污水处理技术概述

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(1)物理定律

通过物理作用,将污水中的未溶解和悬浮污染物(包括油膜和油滴)分离回收,处理过程中其化学性质不发生改变。 物理法操作简单、经济。 常用的方法有重力分离、离心分离、过滤、蒸发、结晶等。

1.重力分离(即沉降)法

利用污水中悬浮污染物与水的密度不同的原理,采用重力沉降(或漂浮)的方式分离水中的悬浮物。 沉淀(或浮选)处理设备包括沉砂池、沉淀池和隔油池。

在废水处理和利用方法中,沉淀和气浮常被用作其他处理方法之前的预处理。 例如,采用生物处理法处理污水时,一般需要去除预沉淀池中的大部分悬浮物,以减轻生化处理构筑物的处理负荷,而生物处理后的出水仍需进行处理。经过二沉池处理,保证泥水分离。 出水水质。

2.过滤法

利用过滤介质拦截污水中的悬浮物。 过滤介质有钢条、筛网、砂布、塑料、微孔管等。常用的过滤设备有格栅、格栅、微滤机、砂滤机、真空过滤机、压滤机等(机器多用于污泥脱水)。

3、气浮(气浮)

空气被引入污水中,并以微小气泡的形式从水中沉淀出来,成为载体。 污水中相对密度与水接近的微小颗粒污染物(如乳化油)粘附在气泡上,随气泡上升到水面。 从而使污水中的污染物与污水分离。 根据注空气方法的不同,气浮处理方法有加压溶气气浮、叶轮气浮、喷射气浮等。

4.离心

当含有悬浮污染物的污水高速旋转时,悬浮颗粒(如乳化油)和污水由于受到不同的离心力而分离。 常用的离心设备根据离心力产生的方式可分为两种:通过水流自身旋转产生离心力的旋风分离器和通过设备旋转同时带动设备产生离心力的离心分离器使液体旋转。

化学法

在污水中添加某些化学物质,利用化学反应来分离和回收污水中的某些污染物,或将其转化为无害物质。 常用的方法有化学沉淀、混凝、中和、氧化还原(包括电解)等。

1.化学沉淀法

在污水中添加某种化学物质,使其与污水中的溶解物质发生反应,形成不溶于水的沉淀物,从而减少污水中的溶解物质的方法。 这种处理方法常用于处理含有重金属、氰化物等的工业废水。根据所用沉淀剂的不同,化学沉淀法可分为石灰法(又称氢氧化物沉淀法)、硫化物法和钡盐法。

2.凝固

在水中添加混凝剂,会使污水中的胶体颗粒失去稳定性,聚集成大颗粒而下沉。 污水中细分散的固体颗粒、乳化油和胶体物质可以通过混凝去除。 该方法可降低污水的浊度和色度,去除多种高分子物质、有机物、某些重金属毒物(汞、镉、铅)和放射性物质等,还可以去除能引起富营养化的物质如磷等。可溶性无机物质还可以提高污泥的脱水性能。

3.中和法

用于处理酸性废水和碱性废水。 在酸性废水中添加石灰、氢氧化钠、石灰石等碱性物质,使废水呈中性。 碱性废水可通过吹入含CO2的烟气进行中和,也可采用其他酸性物质进行中和。

4.氧化还原法

使用液氯、臭氧、高锰酸钾等强氧化剂或利用电解时的阳极反应,将废水中的有害物质氧化分解为无害物质; 利用电解时的还原剂或阴极反应,去除废水中的有害物质。 还原为无害物质,以上方法统称为氧化还原法。

氧化还原法在污水处理中的应用实例包括:空气氧化法处理含硫污水; 碱性氯化法处理含氰污水; 臭氧氧化法对污水中的苯酚、氰化物、铁、锰进行除臭、脱色、杀菌、去除,对降低污水中的BOD、COD有显着效果。 目前主要采用还原法处理含铬污水。

(3)物理化学方法

利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术、气提等操作过程处理或回收工业废水的方法可称为物理化学方法。 工业废水在采用物理、化学方法处理或回用之前,一般需要进行预处理,尽可能去除废水中的悬浮物、油类、有害气体等杂质,或调节废水的pH值,以利提高回收效率,减少损失。 常用的物理和化学方法如下。

