污水预处理技术

污水预处理技术摘要：本文中综合介绍了几种常见的污水预处理技术和特殊水质预处理过程中常用的物理化学方法。以及应用这些方法而制造的反应池和反应器.通过简单比较，了解他们的特点及适用条件。同时结合实际案例对预处理技术的选择加深认识。关键词：废水预处理技术案例1.引言在污水处理中预处理技术是必不可少的一道工序，经过预处理的污水通常能达到去除部分悬浮物质，部分污染物，均衡污水的水质、水量等效果。在实际生产中常见的预处理技术有混凝、沉淀和过滤。针对特殊水质的污水预处理技术有气浮法、吸附法等。下面将对以上几种技术进行详述。1.1几种常见废水预处理技术常见的废水预处理技术主要有混凝、沉淀、和过滤等。1.1.1混凝1.混凝机理一般认为混凝由凝聚和絮凝两个过程组成。凝聚主要是指胶体被压缩双电层后脱稳的过程；絮凝主要是指胶体脱稳以后凝结成大颗粒絮体的过程。混凝机理主要有：（1）双电层压缩机理当向溶液投加电解质，使溶液中离子浓度增高，则扩散层的厚度将减小。当两个胶粒互相接近时，由于扩散层厚度减小，ζ电位降低，因此他们互相排斥的力就减小了，胶粒得以迅速凝聚。（2）吸附电中和作用机理吸附电中和作用指胶粒表面对带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，因而容易与其他颗粒接近而互相吸附。（3）吸附架桥作用机理吸附架桥作用主要是指高分子物质与胶粒相互吸附，但胶粒与胶粒本身并不直接接触，而使胶粒凝聚为大的絮凝体。（4）沉淀物网捕机理当金属盐或金属氧化物和氢氧化物作混凝剂，投加量大得足以迅速形成金属氢氧化物或金属碳酸盐沉淀物时，水中的胶粒可被这些沉淀物在形成时所网捕。2.混凝剂及其类型通常把能起凝聚与絮凝作用的药剂统称为混凝剂。在混凝处理中选择合适的混凝剂至关重要。常用的混凝剂可分为天然混凝剂，如淀粉、树胶等：无机混凝剂，如铝盐、铁盐等：以及有机高分子混凝剂，如聚丙烯酰胺、聚季铵盐等。3.影响混凝效果的主要因素影响混凝效果的主要因素有水温，水的PH值和碱度以及水中的杂质等。（1）水温的影响水的温度会影响混凝剂的水解。水温低时混凝效果一般较差。（2）水的PH值和水的碱度不同PH值得铝盐和铁盐水解产物的形态不同，混凝的效果也不一样。此外由于混凝剂水解时产生H+，为了保持水解速度水中要求有一定的碱度以中和H+。如果水中碱度不足，水的PH值不断下降，混凝剂的水解就不充分，混凝效果就会降低。（3）水中杂质的性质及其含量当水中含有二价金属离子M+时，对天然水形成压缩双电层是有利的，因此混凝效果较好。如水中杂质含量过低，则因不利于颗粒的碰撞而不利于凝聚，即水中浊度低时往往混凝效果较差4.混凝反应设备混凝反应池一般与沉淀池合建。常用的混凝设备有以下几种：（1）平流式或竖流式隔板反应池在水流渠道内设隔板，水在其中迂回流动时形成絮体。特点：反应效果好，结构简单，施工方便。但容积大，水头损失大。适用条件：水量小于1000m^3/h，水量变动小。（2）回转式隔板反应池它是平流式隔板反应池的改良形式，常与平流沉淀池合建。特点：反应效果好，水头损失小，结构简单，管理方便。但水池较深。适用条件：水量大于1000m^3/h，水量变动小。可改建或扩建旧有设备。（3）涡流式反应池水流由底部进入，由锥体形成涡流，上升速度逐渐变小。特点：反应时间短，容积小，造价低。但水池较深，池底难于施工。适用条件：水量小于1000m^3/h。（4）机械反应池在池体内设木制或钢制翼板，缓缓转动。特点：反应效果好，水头损失小，可适应水质水量变化。适用条件：大小水量均适用。1.1.2沉淀在污水中有许多悬浮固体密度比水大，所以它们可以自然下沉，利用这一原理使污水固液分离称为沉淀。污水处理的沉淀装置一般分两类：一类是沉淀无机固体为主，称沉砂池；一类以沉淀有机固体为主，称沉淀池。1.沉淀的分类按固体颗粒在沉淀过程中的不同物理现象可分为4类：（1）自由沉淀固体颗粒在沉淀过程中单个独立完成且沉速不变。