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污水处理基础概念与处理方法详解

信息来源:www.ahbhhb.com   2025-03-10 17:32:13

污水处理的基础概念

污水处理

污水处理是运用各种技术和手段,对污水中的污染物质进行分离、去除和回收利用,或者将其转化为无害物质。这个过程旨在使污水达到特定的水质标准,无论是排入自然水体还是进行再利用,都需要经过物理、化学和生物的处理方法,从而实现水的净化。

污水水量

污水水量是指在一定时间内排放的污水总量,通常用立方米每天(m3/d)或立方米每小时(m3/h)来表示。

污水水质

污水水质是通过一系列物理、化学和生物指标来表征的,这些指标包括pH值、悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、油类物质、重金属、大肠杆菌数量、色度以及温度等。

SS(固体悬浮物)

SS代表固体悬浮物,是指通过滤纸过滤水样后,在105℃温度下干燥并恒重所得到的固体物质重量。其单位为毫克每升(mg/L)。

COD(化学需氧量)

COD表示在特定条件下,采用强氧化剂分析水样时所消耗的氧化剂量。它是衡量水中还原性物质含量的指标,主要反映的是有机物的污染程度。

BOD(生化需氧量)

BOD代表生化需氧量,是指在有氧环境中,微生物分解有机物所消耗的溶解氧量。通常以20℃下5天培养后的溶解氧消耗量表示,简写为BOD5。它常被用来评估可被微生物分解的有机物含量。

NH3-N(氨氮)

氨氮是指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式存在的氮。它主要来源于动物性有机物和人畜粪便。氨氮是导致水体富营养化的主要因素之一,同时也是水体中的主要耗氧污染物,对鱼类和水生生物具有毒害作用。
溶解氧,通常记作DO,是衡量水体自净能力的重要指标,表示每升水中氧气的毫克数。在污水生物处理中,根据溶解氧的含量,可以将环境状态分为厌氧、缺氧和好氧三种类型。厌氧状态时,溶解氧低于2mg/L,缺氧状态时溶解氧在2~5mg/L左右,而好氧状态则要求溶解氧在0mg/L以上。
曝气是一种将空气中的氧强制向液体中转移的过程,旨在提供足够的溶解氧。此外,它还能防止池内悬浮体下沉,加强有机物与微生物及溶解氧的接触,从而确保微生物在充足溶解氧的条件下有效分解污水中有机物。

活性污泥是由细菌、真菌、原生动物和后生动物等多种生物以及金属氢氧化物等无机物组成的絮凝物,具有出色的吸附、絮凝、生物氧化和生物合成能力。活性污泥法利用这些活性污泥在废水中的多种作用,如凝聚、吸附、氧化和分解等,来去除废水中的有机污染物。

另一方面,生物膜法则是使废水与固定支撑物表面上的生物膜接触,利用生物膜的降解或转化作用来处理废水中的有机污染物。

此外,汽浮法通过向水中通入或产生大量微细气泡,使悬浮颗粒附着其上,利用浮力原理实现固、液分离。而混凝则是一种常用的处理方法,通过向水中投加混凝剂及助凝剂,使胶体颗粒物聚合至自然沉淀的程度。

后,过滤是给水处理和废水处理中常用的方法之一,用于去除水中的悬浮物和胶体颗粒物,以确保出水质量。
在水处理领域,过滤是一种关键的工艺,它主要依赖于石英砂等粒状填料层来截留水中的悬浮物质,从而确保出水清澈透明。这一过程对于去除水中的悬浮或胶态物质非常有效,尤其是那些沉淀技术难以去除的微小粒子和细菌。此外,过滤还能在一定程度上降低BOD和COD等污染指标。

接下来,我们谈谈沉淀。沉淀是利用悬浮物与水的密度差异,通过重力沉降作用来去除水中的悬浮物。这是一种物理处理过程,对于降低水的悬浮物浓度非常有效。

废水处理是一个复杂的领域,涉及多种污染物。根据来源和特性,废水可分为生活污水和工业废水。生活污水主要来自日常生活,而工业废水则是在工业生产过程中产生的。这些废水中包含各种污染物,如固体悬浮物、有机污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物以及感官性污染物。针对这些污染物,我们需要采取不同的处理技术和策略,以确保废水得到有效的处理和回用。
各类水质标准中,都明确规定了色度、臭味、浊度、漂浮物等关键指标的限值。此外,热污染也是一个不容忽视的问题,它主要源于废水温度的异常升高。

接下来,我们详细了解一下水质标准。这些标准旨在确保用水对象,无论是饮用还是工业用途,都能获得安全、适宜的水质。水质标准分为标准、地方标准和行业标准等多个层次,以确保从不同层面和角度对水质进行把控。

在污水处理方面,我国也制定了多项标准。例如,《地表水环境质量标准》规定了江河、湖泊等水域的水质要求;《城市污水处理厂污水污泥排放标准》则明确了城市污水处理厂排放污泥的标准;而《城镇污水处理厂污染物排放标准》则进一步规范了城镇污水处理厂的出水、废气排放和污泥处置等环节。

