環保水處理

[摘要]為使污水達到排水某一水體或再次使用的水質要求，并對其進行凈化的過程。污水處理被廣泛應用于建筑、農業,交通、能源、石化、 環保 、城市景觀、醫療、餐飲等各個領域，也越來越多地走進尋常百姓的日常生活。

1.水處水理概述：

按處理程度的不同，廢水處理系統可分為一級處理、二級處理和深度處理（三級處理）。

1.1 1 一級處理只除去廢水中的懸浮物，以物理方法為主，處理后的廢水一般還不能達到排放標準。對于二級處理系統而言，一級處理是預處理。

1.2 1 二級處理最常用的是生物處理法，它能大幅度地除去廢水中呈膠體和溶解狀態的有機物，使廢水符合排放標準。但經過二級處理的水中還存留一定量的懸浮物、生物不能分解的溶解性有機物、溶解性無機物和氮磷等藻類增值營養物，并含有病毒和細菌。因而不能滿足要求較高的排放標準，如處理后排入流量較小、稀釋能力較差的河流就可能引起污染，也不能直接用作自來水、工業用水和地下水的補給水源。

1.3 1 三級處理是進一步去除二級處理未能去除的污染物，如磷、氮及生物難以降解的有機污染物、無機污染物、病原體等。廢水的三級處理是在二級處理的基礎上，進一步采用化學法（化學氧化、化學沉淀等）、物理化學法（吸附、離子交換、膜分離技術等）以除去某些特定污染物的一種“深度處理”方法。顯然，廢水的三級處理耗資巨大，但能充分利用水資源。

2.污水處理工藝及流程：

2.1物理處理：

2.1.1 格柵

格柵是由一組或多組相平行的金屬柵條與金屬框架組成的處理設施，安裝在污水渠道、泵房及水口的進水處或污水處理廠的前端，用以截留廢水中可能堵塞水泵機組和管道閥門的較大懸浮物，以保證后續處理設施的正常運行，并減輕后續構筑物的處理負荷。

2.1.1 .1 分類

⑴按格柵間距可分為粗格柵（50～100mm）、中格柵（10～40mm）、細格柵（3～10mm）三種，為了更好地攔截水中的顆粒物，有時采用粗中兩道格柵，有時甚至采用粗、中、細三道格柵。

⑵按照清渣方式可分為人工格柵和機械格柵兩種。人工格柵實用于中小型污水處理廠，所需截留的污染物較少。機械清渣的格柵，傾角一般為60°～70°，有時為90°。機械清渣格柵過水面積一般應不小于進水管網的有效面積的1.2倍。

2.1.2調節池

2.1.2.1地下調節池

調節池池是最常見的一種形式，它截流效果好，工作穩定，構造較簡單 ，便于接受地下管道流入的污水 。池的結構就是一個深埋打下的混凝土池，兩端有人孔方便查看水位或者檢修池中的曝氣裝置 ，在池底設置有作為攪拌的曝氣裝置， 通過格柵進入 的污水在池中的以充分的混合。上接出水管 。污水在池內的流速應控制在0.15～0 .3m /s，污水在池內的停留時間一般為 3 ～ 6h ，有效水深不大于5 米，一般采用 2.5～3.5米 。

2.1.3氣浮

2.1.3.1功能

氣浮主要是利用容氣系統產生的容氣水中的微氣泡，與水 中的懸浮物絮體粘合在一起，懸浮物隨威氣泡一起上升至水面，形成浮渣，使水中懸浮物得到去除 。

清水經過射流吸氣裝置，在一定工作壓力的情況下，使空氣最大限度的融入水中，通過快速減壓釋放，形成直徑為30um-52um左右的小氣泡。伴隨著原水中 加入的絮凝劑經過在氣浮接觸室的反應，絮凝物和小氣泡粘合在一起，在浮力的作用下，一起上升至液面形成浮渣 ，浮渣被刮泥機刮至泥槽。下面的清水通過集水池進入清水箱流入下一環節（中間池）。

