《污水處理工藝技術》是世界技能大賽水處理技術項目全國推薦教材之三。內(nèi)容包括第 1 章污水的來源與性質(zhì),第 2 章污水的處理方法及處理工藝,第 3 章污水處理廠污泥處理與處置,第 4 章污水處理廠的調(diào)試,第 5 章污水廠污水處理系統(tǒng)的運行管理,第 6 章污水廠主要運轉設施的運行管理,第 7 章污水處理廠污泥處理構筑物的運行管理和第 8 章安全教育與安全職責。
本書可以作為世界技能大賽水處理技術項目技能和水處理工技能培訓教材,可以作為高職和技工院校環(huán)境保護類、環(huán)境工程類、環(huán)境化工類和水處理技術類學生課程教學教材,也可以作為污水處理廠、廢水處理站的技術人員、管理人員及關注水環(huán)境保護事業(yè)的讀者普及水處理技術技能知識的參考書。
世界技能大賽被譽為世界技能奧林匹克,是層級的國際職業(yè)技能賽事,引領和代表著職業(yè)技能發(fā)展的世界先進水平。為加強水處理技術專業(yè)人才隊伍建設,提高其綜合能力和水平,由世界技能大賽水處理技術項目中國專家組長王湛教授組織牽頭,凝聚全國各地職業(yè)院校、技師學院、水處理行業(yè)企業(yè)的專業(yè)團隊和有關專家的技術力量,整合全國的優(yōu)質(zhì)寶貴資源,根據(jù)第 45屆、46 屆世界技能大賽的技術標準和規(guī)范要求,本著立足世賽前沿,致力打造精品的原則,共同編寫了世界技能大賽水處理技術項目全國推薦教材。
該推薦教材系首次編寫,其內(nèi)容涵蓋選手必須掌握的世界技能大賽的基本功內(nèi)容,分為《化學生物分析技術》、《泵管閥》、《污水處理工藝技術》和《自動化控制技術》四個分冊。
《污水處理工藝技術》以培養(yǎng)運維整個污水處理廠的技術技能為出發(fā)點,著眼于污水收集、處理和排放系統(tǒng),詳細闡述了污水的來源和排放系統(tǒng)、污水的物理和化學指標、國內(nèi)外水污染物排放標準、污水處理方法和典型工藝流程、污水處理廠的調(diào)試和設施設備的運營管理、污水廠污泥處理處置方法和設施設備運營管理,以及污水處理工作的安全教育和安全職責,力圖能夠系統(tǒng)闡述經(jīng)典前沿的污水廠工藝和運營管理技術。
前 言
水資源是人類社會賴以生存發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。我國是世界上排名第 13 的貧水國家,水資極其匱乏,預計 2030 年缺水將達 800 多億噸。目前,我國地表水使用率和地下水開采量趨于飽和狀態(tài),水資源污染情況非常嚴重,因此,城市污水資源化和工業(yè)廢水回用是解決我國水資源短缺的根本措施。水處理技術有助于改善我國的水生態(tài)環(huán)境,是治理水污染的重要技術,為解決我國的缺水問題打下了堅實基礎,將在青山綠水美麗中國建設中持續(xù)發(fā)揮重要作用。
世界技能大賽被譽為世界技能奧林匹克,是層級的國際職業(yè)技能賽事,引領和代表著職業(yè)技能發(fā)展的世界先進水平。2018 年,世界技能組織首次將水處理技術項目列入第 45 屆世界技能大賽俄羅斯喀山比賽項目。中華人民共和國人力資源和社會保障部湯濤副部長視察重慶一帶一路國際邀請賽水處理比賽場地時做出重要指示:水處理技術關系國計民生,你們一定要在國際舞臺展現(xiàn)我國選手的風采。在人社部張立新司長、劉新昌調(diào)研員、袁芳副主任、翟濤處長、王靜處長、牟軍處長、張雷副處長、李克副處長等人的直接領導下,在北京市人社局徐仁忠副局長、王小兵處長、何燕調(diào)研員,北京市工業(yè)技師學院包英華院長、蔡夕忠副院長、李玲琪處長、劉影主任的支持和江蘇省、河南省、江西省人社部門的大力協(xié)助下,水處理技術專家團隊依
靠國家水處理企業(yè)和相關專業(yè)院校多的優(yōu)勢,充分發(fā)揮北京市工業(yè)技師學院、南京技師學院和河南化工技師學院三個國家基地的作用和廣大水處理技術項目教練的聰明才智,為我國參賽的選手制訂了科學周密的培訓方案,開展了多層次的綜合訓練和走出去請進來相結合的走訓活動,為贏得世界大賽奠定了堅實基礎。2019 年 8 月2227 日在俄羅斯喀山舉辦的第 45 屆世界技能大賽上,我國選手曾璐鋒不負眾望,首次參加世界技能大賽,出道即,榮獲首設水處理技術項目的金牌,表明我國水處理技術水平和人才培養(yǎng)能力已達世界先進水平,彰顯了我國從世界制造大國邁向技術強國的創(chuàng)新能力。