（2）混凝沉淀固体颗粒在沉降过程中互相撞击凝结，颗粒粒径和沉速均逐渐增大。（3）成层沉淀固体颗粒在沉降过程中保持相对位置不变并整体下沉。（4）压缩沉淀固体颗粒在沉降过程中靠重力压缩下层颗粒，下层颗粒间隙中的水被挤压流出。2.沉砂池沉砂池的功能主要是去除比重较大的无机颗粒，如泥沙，煤渣等。一般沉砂池设在泵站、倒虹管前，减轻管道的磨损，也可设在初沉池前，以减轻沉淀池负荷。常用的沉砂池有平流沉砂池、竖流沉砂池、曝气沉砂池、钟式沉砂池和多尔沉砂池等。（1）平流沉砂池平流沉砂池断面多为矩形，底部设两个砂斗。一池两渠建造。污水进入池体后由于断面变大流速减小，水中悬浮固体沉淀。特点：截留效果好，构造简单，排砂方便。（2）竖流沉砂池竖流沉砂池结构通常为圆形，呈柱状。污水自上而下流动。污水向上流的速度小于沉砂的沉淀速度。特点：只能去除粗砂，结构复杂，目前生产中采用较少。（3）曝气沉砂池曝气沉砂池平面为长方形，断面多为矩形或梯形，一侧设有曝气管。特点：可通过曝气量控制水力停留时间，有利于砂粒与有机物分离，还具有脱臭、除泡、防止污水厌氧分解等作用。目前在国内外广泛应用。（4）钟式沉砂池钟式沉砂池池形结构为圆形，池底设砂斗。水流状态为旋流。污水从池体切线方向进入，在可调速桨板作用下水流保持螺旋形环流。沉砂下沉落入砂斗。特点：沉砂效果好，目前在国内外广泛应用。（5）多尔沉砂池多尔沉砂池池型结构为上部方形下部圆形。一般采用穿孔进水，出水采用固定堰。污水进入池体后流速减小砂粒和部分有机颗粒物在池底沉淀。特点：分离出的砂粒比较纯净，含有机物和含水率都较低。3.沉淀池在废水预处理中沉淀池主要指初次沉淀池。它设在沉砂池之后，其主要作用是去除有机固体颗粒，同时也可降低生物处理构筑物的有机负荷。常见的沉淀池有平流式沉淀池、辐流式沉淀池、竖流式沉淀池和斜板（管）沉淀池等。（1）平流式沉淀池流式沉淀池平面一般为矩形，一端设污泥斗，污水进入池体流速减小有机物颗粒沉降至池底。特点：优点是沉淀效果好，对水质水量变化适应性强，造价低，施工方便。缺点是配水不易均匀采用多斗排泥时排泥困难，操作量大。适用条件：地下水位高施工困难地区，适用于流动性差比重大的污泥，污水量不限。（2）辐流式沉淀池辐流式沉淀池一般为圆形，采用中心进水，周边出水。污水进入池体后水流流速逐渐减小，有利于水中悬浮颗粒的下沉。特点：沉淀池个数少，便于管理，排泥方便。缺点是排泥设备较复杂，池体较大，施工困难。适用条件：适用于地下水位较高的地区，适用于大中型污水处理厂。（3）竖流式沉淀池竖流式沉淀池一般为圆形，污水从中心管进入经反射板呈向上流至出水堰。特点：占地面积小，排泥方便，操作简单，但池体深度较大，施工困难，造价高，对冲击负荷和温度变化的适应能力较差。适用条件：适用于小型污水处理厂或工业废水处理厂。（4）斜板（管）沉淀池斜板（管）沉淀池是在沉淀区放置众多与水平面呈一定倾角（常为60º）的斜板或斜管。水流可自上而下或自下而上或水平流动。分别称为同向流、逆向流和横向流。特点：沉淀效果好，占地面积小，停留时间短。缺点是结构复杂，造价高，容易堵塞，抗冲击负荷能力较差。使用条件：适用于小型污水处理厂，需要扩大处理能力的情况。1.1.3过滤过滤技术是利用一些多孔介质，使水中不溶解的固体分离出来的过程。这些过滤介质允许水通过并对固体颗粒起到筛分截留的作用。在废水预处理过程中常用的过滤设备有格栅、筛网等。1.过滤介质过滤介质又称滤料。滤料有很多类型，如砂粒、布、金属丝网、多孔板、微孔塑料、微孔陶瓷等，但好的滤料应符合一些基本要求：①有足够的机械强度；②化学稳定性良好；③外形接近球形，表面粗糙，吸附表面大；④可就地取材，价格低廉；⑤无毒性，对人体和环境不会造成不良影响等。2.过滤速度及其影响因素过滤速度是评价过滤效果好坏的重要指标。过滤速度取决于下列因素：①进水水质；②出水水质；③滤料颗粒的大小；④滤床中滤料的深度等。3.格栅格栅是用平行的刚性山条制成的框架，可以拦截污水中较大的悬浮物。