污水處理的方法與原理

 

一、污水處理概述   

污水處理 (sewage treatment或wastewater treatment)：為使污水達(dá)到排水某一水體或再次使用的水質(zhì)要求，并對其進(jìn)行凈化的過程。

按處理程度的不同，廢水處理系統(tǒng)可分為一級處理、二級處理和深度處理（三級處理）。

1.1一級處理只除去廢水中的懸浮物，以物理方法為主，處理后的廢水一般還不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。對于二級處理系統(tǒng)而言，一級處理是預(yù)處理      

1.2二級處理最常用的是生物處理法，它能大幅度地除去廢水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機物，使廢水符合排放標(biāo)準(zhǔn)。但經(jīng)過二級處理的水中還存留一定量的懸浮物、生物不能分解的溶解性有機物、溶解性無機物和氮磷等藻類增值營養(yǎng)物，并含有病毒和細(xì)菌。因而不能滿足要求較高的排放標(biāo)準(zhǔn)，如處理后排入流量較小、稀釋能力較差的河流就可能引起污染，也不能直接用作自來水、工業(yè)用水和地下水的補給水源。

1.3三級處理是進(jìn)一步去除二級處理未能去除的污染物，如磷、氮及生物難以降解的有機污染物、無機污染物、病原體等。廢水的三級處理是在二級處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用化學(xué)法（化學(xué)氧化、化學(xué)沉淀等）、物理化學(xué)法（吸附、離子交換、膜分離技術(shù)等）以除去某些特定污染物的一種“深度處理”方法。顯然，廢水的三級處理耗資巨大，但能充分利用水資源。

二、污水的分類

按污水來源分類，污水一般分為生產(chǎn)污水和生活污水。生產(chǎn)污水包括工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水以及醫(yī)療污水等，而生活污水就是日常生活產(chǎn)生的污水，是指各種形式的無機物和有機物的復(fù)雜混合物，包括：①漂浮和懸浮的大小固體顆粒；②膠狀和凝膠狀擴散物；③純?nèi)芤?/span>。

按污水的質(zhì)性來分，水的污染有兩類：一類是自然污染；另一類是人為污染。當(dāng)前對水體危害較大的是人為污染。水污染可根據(jù)污染雜質(zhì)的不同而主要分為化學(xué)性污染、物理性污染和生物性污染三大類。污染物主要有：⑴未經(jīng)處理而排放的工業(yè)廢水；⑵未經(jīng)處理而排放的生活污水；⑶大量使用化肥、農(nóng)藥、除草劑的農(nóng)田污水；⑷堆放在河邊的工業(yè)廢棄物和生活垃圾；⑸水土流失；⑹礦山污水。

目前城市生活污水排放已是中國城市水的主要污染源，城市生活污水處理是當(dāng)前和今后城市節(jié)水和城市水環(huán)境保護(hù)工作的重中之重，這就要求我們要把處理生活污水設(shè)施的建設(shè)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要內(nèi)容來抓，而且是急不可待的事情。

三、污水處理的步驟

二、污水處理的方法及原理

 一、 物理法

    物理法的的去除對象是水中不溶性的懸浮物質(zhì).使用的處理設(shè)備和方法主要有格柵、篩網(wǎng)、沉淀(沉砂)、過濾、微濾、氣浮、離心(旋流)分離等.

1. 格柵(篩網(wǎng))
    它是由一組平行排列的金屬柵條制成的框架，斜置成60。~70。于廢水流經(jīng)的渠道內(nèi)，當(dāng)廢水流過時，呈塊狀的污染物質(zhì)即被柵條截留而從廢水中去除，它是一種對后續(xù)處理構(gòu)筑物或廢水提升泵站有保護(hù)作用的設(shè)備，篩網(wǎng)截留亦屬于這一性質(zhì)的設(shè)備。

2．沉淀（沉砂）
    借助廢水懸浮固體本身的重力作用使其與廢水相分離的方法。這種工藝分離效里好、簡單易行、應(yīng)用廣泛，往往在處理廢水過程中多次使用，是一種十分重要的處理構(gòu)筑物。沉淀池主要用于去除廢水中大量的呈顆粒狀的懸浮固體，沉砂池則主要去除廢水密度較大的固體顆粒。

3．氣浮
    氣浮是設(shè)法在廢水澡通入大量密集的微細(xì)氣泡，使其與細(xì)的懸浮物相互粘附，形成整體密度小于水的浮體，從而依靠浮力上升至水面，以完成固、液分離的處理方法。氣浮按氣泡的來源可分為壓力溶氣氣浮、電解凝聚氣浮、微孔布?xì)鈿飧∪箢悺?/span>