世界水處理技術項目比賽,是考察參賽選手綜合能力與技術水平的競賽項目,要求參賽選手一個人能夠管理整個污水 / 工業(yè)廢水的工廠,完成規(guī)定的管理目標和工作任務,但在我國院校的專業(yè)中,未開設有水處理技術這個專業(yè)。因此大家對水處理技術項目競賽需要學習哪些課程、掌握哪些知識和技能,如何準備比賽等問題,還不是很清楚。盡管我國的水處理技術已經(jīng)躍進世界先進行列,但與技術水平發(fā)達的歐洲國家相比,在技能人才培養(yǎng)理念、培養(yǎng)模式等方面,還有一定差距和不足,有待優(yōu)化和完善。同時,我國技能人才總量、技能水平,還無法滿足建設智能制造強國的需求,在對接世界標準、提升技能人才培養(yǎng)質(zhì)量、適應技術發(fā)展需要等方面,還要繼續(xù)努力趕超,而培養(yǎng)眾多技能人才、構建綜合素質(zhì)高的專業(yè)技術隊伍是當務之急。
習近平總書記說:人才是資源,國家科技創(chuàng)新力的根本源泉在于人,要把教育擺在更加重要位置,全面提高教育質(zhì)量,注重培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。為加強水處理技術專業(yè)人才隊伍建設,提高其綜合能力和水平,由世界技能大賽水處理技術項目中國專家組長王湛教授組織牽頭,凝聚全國各地職業(yè)院校、技師學院、水處理行業(yè)企業(yè)的專業(yè)團隊和有關專家的技術力量,整合全國的優(yōu)質(zhì)寶貴資源,根據(jù)第 45屆、46 屆世界技能大賽的技術標準和規(guī)范要求,本著立足世賽前沿,致力打造精品的原則,共同編寫了世界技能大賽水處理技術項目全國推薦教材,其宗旨是傳播世賽理念、對接世賽標準、普及水處理技術,將國際上的科技理念、方法和方式高效快速融入專業(yè)學科建設和學生的日常教學活動中,以提高學生的綜合素質(zhì),為保
護中國的水環(huán)境、提升生態(tài)環(huán)境的治理效能、實現(xiàn)良性可持續(xù)性發(fā)展貢獻智慧和力量。
該推薦教材系首次編寫,其內(nèi)容涵蓋選手必須掌握的世界技能大賽的基本功內(nèi)容。通過歸納總結,將世界技能大賽對選手要求的基礎知識和基本操作要領轉化為日常的教學內(nèi)容,融知識性、技能性和應用性于一體,可以加速提高學生的培訓質(zhì)量、強化學生的綜合技術能力。該系列教材分為《化學生物分析技術》、《泵管閥》、《污水處理工藝技術》和《自動化控制技術》四個分冊。
《污水處理工藝技術》是世界技能大賽水處理技術項目全國推薦教材之三。內(nèi)容包括第 1 章污水的來源與性質(zhì),第 2 章污水的處理方法及處理工藝,第 3 章污水處理廠污泥處理與處置,第 4 章污水處理廠的調(diào)試,第 5 章污水廠污水處理系統(tǒng)的運行管理,第 6 章污水廠主要運轉設施的運行管理,第 7 章污水處理廠污泥處理構筑物的運行管理和第 8 章安全教育與安全職責。其中第 1 章由江西環(huán)境工程學院的柯瑞華副
教授編寫,第 2、3 章由山東化工技師學院的狄玥莉老師編寫,第 4、5 章由河北邢臺職業(yè)技術學院的王懷宇副教授編寫,第 6、7、8 章由上海城建學院的顧仁政副教授編寫。北京市工業(yè)技師學院的李玲琪高級講師、范志云副教授、高禎富老師,上海市環(huán)境學校蔣克勤講師、江西環(huán)境工程職業(yè)學院的曾璐鋒老師、天津渤海職業(yè)技術學院的崔迎教授,武漢工商學院鄭丹副教授、廣西工業(yè)職業(yè)技術學院的蔣艷忠教授、福建水
利電力職業(yè)技術學院的黃曉霞老師、蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術大學的張永合副教授、徐州工業(yè)職業(yè)技術學院張雷教授和安徽水利水電職業(yè)技術學院劉丹丹老師分別承擔全書各章節(jié)的輔助編寫和校對工作。
