機,應根據規模、工藝、投資目的、使用條件來有所側重的選擇:
對于處理規模1萬m3/d以下的小型污水處理廠,無論何種工藝,選擇簡單可靠的羅茨風機是最合適的,因為它投資成本和運行成本低,總體經濟效益佳。
對于中型污水處理廠,可以選擇多級離心鼓風機和空氣懸浮離心鼓風機,但多級離心鼓風機只適用于相對恒定供氣量和氣壓的污水處理工藝,如A2/O工藝。為方便調節流量,有必要配備變頻器進行調速,且要求配套變頻電機。而空氣懸浮離心鼓風機適合各種污水處理工藝,機房建造成本低,運行節能,綜合經濟效益好,推薦售后服務完善的地區應用。當然,如果不需多考慮投資成本的話,單級離心風機也是理想的選擇。
對于大型污水處理廠,單級高速離心風機是最佳選擇,因為它單機流量大,壓力恒定,適合各種工藝,效率也高。
④ 對于處理規模設計超前的污水處理廠,更應考慮選擇流量調節范圍廣的風機。
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