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污水处理的基本方法

作者:admin发布时间:2020-11-19 19:02

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  污水处理的基本方法 污水治理基本方法 一、污水的物理处理 ? 二、污水的化学处理 ? 三、污水的生物处理 ? ? ? ? 污水中的污染物一般以悬浮态、胶 体和溶解态三种形态存在。 污水物理处理的对象主要是悬浮态 和部分的胶体,因此污水的物理处 理一般又称为污水的固液分离处理。 污水的化学处理就是利用化学反应 的方法去除水中的污染物,其处理 对象主要是无机物质和少数难以降 解的有机物质。 污水的物理处理: ? ? ? ? ? ? ? 一、污水过滤分离处理 1.格栅与筛网 2.粒状材料过滤 二、污水的重力分离处理 1.沉淀分类 2.沉砂池 3.沉淀池 一、污水过滤分离处理 ? ? ? 悬浮固体受到一定的限制,污水流动而将悬 浮固体抛弃,其固液分离效果取决于限制固 体的过滤介质。根据过滤介质(材料)的不同, 过滤分为粗滤、微滤、膜滤和粒状材料过滤 等四种类型。 粗滤是用格栅、筛网等,截留污水中较粗 的悬浮(漂浮)固体; 粒状材料过滤是水处理中最常用的固液分 离方法,采用的过滤材料一般称滤料,它们 可以去除几十微米到胶体级的污染颗粒。 ? 微滤截留污水中 0.1~100μ m的悬浮固体, 如一般采用的微滤机筛网尺寸 在15~65μ m之间; 膜滤则采用各类人工膜作为过滤介质, 其推动力主要是压力差和电位差。污水 处理中利用压力差作为推动力的膜法有 超滤(UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)等, 以电位差为推动力的有电渗析(ED)等, 它们可以去除污水中呈溶解态的污染物 质。 ? ? ? 粗滤、微滤等过滤因污染物都被截留在过 滤介质的表面,所以又称表面过滤(surface filtration);而粒状材料过滤时,污染物可以 深入到过滤介质的内部,所以又称深床过滤 (depth filtration)或滤层过滤。 表面过滤的机理比较简单,它是在各类动 力条件下,通过过滤介质(栅、网、膜)孔隙 对悬浮固体的阻截作用而形成固液分离。深 床过滤去除悬浮固体的机理比较复杂,它涉 及到随水流流动的固体颗粒如何脱离水流流 线而与滤料表面接触,即迁移机理;以及粘 附机理。 (一) 格栅与筛网 ? ? 格栅与筛网 , 属于污水固液分离处理的 粗滤,也是污水的预处理。所谓污水的预 处理是指污水在进入主体处理构筑物之前 的处理过程,所以预处理又称前处理。 格栅和筛网是安装在泵房集水井进口处 或污水处理厂前端的一组平行栅条或筛网, 主要用以拦截污水中的漂浮物和粗大的悬 浮物,如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、 蔬菜、塑料制品等,以便减轻后续处理构 筑物的处理负荷,并使之正常运行。 格栅的 作用 格栅由一组(或多组)相 平行的金属栅条与框架组 成,倾斜安装在进水的渠 道,或进水泵站集水井的 进口处,以拦截污水中粗 大的悬浮物及杂质。 作用:去除可能堵塞水泵 机组及管道阀门的较粗大 悬浮物,并保证后续处理 设施能正常运行。 选用栅条间距的原则: 不堵塞水泵和水处理厂 站的处理设备。 1 格栅的构造与分类 2-2 表2-1格栅的分类 格栅分类特征 格 栅 名 称 说 明 粗格栅 按格栅间距分 栅条间隙 40mm 栅条间隙l0~30mm 栅条间隙 10mm 主要是粗格栅 机械清渣 细格 密格栅 人工清渣格栅 按清渣方式分 机械清渣格栅 GL型格栅除污机 上海石洞口污水处理厂 上海嘉定水质净化厂 曝气沉砂池前细格栅 3筛 网 ? ? ? 