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污水處理方法大集合發布日期:2018-12-13

一、污水處理級別及工藝

1、污水處理級別
污水處理級別有一級處理(包括一級強化處理)、二級處理(包括二級強化處理) 和深度處理。


2、污水處理工藝的組成
(1)物理處理工段。(2)生化處理工段。

3、污水處理工藝選擇的原則
工藝選擇的主要技術經濟指標包括:處理單位水量投資 、削減單位污染投資、 處理單位水量電耗和成本、削減單位污染物電耗和成本、占地面積、運行性能可靠性、管理維護難易程度、總體環境效益等。
城市污水處理工藝應根據處理規模、水質特征、受納水體的環境功能及當地的實際情況和要求,經全面技術經濟比較后優選確定。
應切合實際地確定污水進水水質,優化工藝設計參數,對污水的現狀水質特征,污染物構成必須進行詳細調查或測定,作出合理的分析預測,在水質構成復雜或特殊時,應進行污水處理工藝的動態試驗,必要時應開展中試研究。
積極審慎地采用新工藝,對在國內首次應用的新工藝,必須經過中試和生產性試驗,提供可靠的設計參數后再進行應用。
同一個污水廠分期建設時,各階段應盡量采用同一種工藝,而且各階段的建設規模應盡量相同。

二、污水處理方法
現代污水處理方法主要分為物理處理法、化學處理法、物理化學處理法生物處理法四類。


1、物理處理法
物理處理法是通過物理作用,以分離、回收污水中不溶解的、呈懸浮狀的污染物質(包括油膜和油珠),在處理過程中不改變其化學性質。常用的有過濾法、沉淀法、浮選法等。
(1) 過濾法:利用過濾介質截流污水中的懸浮物。過濾介質有篩網、紗布、粒物,常用的過濾設備有格柵、篩網、微濾機等。

(2)沉淀法:沉淀法是利用污水中的懸浮物和水的相對密度不同的原理,借助重力沉降作用使懸浮物從水中分離出來。根據水中懸浮顆粒的濃度及絮凝特性(即彼此帖結聚團的能力)可分為四種:

分離沉降(或自由沉降):在沉淀過程中,顆粒之間互不聚合,單獨進行沉降??盼恢皇艿獎舊碓謁械鬧亓退髯枇Φ淖饔?,其形狀、尺寸、質量均不改變,下降速度也不改變。
混凝沉降(或稱作絮凝沉降):是指在混凝劑的作用下,使廢水中的膠體和細微懸浮物凝聚為具有可分離性的絮凝體,然后采用重力沉降予以分離去除?;炷戀淼奶氐閌竊誄戀砉討?,顆粒接觸碰撞而互相聚集形成較大絮體,因此顆粒的尺寸和質量均會隨深度的增加而增大,其沉速也隨深度而增加。常用的無機混凝劑有硫酸鋁、 硫酸亞鐵、 三氯化鐵及聚合鋁;常用的有機絮凝劑有聚丙烯酷膠等,還可采用助凝劑如水玻璃、 石灰等 。

區域沉降(又稱擁擠沉降、 成層沉降):當廢水中懸浮物含量較高時,顆粒間的距離較小,其間的聚合力能使其集合成為一個整體,并一同下沉,而顆粒相互間的位置不發生變動,因此澄清水和混水間有一明顯的分界面,逐漸向下移動,此類沉降稱為區域沉降。加高濁度水的沉淀池和二次沉淀池中的沉降(在沉降中后期)多屬此類。

壓縮沉淀:當懸浮液中的懸浮固體濃度很高時,顆?;ハ嘟喲?、擠壓,在上層顆粒的重力作用下,下層顆粒間隙中的水被擠出,顆粒群體被壓縮。壓縮沉淀發生在沉淀池底部的污泥斗或污泥濃縮池中,進行得很緩慢。依據水中懸浮性物質的性質不同,設有沉砂池和沉淀池兩種設備。