2.1.3.2 應用

氣浮作為水處理的一種方法， 被廣泛應用到造紙中段水、紡防止印染 廢水、煉油廢水、油污分離、污泥濃縮（處理量為設備處理能力的20%-30%）。

2.1.4 中間池

中間池是由不同大小的池子組成，它主要用來控制進入下一系統污水的PH值和溫度。在池子的底部有曝氣裝置加熱裝置。

2.2 生物處理

2.2.1 好氧生物處理

好氧生物處理是在有游離氧（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機物，使其穩定、無害化的處理方法。微生物利用廢水中的有機物作為營養源進行好氧代謝，這些高能位的有機物質經過一系列的生化反應，逐級釋放能量，最終以低能位的無機物穩定下來，達到無害化的要求，以便返回自然環境或進一步處置。好氧生物處理的最終過程可用下圖表示。

上圖表明，有機物被微生物攝取后，通過代謝活動，約有三分之一被分解、穩定，并提供其生物活動所需的能量；約有三分之二被轉化，合成新的原生質，即進行生物自身生長繁殖。后者就是廢水生物處理中的活性污泥。好氧生物處理的反應速度較快，所需的反應時間較短，故處理構筑物容積較小，且處理過程中散發的臭味較少，所以目前對中低濃度的有機廢水，或者說BOD5濃度小于500mg/L的有 機廢水，基本采用好氧生物處理法 。好氧生物生物對COD、 N 、 P 的需求比例為100：5 ：1，因此在好氧生物培養時可以適量的添加一些氮肥和磷肥，可以促進細菌的繁殖。

2.2.1.1 在廢水處理工程中，好氧生物處理有活性污泥法和生物膜法兩大類，本廠采用的是循環式活性污泥法 。

2.2 .2 厭氧生物處理

厭氧生物處理是在沒有游離氧存在的條件下，兼性細菌與厭氧細菌降解和穩定有機物的生物處理方法。由兼性厭氧菌和專性厭氧菌與廢水中的有機雜質形成的污泥顆粒，呈灰色至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；顆粒厭氧活性污泥的直徑在0.5mm 以上，微生物的組成主要有六種：由外到內水解細菌、發酵細菌、氫細菌和乙酸菌、甲烷菌 、硫酸鹽還原菌、厭氧原生動物其中產甲烷絲菌是厭氧活性污泥的中心骨架。

在厭氧生物處理的過程中，復雜的有機物被降解、轉化為簡單的化合物，同時釋放能量。

有機物的轉化分三個部分進行：部分轉化為CH 4 ，這是一種可燃氣體，可回收利用；還有部分被分解為CO2 、H 2O、NH3 、H2S等無機物，并為合成細胞提供能量；少量有機物被轉化、合成為新的原生質的組成成分。廢水厭氧生物處理過程中有機物的轉化如下圖所示。

復雜污染物的厭氧降解過程可以分為四個階段水解階段、發酵階段（又稱酸化階 段）、 產乙酸階段、產甲烷階段 。

2.2.2 .1 優點：

2.2.2.1.1 產生的沼氣可用于發電或作為能源，沼氣中的主要成分是甲烷，含量 50~75% 之間，是一種很好的燃料。以日排 COD10t 的工廠為例，若 COD 去除率為 80% ，甲烷產量為理論的 80% 時，則可日產甲烷 2240m3, 其熱值相當于 3.85t 原煤，可發電 5400 度電。

2.2.2.1.2 對營養物的需求量少，好氧方法 BOD ：N ：P=100 ：5 ：1 ，而厭氧方法為（ 350~500 ）：5：1 ，相比而言對 N 、P的需求要小的多，因此厭氧處理時可以不添加或少添加營養鹽。