筛网广泛用于纺织、造纸、化纤等类的工业废水 处理。近年城市污水处理中也越来越多地使用筛 网。 主要优点:可截留所有对后续处理构成困难的纤 维状污染物,减少后续设备的维护工作量;可截 留大颗粒的有机污染物,减小初次沉淀池的污泥 量,有时为有利于脱氮除磷还可不设初沉淀池, 同时,还可使后续处理中的污泥更均质,既利于 污泥的农用,也利于污泥消化,使消化池浮渣盖 的形成减轻。 筛网按网眼尺寸分为粗筛网络(≥1mm)、中筛网 (1~0.05mm)和微筛网(≤0.05mm),城市污水 处理中,常采用粗、中筛网。 作用 筛网 用于废水处理或 短小纤维的回收 型式 振动筛网 水力筛网 (二) 粒状材料过滤 ? ? ? ? ? 在水处理过程中,过滤一般是指以石英砂等 粒状滤料层截留水中悬浮杂质,从而使水获得澄 清的工艺过程,采用的过滤材料一般称滤料。 过滤的作用主要是去除水中的悬浮或胶态杂 质,特别是能有效地去除沉淀技术不能去除的微 小粒子和细菌等,对 BOD5 和 COD 等也有某种程 度的去除效果。多用于污水的深度处理,包括中 水处理。污水处理工程中的过滤是由过滤池实现 的。某些炼油厂,在含油废水经气浮或混凝沉淀 后,再通过过滤池做进一步处理。 1 过滤机理 2 滤池的分类 3 滤池的构造 1. 过滤机理 ? ? 过滤过程是:当污水进入滤料层时,较 大的悬浮物颗粒被截留下来,而较微细的 悬浮颗粒则通过与滤料颗粒或已附着的悬 浮颗粒接触,出现吸附和凝聚而被截留下 来。一些附着不牢的被截留物质在水流作 用下,随水流到下一层滤料中去。 过滤池分离悬浮颗粒的过程涉及多种因素, 其机理一般分为三类,即迁移机理、附着 机理和脱落机理。 ? ? ? ? ? ? (1) 按滤速大小,可分为慢滤池( 4 m/h)、 快滤池(4~10 m/h)和高速滤池(10 ~ 60 m /h); (2) 按水流过滤层的方向,可分为上向流、下 向流、双向流、径向流等; (3) 按滤料种类,可分为砂滤池、煤滤池、煤砂滤池等; (4) 按滤料层数,可分为单层滤池、双层滤池 和多层滤池; (5) 按 水 流 性 质 , 可 分 为 压 力 滤 池 ( 水 头 15~25m)和重力滤池(水头为4~5m); (6) 按进出水及反冲洗水的供给和排出方式, 可分为普通快滤池、虹吸滤池、无阀滤池等。 2 . 滤池的分类 3 . 滤池的构造 ? 快滤池一般用钢 筋混凝土建造, 池内有排水槽、 滤料层、垫料层 和配水系统;池 外有集中管廊, 配有进水管、出 水管、冲洗水管、 冲洗水排出管等 管道及附件。 图2-9 快速滤池原理图 ? ① 单层滤料滤池 ② 双层滤料滤池 ③ 三层滤料滤池 2-10 二、污水的重力分离处理 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (一)沉淀分类 (二)沉砂池 1.沉砂池的作用、位置 2.沉砂池的工作原理 3.沉砂池分类 4.沉砂池工程设计原则与主要参数 (三)沉淀池 1.沉淀池组成 2.沉淀池种类与作用 3.沉淀池的运行方式 4.设计原则及参数 ? ? 污水中许多悬浮固体的密度比水 大,在水中它们可以自然地下沉,利 用这一原理进行的污水固液分离过程 称为沉淀。沉淀法是水处理中最基本 的方法之一。 污水处理的重力固液分离(沉淀) 装置一般分为两类:一类是沉淀无机 固体为主的装置,通称为沉砂池;另 一类是沉淀有机固体为主的装置,通 称沉淀池。 沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能,在重力作 用下产生下沉作用,以达到固液分离的一种过程。 