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科普知識

污水系統(tǒng)原理

更新時間:2018-02-08  瀏覽次數(shù):2435

處理工藝 
污水處理一般來說包含以下三級處理:一級處理是它通過機(jī)械處理,如格柵、沉淀或氣浮,去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、鐵離子、錳離子、油脂等。二級處理是生物處理,污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。三級處理是污水的深度處理,它包括營養(yǎng)物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對污水進(jìn)行消毒。可能根據(jù)處理的目標(biāo)和水質(zhì)的不同,有的污水處理過程并不是包含上述所有過程。
純凈水處理工藝,視原水水質(zhì)而定。
如果原水是市政自來水,一般的流程是
砂濾--活性炭過濾器--軟化(可有可無)--保安過濾器--反滲透--紫外消毒--產(chǎn)水
如果是一般的地表水,在進(jìn)入上述流程之前要殺菌并添加絮凝劑。
如果是井水,在砂濾后要加除鐵錳過濾器。
水進(jìn)行循環(huán)凈化。
石英砂過濾是去除水中懸浮物最有效手段之一,是污水深度處理、污水回用和給水處理中重要的單元。其作用是將水中已經(jīng)絮凝的污染物進(jìn)一步去除,它通過濾料的截留、沉降和吸附作用,達(dá)到凈水的目的。
二.適用范圍
1.用于要求出水濁度≤5mg/L能符合飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)用水、生活用水及市政給水系統(tǒng);
2.工業(yè)污水中的懸浮物、固體物的去除;
3.可用作離子交換法軟化、除鹽系統(tǒng)中的預(yù)處理設(shè)備,對水質(zhì)要求不高的工業(yè)給水的粗過濾設(shè)備;
以及用在游泳池循環(huán)處理系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水凈化系統(tǒng)等。

催化電解 
該技術(shù)是在不通電的情況下,利用微電解設(shè)備中填充的微電解填料產(chǎn)生“原電池”效應(yīng)對廢水進(jìn)行處理。當(dāng)通水后,在設(shè)備內(nèi)會形成無數(shù)的電位差達(dá)1.2V 的“原電池”?!霸姵亍币詮U水做電解質(zhì),通過放電形成電流對廢水進(jìn)行電解氧化和還原處理,以達(dá)到降解有機(jī)污染物的目的。在處理過程中產(chǎn)生的新生態(tài)[.O H] 、[H] 、[O]、Fe2+ 、Fe3+等能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),比如能破壞有色廢水中的有色物質(zhì)的發(fā)色基團(tuán)或助色基團(tuán),甚至斷鏈,達(dá)到降解脫色的作用;生成的Fe2+ 進(jìn)一步氧化成Fe3 +,它們的水合物具有較強(qiáng)的吸附- 絮凝活性,特別是在加堿調(diào)pH 值后生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑,它們的絮凝能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般藥劑水解得到的氫氧化鐵膠體,能大量絮凝水體中分散的微小顆粒、金屬粒子及有機(jī)大分子。該工藝具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、處理時間短、操作維護(hù)方便、電力消耗低等優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水的預(yù)處理和深度處理中。應(yīng)用廢水種類:染料廢水、焦化廢水、醫(yī)藥廢水、農(nóng)藥廢水、樹脂廢水、助劑廢水、制革廢水、電鍍廢水、造紙廢水、淀粉廢水、大蒜廢水、垃圾滲濾液等工業(yè)類廢水。


陽極:Fe - 2e →Fe2+ E(Fe / Fe2+)=0.44V
陰極:2H﹢ + 2e →H2 E(H﹢/ H2)=0.00V
當(dāng)有氧存在時,陰極反應(yīng)如下:
O2 + 4H﹢ + 4e → 2H2O E (O2)=1.23V
O2 + 2H2O + 4e → 4OH﹣ E(O2/OH﹣)=0.41V
它由多元金屬合金融合催化劑并采用高溫微孔活化技術(shù)生產(chǎn)而成,屬新型投加式無板結(jié)微電解填料。作用于電鍍廢水,可高效去除COD、降低色度、提高可生化性,處理效果穩(wěn)定持久,同時可避免運行過程中的填料鈍化、板結(jié)等現(xiàn)象。本填料是微電解反應(yīng)持續(xù)作用的重要保證,為當(dāng)前電鍍廢水的處理帶來了新的生機(jī)。