通常倾斜设在提升泵房或其他处理构筑物前，防止大块漂浮物堵塞管道、闸门或损坏水泵。格栅按形状分可分为平面格栅和曲面格栅。按栅条间距不同可分为细、中、粗三种。栅条断面形状有圆形、矩形、正方形和带半圆的矩形几种。其中圆形栅条的水流阻力小，水利条件好但刚度差，其他断面栅条则相反，刚度大不易弯曲，但水利损失大。实际应用中多采用矩形。4.筛网当废水中存在纤维类杂物（如羊毛、化学纤维、纸浆等）时，不能通过格栅去除，但不清除时会堵塞管道或破坏水泵正常工作，此类悬浮物可通过筛网去除。它具有简单高效、占地面积小、运行费用低、维修方便等特点。筛网常用金属丝或化学纤维编制而成。其形式有转鼓式、转盘式、固定式倾斜筛等。筛孔尺寸可根据具体水质设置，一般为0.15-1.0mm。1.1.4其他预处理技术在污水处理中也常选用一些物理化学方法和简单的化工单元操作来处理污水中的杂质。它们的处理对象主要是污水中难以生物降解的物质和胶体物质。废水的物理化学法主要包括气浮法，吸附法等。1.气浮法（1）气浮的原理气浮法是通过向水中通入或通过某种方法产生大量气泡，使其与污水中的悬浮物粘附在一起，在浮力的作用下漂浮至水面形成浮渣从而使固、液分离的方法。（2）气浮的类型废水气浮处理根据布气方式不同可分为散气气浮、溶气气浮和电解气浮。a.散气气浮将空气直接注入水中，利用机械剪切力将空气碎细成微细的气泡扩散与水中，气泡由池底向水面上升过程中粘附水中的悬浮物并将其带到水面。特点：优点是设备简单，易于实现。缺点是空气的粉碎不够充分形成的气泡较大，运动速度快导致与悬浮物接触时间短，使气浮法达不到好的去处效果。b.溶气气浮将空气在加压条件下注入污水，并溶解其中达到饱和状态后在减压至常压，融于水中的空气以微小气泡形式溢出进行气浮。特点：气泡与污水的接触时间可以认为控制，净化效果较好。在含油废水的处理中得到了广泛的应用。c.电解气浮电解气浮是在直流电的作用下，用含有电解质的污水作为可电解的介质，通过正负电极电流进行电解。特点：不仅能使细小悬浮颗粒和乳化油浮出，同时对水中的某些金属离子和某些溶解性有机物也具有去处效果。2.吸附法（1）吸附机理在污水处理过程中可以利用一些具有吸附能力的多孔性固体物质去除微溶性杂质的一种工艺。根据固体表面吸附力的不同可以分为物理吸附、化学吸附两类。（2）常用吸附剂①活性炭活性炭是应用最广泛的活性剂。它几乎可以利用任何含碳的原料制作。包括木材、锯末、纸厂废物、皮革废物等。近年来许多国家倾向用焦炭和天然煤制造。活性炭分为粉状和粒状两类。粉状吸附力强，成本低，易制造但不易再生。粒状使用方便易再生但制造成本高。此外，目前正在研究开发纤维状活性炭。②硅胶硅胶为半透明玻璃状颗粒，具有极性，可以吸附极性分子，同时硅胶脱水效果好，因此常用做干燥剂。③腐殖酸系列吸附剂腐殖酸系列的吸附剂有两类，一类是天然的含腐殖酸的风化煤、泥煤等，他们可以直接或经简单加工后用作吸附剂。另一类是把含腐殖酸的物质用适当的粘结剂制备成腐殖酸树脂，造粒成型后使用。（3）吸附装置①固定床固定床中，水流是连续流动的，吸附剂是静置的。根据水流方向固定床分为升流式和降流式两种。降流式固定床出水水质较好，但原水中悬浮物浓度较高时容易堵塞，需要定期反冲洗。升流式固定床运行时间较长，冲洗困难，而且容易造成吸附剂流失。②移动床移动床相对于固定床来说水头损失小，并能充分利用吸附剂的吸附容量。被截留的悬浮物质随吸附剂间歇的从塔底排出，因此不需要反冲洗设备。移动床要求塔内的吸附剂上下层不能互相混合。移动床占地面积小，出水水质好。目前在较大规模的污水处理中广泛再用。③流化床相对于固定床和移动床来说在流化床中吸附剂处于流化状态或膨胀状态。被处理的废水与活性炭逆流接触，不存在堵塞问题，也不需要反冲洗。常用于处理悬浮物浓度较高的废水。2.污水预处理案例2.1化纤废水预处理在化纤废水预处理系统中，由于化纤废水呈酸性或碱性，所以在处理前必须中和，调节PH值至中性，一般对酸性废水加碱中和，对碱性废水加酸中和，有条件