4．過濾
    過濾是使廢水通過具有孔隙的粒狀濾層，從而截留廢水的懸浮物，使廢水得到澄清的處理工藝。

5．離心（旋流）分離
    使含有懸浮固體或浮化油的廢水在設(shè)備中高速旋轉(zhuǎn)，由于懸浮固體和廢水的質(zhì)量不同，受到的離心力也不同，質(zhì)量大原懸浮固體被拋 到廢水外側(cè)，這樣就可使懸浮固體和廢水分別通過各自出口排出設(shè)備之外，從而使廢水得以凈化。

二、 化學(xué)法
    化學(xué)法的去除對象是廢水中的膠體物質(zhì)和溶解性物質(zhì)。

1. 中和處理
    用化學(xué)方法消除廢水中過量的酸或堿,使其pH值達(dá)到中性左右的過程稱為中和。處理含酸廢水以無機堿為中和劑,處理堿性廢水以無機酸作中和劑。中和處理應(yīng)考慮以＂以廢治廢＂原則，亦可采用藥劑中和處理、中和處理可以連續(xù)進(jìn)行,也可以間歇進(jìn)行。  

2. 混凝處理法
    混凝法是向廢水中投加一定量的藥劑,經(jīng)過脫穩(wěn)、架橋等反應(yīng)過程,使廢水呈膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)形成絮凝體,再經(jīng)過沉淀或氣浮,使法染物從廢水中分離出來.通過混凝能夠降低廢水的濁度、色度,去除高分子物質(zhì)、呈膠體的機污染物、某些重金屬毒物（汞、鎘）和放射性物質(zhì)等，也可去除磷等可溶性有機物，應(yīng)用十分廣泛。它可以作為獨立處理法，也可以和其他處理法配合，作為預(yù)處理、中間處理、甚至可以作為深度處理工藝。

3．化學(xué)沉淀法
    向廢水中投加某種化學(xué)物質(zhì)，使它和廢水中的某些溶解物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成難溶物沉淀下來。它一般用以處理含重金屬離子的工業(yè)廢水。根據(jù)所投加的沉淀劑，化學(xué)沉淀法又可分為氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法等。

4．氧化還原法
    利用溶解于廢水中的有毒、有害物質(zhì)在氧化還原反應(yīng)中能被氧化或還原的性質(zhì)，把它轉(zhuǎn)化為無毒無害的新物質(zhì)或轉(zhuǎn)化成氣體或固體化而從廢水中分離出來。在廢水處理中使用的氧化劑有空氣中的氧、純氧、臭氧、氯氣、次氯酸鈉、三氯化鐵等，使用的還原劑有鐵、鋅、錫、錳、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鹽等。

５．吸附法
    用多孔性固體吸附劑處理廢水，使其中的污染物質(zhì)被吸著于固體表面而分離的方法。吸附可分為物理吸附、化學(xué)吸附和生物吸附等。物理吸附劑和吸附質(zhì)之間在分子間力作用下產(chǎn)生的。不產(chǎn)生化學(xué)變化。而化學(xué)吸附則是吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成化學(xué)鍵引起的吸附，因此化學(xué)吸附選擇性較強。另外，在生物作用下也可以產(chǎn)生物吸附。在廢水處理中常用的吸附劑有活性炭、磺化煤、沸石、硅藻土、焦炭、木屑等。

6．離子交換法
    離子交換法在廢水處理口中應(yīng)用較廣，主要用于去除廢水中的金屬離子，其它質(zhì)是不是溶性離子化合物（離子交換劑）上的可交換離子與廢水中的其他同性離子的交換反應(yīng)，是一種特殊的吸附過程。使用的離子交換劑可分為無機離子交換劑（天然沸石和合成沸石）、有機離子交換樹脂（強酸陽離子樹脂、弱酸陽離子樹脂、強堿陰離子樹脂、螯合樹脂等）。采用離子交換法處理廢水時，必須考慮樹脂的選擇性，樹脂對各種離子的交換能力是不同的，這主要取決于各種離子該種樹脂親合力的大小，又稱選擇性的大小，另外還要考慮到樹脂的再生方法等。