全書由第 45 屆、46 屆世界技能大賽水處理技術中國專家組組長、北京工業(yè)大學王湛教授統(tǒng)編,江西環(huán)境工程職業(yè)學院陳世洪教授、廣東公用事業(yè)技師學院劉真伶教授、新疆水利水電高級技工學校的郭強教師和景德鎮(zhèn)溪川德信教育科技有限公司陳太飛工程師負責主審。在編寫過程中,筆者借鑒參考同行的眾多研究成果和科學文獻,在此一并向各位同行表示衷心的感謝。限于種種原因,書中的不足和遺漏在所難免,敬請各位同行多提寶貴意見。
編者
2022 年 7 月 13 日于平樂園
王湛,北京工業(yè)大學教授,博士生導師。長江學者評審專家,同濟大學兼職教授!端幚砑夹g》雜志編委,北京膜學會理事。第45、46屆世界技能大賽水處理項目中國專家組組長。帶領中國選手曾璐鋒榮獲第45屆世界技能大賽首次設立的水處理技術項目金牌。
柯瑞華,江西環(huán)境工程職業(yè)學院副教授,全國青年崗位能手、江西省優(yōu)秀共產(chǎn)黨員。第46屆世界技能大賽水處理項目技術指導專家。第45屆世界技能大賽水處理項目金牌教練。江西、湖北、廣東省選拔賽裁判長和專家組長,曾在澳美從事水處理工作。
王懷宇,副教授,河北邢臺職業(yè)技術學院教師。發(fā)表論文30余篇,主持科研項目10余項,編寫教材8部,專利7項,獲河北省脫貧攻堅先進個人。河北省美麗辦農(nóng)村環(huán)境治理專家,巨鹿縣人民政府生態(tài)環(huán)保技術顧問。
李玲琪,碩士,高級講師,化學檢驗工高級技師。北京市工業(yè)技師學院培訓處處長兼世賽辦主任,第45屆世界技能大賽水處理技術項目國家教練。
第 1 章 污水的來源與性質(zhì)
1.1 污水的來源
1.1.1 污水的來源(Source of sewage)
1.1.2 污水的排水系統(tǒng)、處理后排放和利用
1.2 污水的水質(zhì)指標(Waterqualityindex)
1.2.1 污水的物理性指標
1.2.2 污水的化學性指標(Chemical index)
1.3 國內(nèi)外污水排放標準對比
1.3.1 美國水污染物排放標準
1.3.2 歐盟水污染物排放標準
1.3.3 日本水污染物排放標準
1.3.4 中國香港水污染物排放標準
1.3.5 國家標準與地方標準
第 2 章 污水的處理方法及處理工藝
2.1 物理處理方法
2.1.1 重力分離法
2.1.2 篩濾截留、過濾法
2.1.3 氣浮分離法(浮選)
2.1.4 離心分離法
2.1.5 吸附法
2.1.6 萃。ㄒ-液)法
2.1.7 吹脫法與氣提法
2.1.8 離子交換法
2.1.9 膜分離
2.2 化學處理方法
2.2.1 化學沉淀法
2.2.2 中和法
2.2.3 混凝法
2.2.4 氧化還原法
2.2.5 消毒
2.3 生物處理方法
2.3.1 活性污泥法
2.3.2 生物膜法
2.3.3 厭氧生物處理法
2.3.4 自然生物處理法
2.4 典型處理工藝流程
2.4.1 傳統(tǒng)活性污泥工藝
2.4.2 生物膜法工藝
2.4.3 厭氧生物法工藝
2.5 污水的深度處理技術
2.6 污水回用途徑
2.6.1 回用于城市雜用水
2.6.2 回用于環(huán)境景觀用水
2.6.3 回用于工業(yè)用水
2.6.4 回用于補充水源用水
2.6.5 回用于農(nóng)業(yè)灌溉用水
2.7 污水深度處理典型工藝
第 3 章 污水處理廠污泥處理與處置
3.1 污泥的分類和性質(zhì)指標
3.1.1 污泥的分類
3.1.2 污泥的性質(zhì)指標
3.1.3 污泥量計算
3.1.4 污泥的處理
3.2 污泥濃縮
3.2.1 重力濃縮
3.2.2 氣浮濃縮
3.2.3 離心濃縮
3.3 污泥消化
3.3.1 污泥厭氧消化
3.3.2 污泥好氧消化
3.2.3 離心濃縮
3.3 污泥消化
3.3.1 污泥厭氧消化
3.3.2 污泥好氧消化
3.4 污泥的脫水與干化
3.4.1 自然干化法
3.4.2 機械脫水法
3.5 污泥的終處置與利用
3.5.1 衛(wèi)生填埋
3.5.2 污泥焚燒
3.5.3 污泥農(nóng)用
3.5.4 污泥填地和填海造地