此外,地方标准和行业标准也是水质管理的重要组成部分。地方标准根据不同地区的实际情况,制定了更具针对性的排放要求;而行业标准则针对特定行业,如柠檬酸工业、纺织染整工业等,提出了相应的污染物排放标准。这些标准的综合应用,构成了我国水质管理的完整体系。
《医疗机构水污染物排放标准(GB18466-2005)》

废水处理方法概览

废水处理方法主要分为两大类:分离法和转化法。

(一) 分离法

针对不同形态的污染物,我们采用不同的分离方法。对于离子态的污染物,我们使用离子交换法、电解法等;对于分子态的污染物,则采用萃取法、精馏法等;对于胶体和悬浮物,则通过混凝法、气浮法等进行分离。

(二) 转化法

转化法主要基于化学或生化反应,将污染物转化为无害或低害物质。化学转化方法包括中和法、氧化还原法等,而生化转化则主要依赖活性污泥法、生物膜法等微生物处理技术。

在处理过程中,我们还需要根据实际情况选择合适的预处理、一级处理、二级处理和深度处理工艺。预处理环节主要涉及温度、水质水量的调节,以及隔油等操作;一级处理则着重去除废水中的悬浮固体和漂浮物质;二级处理则主要针对胶体和溶解状态的有机污染物质进行去除;而深度处理则进一步优化出水水质,确保达到排放标准。
A/O工艺在除磷方面的应用
A/O工艺,也被称为厌氧-好氧工艺,是一种常用的废水处理方法。在除磷方面,该工艺具有显著的效果。通过厌氧段的释磷和好氧段的超量吸磷,可以有效地去除废水中的磷。这一工艺流程简单、操作方便,因此在污水处理领域得到了广泛的应用。
A2/O工艺(脱氮除磷)
A2/O工艺,也被称为厌氧-缺氧-好氧工艺,是一种集脱氮与除磷于一体的废水处理方法。该工艺通过特定的操作流程,不仅能够有效去除废水中的磷,还能实现氮的去除。这一技术被广泛应用于污水处理领域,特别是在需要同时处理氮和磷的场合。
SBR工艺,即间歇式活性污泥法,是一种以间歇曝气方式运行的活性污泥污水处理技术,也被称为序批式活性污泥法。
CASS工艺,即循环式活性污泥法,是对SBR工艺的一种改进。它将SBR的反应池划分为生物选择区(预反应区)和主反应区两部分。在主反应区的后部,配备了可升降的滗水装置,使得系统能够连续进水并间歇性排水,从而实现了周期性的循环运行。这一设计不仅集成了曝气与沉淀的功能,还方便了排水。
而氧化沟则是传统活性污泥法的一种改良形式。它呈现为一个封闭的环状沟,使得混合液能够在其中持续循环。这种设计巧妙地形成了厌氧、缺氧和好氧的区域,并且用表面机械曝气替换了传统的鼓风曝气方式。
生物膜法
生物膜法包括生物接触氧化法、生物滤池、BAF、生物流化床、MBR以及生物转盘等技术。其原理是:在填料表面,含有营养物质和接种微生物的污水缓慢流动,随着时间的推移,微生物会逐渐附着在填料上并繁殖生长,从而形成一层薄薄的生物膜。

接触氧化法

接触氧化法是一种融合了活性污泥法和生物膜法优势的废水生化处理技术。其核心设备是生物接触氧化滤池。在该方法中,曝气池内装有如焦炭、砾石、塑料蜂窝等不透水的填料,这些填料被水完全浸没。通过鼓风机在填料底部注入氧气,形成上升气流。废水在气流的带动下,自由地通过填料层,而活性污泥则附着在填料表面,不随水流移动。由于生物膜受到上升气流的强烈冲击和搅动,它不断更新,进而提升了净化效果。
BAF,即Biological Aerated Filter,中文译为曝气生物滤池。这种工艺不仅具备去除SS(悬浮固体)、COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)、进行硝化、脱氮、除磷以及去除AOX(有害物质)的多重功能,而且其之处在于生物氧化与悬浮固体截留的融合,从而节省了后续的沉淀池(二沉池)需求。此外,BAF还具有容积负荷和水力负荷大、水力停留时间短、基建投资省、出水水质优以及运行能耗和费用低等显著优势。

另一方面,MBR,即膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor),是一种创新的水处理技术,它将膜分离技术与生物处理技术巧妙结合。
厌氧生物处理
厌氧生物处理技术,是利用厌氧性微生物的代谢能力,在被还原有机物作为受氢体的同时,产生具有能源价值的甲烷气体。这一过程无需外源能量输入,使得该技术具有显著的节能优势。该技术不仅适用于处理高浓度的有机废水,例如进水BOD浓度高达数万mg/l的情况,也广泛应用于低浓度有机废水的处理,例如城市污水处理等领域。其中,升流式厌氧污泥床(UASB)作为典型的厌氧反应器,被广泛采用。
EGSB(Expanded Granular Sludge Bed),中文译为膨胀颗粒污泥床,其结构与UASB反应器有共通之处,同样包含进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统。然而,EGSB反应器独具特色,配备了专门的出水回流系统。其外观通常为