1.萃取(液-液)法

将不溶于水的溶剂投入污水中,使污水中的溶质溶解在溶剂中,然后利用溶剂与水的密度差来分离溶剂。 然后利用溶剂与溶质的沸点差来蒸馏回收溶质,再生后的溶剂可以循环使用。 常用的提取设备有脉冲筛板塔、离心提取机等。

2.吸附法

利用多孔固体物质吸附在固体表面,去除污水中一种或多种物质的方法。 常用的吸附剂是活性炭。 该方法可用于吸附污水中的苯酚、汞、铬、氰化物等有毒物质,同时还具有脱色、除臭的效果。 目前污水深度处理多采用吸附法。 吸附操作可分为静态吸附和动态吸附。

3.离子交换法

利用固体物质去除污水中的某些物质,即利用离子交换器的离子交换作用来置换污水中电离的物质。 随着离子交换树脂生产和使用技术的发展,近年来,因其效果良好、操作方便,已广泛应用于工业污水中有毒物质的回收和处理。

4.电渗析(膜分离技术的一种)

电渗析是在离子交换技术基础上发展起来的一项新技术。 它与普通离子交换法的不同之处在于省去了用再生剂对树脂进行再生的过程,因而具有设备简单、操作方便的优点。 电渗析是利用阴、阳离子交换膜在外加直流电场的作用下,选择性地透过水中的离子,使一部分溶液中的离子迁移到另一部分溶液中,从而达到浓缩、净化、合成的目的。和分离。 。 也用于海水、苦咸水的淡化以及去离子水的制备。

5.反渗透(膜分离技术的一种)

采用特制的半透膜在一定压力下压水分子,溶解在水中的污染物被膜截留,污水被浓缩,强行通过膜的水即为处理水。 。 目前该处理方法已应用于海水淡化、含重金属废水处理和污水深度处理等领域。 用于制作半透膜的材料包括醋酸纤维素、磺化聚苯醚等有机高分子材料。 为了降低操作压力,节省设备和运行成本,目前正在进行膜材料和性能的深入实验研究。

反渗透处理过程由预处理、膜分离和后处理三部分组成。

6.超滤

它也是一种采用特殊半透膜的膜分离技术。 以压力为驱动力,将水溶液中的大分子物质与水分离,膜表面孔隙的大小是主要控制因素。 用于电泳涂漆废液等工业废水的处理。

(4)生物法

污水生物处理法是利用微生物的代谢功能,将污水中溶解态、胶体态的有机污染物降解,转化为无害物质,使污水得到净化。 它属于生物处理过程,根据参与作用的微生物种类和供氧情况可分为两类,即好氧生物处理和厌氧生物处理。

1.好氧生物处理

它是在需氧条件下借助需氧微生物(主要是好氧细菌)进行的。 根据处理系统中好氧微生物状态的不同,可分为活性污泥法和生物膜法两大类。

(1)活性污泥法这是目前应用最广泛的生物处理方法。 这种方法是向曝气池内的污水中连续吹入空气。 经过一段时间,水会形成絮状物,滋生大量好氧微生物——活性污泥,它可以吸收水中的有机物,并生活在活性污水中。 泥浆上的微生物以有机物为食,获取能量,不断生长繁殖。 从曝气池流出的含有大量活性污泥的污水混合液进入沉淀池进行沉淀分离。 澄清水排出。 分离出的污泥作为种子污泥,部分回流至曝气池。 剩余的(增殖的)部分从沉淀池排出。 活性污泥法有多种槽型和操作方法。 常用的有普通活性污泥法、完全混合表面曝气法、吸附再生法等。废水一般在曝气池中停留4~6小时,废水中90%左右的有机物(BOD5)可被去除。被删除。

(2)生物膜法使污水连续流过固体填料(砾石、煤渣或塑料填料),大量微生物在填料上繁殖生长,形成污泥状生物膜。 生物膜上的微生物可以起到与活性污泥相同的净化作用,吸附并降解水中的有机污染物。 从填料上脱落的老化生物膜随处理后的污水流入沉淀池,与沉淀的泥浆和水分离。 得到净化并排放。