3.5.5 海洋傾倒
第 4 章 污水處理廠的調(diào)試
4.1 污水處理廠的調(diào)試內(nèi)容和目的
4.1.1 調(diào)試內(nèi)容
4.1.2 城市污水處理工程系統(tǒng)調(diào)試
4.2 污水處理廠日常運行管理技術指標
4.2.1 水量指標
4.2.2 水質(zhì)指標
4.2.3 污泥指標
4.2.4 設備完好率指標
4.3 好氧活性污泥的培養(yǎng)與馴化
4.3.1 接種污泥
4.3.2 培養(yǎng)和馴化污泥
4.3.3 低負荷聯(lián)動馴化
4.3.4 污泥培菌的注意事項
4.4 好氧生物膜的培養(yǎng)與馴化
4.4.1 生物膜的培養(yǎng)和馴化
4.4.2 生物膜培養(yǎng)和馴化注意事項
4.5 厭氧消化污泥的培養(yǎng)與馴化
4.5.1 厭氧處理系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測項目與運行控制指標
4.5.2 UASB 反應器的結構
4.5.3 UASB 反應器的啟動
4.5.4 水質(zhì)異常現(xiàn)象及對策
第 5 章 污水廠污水處理系統(tǒng)的運行管理
5.1 格柵的運行與管理
5.1.1 清污機的結構和工作原理
5.1.2 鏈條式平面格柵除污機
5.1.3 移動式伸縮臂格柵除污機
5.1.4 鋼絲繩牽引式格柵除污機
5.1.5 鼓形柵筐格柵除污機
5.2 沉砂池的運行管理
5.2.1 平流式沉砂池
5.2.2 曝氣沉砂池
5.2.3 旋流沉砂池
5.3 砂濾池的運行管理
5.3.1 砂濾池常見的類型
5.3.2 砂濾池的主要組成部分
5.4 初沉池的運行管理
5.4.1 運行管理
5.4.2 工藝控制
5.4.3 初沉池與其他處理單元的綜合運行調(diào)度
5.4.4 藥品控制
5.5 二沉池的運行管理
5.5.1 二沉池運行管理
5.5.2 二沉池維護保養(yǎng)
5.6 氣浮池的運行管理
5.7 膜分離技術運行管理
5.7.1 膜的類型
5.7.2 超濾膜組件和反滲透膜組件
5.7.3 膜元件的運行管理
5.7.4 超濾的運行操作
5.8 酸堿中和反應的運行管理
5.9 混凝反應法運行管理
5.10 氧化還原反應的運行管理
5.11 好氧活性污泥處理系統(tǒng)的日常管理
5.11.1 活性污泥法生化系統(tǒng)日常運行管理
5.11.2 微生物鏡檢分析
5.11.3 樣品的采集
5.11.4 好氧活性污泥處理系統(tǒng)的異常故障及解決
5.12 生物膜處理系統(tǒng)的試運行管理
5.12.1 生物膜法運行控制
5.12.2 生物濾池的運行管理
5.12.3 生物轉盤的運行管理
5.13 生物脫氮除磷工藝的運行管理
5.13.1 生物脫氮除磷技術工藝控制
5.13.2 生物脫氮工藝
5.13.3 厭氧 - 好氧生物除磷工藝(An/O 法)
5.13.4 厭氧 - 缺氧 - 好氧生物同步脫氮除磷工藝(A2/O 法)
第 6 章 污水廠主要運轉設施的運行管理
6.1 污水提升泵房
6.2 鼓風機房
6.3 加氯間及消毒設施的運行管理
6.4 污水計量
第 7 章 污水處理廠污泥處理構筑物的運行管理
7.1 污泥濃縮池的運行管理
7.1.1 進泥量的控制
7.1.2 濃縮效果的評價
7.1.3 排泥控制
7.1.4 污泥濃縮池日常運行管理
7.1.5 污泥濃縮池異常問題分析與排除
7.2 污泥厭氧消化的運行管理
7.2.1 系統(tǒng)運行
7.2.2 系統(tǒng)維護
7.2.3 常見故障原因分析與對策
7.3 污泥脫水的運行管理
7.3.1 污泥脫水機
7.3.2 污泥脫水相關設備運行操作
7.3.3 污泥脫水機房運行管理
7.3.4 污泥的石灰穩(wěn)定運行管理
7.3.5 污泥堆肥運行管理
7.3.6 污泥熱干化運行管理
7.3.7 污泥焚燒運行管理
第8 章 安全教育與安全職責
8.1 安全生產(chǎn)教育
8.2 安全職責
8.3 安全生產(chǎn)的一般要求
8.4 防毒氣
8.5 安全用電
8.6 防溺水和防高空墜落
8.7 防火、防爆
8.8 化驗室安全管理
附錄中英文術語對照表