沉淀处理工艺的四种用法 沉砂池:用以去除污水中的无机性易沉物 初次沉淀池:较经济的去除悬浮有机物,减轻后续生物处 理构筑物的有机负荷 二次沉淀池:用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活 性污泥等,使处理后的水得以澄清。 污泥浓缩池:将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩, 以减小体积,降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。 根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和 浓度,沉淀可分成四种类型 自由沉淀 絮凝沉淀 区域沉淀或 成层沉淀 压缩沉淀 悬浮颗粒浓度不高;沉淀过程中悬浮固体 悬浮颗粒浓度不高;沉淀过程中悬浮 悬浮颗粒浓度很高;颗粒相互之间已挤 悬浮颗粒浓度较高( 5000mg/L以上); 之间互不干扰,颗粒各自单独进行沉淀, 颗粒之间有互相絮凝作用,颗粒因相 压成团状结构,互相接触,互相支承, 颗粒的沉将受到周围其它颗粒的影响, 颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中,颗粒 互聚集增大而加快沉降,沉淀轨迹呈 下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用 颗粒间相对位置保持不变,形成一个整 曲线。沉淀过程中,颗粒的质量、形 下被挤出,使污泥得到浓缩。二沉池污 体共同下沉,与澄清水之间有清晰的泥 的物理性质不变。发生在沉砂池中。 状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属 泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在 水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发 生。 于这种类型。 压缩沉淀。 (二)沉砂池 1.沉砂池一般位于泵站之前或初沉池之前, 用以分离水中较大的无机颗粒,如砂子、 煤渣等。以使水泵、管道免受磨损和阻塞; 减轻沉淀池的无机负荷;改善污泥的流动 性,以便于排放、输运。 2.分类: ? 按池内水流方向的不同,可分为平流式、 竖流式、离心式、旋流式(曝气沉沙池) 等。 沉砂池 的作用 从污水中去除砂子、煤渣等比重较 大的无机颗粒,以免这些杂质影响 后续处理构筑物的正常运行。 沉砂池的 工作原理 以重力或离心力分离为基础,即将 进入沉砂池的污水流速控制在只能 使比重大的无机颗粒下沉,而有机 悬浮颗粒则随水流带走。 沉砂池的 几种型式 平流式、竖流式、曝气沉砂池 曝气沉砂池剖面示意 曝气管 集砂槽 佛山市南海区西樵污水处理厂 土建基本完成的细格栅和曝气沉沙池 上海嘉定水质净化厂 (三) 沉淀池 ? ? ? 沉淀池是分离悬浮物的一种常用构筑物。 按在污水处理流程中所处的位置,可分为初次 沉淀池和二次沉淀池。 初次沉淀池设置在沉砂池之后,某些生物 处理构筑物之前,其作用主要去除有机固体颗 粒,可去除污水中悬浮固体40%~55%,同时 也可去除悬浮性BOD5,一般为总BOD5的 20%~30%,因而可降低生物处理构筑物的有 机负荷。 二次沉淀池设置在生物处理构筑物之后, 沉淀生物处理构筑物出水中的微生物固体,与 生物处理构筑物共同构成处理系统。 沉淀池 按使用功能分 初次沉淀池 二次沉淀池 生物处理法中的预处 理,去除约30%的 BOD5,55%的悬浮物。 生物处理构筑物后, 是生物处理工艺的 组成部分。 