生物膜法常用的处理结构有生物过滤器、生物转盘、生物接触氧化池、生物流化床等。 此外,土地处理系统(污水灌溉)和氧化塘都属于生物处理方法的自然生物处理范畴。

2.厌氧生物处理

在厌氧条件下,利用厌氧微生物分解污水中的有机物,达到净化水质的目的。 已有数百年历史。 但与好氧法相比,处理低浓度有机污水存在处理时间长、效率低的缺点,使其发展缓慢。 过去多采用厌氧法处理污泥和高浓度有机废水。 废水。 近30年来,全球能源短缺促使污水处理向节能、变现的方向发展,从而推动了厌氧生物处理的发展。 一大批高效新型厌氧生物反应器相继出现,其中就包括厌氧生物滤池。 水池、上流式厌氧污泥床、厌氧流化床等。它们的共同特点是反应器内生物固体浓度很高,泥龄很长,因此处理能力大大提高,从而使厌氧生物处理该方法能耗低,可回收能源,剩余污泥量少。 生成的污泥稳定、易于处理,充分体现了其处理高浓度有机污水的高效优势。 经过多年的发展,厌氧生物处理已成为污水处理的主要方法之一。

2、污水处理工艺流程

污水中污染物种类较多。 不能指望仅一种方法就能去除污水中的所有污染物。 一种污水往往需要由多种方法组成的处理系统才能满足处理要求。 程度。

根据污水处理程度,污水处理可分为一级、二级和三级(深度)处理。 一级处理主要是去除污水中的悬浮固体污染物,一级处理大多采用物理处理方法。 经过一级处理后,BOD只能去除污水的30%左右,仍不适宜排放。 它还必须经过二次处理。 因此,对于二级处理来说,一级处理也是预处理。 二级处理的主要任务是显着去除污水中的胶体和溶解性有机污染物(即BOD物质)。 常采用生物方法,去除率(BOD)可达90%以上。 BOD5含量可降低至20-30mg/L,一般污水即可达到排放标准。 但二级处理后的污水中仍残留有不能被微生物降解的有机污染物和氮、磷等无机盐。 深度处理往往是在二级处理工艺之后增加的处理工艺或系统,其目的是对污水进行回收再利用。 其目的是进一步去除废水中的悬浮物、无机盐等污染物。 污水回用的范围非常广泛,从工业回用到饮用水。 对回用水水质的要求也不同。 一般根据水的回用目的组合三级处理工艺。 常用的有生物反硝化法、混凝沉淀法、活性炭过滤法、离子交换法、反渗透法和电渗析法等。

污水处理工艺的组合一般应遵循先易后难、先简单后复杂的规则,即先去除大块垃圾和漂浮物,然后依次去除悬浮物、胶体物质和溶解物。 即先采用物理方法,其次采用化学方法和生物方法。

对于某种污水,由几种处理方法组成的处理系统,应根据污水的水质和水量、回收其中有用物质的可能性和经济性、水体排放的具体规定以及经过调查研究和经济比较,最后决定必要时进行一定的科学实验。 研究和科学测试是确定治疗过程的重要方法。 下面介绍一些常用的污水处理工艺。

(一)城市污水处理典型工艺

主要目标是去除污水中的BOD物质。 一般处理系统的核心是生物处理设备(包括二沉池)。 处理流程如图6-1所示。 污水首先经过格栅、沉砂池去除较大的悬浮物和砂粒杂质,然后进入初沉池去除悬浮污染物,然后进入生物处理结构(可以采用活性污泥曝气池,也可以采用生物膜结构)处理使污水中的有机污染物在好氧微生物的作用下被氧化分解。 生物处理构筑物出水进入二沉池进行泥水分离。 澄清水从二沉池排出,消毒后直接排放。 ;