沉砂池用于除去水中砂粒、煤渣等相對密度較大的元機顆粒物。沉砂池一般設在污水處理裝置前,以防止處理污水的其他機械設備受到磨損。沉淀池是利用重力的作用使懸浮性雜質與水分離。它可以分離直徑為20~100μ,m以上的顆粒。根據沉淀池內的水流方向,可將其分為平流式、輻流式和豎流式三種。

(3)浮選法

將空氣通人污水中,并以微小氣泡形式從水中析出成為載體,污水中相對密度接近于水的微小顆粒狀的污染物質(如乳化油等)附在氣泡上,并隨氣泡上升到水面,然后用機械的方法撇除,從而使污水中的污染物質得以從污水中分離出來。疏水性的物質易氣浮,而親水性的物質不易氣浮。因此有時為了提高氣浮效率,需向污水中加入浮選劑改變污染物的表面特性,使某些親水性物質轉變為疏水性物質,然后氣浮除去,這種方法稱為“浮選”。

氣浮時要求氣泡的分散度高,量多,有利于提高氣浮的效果。泡沫層的穩定性要適當,既便于浮渣穩定在水面上,又不影響浮渣的運送和脫水。產生氣泡的方法有兩種——

機械法:使空氣通過微孔管、微孔板、帶孔轉盤等生成微小氣泡。

壓力溶氣法:將空氣在一定的壓力下溶于水中,并達到飽和狀態,然后突然減壓,過飽和的空氣便以微小氣泡的形式從水中逸出。目前廢水處理中的氣浮工藝多采用壓力溶氣法。

(4)離心分離法

含有懸浮污染物質的污水在高速旋轉時,利用懸浮顆粒(如乳化油)和污水受到的離心力不同,從而達到分離目的的方法。常用的離心設備有旋流分離器和離心分離器等。

2、化學處理法

向污水中投加化學試劑,利用化學反應來分離、回收污水中的污染物質,或將污染物質轉化為無害的物質。該法既可使污染物與水分離,回收某些有用物質,也能改變污染物的性質, 如降低廢水的酸堿度、去除金屬離子、氧化某些有毒有害的物質等, 因此可達到比物理法更高的凈化程度。 常用的化學方法有化學沉淀法、中和法、氧化還原法和混凝法。

(1)化學沉淀法:指向廢水中投加某些化學藥劑,使其與廢水中的溶解性污染物發生五換反應,形成難榕于水的鹽類(沉淀物)從水中沉淀出來,從而降低或除去水中的污染物?;С戀矸ǘ嚶糜讜謁碇腥コ評胱?、鏡離子以及廢水中的重金屬離子,如隸、鍋、鉛、缽等。 按使用的沉淀劑不同,沉淀法可分為石灰法(又稱為氫氧化物沉淀法)、硫化物法和銀鹽法等。

水中Ca 2+、Mg2+令 含量的總和稱總硬度, 可分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。碳酸鹽硬度可投加石灰使水中的Ca 2+和Mg2+形成CaC03和Mg (OH) 2沉淀而降低,如需同時去除非碳酸鹽硬度,可采用石灰-蘇打軟化法,使Ca 2+和Mg2+ 形成CaC03 矛llMg ( OH) 2沉淀除去。因此,當原水硬度或堿度較高時,可先用化學沉淀法作為離子交換軟化的前處理, 以節省離子交換的運行費用。

去除廢水中的重金屬離子時,一般采用投加碳酸鹽的方法,生成的金屬離子,碳酸鹽的溶度積很小,便于回收。如利用碳酸銷處理含鎊廢水。

ZnS04 + Na 2C03 一一→ZnC03 ↓+ NazS04

(2)中和法

中和法處理是利用酸堿相互作用生成鹽和水的化學原理,將廢水從酸性或堿性調整到中性附近的處理方法。對于酸或堿的濃度大于3%的廢水,首先應進行酸堿的回收。對于低濃度的酸堿廢水,可采取中和法進行處理。

酸性污水的處理,通常采用投加石灰、苛性鍋、碳酸鍋或以石灰石、大理石作潔、料來中和酸性污水。堿性污水的處理,通常采用投加硝酸、鹽酸或利用二氧化碳氣體中和堿性污水。另外,對于酸、堿性污水也可以用二者相互中和的辦法來處理。