沉淀池 按水流方向分 平流式 竖流式 池内水流由下向上 池型:长方形 一端进水 另一端出水 贮泥斗在池进口 辐流式 池内水流向四周辐流 池型:多为圆形,有方形或多角形 池中央进水,池四周出水 贮泥斗在池中央 沉淀池特点与适用条件 沉淀池由五部分组成 沉淀池由五部分组成: 进水区、出水区的功能是使水流的进入与流出保持平稳, 以提高沉淀效率。 沉淀区 贮泥区贮存、浓缩与排放污泥。 缓冲区避免水流带走沉在池底的污泥。 缓冲区 沉淀池的运行方式 间歇式 工作过程:进水、 静止、排水 污水中可沉淀的悬浮物在 静止时完成沉淀过程,由 设置在沉淀池壁不同高度 的排水管排出。 连续式 污水连续不断 地流入与排出 污水中可沉颗粒的沉淀在 流过水池时完成,这是可 沉颗粒受到重力所造成的 沉速与水流流动的速度两 方面的作用。 清河污水处理厂沉淀池 北仓污水处理厂 佛山市南海区西樵污水处理厂 土建施工中的反应池和沉淀池全景 二号沉淀池在进行模板安装工作 张家口主城区污水处理厂 出水 排泥 进水 中心进水周边出水辐流式沉淀池示意图 辐流式沉淀池(乐百氏食品废水) 上海嘉定水质净化厂 辐流式初沉池 上海嘉定水质净化厂 辐流式二沉池 污水的化学处理: ? ? ? ? ? ? ? ? 一、化学混凝 1.混凝原理 2.混凝剂和助凝剂 二、中和法 1.投加法 2.过滤法 三、化学沉淀法 四、氧化还原法 污水的化学处理是利用化学反应的作用以去除 水中的杂质。 处理对象主要是污水中无机的或有机的(难于生 物降解的)溶解物质或胶体物质。 常用的化学处理方法有化学混凝、中和法、化 学沉淀法和氧化还原法。 1. 混凝原理 混凝过程示意图 加 入 混 凝 剂 形成微粒或微絮凝 体,这些微絮凝体 加 沉降性能较差 入 絮 凝 剂 沉降性好的 粗大絮体 水体中呈稳定状 态的胶体物质 胶体 凝聚 絮凝 絮体成长 胶体脱稳、碰撞 化学混凝处理的对象 主要是水中的微小悬浮物 和胶体杂质。 2. 混凝剂和助凝剂 1) 混凝剂 混凝剂效果良好 对人体健康无害 要求 价廉易得 使用方便 ? ? ? ? 凝聚是瞬时的,所需的时间是将化学药 剂扩散到全部水中的时间。 絮凝则与凝聚作用不同,它需要一定的 时间让絮体长大,但在一般情况下两者 难以截然分开。 混凝剂(coagulant):一般把能起凝聚与 絮凝作用的药剂统称为混凝剂。 助凝剂(coagulant aids):当单用混凝 剂不能取得良好效果时,可投加某类辅 助药剂以提高混凝效果,这种辅助药剂 称为助凝剂。 混凝剂 ? ? ? ? ? 混凝沉降 ( 或浮上 ) 法是目前国内外普遍用来提高 水质的一种既经济又简便的方法。混凝剂按照混凝 机理的不同,可分为凝聚剂和絮凝剂两大类。 凝聚剂主要为无机盐电解质。工业上常用的凝聚剂 多为阳离子型。凝聚剂可分为以下类型。 无机盐:如硫酸铝和硫酸铝钾,俗称明矾、硫酸 铁和硫酸亚铁、碳酸镁、铝酸钠、氯化铁和氯化铝、 氯化锌等。 金属氢氧化物:如氢氧化铝[Al(OH)3]、氢氧化铁 [Fe(OH)3]、氢氧化钙[Ca(OH)2]或石灰等。 聚合无机盐:是一类高效凝聚剂,主要是聚合铝、 聚合铁。 ? ? ? 絮凝剂为有一定线形长度的高分子有 机聚合物。絮凝剂的种类很多,按其来 源可分为天然的和合成的两大类,按官 能团分类主要有:阴离子、阳离子和非 离子三大类型。 天然高分子絮凝剂主要有淀粉、单宁、 纤维素、藻朊酸纳、古尔胶、动物胶和 白明胶等。 人工合成的絮凝剂中,用的最为广泛的 要属聚丙烯酰胺及其衍生物。 2)助凝剂 (1)pH调整剂 ? 常用的 pH 调整剂包括石灰、硫酸、氢氧化钠、碳酸 钠等。 (2)絮体结构改良剂 ? 如活性硅酸、粘土等。 (3)氧化剂 ? 