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來源: | 作者:szlqwcom | 發布時間: 2019-08-08 | 238 次瀏覽 | 分享到:
人類進行水處理的方式已經有相當多年曆史,物理方法包括利用各種孔徑大小不同的濾材,利用吸附或阻隔方式,將水中的雜質排除在外,吸附方式中較重要者為以活性炭進行吸附,阻隔方法則是將水通過濾材,讓體積較大的雜質無法通過,進而獲得較為幹淨的水。另外,物理方法也包括沉澱法,就是讓比重較小的雜質浮於水麵撈出,或是比重較大的雜質沉澱於下,進而取得。化學方法則是利用各種化學藥品將水中雜質轉化為對人體傷害較小的物質,或是將雜質集中,曆史最久的化學處理方法應該可以算是用明礬加入水中,水中雜質集合後,體積變大,便可用過濾法,將雜質去除。
      人類進行水處理的方式已經有相當多年曆史,物理方法包括利用各種孔徑大小不同的濾材,利用吸附或阻隔方式,將水中的雜質排除在外,吸附方式中較重要者為以活性炭進行吸附,阻隔方法則是將水通過濾材,讓體積較大的雜質無法通過,進而獲得較為幹淨的水。另外,物理方法也包括沉澱法,就是讓比重較小的雜質浮於水麵撈出,或是比重較大的雜質沉澱於下,進而取得。化學方法則是利用各種化學藥品將水中雜質轉化為對人體傷害較小的物質,或是將雜質集中,曆史最久的化學處理方法應該可以算是用明礬加入水中,水中雜質集合後,體積變大,便可用過濾法,將雜質去除。

隨著人類生活不斷提高水體富營養化氨氮、磷等營養鹽問題和國家環保局對汙水排放標準一步步提高,沿用了許多年傳統的“一級處理”及“二級處理”水處理工藝技術和設備,已經難以適應當今的高濁度和高濃度汙水的處理要求,而且處理工藝流程長,係統龐大,而且還散發大量臭氣。運營者要想達到最新排放標準,需要從新再投入高額的資金擴建原有汙水處理係統,加大占地麵積使用和高額的汙水處理設備及高額後期維護費用,然而,傳統的汙水深度處理再生回用技術係統(如活性炭過濾、微孔過濾、滲透膜淨化等技術係統)投資高、後期維護運行費用高,太多的運營者難以承受。以下來我們詳細介紹幾種水處理工藝:

        簡單講,“水處理”就是通過物理、化學、生物的手段,去除水中一些對生產、生活不需要的有害物質的過

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程。是為了適用於特定的用途而對水進行的沉降、過濾、混凝、絮凝,以及緩蝕、阻垢等水質調理的過程。由於社會生產、生活與水密切相關。因此,水處理領域涉及的應用範圍十分廣泛,構成了一個龐大的產業應用。


水處理包括:汙水處理和飲用水處理兩種,有些地方還把汙水處理再分為兩種,即汙水處理和中水回用兩種。經常用到的水處理藥劑有:聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、堿式氯化鋁,聚丙烯酰胺,活性炭及各種濾料等。
水處理的效果可以通過水質標準衡量。
為達到成品水(生活用水、生產用水或可排放廢水)的水質要求而對原料水(原水)的加工過程。
加工原水為生活或工業的用水時,稱為給水處理;
加工廢水時,則稱廢水處理。廢水處理的目的是為廢水的排放(排入水體或土地)或再次使用(見廢水處置、廢水再用)。
循環用水係統以及水的再生處理中,原水是廢水,成品水是用水,加工過程兼具給水處理和廢水處理的性質。水處理還包括對處理過程中所產生的廢水和汙泥的處理及最終處置(見汙泥處理和處置),有時還有廢氣的處理和排放問題。水的處理方法可以概括為三種方式:①最常用的是通過去除原水中部分或全部雜質來獲得所需要的水質;②通過在原水中添加新的成分,通過物理或化學反應後來獲得所需要的水質;③對原水的加工不涉及去除雜質或添加新成分的問題。
水中雜質和處理方法  水中雜質包括挾帶的粗大物質、懸浮物、膠體和溶解物。粗大的物質如河中漂浮的水草、垃圾、大型水生物、廢水中的砂礫以及大塊汙物等。給水工程中,粗大雜質由取水構築物的設施去除,不列入水處理的範圍。
廢水處理中,去除粗大的雜質一般屬於水的預處理部分。懸浮物和膠體包括泥沙、藻類、細菌、病毒以及水中原有的和在水處理過程中所產生的不溶解物質等。溶解物有無機鹽類、有機化合物和氣體。去除水中雜質的處理方法很多,主要方法的適用範圍可以大致按雜質的粒度來劃分(圖1)。由於原水所含的雜質和成品水可允許的雜質在種類和濃度上差別很大,水處理過程差別也很大。
就生活用水(或城鎮公共給水)而論,取自高質量水源(井水或防護良好的給水專用水庫)的原水,隻需消毒即為成品水;取自一般河流或湖泊的原水,先要去除泥沙等致濁雜質,然後消毒;汙染較嚴重的原水,還需去除有機物等汙染物;含有鐵、錳的原水(例如某些井水),需要去除鐵、錳。生活用水可以滿足一般工業用水的水質要求,但工業用水有時需要進一步的加工,如進行軟化、除鹽等。