機(jī)械處理 
機(jī)械(一級)處理工段包括格柵、沉砂池、初沉池等構(gòu)筑物,以去除粗大顆粒和懸浮物為目的,處理的方法有兩種,一般通過物理法實現(xiàn)固液分離,將污染物從污水中分離,這是普遍采用的污水處理方式。機(jī)械(一級)處理是所有污水處理工藝流程必備工程(盡管有時有些工藝流程省去初沉池),城市污水一級處理BOD5和SS的典型去除率分別為25%和50%。在生物除磷脫氮型污水處理廠,一般不推薦曝氣沉砂池,以避免快速降解有機(jī)物的去除;在原污水水質(zhì)特性不利于除磷脫氮的情況下,初沉的設(shè)置與否以及設(shè)置方式需要根據(jù)水質(zhì)特注的后續(xù)工藝加以仔細(xì)分析和考慮,以保證和改善除磷除脫氮等后續(xù)工藝的進(jìn)水水質(zhì)。另一種方法是應(yīng)用化學(xué)處理,應(yīng)用絮凝劑將用害的金屬絮凝沉淀。
污水生化
污水生化處理屬于二級處理,以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機(jī)物為主要目的,其工藝構(gòu)成多種多樣,可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化溝法、穩(wěn)定塘法、土地處理法等多種處理方法。日前大多數(shù)城市污水處理廠都采用活性污泥法。生物處理的原理是通過生物作用,尤其是微生物的作用,完成有機(jī)物的分解和生物體的合成,將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無害的氣體產(chǎn)物(CO2)、液體產(chǎn)物(水)以及富含有機(jī)物的固體產(chǎn)物(微生物群體或稱生物污泥);多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離,從凈化后的污水中除去。
在污水生化處理過程中,影響微生物活性的因素可分為基質(zhì)類和環(huán)境類兩大類:
基質(zhì)類包括營養(yǎng)物質(zhì),如以碳元素為主的有機(jī)化合物即碳源物質(zhì)、氮源、磷源等營養(yǎng)物質(zhì)、以及鐵、鋅、錳等微量元素;另外,還包括一些有毒有害化學(xué)物質(zhì)如酚類、苯類等化合物、也包括一些重金屬離子如銅、鎘、鉛離子等。
環(huán)境類影響因素主要有:
(1)溫度。溫度對微生物的影響是很廣泛的,盡管在高溫環(huán)境(50℃~70℃)和低溫環(huán)境(-5~0℃)中也活躍著某些類的細(xì)菌,但污水處理中絕大部分微生物最適宜生長的溫度范圍是20-30℃。在適宜的溫度范圍內(nèi),微生物的生理活動旺盛,其活性隨溫度的增高而增強(qiáng),處理效果也越好。超出此范圍,微生物的活性變差,生物反應(yīng)過程就會受影響。一般的,控制反應(yīng)進(jìn)程的最高和最低限值分別為35℃和10℃。
(2)菌膠團(tuán)解體,處理效果急劇惡化。
(3)溶解氧。對好氧生物反應(yīng)來說,保持混合液中一定濃度的溶解氧至關(guān)重要。當(dāng)環(huán)境中的溶解氧高于0.3mg/l時,兼性菌和好氧菌都進(jìn)行好氧呼吸;當(dāng)溶解氧低于0.2-0.3mg/l接近于零時,兼性菌則轉(zhuǎn)入?yún)捬鹾粑?,絕大部分好氧菌基本停止呼吸,而有部分好氧菌(多數(shù)為絲狀菌)還可能生長良好,在系統(tǒng)中占據(jù)優(yōu)勢后常導(dǎo)致污泥膨脹。一般的,曝氣池出口處的溶解氧以保持2mg/l左右為宜,過高則增加能耗,經(jīng)濟(jì)上不合算。
在所有影響因素中,基質(zhì)類因素和PH值決定于進(jìn)水水質(zhì),對這些因素的控制,主要靠日常的監(jiān)測和有關(guān)條例、法規(guī)的嚴(yán)格執(zhí)行。對一般城市污水而言,這些因素大都不會構(gòu)成太大的影響,各參數(shù)基本能維持在適當(dāng)范圍內(nèi)。溫度的變化與氣候有關(guān),對于萬噸級的城市污水處理廠,特別是采用活性污泥工藝時,對溫度的控制難以實施,在經(jīng)濟(jì)上和工程上都不是十分可行的。因此,一般是通過設(shè)計參數(shù)的適當(dāng)選取來滿足不同溫度變化的處理要求,以達(dá)到處理目標(biāo)。因此,工藝控制的主要目標(biāo)就落在活性污泥本身以及可通過調(diào)控手段來改變的環(huán)境因素上,控制的主要任務(wù)就是采取合適的措施,克服外界因素對活性污泥系統(tǒng)的影響,使其能持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮作用。
實現(xiàn)對生物反應(yīng)系統(tǒng)的過程控制關(guān)鍵在于控制對象或控制參數(shù)的選取,而這又與處理工藝或處理目標(biāo)密切相關(guān)。
前已述及溶解氧是生物反應(yīng)類型和過程中一個非常重要的指示參數(shù),它能直觀且比較迅速地反映出整個系統(tǒng)的運行狀況,運行管理方便,儀器、儀表的安裝及維護(hù)也較簡單,這也是近十年中國新建的污水處理廠基本都實現(xiàn)了溶解氧現(xiàn)場和在線監(jiān)測的原因。