(3)氧化還原法

氧化還原法是通過化學藥劑與水中污染物之間的氧化還原反應,將污水中的有毒有害污染物轉化為無毒或微毒物質的方法。這種方法主要處理無機污染物,如重金屬和氧化物的污染。利用高健酸御、液氯、臭氧等強氧化劑或電極的陽極反應,將廢水中的有害物質氧化分解為元害物質;利用鐵粉等還原劑或電極的陰極反應,將廢水中的有害物質還原為無害物質;臭氧氧化法對污水進行脫色、殺菌和除臭處理;空氣氧化法處理含硫廢水;還原法處理含錦電鍍廢水等都是氧化還原法處理廢水的實例。

水處理常用的氧化劑有氧、臭氧、氯、次氯酸等。常用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、鐵屑、鑄粉等。

(4)混凝法

混凝法是在含不易沉降的細顆粒及膠體顆粒的廢水中加入電解質以破壞肢體的穩定性而使其聚沉。 常用的混凝劑有硫酸鋁、 硫酸亞鐵、 三氯化鐵、 聚乙烯亞股或聚丙烯酷膠等。 為加速混凝常伴隨加入助凝劑石灰、 活性硅膠、 骨膠等。

3、物理化學處理法

物理化學法(簡稱物化法),是利用萃取、吸附、離子交換、膜分離技術氣提等物理化學的原理,處理或回收工業廢水的方法。它主要用分離廢水中無機的或有機的(難以生物降解的)溶解態或膠態的污染物質,回收有用組分,并使廢水得到深度凈化。因此,適合于處理雜質濃度很高的廢水(用作回收利用的方法),或是濃度很低的廢水(用作廢水深度處理)。利用物理化學法處理工業廢水前, 一般要經過預處理, 以減少廢水中的懸浮物、油類、有害氣體等雜質,或調整廢水的pH值,以提高回收效率、減少損耗。同時,濃縮的殘渣要經過后處理以避免二次污染。常用的方法有萃取法、吸附法、離子交換法、膜析法(包括滲析法、電滲析法、反滲透法、超濾法等)。

(1)萃取法

萃取法是向污水中加人一種與水不相溶而密度小于水的有機溶劑,充分混合接觸后使污染物重新分配,由水相轉移到溶劑相中, 利用溶劑與水的密度差別,將溶劑分離出來, 從而使污水得到凈化的方法。再利用溶質與溶劑的沸點差將溶質蒸館回收,再生后的溶劑可循環使用。使用的溶劑叫萃取劑,提出的物質叫萃取物。萃取是一種液-液相間的傳質過程,是利用污染物(溶質)在水與有機溶劑兩相中的溶解度不同進行分離的。

在選擇萃取劑時,應注意萃取劑對被萃取物(污染物)的選擇性,即溶解能力的大小, 通常溶解能力越大,萃取的效果越好;萃取劑與水的密度相差越大,萃取后與水分離就越容易。常用的萃取劑有含氧萃取劑、含磷萃取劑、含氮萃取劑等 。常用的萃取設備有脈沖篩板塔、離心萃取機等。

(2)吸附法

吸附法處理廢水是利用——種多孔性固體材料(吸附劑)的表面來吸附水中的一種或多種溶解污染物、有機污染物等(稱為熔質或吸附質),以回收或去除它們,使廢水得以凈化。例如,利用活性炭可吸附廢白水中的盼、隸、錯、氧等劇毒物質,且具有脫色、除臭等作用。吸附法目前多用于污水的深度處理,可分為靜態吸附和動態吸附兩種方法, 即在污水分別處于靜態和流動態時進行吸附處理。常用的吸附設備有固定床、移動床和流動床等。

在廢水處理中常用的吸附劑有活性炭、磺化煤、木炭、焦炭、硅藻土、木屑和吸附樹脂等。以活性炭和吸附樹脂應用較為普遍。一般吸附劑均呈松散多孔結構,具有巨大的比表面積。其吸附力可分為分子引力(范德華力)、化學鍵力和靜電引力三種。水處理中大多數吸附是上述三種吸附力共同作用的結果。

