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        科普知識

        污水系統原理

        更新時間:2018-02-08  瀏覽次數:884

        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化為污泥。三級處理是污水的深度處理,它包括營養物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術對污水進行消毒??赡芨鶕幚淼哪繕撕退|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--產水
        如果是一般的地表水,在進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。
        水進行循環凈化。
        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絮凝的污染物進一步去除,它通過濾料的截留、沉降和吸附作用,達到凈水的目的。
        二.適用范圍
        1.用于要求出水濁度≤5mg/L能符合飲用水質標準的工業用水、生活用水及市政給水系統;
        2.工業污水中的懸浮物、固體物的去除;
        3.可用作離子交換法軟化、除鹽系統中的預處理設備,對水質要求不高的工業給水的粗過濾設備;
        以及用在游泳池循環處理系統、冷卻循環水凈化系統等。

        催化電解 
        該技術是在不通電的情況下,利用微電解設備中填充的微電解填料產生“原電池”效應對廢水進行處理。當通水后,在設備內會形成無數的電位差達1.2V 的“原電池”?!霸姵亍币詮U水做電解質,通過放電形成電流對廢水進行電解氧化和還原處理,以達到降解有機污染物的目的。在處理過程中產生的新生態[.O H] 、[H] 、[O]、Fe2+ 、Fe3+等能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應,比如能破壞有色廢水中的有色物質的發色基團或助色基團,甚至斷鏈,達到降解脫色的作用;生成的Fe2+ 進一步氧化成Fe3 +,它們的水合物具有較強的吸附- 絮凝活性,特別是在加堿調pH 值后生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑,它們的絮凝能力遠遠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、操作維護方便、電力消耗低等優點,可廣泛應用于工業廢水的預處理和深度處理中。應用廢水種類:染料廢水、焦化廢水、醫藥廢水、農藥廢水、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、垃圾滲濾液等工業類廢水。


        陽極:Fe - 2e →Fe2+ E(Fe / Fe2+)=0.44V
        陰極:2H﹢ + 2e →H2 E(H﹢/ H2)=0.00V
        當有氧存在時,陰極反應如下:
        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生產而成,屬新型投加式無板結微電解填料。作用于電鍍廢水,可高效去除COD、降低色度、提高可生化性,處理效果穩定持久,同時可避免運行過程中的填料鈍化、板結等現象。本填料是微電解反應持續作用的重要保證,為當前電鍍廢水的處理帶來了新的生機。

        機械處理 
        機械(一級)處理工段包括格柵、沉砂池、初沉池等構筑物,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物的去除;在原污水水質特性不利于除磷脫氮的情況下,初沉的設置與否以及設置方式需要根據水質特注的后續工藝加以仔細分析和考慮,以保證和改善除磷除脫氮等后續工藝的進水水質。另一種方法是應用化學處理,應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物為主要目的,其工藝構成多種多樣,可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化溝法、穩定塘法、土地處理法等多種處理方法。日前大多數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,完成有機物的分解和生物體的合成,將有機污染物轉變成無害的氣體產物(CO2)、液體產物(水)以及富含有機物的固體產物(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類和環境類兩大類:
        基質類包括營養物質,如以碳元素為主的有機化合物即碳源物質、氮源、磷源等營養物質、以及鐵、鋅、錳等微量元素;另外,還包括一些有毒有害化學物質如酚類、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,盡管在高溫環境(50℃~70℃)和低溫環境(-5~0℃)中也活躍著某些類的細菌,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,微生物的生理活動旺盛,其活性隨溫度的增高而增強,處理效果也越好。超出此范圍,微生物的活性變差,生物反應過程就會受影響。一般的,控制反應進程的最高和最低限值分別為35℃和10℃。
        (2)菌膠團解體,處理效果急劇惡化。
        (3)溶解氧。對好氧生物反應來說,保持混合液中一定濃度的溶解氧至關重要。當環境中的溶解氧高于0.3mg/l時,兼性菌和好氧菌都進行好氧呼吸;當溶解氧低于0.2-0.3mg/l接近于零時,兼性菌則轉入厭氧呼吸,絕大部分好氧菌基本停止呼吸,而有部分好氧菌(多數為絲狀菌)還可能生長良好,在系統中占據優勢后常導致污泥膨脹。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,經濟上不合算。
        在所有影響因素中,基質類因素和PH值決定于進水水質,對這些因素的控制,主要靠日常的監測和有關條例、法規的嚴格執行。對一般城市污水而言,這些因素大都不會構成太大的影響,各參數基本能維持在適當范圍內。溫度的變化與氣候有關,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,在經濟上和工程上都不是十分可行的。因此,一般是通過設計參數的適當選取來滿足不同溫度變化的處理要求,以達到處理目標。因此,工藝控制的主要目標就落在活性污泥本身以及可通過調控手段來改變的環境因素上,控制的主要任務就是采取合適的措施,克服外界因素對活性污泥系統的影響,使其能持續穩定地發揮作用。
        實現對生物反應系統的過程控制關鍵在于控制對象或控制參數的選取,而這又與處理工藝或處理目標密切相關。
        前已述及溶解氧是生物反應類型和過程中一個非常重要的指示參數,它能直觀且比較迅速地反映出整個系統的運行狀況,運行管理方便,儀器、儀表的安裝及維護也較簡單,這也是近十年中國新建的污水處理廠基本都實現了溶解氧現場和在線監測的原因。

        三級處理
        三級處理是對水的深度處理,它將經過二級處理的水進行脫氮、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生的初沉污泥、二級處理工段產生的剩余活性污泥以及三級處理產生的化學污泥。由于這些污泥含有大量的有機物和病原體,而且極易腐敗發臭,很容易造成二次污染,消除污染的任務尚未完成。污泥必須經過一定的減容、減量和穩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。所以在實際的應用過程中,污水處理過程中的污泥處理也是相當關鍵的。

        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物,有機物,細菌,熱原及其它顆粒等,是透析用水之處理中最重要的一環。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濃度較高的另一方,直到兩側的濃度相等為止。在還沒達到平衡之前,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流向低濃度的一側,這種現象就叫作"反滲透"。反滲透的純化效果可以達到離子的層面,對於單價離子(monovalent ions)的排除率(rejection rate)可達90%-98%,而雙價離子(divalent ions)可達95%-99%左右(可以防止分子量大於200道爾敦的物質通過)。
        反滲透水處理常用的半透膜材質有纖維質膜(cellulosic),芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides),polyimide或polyfuranes等,至於它的結構形狀有螺旋型(spiral wound),空心纖維型(hollow fiber)及管狀型(tubular)等。至於這些材質中纖維素膜的優點是耐氯性高,但在堿性的條件下(pH ≥8.0)或細菌存在的狀況下,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,它可以排除細菌,病毒及熱原甚至各種溶解性離子等,所以在準備血液透析析釋用水最好準備這一道步驟。
        反滲透系統的調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
        運行前準備
        試車運行
        分離流程
        反滲透膜分離工藝設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入膜組件后,濃縮液和產水被連續引出,這種方式水的回收率不高,工業應用較少。另一種形式是一級一段循環式工藝,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,因此產水量大,但產水水質下降。
        ②一級多段法當用反滲透作為濃縮過程時,一次濃縮達不到要求時,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,產水量相應加大。
        ③兩級一段法當海水除鹽率要求把NaCl從35000 mg/L降至5

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