2.2.2.1.3 產生的污泥量少，運行費用低，繁殖慢；不需要曝氣 ，基于這些優點，厭氧處理在食品、釀造、制糖等工業中得到了廣泛的應用。但厭氧處理也存在缺點。

2.2.2.2 缺點：

厭氧生物處理的主要缺點就是反應速率太慢，反應時間較長，處理構筑物的容積大，一般只有有機物濃度較高（BOD 5 ≥2000mg/L）才采用厭氧生物處理；出水的有機物濃度高于好氧處理；對溫度變化較為敏感（工業中需要設置進水的控溫裝置， 37 ℃） ；初次啟動過程緩慢,處理時間長:好氧處理體系的活性污泥或生物膜通常只需要 7 天就可以培育成功，而厭氧處理體系的活性污泥或生物膜一般需要 8~12 周才可以培育成功。

2.3  曝氣設備

2.3.1鼓風曝氣

鼓風曝氣系統主要由空氣凈化器、鼓風機、空氣輸配管系統和擴散器組成。鼓風機供應一定的風量，風量要滿足生化反應所需的氧量和能保持混合液處于懸浮狀態；風壓則要滿足克服管道系統和擴散器的摩擦阻損耗以及擴散器上部的靜水壓；空氣凈化器的作用是防止擴散器阻塞。

2.3.1.1 擴散器是整個鼓風曝氣系統的關鍵部件，它的作用是將空氣分散成空氣泡，增大空氣和混合液之間的接觸面積，把空氣中的氧溶解于水中。根據分散氣泡的大小，擴散器可分為幾種類型：

1.小氣泡擴散器 氣泡直徑可達到 1.5mm 以下。

2.中氣泡擴散器 常用的有穿孔管和莎綸管。穿孔管的孔眼直徑為2～ 3mm ，孔口的氣體流速不小于 10m /s，以防止堵塞。

3.大氣泡擴散器 氣泡直徑為 15mm 左右。

4.微氣泡擴散器 氣泡直徑在100 um左右。

通常擴散器的氣泡越大，氧的傳遞效率越低，然而它的優點是堵塞的可能性小，空氣凈化要求低，養護管理比較方便。微小氣泡擴散器由于氧的傳遞效率高，反應時間短，曝氣時間可以縮短，但容易堵塞，因而選擇何種擴散器要因地制宜 ；曝氣裝置也可以作為攪拌裝置使用，這樣的攪拌要比機械攪拌效果好。

2.3.2 機械曝氣

鼓風曝氣是水下曝氣，而機械曝氣則是表面曝氣。機械曝氣是用安裝于曝氣池表面的表面曝氣機來實現曝氣的，分為豎式和臥式兩種。

2.3.2.1 豎式曝氣機 這類曝氣機的轉動軸與水面垂直，裝有葉輪，當葉輪轉動時，使曝氣池表面產生水躍，把大量的混合液水滴和膜狀水拋向空氣中，然后攜帶空氣形成水氣混合物回到曝氣池中，從而使空氣中的氧很快溶入水中。我國目前應用的表面曝氣機有泵型、倒傘型和平板型。

2.3.2.2 臥式曝氣機 轉動軸與水面平行，主要有曝氣刷和曝氣轉盤，常用于氧化溝。

2.4 污泥脫水 

2.4.1 污泥濃縮池

污泥濃縮是降低污泥含水率、減少污泥體積的有效方法。污泥濃縮主要是減縮污泥的間隙水，從反應池來的污泥呈液態，含水率高于95％，濃縮池可使剩余活性污泥含水率約從99.2％下降到97.5％，污泥體積縮到原來的1/3左右，經濃縮后污泥近似糊狀，仍保持流動性。

污泥濃縮的方法有沉降法、氣浮法和離心法。在選擇濃縮方法時，除各種方法本身的特點外，還應考慮污泥的性質、來源、整個污泥處理流程及最終處置方式等。如沉降法用于濃縮初沉淀污泥和剩余活性污泥時效果較好；單純的剩余污泥一般采用氣浮法濃縮，近年發展到部分采用離心法濃縮。