吸附劑吸附飽和后必須經過再生, 把吸附質從吸附劑的細孔中除去, 恢復其吸附能力。再生的方法有加熱再生法、蒸汽吹脫法、化學氧化再生法(濕式氧化、電解氧化和臭氧氧化等)、溶劑再生法和生物再生法等。由于吸附劑價格較貴, 而且吸附法對進水的預處理要求高, 因此多用于給水處理中。

(3)離子交換法

離子交換法是利用離子交換劑的離子交換作用置換污水中的離子態污染物質的方法。隨著離子交換樹脂的生產和離子交換技術的發展, 由于效果良好, 操作方便, 近年來在回收和處理工業污水中的有毒物質方面, 得到一定的應用。如用陽離子交換劑去除(回收) 污水中的銅、鎳、鎘、鋅、汞、金、銀、鉑等重金屬。

離子交換法多用于工業給水處理中的軟化和除鹽,主要去除廢水中的金屬離子。離子交換軟化法采用Na+交換樹脂。

(4)膜析法

電滲析法:是在直流電場的作用下,利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰陽離子的選擇透過性(即陽膜只允許陽離子通過, 陰膜只允許陰商子通過),使一部分溶液中的離子遷移到另一部分溶液中去,使得溶液中的電解質與水分離, 從而達到濃縮、純化、分離的一 種水處理方法。電滲析法是在離子交換技術基礎上發展起來的新方法, 除用于污水處理外, 還可用于海水除鹽、制備去離子水(純水)等。

反滲透法:用于含重金屬廢水的處理、污水的深度處理及海水淡化等。在世界淡水供應?;現氐慕裉?,反滲透法結合蒸館法的海水淡化技術前景廣闊。它的另一重要用途是與離子交換系統聯用, 作為離子交換的預處理方法以制備去離子的超純水。在廢水處理中, 反滲透法主要用于去除與回收重金屬離子, 去除鹽、有機物、色度以及放射性元素等。目前在水處理領域內廣泛應用的半透膜有醋酸纖維素 膜和聚酷膠膜磺化聚苯醋等高聚物。常用的反滲透裝置有管式、螺旋式、中空纖維式及板框式等。滲透水可重復利用。

4、生物處理法

生物處理法是利用自然環境中微生物的生物化學作用,氧化分解溶解于污水中或肢體狀態的有機污染物和某些無機毒物(如氟化物、硫化物),并將其轉化為穩定無害的無機物,從而使廢水得以凈化的方法。此法具有投資少、效果好、運行費用低等優點,在城市廢水和工業廢水的處理中得到最廣泛的應用。

現代生物處理法根據微生物在生化反應中是否需要氧氣,分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩類。

(1)好氧生物處理法

在有氧的條件下,依賴好氧菌和兼氧菌的生化作用完成廢水處理的工藝稱為好氧生物處理法。該法需要有氧的供應。根據好氧微生物在處理系統中所呈現的狀態,可分為活性污泥法和生物膜法。

活性污泥法是目前使用最廣泛的一種生物處理法。該方法是向曝氣池中富含有機污染物并有細菌的廢水中不斷地通人空氣(曝氣), 在一定的時間后就會出現懸浮態絮狀的泥粒, 這實際上是由好氧菌(及兼性好氧菌)所吸附的有機物和好氧菌代謝活動的產物所組成的聚集體,具有很強的分解有機物的能力,稱之為活性污泥”。從曝氣池流出的污水和活性污泥混合液經沉淀池沉淀分離后, 澄清的水被排放, 污泥作為種泥回流到曝氣池,繼續運作。這種以活性污泥為主體的生物處理法稱為 活性污泥法”。廢水在曝氣池中停留4~6h,可除去廢水中的有機物(BOD6)約90%。 活性污泥法有多種池型及運行方式,通常有普通活性污泥法、完全混合式表面曝氣法、吸附再生法等。