去除污水中BOD同时达到脱氮除磷目的的城市污水处理工艺包括水解(酸化)-好氧生物处理工艺,A1/A2/O工艺为厌氧-兼性-好氧生物处理工艺,如如图6-2所示。

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(2)炼油废水处理典型工艺

炼油废水处理典型工艺流程如图6-3所示。

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3、污泥处理、利用和处置

污泥是污水处理的副产品,也是不可避免的产物。 城市污水和工业废水处理过程中,会产生大量的沉积物和漂浮物。 有的直接从污水中分离出来,如沉砂池中的沉淀物、初沉池中的沉淀物、隔油池和浮选池中的炉渣等; 有些是在处理过程中产生的,例如化学沉淀污泥。 通过生化方法产生的活性污泥或生物膜。 二级污水处理厂产生的污泥量约占处理污水的0.3%~5%(含水率按97%计算)。 若进行深度处理,污泥量可增加0.5~1.0倍。 污泥的成分非常复杂。 它不仅含有病原微生物、寄生虫卵、重金属离子等多种有毒物质,还可能含有植物营养素、氮、磷、钾、有机物等有效物质。 这些污泥如果不妥善处理,会造成二次污染。 因此,污泥在排放到环境中之前必须进行处理,使有毒物质得到及时处理,有用物质得到充分利用。 一般污泥处理费用约占整个污水处理厂运行费用的20%~50%。 因此,污泥处理必须引起足够的重视。

污泥处置的一般方法及流程如图6-4所示。

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(1)污泥脱水干燥

二沉池排出的剩余污泥含水率高达99%~99.5%。 污泥体较大,堆放、运输不便。 因此,污泥脱水、干化是目前最常见的污泥处理方法。 主要方法。

二沉池排出的剩余污泥一般在浓缩池中静态沉降,实现泥水分离。 当污泥在浓缩池内静止12~24小时,含水率可从99%降至97%,体积可减少至原污泥体积的1/3。

污泥自然干燥(或干化污泥)是通过渗透、蒸发和人工撇渣等过程进行脱水。 一般可将污泥含水率降低至75%左右,使污泥体积减少很多倍。 污泥机械脱水是利用过滤介质(多孔材料)两侧的压力差作为驱动力。 污泥中的水被迫通过过滤介质(称为滤液),固体颗粒被截留在介质上(称为过滤)。 ,从而达到脱水的目的。 常用的脱水机械有真空过滤脱水(真空转鼓、真空吸滤)、压滤脱水机(板框压滤机、滚筒带式过滤机)、离心脱水机等。一般采用机械方法对废水进行脱水。 泥浆含水率可降低至70%~80%。

(2)污泥消化

1.污泥厌氧消化

将污泥置于密闭消化池中,利用厌氧微生物的作用稳定有机物的分解。 这种有机物厌氧分解的过程称为发酵。 由于发酵的最终产物是沼气,因此污泥消化池也称为沼气池。 当沼气池温度为30~35℃时,正常情况下1立方米污泥可产生沼气10~15立方米,其中甲烷含量约为50%。 沼气可用作燃料,也可作为制造四氯化碳和其他化学工业的原料。

2.污泥好氧消化

需氧和兼性细菌用于在污泥处理系统中曝气和供氧。 微生物分解可生物降解的有机物(污泥)和细胞原生质并从中获取能量。

近年来,人们通过实践发现,污泥厌氧消化工艺的运行管理要求高、复杂,处理构筑物要求密闭、体积大、数量大、复杂。 因此认为污泥厌氧消化法适用于大型污水处理厂。 有大量的泥浆和大量回收的沼气。 污泥好氧消化法设备简单,操作管理方便,但运行能耗和成本较大。 适用于污泥量不大、回收沼气量较少的小型污水处理厂。 而且,当污泥受工业废水影响,难以进行厌氧消化时,也可以采用好氧消化。

3、污泥最终处理

主要含有机质的污泥经脱水、消化后可用作农田肥料。

如果需要进一步降低脱水污泥的含水率,可以将其干燥或焚烧。 干燥后污泥含水率可降至20%左右,便于运输和用作肥料。 当污泥含有有毒物质,不适合用作肥料时,应采用焚烧的方法将污泥烧成灰烬,进行完全无害化处理,可用于填埋或筑路材料。

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