可投加氯气、次氯酸钠、臭氧等氧化剂来破坏有机 物,以提高混凝效果。 二、中 和 法 ? ? 使用酸和碱为工业原料的工厂往往要排放 酸性污水和碱性污水。酸性和碱性污水的处理 常用的就是中和法。如果同一工厂或相邻工厂 同时有酸性污水和碱性污水,可以先让两种污 水相互中合,然后再加中和剂中和剩余的酸或 碱,从而达到以废治废,降低处理成本的目的。 中和剂能制成溶液或料浆时,可用投加法; 中和剂为块料时,可用过滤法。用烟道气中和 碱性污水时,可在塔式反应器中接触中和。常 用的碱性中和剂有石灰、电石渣、石灰石和白 云石等。常用的酸性中和剂有废酸、粗制酸和 烟道气等。 1. 投加法 常用药剂是石灰、电石渣、石灰石等,有时也采 用苛性钠和碳酸钠。 中和药剂的投加量,可按化学反应式进行估算。 石灰常使用熟石灰,配制成石灰乳液,浓度在10 %左右,反应在池中进行。 石灰量多时,可用生石灰。 为了防止产生沉淀,石灰乳槽均装有搅拌设备。 2. 过滤法 石灰石或白云石作中和剂时常呈粗粒状,可作 滤料,故用过滤法。 三、化学沉淀法 ? 化学沉淀法就是用易溶的化 学药剂,使污水中的某种离子以其 难溶盐或氢氧化物的形式析出,从 而使污水达到净化的方法。污水处 理中,常用化学沉淀法除去的离子 有:Hg2+、Cd2+、pb2+、Cu2+、 Zn2+、Cr6+、SO42-、PO43-等。 用易溶的化学药剂(可称沉淀剂)使溶液中某种 离子以它的一种难溶的盐和氢氧化物形式从溶液中 析出,在化学上称沉淀法,在化工和环境工程上称 化学沉淀法。 废水处理中,常用化学沉淀法去除废水中的有 害离子,阳离子如Hg2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、 Cr6+,阴离子如SO42-、PO43-。 难溶盐和难溶氢氧化物在溶液中的离子的浓度 之积(称溶度积Ks)是常数,当能结合成难溶盐的两 种离子的浓度之积超过这盐的溶度积时,该盐将析 出,而这两种离子的浓度将下降,需要去除的离子 就与水分离。 四、氧化还原法 ? ? ? ? ? 化还原法在污水处理中不很常见。只有在处理 特殊污水时采用。电镀污水处理中除去铬酸根和氰 根可用氧化还原法。含汞污水也可用氧化还原法回 收汞。有色污水也可用氧化法脱色。 按照污染物的净化原理,氧化还原处理法包括 药剂法、电解法和光化学法三类,在选择处理药剂 和方法时,应遵循下述原则: ①处理效果好,反应产物无毒无害,最好不需进 行二次处理; ②处理费用合理,所需药剂与材料来源广、价格 廉; ③操作方便,在常温和较宽的 pH范围内具有较快 的反应速度。 污水的生物处理: ? ? ? 植物修复 微生物修复 活性污泥法 植物修复 ? ? ? ? 恢复湖泊水生生物 水生植物塘 漂浮栽植植物 富营养化区域栽培大型海藻 微生物修复 ? ? 地下水自然修复 添加生物试剂修复污染的湖泊 活性污泥法 ? 活性污泥是向废水中连续通入空气, 经 一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成 的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团 为主的微生物群,具有很强的吸附与氧 化有机物的能力。 结语 ? 以上方法各有其适应范围,必须取长补短,相互补 充,往往很难用一种方法就能达到良好的治理效果。 一种废水究竟采用哪种方法处理,首先是根据废水 的水质和水量、水排放时对水的要求、废物回收的 经济价值、处理方法的特点等,然后通过调查研究, 进行科学试验,并按照废水排放的指标、地区的情 况和技术可行性而确定。 谢谢观看!

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