生物膜法是使污水連續流經固體填料(碎石、煤渣或塑料填料),微生物在填料上大量繁殖,形成污泥狀的膠膜稱為生物膜,利用生物膜處理污水的方法,稱為生物膜法。生物膜主要由大量的菌膠團、真菌、藻類和原生動物組成。生物膜上的微生物起到和活性污泥同樣的凈化作用,吸附并降解水中的有機污染物,從填料上脫落的衰老的生物膜隨處理后的污水流入沉淀池,經過沉淀池沉淀分離后,使污水得以凈化。常用的生物膜法有生物濾池、生物接觸氧化池、生物轉盤等。

(2)厭氧生物處理法

在無氧的條件下,利用厭氧微生物的作用分解、污水中的有機物,使污水凈化的方法稱為厭氧生物處理法。近年來, 世界性的能源緊張,使污水處理向節能和實現能源化的方向發展, 從而促進了厭氧微生物處理方法的發展。一大批高效新型厭氧生物反應器相繼出現, 包括厭氧生物濾池、升流式厭氧污泥床、厭氧硫化床等。它們的共同特點是反應器中生物團體濃度很高,市泥齡很長,因此處理能力大大提高,從而使厭氧生物處理法所具有的能耗小、可以回收能源、剩余的污泥量少、生成的污泥穩定而易處理、對高濃度有機廢水處理效率高等優點得到充分體現。厭氧生物處理法經過多年的發展,已經成為污水處理的主要方法之一。

5、除磷、 脫氮

(1)化學法除磷

利用磷酸鹽與鐵鹽、石灰、鋁鹽等反應生成磷酸鐵、磷酸鈣、磷酸鋁等沉淀,將磷從廢水中排除。化學法的特點是磷的去除效率較高, 處理結果穩定, 污泥在處理和處置過程中不會重新釋放磷造成二次污染,但污泥的產量比較大。

(2)生物法除磷

生物法除磷是利用微生物在好氧條件下,對廢水中溶解性 磷酸鹽的過量吸收,沉淀分離而除磷。整個處理過程分為厭氧放磷和好氧吸磷 兩個階段。含有過量磷的廢水和含磷活性污泥進人厭氧狀態后,活性污泥中的聚磷商在厭氧狀態下,將體內積聚的聚磷分解為無機磷釋放回廢水中。這就是“ 厭氧放磷”。聚磷菌在分解聚磷時產生的能量除一部分供自己生存外, 其余供聚磷菌吸收廢水中的有機物,并在厭氧發酵產酸菌的作用下轉化成乙酸背,再進一步轉化為PHB(聚自-短基丁酸) 儲存于體內。

進入好氧狀態后,聚磷菌將儲存于體內的PHB進行好氧分解,并釋放出大量能量,一部分供自己增殖,另一部分供其吸收廢水中的磷酸鹽, 以聚磷的形式積聚于體內。這就是“好氧吸磷”。在此階段,活性污泥不斷增殖。除了一部分含磷活性活泥回流到厭氧池外,其余的作為剩余污泥排出系統,達到除磷的目的。

(3)脫氮

生活廢水中各種形式的氮占的比例比較恒定:有機氮 50%~60%,氨氮40%~50%,亞硝酸鹽與硝酸鹽中的氮占 0~5%。它們均來源于人們食物中的蛋白質。脫氮的方法有化學法和生物法兩大類。

化學法脫氮——

氨吸收法:先把廢水的pH值調整到10以上,然后在解吸塔內解吸氨。

加氯法:在含氨氮的廢水中加氯。通過適當控制加氯量,可以完全除去水中的氨氮。為了減少氯的投加量,此法常與生物硝化聯用,先硝化再除去微量的殘余氨氮。

生物法脫氮——

生物脫氮是在微生物作用下,將有機氮和氨態氮轉化為氮氣的過程,其中包括硝化和反硝化兩個反應過程。

硝化反應是在好氧條件下,廢水中的氨態氮被硝化細菌(亞硝酸菌和硝酸菌)轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。反硝化反應是在無氧條件下,反硝化菌將硝酸鹽氮(N03-)和亞硝酸鹽氮(NH2-)還原為氮氣。因此整個脫氮過程需經歷好氧和缺氧兩個階段。


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