當廢水的排放或再用的水質要求較低時,隻需用篩除和沉澱等方法去除粗大雜質和懸浮物(常稱一級處理);當要求去除有機物時,一般在一級處理後采用生物處理法(常稱二級處理)和消毒;對經過生物處理後的廢水,所進行的處理過程統稱三級處理或深度處理,如當廢水排入的水體需要防止富營養化所進行的去除氮、磷過程即屬於三級處理(見水的物理化學處理法)。當廢水作為水源時,成品水水質要求以及相應的加工流程隨其用途而定。理論上,現代的水處理技術,可以從任何劣質水製取任何高質量的成品水。

    采用合理的水處理工藝,配合水的深度處理,處理水可達到GB5084-1992、CECS61-94中水回收用水標準等,可以長時間循環使用,節約大量水資源。

     水處理(water treatment )對水源水或不符合用水水質要求的水,采用物理、化學、生物等方法改善水質的過程。

     常用的汙水處理技術有生物化學法,如活化汙泥法(Activated Sludge Process),生物結層法(Fixed Biofilm Processes),混合生物法(Combined Biological Processes)等;物理化學法,如粒質過濾法(Granular Media Filtration),活化炭吸附法(Activated Carbon Adsorption),化學沉澱法(Chemical Precipitation),膜濾/析法(Membrane Processes)等;自然處理法,如穩定塘法(Stabilization Ponds),氧化溝法 (Aerated or Facultative Lagoons),人工濕地法(Constructed Wetlands),化學色可賽思樹脂處理法.納濾膜分離原理
納濾膜又稱為超低壓反滲透膜,日本學者大穀敏郎曾對納濾膜的分離原理進行了具體的定義:操作壓力≤1.50mPa,截留分子量200~1000,NaCl的截留率≤90%的膜可以認為是納濾膜。納濾膜分離技術已經從反滲透技術中分離出來,成為介於超濾和反滲透技術之間的獨立的分離技術,己經廣泛應用於海水淡化、超純水製造、食品工業、環境保護等諸多領域,成為水處理技術中的一個重要的分支。
納濾技術原理
      溶解、擴散原理:滲透物溶解在膜中,並沿著它的推動力梯度擴散傳遞,在納濾膜的表麵形成物相之間的化學平衡,傳遞的形式是:能量=濃度o淌度o推動力,使得一種物質通過膜的時候必須克服滲透壓力。
電效應:納濾膜與電解質離子間形成靜電作用,電解質鹽離子的電荷強度不同,造成膜對離子的截留率有差異,在含有不同價態離子的多元體係中,由於道南(DONNAN)效應,使得膜對不同離子的選擇性不一樣,不同的離子通過膜的比例也不相同。
納濾過程之所以具有離子選擇性,是由於在納濾膜上或者膜中有負的帶電基團,它們通過靜電互相作用,阻礙多價離子的滲透。納濾膜可能的荷電密度為0.5~2meq/g。
納濾膜的分離原理
納濾膜介於RO與UF膜之間,對NaCL的脫除率在90%以下,反滲透膜幾乎對所有的溶質都有很高的脫除率,但納濾膜隻對特定的溶質具有高脫除率;

納濾膜主要去除直徑為1個納米(nm)左右的溶質粒子,截留分子量為100~1000,在飲用水領域主要用於脫除三鹵甲烷中間體、異味、色度、農藥、合成洗滌劑,可溶性有機物,Ca、Mg等硬度成分及蒸發殘留物質。