2.4.2 污泥脫水設備

常見污泥壓濾機主要有板框式、和帶式兩種類型 。

2.4.2.1 板框壓濾機 主要污泥脫水設備按工作原理可分為真空過濾脫水機、壓濾機、離心由板和框排列組合而成，用壓緊裝置把板與框壓緊，即在板與板之間構成壓濾室。在板與框的上端相同部位開有小空，壓緊后，各孔連成一條通道，用0.4～0.8MPa的壓力，把經化學調理的污泥由該通道壓入，并由每一塊板框上的支路孔道進入各個壓濾室，下端鉆有供濾液排出的孔道。濾液在壓力作用下，通過濾布并由孔道由濾機排出，而固體截留下來，并且在濾布表面上形成濾餅，當濾餅完全填滿壓濾室時，脫水過程結束，此時停止對壓濾機送入污泥，打開壓濾機，依次抽出各塊濾板，剝離濾餅，并清洗濾布（本廠使用的是板框壓濾機佩帶螺桿泵壓縮污泥）。

2.4.2.2 帶式壓濾機

帶式壓濾機的主要特點是利用濾布的張力和壓力在濾布上對污泥施加壓力使其脫水，動力消耗少，可以連續操作，它基本由濾布和輥組成

，污泥流入在輥之間連續轉動的上下兩塊帶狀濾布上后，濾布的張力和扎輥的壓力及剪切力依次作用于夾在兩塊濾布之間的污泥上而進行

重力濃縮和加壓脫水，脫水泥餅由刮泥板剝落，剝離了泥餅的濾布需用水清洗，以防止濾布堵塞，影響脫泥效率。

2.5 微生物的生長環境

影響微生物生長的環境因素很多，但最主要的是營養、溫度、pH值、溶解氧和有毒物質。

2.5.1 營養

微生物除了需要碳營養外，還需要氮、磷營養，它們之間的比例一般為BOD 5 ：N：P=100：5：1。在好氧生物的培養過程中，如果COD不足的情況下可以適當的投加一些葡萄糖，一公斤的葡萄糖在理論上是相當于一公斤的COD。

2.5.2 溫度

各類微生物對溫度的適應范圍不同，約為5℃～ 80℃ 。污水好氧生物處理以中溫性細菌為主，其生長繁殖的最適溫度20℃～ 37℃。當溫度過高是，會使微生物的蛋白質變性及酶系統遭到破壞而失去活性，甚至導致微生物死亡。溫度過低則會抑制微生物的代謝活動，從而降低污水處理效率，但微生物仍然保存生命力。

2.5.3 pH值

廢水生物處理過程中保持適宜的pH值非常重要，如果活性污泥法處理廢水，曝氣池最適pH應為6.5～8.5，如果曝氣池pH值達到9時，原生動物由活躍轉為呆滯，菌膠團粘性物質解體，活性污泥結構遭到破壞，處理效率下降。如果進水酸性過強，活性污泥結構也會遭到破壞，會出現大量浮泥。

2.5.4 溶解氧

好氧生物處理的溶解氧一般以 2～4 mg/L為宜，在這種情況下，活性污泥的結構正常，沉降、絮泥性能好。

2.5.5 有毒物質

在廢水處理過程中，廢水中存在的對微生物具有抑制和殺害作用的化學物質就稱為有毒物質。其毒害作用主要表現為細胞的正常結構遭到破壞以及菌內的酶變質，并失去活性。

2.6 污水檢測指標 

2.6.1 化需氧量(BOD) 水中有機污染物被好氧微生物分解時所需的氧量稱為生化需氧量(以mg/L為單位)。它反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機物的量。生化需氧量愈高，表示水中需氧有機污染物愈多。

2.6.2 化學需氧量(COD) 化學需氧量是用化學氧化劑氧化水中有機污染物時所消耗的氧化劑量，用氧量(mg/L)表示。化學需氧量愈高，也表示水中有機污染物愈多。常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀和高錳酸鉀。以高錳酸鉀作氧化劑時，測得的值稱COD Mn 或簡稱OC。以重鉻酸

