水污染治理基本方法

第二章水污染治理基本方法第一节污水的物理处理第二节污水的化学处理第三节污水的生物处理废水中污染物的存在形态废水中污染物构成各种污染指标:如CODTPTNSS等可沉降态（100μm)胶体态和超胶体态(0.08-100μm)溶解态(0.08μm)容易通过物理方法较快地去除,生物去除缓慢较容易地被混凝、过滤等方法去除,生物降解比较慢不太容易被预方法去除,生物降解比较快污水中的污染物一般以三种形态存在：悬浮(包括漂浮)态、胶体和溶解态。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。污水固液分离从原理上讲，主要分为两大类：一类是因悬浮固体与水存在密度差，污水受到一定的限制，悬浮固体在水中流动被去除，如重力沉淀、离心沉淀和气浮等；另一类是悬浮固体受到一定的限制，污水流动而将悬浮固体抛弃，如格栅、筛网和各类过滤过程，取决于阻挡(限制)悬浮固体的(过滤)介质。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。常用的化学处理法有混凝法、中和法、化学沉淀法以及氧化还原法等。第一节污水的物理处理一、污水过滤分离处理（一）格栅与筛网（二）粒状材料过滤二、污水的重力分离处理（一）沉淀分类（二）沉砂池（三）沉淀池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。一、污水过滤分离处理微滤截留污水中0.1~100μm的悬浮固体，如一般采用的微滤机筛网尺寸在15~65μm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(surfacefiltration)；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(depthfiltration)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。格栅的作用1格栅的构造与分类2-2格栅分类特征格栅名称说明按格栅间距分粗格栅栅条间隙40mm细格栅条间隙l0~30mm密格栅栅条间隙10mm按清渣方式分人工清渣格栅主要是粗格栅机械清渣格栅机械清渣表2-1格栅的分类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格栅栅条断面形状过格栅渠道的水流流速污水过栅条间距的流速矩形圆形方形圆形的水利条件较方形好，但刚度较差。目前多采用断面形式为矩形的栅条。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。作用用于废水处理或短小纤维的回收型式振动筛网水力筛网筛网（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。2.滤池的分类(1)按滤速大小，可分为慢滤池(4m／h)、快滤池(4~10m／h)和高速滤池(10~60m／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。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特征数值范围典型值双层滤料无烟煤深度/mm有效粒径/mm不均匀系数砂深度/mm有效粒径/mm不均匀系数滤速/[L/(m2.min)]三层滤料无烟煤深度/mm有效粒径/mm不均匀系数砂深度/mm有效粒径/mm不均匀系数石榴石或钛铁矿粒深度/mm有效粒径/mm不均匀系数滤速/[L/(m2.min)]300~6000.8~2.01.3~1.8150~3000.4~0.81.2~1.680~400200~5001.0~2.01.4~1.8200~4000.4~0.81.3~1.850~1500.2~0.61.5~1.880~4004501.21.63000.551.52004001.41.62500.51.61000.31.6200表2-3双层及多层滤料滤池的设计参数二、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。沉淀处理工艺四种用法：1．用于废水的预处理沉砂池是典型的例子。沉砂池是用以去除污水中的易沉物(如砂粒)。2．用于污水进入生物处理构筑物前的初步处理(初次沉淀池)用初次沉淀池可较经济的去除悬浮有机物，以减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。3．用于生物处理后的固液分离(二次沉淀池)主要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。4．用于污泥处理阶段的污泥浓缩是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。自由沉淀悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀，颗粒沉淀轨迹呈直线。沉淀过程中，颗粒的物理性质不变。发生在沉砂池中。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悬浮颗粒浓度不高；沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀轨迹呈曲线。沉淀过程中，颗粒的质量、形状、沉速是变化的。化学絮凝沉淀属于这种类型。絮凝沉淀区域沉淀或成层沉淀压缩沉淀悬浮颗粒浓度较高（5000mg/L以上）；颗粒的沉将受到周围其它颗粒的影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中发生。悬浮颗粒浓度很高；颗粒相互之间已挤压成团状结构，互相接触，互相支承，下层颗粒间的水在上层颗粒的重力作用下被挤出，使污泥得到浓缩。二沉池污泥斗中及浓缩池中污泥的浓缩过程存在压缩沉淀。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；以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。（二）沉砂池沉砂池的作用沉砂池的工作原理沉砂池的几种型式从污水中去除砂子、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。平流式、竖流式、曝气沉砂池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。曝气沉砂池剖面示意集砂槽曝气管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，一般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。沉淀池按构筑形式形成的水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种。沉淀池按使用功能分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。初次沉淀池二次沉淀池沉淀池按水流方向分平流式辐流式竖流式池型：长方形一端进水另一端出水贮泥斗在池进口池内水流由下向上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三种流态沉淀池特点与适用条件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。沉淀池由五部分组成缓冲区沉淀池的运行方式连续式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。污水连续不断地流入与排出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。工作过程：进水、静止、排水