       汙水處理 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、沉澱或氣浮,去除汙水中所含的石塊、砂石和脂肪、鐵離子、錳離子、油脂等。二級處理是生物處理,汙水中的汙染物在微生物的作用下被降解和轉化為汙泥。三級處理是汙水的深度處理,它包括營養物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術對汙水進行消毒。可能根據處理的目標和水質的不同,有的汙水處理過程並不是包含上述所有過程。
純淨水處理工藝,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並添加絮凝劑。
如果是井水,在砂濾後要加除鐵錳過濾器。
水進行循環淨化。
石英砂過濾是去除水中懸浮物最有效手段之一,是汙水深度處理、汙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汙染物進一步去除,它通過濾料的截留、沉降和吸附作用,達到淨水的目的。
二.適用範圍
1.用於要求出水濁度≤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係統;
2.工業汙水中的懸浮物、固體物的去除;
3.可用作離子交換法軟化、除鹽係統中的預處理設備,對水質要求不高的工業給水的粗過濾設備;
以及用在遊泳池循環處理係統、冷卻循環水淨化係統等。

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。當通水後,在設備內會形成無數的電位差達1.2V 的“原電池”。“原電池”以廢水做電解質,通過放電形成電流對廢水進行電解氧化和還原處理,以達到降解有機汙染物的目的。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 值後生成氫氧化亞鐵氫氧化鐵膠體絮凝劑,它們的絮凝能力遠遠高於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。該工藝具有適用範圍廣、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,可廣泛應用於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、製革廢水、電鍍廢水、造紙廢水、澱粉廢水、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並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。作用於電鍍廢水,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、初沉池等構築物,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,將汙染物從汙水中分離,這是普遍采用的汙水處理方式。機械(一級)處理是所有汙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),城市汙水一級處理BOD5和SS的典型去除率分別為25%和50%。在生物除磷脫氮型汙水處理廠,一般不推薦曝氣沉砂池,以避免快速降解有機物的去除;在原汙水水質特性不利於除磷脫氮的情況下,初沉的設置與否以及設置方式需要根據水質特注的後續工藝加以仔細分析和考慮,以保證和改善除磷除脫氮等後續工藝的進水水質。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澱。

     

汙水生化

汙水生化處理屬於二級處理,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,可分成活性汙泥法、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。日前大多數城市汙水處理廠都采用活性汙泥法。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,將有機汙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汙泥);多餘的生物汙泥在沉澱池中經沉澱池固液分離,從淨化後的汙水中除去。
在汙水生化處理過程中,影響微生物活性的因素可分為基質類和環境類兩大類:
  1. 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。
  2. 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,但汙水處理中絕大部分微生物最適宜生長的溫度範圍是20-30℃。在適宜的溫度範圍內,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。超出此範圍,微生物的活性變差,生物反應過程就會受影響。一般的,控製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於0.3mg/l時,兼性菌和好氧菌都進行好氧呼吸;當溶解氧低於0.2-0.3mg/l接近於零時,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,在係統中占據優勢後常導致汙泥膨脹。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值決定於進水水質,對這些因素的控製,主要靠日常的監測和有關條例、法規的嚴格執行。對一般城市汙水而言,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範圍內。溫度的變化與氣候有
水處理設備
關,對於萬噸級的城市汙水處理廠,特別是采用活性汙泥工藝時,對溫度的控製難以實施,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,工藝控製的主要目標就落在活性汙泥本身以及可通過調控手段來改變的環境因素上,控製的主要任務就是采取合適的措施,克服外界因素對活性汙泥係統的影響,使其能持續穩定地發揮作用。
實現對生物反應係統的過程控製關鍵在於控製對象或控製參數的選取,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係統的運行狀況,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汙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餘汙染物,並用臭氧或氯消毒殺滅細菌和病毒,然後將處理水送入中水道,作為衝洗廁所、噴灑街道、澆灌綠化帶、工業用水、防火等水源。

由此可見,汙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,在使汙水得到淨化的同時將汙染物富集到汙泥中,包括一級處理工段產生的初沉汙泥、二級處理工段產生的剩餘活性汙泥以及三級處理產生的化學汙泥。由於這些汙泥含有大量的有機物和病原體,而且極易腐敗發臭,很容易造成二次汙染,消除汙染的任務尚未完成。汙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。汙泥處理處置的成功與否對汙水廠有重要的影響,必須重視。如果汙泥不進行處理,汙泥將不得不隨處理後的出水排放,汙水廠的淨化效果也就會被抵消掉。所以在實際的應用過程中,汙水處理過程中的汙泥處理也是相當關鍵的。
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