鉀作氧化劑時，測得的值稱 COD Cr ，或簡稱COD。如果廢水中有機物的組成相對穩定，則化學需氧量和生化需氧量之間應有一定的比例關系。一般說，重鉻酸鉀化學需氧量與第一階段生化需氧量之差，可以粗略地表示不能被需氧微生物分解的有機物量。

2.6.3 植物營養元素 污水中的N、P為植物營養元素，從農作物生長角度看，植物營養元素是寶貴的物質，但過多的N、P進入天然水體卻易導致富營養化。水體中氮、磷含量的高低與水體富營養化程度有密切關系。就污水對水體富營養化作用來說，磷的作用遠大于氮。

2.6.4 pH值 主要是指示水樣的酸堿性。pH

7是堿性。一般要求處理后污水的pH值在6—9之間。天然水體的pH值一般為6～9，當受到酸堿污染時pH值發生變化，消滅或抑制水體中生物的生長，妨礙水體自凈，還可腐 蝕船舶。若天然水體長期遭受酸、堿污染，將使水質逐漸酸化或堿化，從而對正常生態系統產生影響。

基本控制項目最高準許排放量（日排放）

項目：基本控制項目 一級標準 二級標準 三級標準

A標準 B標準

注：括號外為水溫＞ 12 ℃ 時的控制指標，括號內為水溫≤ 12 ℃ 時的控制指標。

2.6. 7 在一些冶金、粉碎、機械制造或打磨的工廠，污水處理系統中還會設有 沉砂池和砂水分離器等處理系統來進一步凈化水質。國家安監局針對 工業冷卻用水 、爐補充水、其他雜用水 、地下水回灌等都有相關的排放要求；針對 濕地、灘涂和野生動物棲息地，維持其生態系統的所需水。要求水中不含對回用對象的生態系統有毒有害的物質。

3.污水廢氣治理 

當今社會最令人頭疼的問題就是一些生活、工業、焚燒垃圾的廢氣的難以處理。在污染空氣的同時也給我們帶來了不便，導致好多人 因為工業廢氣污染大氣而死亡，全球死亡人數的比例看來，廢氣污染導致死亡的占30%。所以我廠在處理污水的同時還引進了一套生物除臭系統，來解決處理廢水是產的氣體。

3.1 生物脫臭原理 

生物脫臭是在適宜條件下，利用載體填料比表面積上微生物的作用脫臭。臭氣物質先被填料吸收，然后被填料上附著的微生物氧化分解，從而完成臭氣的除臭過程。為了使微生物保持高的活性，必須為之創造一個良好的生存環境，比如：適宜的濕度、 pH 值、氧氣含量、溫度和營養成分等。實際生產設計要求，載體填料相對濕度保持在 80 ～ 95% ，所以經常采用噴淋原污水或初沉池出水以提供水分和營養源。

微生物除臭技術是利用由環境有意微生物制成的生物除臭劑對散發惡臭氣體的臭源進行除臭。除臭菌劑可應用于集中的或分散的惡臭治理，使用方便、靈活。

基本原理：在適宜的環境條件下，附著于生物填料上的微生物利用廢氣中的污染物作為能源，維持生命活動，并將其分解為 CO2+H2O和其他無機鹽類，從而使廢氣得以凈化。

3.1.1 填料選擇

生物脫臭塔最主要部分是填料。一種好的載體填料必須滿足：容許生長的微生物種類豐富；為微生物提供棲息生長大的比表面積；營養成分合理（ N 、 P 、 K 和微量元素）；有好的吸水性；自身無異味；吸附性好；結構均勻孔隙率大；材料易得且價格便宜；耐老化；運行、養護簡單。常用的填料有：塑料、半軟性塑料、干樹皮、干草、纖維性泥炭或其混合物。脫臭塔填料的堆放高度 取決于所要求的停留時間和表面負荷。工程上填料高度一般為 1.0 ～ 1.2 m 。如果選擇的填料合適，工藝上能做到布氣均勻、排除氣流短路的話，最低高度可以為 0.5 m。

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