三級處理
三級處理是對水的深度處理,它將經(jīng)過二級處理的水進(jìn)行脫氮、脫磷處理,用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒殺滅細(xì)菌和病毒,然后將處理水送入中水道,作為沖洗廁所、噴灑街道、澆灌綠化帶、工業(yè)用水、防火等水源。
由此可見,污水處理工藝的作用僅僅是通過生物降解轉(zhuǎn)化作用和固液分離,在使污水得到凈化的同時將污染物富集到污泥中,包括一級處理工段產(chǎn)生的初沉污泥、二級處理工段產(chǎn)生的剩余活性污泥以及三級處理產(chǎn)生的化學(xué)污泥。由于這些污泥含有大量的有機(jī)物和病原體,而且極易腐敗發(fā)臭,很容易造成二次污染,消除污染的任務(wù)尚未完成。污泥必須經(jīng)過一定的減容、減量和穩(wěn)定化無害化處理井妥善處置。污泥處理處置的成功與否對污水廠有重要的影響,必須重視。如果污泥不進(jìn)行處理,污泥將不得不隨處理后的出水排放,污水廠的凈化效果也就會被抵消掉。所以在實際的應(yīng)用過程中,污水處理過程中的污泥處理也是相當(dāng)關(guān)鍵的。

方法原理
常用的水處理方法有:
(一)沉淀物過濾法
(二)硬水軟化法
(三)活性炭吸附法
(四)去離子法
(五)逆滲透法
(六)超過濾法
(七)蒸餾法
(八)紫外線消毒法
(九)生物化學(xué)法。
(十) 混合離子交換法
反滲透法可以有效的清除溶解於水中的無機(jī)物,有機(jī)物,細(xì)菌,熱原及其它顆粒等,是透析用水之處理中最重要的一環(huán)。要了解"反滲透"原理之前,要先解釋"滲透(osmosis)的觀念。所謂滲透是指以半透膜隔開兩種不同濃度的溶液,其中溶質(zhì)不能透過半透膜,則濃度較低的一方水分子會通過半透膜到達(dá)濃度較高的另一方,直到兩側(cè)的濃度相等為止。在還沒達(dá)到平衡之前,可以在濃度較高的一方逐漸施加壓力,則前述之水分子移動狀態(tài)會暫時停止,此時所需的壓力叫作 "滲透壓 (osmotic pressure)",如果施加的力量大於滲透壓時,則水份的移動會反方向而行,也就是從高濃度的一側(cè)流向低濃度的一側(cè),這種現(xiàn)象就叫作"反滲透"。反滲透的純化效果可以達(dá)到離子的層面,對於單價離子(monovalent ions)的排除率(rejection rate)可達(dá)90%-98%,而雙價離子(divalent ions)可達(dá)95%-99%左右(可以防止分子量大於200道爾敦的物質(zhì)通過)。
反滲透水處理常用的半透膜材質(zhì)有纖維質(zhì)膜(cellulosic),芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides),polyimide或polyfuranes等,至於它的結(jié)構(gòu)形狀有螺旋型(spiral wound),空心纖維型(hollow fiber)及管狀型(tubular)等。至於這些材質(zhì)中纖維素膜的優(yōu)點是耐氯性高,但在堿性的條件下(pH ≥8.0)或細(xì)菌存在的狀況下,使用壽命會縮短。polyamide的缺點是對氯及氯氨之耐受性差。
如果反滲透前沒有作好前置處理則滲透膜上容易有污物堆積,例如鈣,鎂,鐵等離子,造成反滲透功能的下降;有些膜(如polyamide)容易被氯與氯氨所破壞,因此在反滲透膜之前要有活性碳及軟化器等前置處理。反滲透雖然價錢較高,因為一般反滲透膜的孔徑約在l0A以下,它可以排除細(xì)菌,病毒及熱原甚至各種溶解性離子等,所以在準(zhǔn)備血液透析析釋用水最好準(zhǔn)備這一道步驟。
反滲透系統(tǒng)的調(diào)試工作顯得尤為重要。我們可以從以下幾個方面來掌握:
運行條件
運行前準(zhǔn)備
試車運行
分離流程
反滲透膜分離工藝設(shè)計中常見的流程有如下幾種:
①一級一段法這種方式是料液進(jìn)入膜組件后,濃縮液和產(chǎn)水被連續(xù)引出,這種方式水的回收率不高,工業(yè)應(yīng)用較少。另一種形式是一級一段循環(huán)式工藝,它是將濃水一部分返回料液槽,這樣濃溶液的濃度不斷提高,因此產(chǎn)水量大,但產(chǎn)水水質(zhì)下降。
②一級多段法當(dāng)用反滲透作為濃縮過程時,一次濃縮達(dá)不到要求時,可以采用這種多步式方式,這種方式濃縮液體體積可減少而濃度提高,產(chǎn)水量相應(yīng)加大。
③兩級一段法當(dāng)海水除鹽率要求把NaCl從35000 mg/L降至5