污水系統(tǒng)原理
更新時間：2018-02-08 瀏覽次數(shù)：3120
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(yǎng)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。可能根據(jù)處理的目標和水質的不同，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(chǎn)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(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(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)中的預處理設備，對水質要求不高的工業(yè)給水的粗過濾設備；
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(chǎn)生“原電池”效應對廢水進行處理。當通水后，在設備內(nèi)會形成無數(shù)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(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，比如能破壞有色廢水中的有色物質的發(fā)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(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(yōu)點，可廣泛應用于工業(yè)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(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(chǎn)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(wěn)定持久，同時可避免運行過程中的填料鈍化、板結等現(xiàn)象。本填料是微電解反應持續(xù)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(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(jù)水質特注的后續(xù)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(xù)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(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(chǎn)物（CO2）、液體產(chǎn)物（水）以及富含有機物的固體產(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類和環(huán)境類兩大類：
基質類包括營養(yǎng)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(yǎng)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(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，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(huán)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?yún)捬鹾粑^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(jiān)測和有關條例、法規(guī)的嚴格執(zhí)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(shù)基本能維持在適當范圍內(nèi)。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(jīng)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(shù)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(diào)控手段來改變的環(huán)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(tǒng)的影響，使其能持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮作用。
實現(xiàn)對生物反應系統(tǒng)的過程控制關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(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(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(fā)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(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(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(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流向低濃度的一側，這種現(xiàn)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(yōu)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(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(chǎn)水被連續(xù)引出，這種方式水的回收率不高，工業(yè)應用較少。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(chǎn)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