7．膜分離法
    滲析、電滲析、超濾、反滲透等技術(shù)都是通過一種特殊的半滲透膜來分離廢水中離子和分子的技術(shù)，統(tǒng)稱為膜分離法。電滲析法、反滲透法主要用于廢水的脫鹽、回收某些金屬離子等，反滲透與超濾均屬于膜分離法，但其本質(zhì)又有所不同，反滲透作用主要是膜表面化學(xué)本性所起的作用，它分離的物質(zhì)粒徑小，除鹽率高，所需工作壓力大，超濾所用材質(zhì)和反滲透可以相同，但超濾是篩濾作用，分離物質(zhì)粒徑大，透水率高，除鹽率低，工作壓力小。

8．萃取法
    利用廢水澡的污染物在水呼萃取劑中溶解度的不同來分離污染物理學(xué)方法稱為萃取法。萃取法一般有三步：一是把萃取劑加入廢水澡，使廢水中的污染物轉(zhuǎn)移到萃取劑中，二是把萃取劑和廢水分開，使廢水得到凈化，三是把污染物與萃取劑分開，使萃取劑循環(huán)回用。

三．生物法

    在自然界，存活著巨額數(shù)量的以有機物為營養(yǎng)物質(zhì)的微生物，它們具有氧化分解有機物并將其轉(zhuǎn)化為無機物的楞功能。廢水的生物處理法就是采取一定的人工措施，創(chuàng)造有利于微生物生長、繁殖的環(huán)境，使微生物大量增殖，以提高微生物氧化、分解有機物能力有一種技術(shù)。生物處理法主要用于去除廢水中呈溶解狀態(tài)度和膠體狀態(tài)的有機污染物。
    根據(jù)作用微生物的類型，生物處理法可分為好氧處理法厭氧處理法兩大類.前者處理效率高.效果,使用廣泛,是生物處理法的主要方法.另外也可根據(jù)微生物在廢水中是處于懸浮狀態(tài)還是附著在某種填料上來分.,可分為活性污染泥法和生物膜法.

1. 活性污泥法

    是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種生物處理技術(shù)?；钚晕勰嗍且环N由無數(shù)細(xì)菌和其他微生物組成的絮凝體，其表面有一多糖類粘質(zhì)層?；钚晕勰喾ň褪抢眠@種活性污泥的吸附、氧化作用，去除廢水澡的有機污染物。

2．生物膜法
    廢水連續(xù)流經(jīng)固體填料（碎石、塑料填料等）,在填料上就會生成污泥狀的生物膜,生物膜中繁殖著大量的微生物,起到與活性污泥同樣的凈化廢水的作用.

    生物膜法有多種處理構(gòu)筑物,如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化床和生物流化床等。

3．自然生物處理法
    利用在自然條件下生長、繁殖的微生物（不加以人工強化或略加強化）處理廢水的技術(shù)。其主要特征是工藝簡單，建設(shè)與運行費用都較低，但受自然條件的制約。主要的處理技術(shù)是穩(wěn)定塘和土地處理法。
    穩(wěn)定塘是利用塘水中自然繁育的微生物（好氧、兼氧及厭氧）,在其自身的代謝作用下氧化分解廢水中的有機物,穩(wěn)定塘中的氧由塘中生長的藻類光合作用和塘面與大氣相接觸的復(fù)氧作用提供,在穩(wěn)定塘內(nèi)廢水停留時間長,它對廢水的凈化過程和自然水體凈化過程相近.穩(wěn)定可分為好氧塘、兼性塘、厭氧塘和曝氣塘等。包括廢水灌溉在內(nèi)的土地處理也是一種生物處理法。廢水向農(nóng)作物提供水分和肥分，廢水中非溶解性雜質(zhì)為表層土壤過濾截留，并逐漸為微生物分解利用.近十幾年來在利用土地處理廢水方面有了較大的發(fā)展。

4． 氧生物處理法
    厭氧生物處理是利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌在無氧條件下降解有機污染物的處理技術(shù)。有機污泥、某些高濃度有機污染物理的工業(yè)廢水，如屠宰場、酒精廠廢水等適宜于用厭氧生物處理法處理。用于厭氧處理的構(gòu)筑物最普通的是消化池，最近一、二十年來這個領(lǐng)域有很大發(fā)展，開創(chuàng)了一系列新型、高效的厭氧處理構(gòu)筑物，如厭氧濾池、上流式厭氧污泥床、厭氧轉(zhuǎn)盤、擋板式厭氧反應(yīng)器以及復(fù)合厭氧反應(yīng)器等。